参建单位：上海宝冶新技术新工艺(1)

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1、大跨度空间钢结构的发展与施工技术陈桥生（上海宝冶建设有限公司，上海，201900）摘要：大跨度空间钢结构是目前发展最快的结构类型，主要包括空间网格结构和张力结构两大类，其主要发展方向有张拉整体结构、膜结构、开合结构、折叠结构等新型空间结构。在经济、文化飞速发展的今天，大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展状况与施工技术水平是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。计算机的普及和有限元分析方法的广泛运用为空间结构的加速发展创造了真正的条件，大跨度空间结构造型越来越新颖，结构体系越来越复杂，施工难度也越来越大，这无疑给我国工程技术人员提出了新的挑战。本文通过南京奥林匹克体育中心主

2、体育场钢屋盖工程，重点介绍了目前大跨度钢结构的发展趋势与施工技术的研究方向。关键词：大跨度空间结构空间网格结构张力结构张拉整体结构膜结构开合结构折叠结构杂交结构施工技术1前言空间结构是指结构的形态呈三维状态，在荷载作用下具有三维受力特性并呈空间工作的结构。空间结构与平面结构相比具有很多独特的优点，国内外应用非常广泛。特别是近年来，人们生活水平不断提高，工业生产、文化、体育事业不断进步，大大增强了社会对空间结构尤其是大跨度高性能空间结构的需求。在建筑技术飞速发展的过程中，空间体系始终没有停止其自身的发展，而且日益显示出一般平面结构无法比拟的丰富多彩和创造潜力，体现出大自然的美丽和神

3、奇。空间结构的卓越工作性能不仅仅表现在三维受力，而且还表现在通过合理的曲面形体来有效抵抗外荷载的作用。当跨度增大时，空间结构就愈能显示出它们优异的技术经济性能。计算机的普及和有限元分析方法的广泛运用为空间结构的加速发展创造了真正的条件，大跨度空间结构造型越来越新颖，结构体系越来越复杂，施工难度也越来越大，这无疑给我国工程技术人员提出了新的挑战。2大跨度空间钢结构的发展特点 大跨度空间钢结构主要是指网架、网壳结构及其组合结构(两种或两种以上不同建筑材料组成)和杂交结构(两种或两种以上不同结构形式构成)。这是一类结构受力合理、刚度大、重量轻、杆件单一、制作安装方便的空间结构体系，在近

4、一二十年来获得了蓬勃发展，其主要发展特点如下：2.1结构形式灵活多变结构形式的多样化应该是空间结构最突出的优点之一，空间结构能以其丰富的外形来满足使用功能与建筑造型的要求，从上世纪60年代网架在我国开始获得应用以来，到80～90年代大、中、小跨度的网架几乎已经遍及各地，空间结构形式灵活多变。近年来兴建的大型公共建筑大多都采用了钢管杆件直接汇交的管桁架结构，它的外形丰富、结构轻巧，传力简捷、制作安装方便、经济效果好，是当前应用较多的一种结构体系。对于空间结构形式的变化，一方面是建筑上的需要，另一方面在技术上也能做到，因此世界各国正以较大的热情进行互相学习与应用，预计今后还会有更大的

5、发展，使空间结构的造型更趋丰富多彩。 2.2杂交结构兴起 “杂交”结构是由不同类型结构组合而成的一种新的结构体系，它有别于采用不同材料而组成的“组合”结构。它最大的优点是充分利用某种类型结构的长处来避免或抵消另一种与之组合的结构的短处，从而改进了整个结构体系的受力性能。前几年在中国研究并开发的横向加劲单曲悬索结构就是一种桁架与单向索组合而成的杂交结构体系，美国工程师盖格尔所开发的“素穹顶”（CableDome）则是典型的索与膜的杂交结构。在“素穹顶”的基础上，美国工程师李维开发的“双曲抛物面--张拉整体穹顶”（Hypar-TensegrityDome）则是杂交结构先进理念的体现。

6、2.3现代预应力技术的引入预应力大跨度空间钢结构是把现代预应力技术引用到例如网架、网壳等网格结构、索、杆组成的张力结构、立体桁架结构等一类大跨度结构，从而形成一类新型的、杂交的预应力大跨度空间结构体系。如预应力网格结构、斜拉网格结构、索穹顶结构、双曲抛物面---张拉整体穹顶在内的索穹顶结构、张弦梁结构、弓式预应力钢结构等。这一类结构受力合理、刚度大、重量轻,制作安装也比较方便,在近十多年来得到开发与发展,并在大跨度、大柱网的公共与工业建筑中得到应用,且受到国内外科技界和工程界的关注和重视。通过适当配置拉索，或可使结构获得新的中间弹性支点或使结构产生与外载作用反向的内力和挠度而卸载

7、，前者即为斜拉结构体系，后者则为预应力结构体系。这一类“杂交”结构体系将改善原结构的受力状态，降低内力峰值，增强结构刚度、技术经济效果明显提高。2.4高强轻质材料的应用在普通碳素钢获得大量应用的同时，膜材也在许多大跨度建筑中获得了应用。膜结构是当前我国正在兴起的一种空间结构，其中应用较多的是张力膜结构，这是一种以玻璃纤维织物或聚酯纤维织物为基层，以聚四氟乙烯或PVC为涂层的膜材与不同类型的支承体系间的组合，而其支承体系可为索—支柱或索—杆结构，它们常在膜材获得预应力后协同工作。支