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1、从现代空间结构的成就看中国的发展前景论文摘要：20世纪人们为开放与交流而兴建的建筑都有要求一个大的空间,其中有代表性的是体育、会议展览和机场建筑,并采用了不少引人注目的空间结构.文中评述了当代体育建筑中采用空间结构后些典型工程,最后讨论了另空间结构的发展水平和前景,并指出有必要扭转结构形式与结构防护在设计上的被动局面.关键词：空间结构结构艺术一、前言当世界即将迈入21世纪之际，回顾人类发展的历史，就可发现其中一个显著的特点就是其活动空间的不断改善与扩充。远古伊始，人类或挖洞穴居、或构木为巢，仅是为争取胜一个生存的空间，随着科学技术的发展，人们懂得运用各种材料
2、建造出更牢固、更舒适的空间。从古罗马的圣彼得大教堂到当今英国正在兴建的“千年穹顶”，其直径由42m扩大到320m.freel×122m,采用正放四角锥网架,而首都体育馆的尺寸则是99m×112m,采用两向正交斜放网架.这个大跨度网架的成功兴建大大推动了网架在体育建筑中的应用,此后一些省市的主体育馆几乎无一例外地都有采用网架结构.1990年北京为亚运会所建设的13项大中型体育馆中,就有半数以上采用了网架结构,可见其影响之深远.近年来,可能由于平板型网架的外形过于单调,失去了建筑师们的偏爱.另外,由于计算机的迅猛发民展使曲面形网壳的设计与制作大为方便,因而在体育
3、建筑中网壳的应用有逐步上升的趋势，特别是穹顶几乎风靡了日本全国.穹顶（dome）就其原意来说是一个半圆形的顶盖，而用网壳建造穹顶并非新事，早在本世纪初，德国工程师施威德勒（Sche）和新奥尔良的超级穹顶（Superdome）也分别以196m和207m的直径保持了多年的网壳大跨度记录。90年代这种穹顶在日本得到了振兴，其名称为被音译为“多姆”（卜-），其外形也不限制为圆形了。一些城市的体育馆都有被称为“多姆”，象大阪、名古屋、大馆、熊本以及札幌、仙台等地已建成或准备兴建的“多姆”就不下二来个。这种穹顶的特点是，不仅可以用作体育比赛，还可以用作多种文化活动与展览
4、的场所，这正符合了人们要求交流的需要，同时在建筑与结构上也有所创新.日本名古屋穹顶（图1）是当前世界上跨度最大的单层网壳。该体育馆整个圆形建筑的直径为229.6m,支承在看台框架柱顶的屋盖直径则有187.2m,采用以钢管构成的三向网格.每个节点上都有六根杆件相交,采用直径为1.45m的加肋圆环,钢管杆件与圆环焊接,成为能承受轴向力与弯矩的刚性节点.由于罗马尼亚布加勒斯特穹顶的单层网壳(直径93.5m)在1961年的一次暴风雪后出现过倒塌事故,大跨度的单层网壳一直被视为禁区.名古屋穹顶之所以获得突破性的进展是与科研工作分不开的.在设计中曾对各种荷载情况以及抗震
5、、稳定与施工过程中的缺陷进行了详细的分析和研究.大阪穹顶的中间部分是直径为134m的双层网壳,周围与宽16m的Y形钢框架相连接,形成直径为166m的圆形顶盖.整个网壳通过受拉环支承在九层高的框架上.如图2所示,大阪穹顶在建筑上有一些特色,首先是在框架顶部建造了一圈作为商业与文化娱乐用的拱形“节日大厅”,宛如浮云环绕着穹顶.此外,穹顶上部的顶棚可以上下移动以满足不同的功能,譬如体育比赛时,顶棚向上升高,形成宽敞的空间,而举行文艺演出时,顶棚可以下调,以增强音响效果。澳大利亚悉尼市为主办2000年的奥运会而兴建了一系列体育场馆3.其中国际水上运动中心与用作球类比
6、赛的展览馆采用了材料各异的网壳结构.水上运动中心的屋盖净跨67m,采用带拉杆的圆柱形网壳(图3).钢管杆件沿斜向布置并将推力传给边桁架,沿纵向每隔25m设一道加劲拱形桁架.这样形成的受力体系是:重力荷载由带拉杆的网壳拱肋承受,而稳定性与抗弯刚度则由加劲桁架提供.该馆的一个特点是奥运会期间可向外增设8000个座位,为此沿一侧纵墙设置了一榀净跨140m的拱形立体桁架,其斜杆用来悬吊网壳屋盖并防止拱的侧向压屈。皇家农学会的展览馆在奥运会期间用作排球、手球与羽毛球比赛之用,包括一个直径100m的圆球形网壳与三个跨度为67m,矩形平面的圆柱形网.两个网壳均为单层,采用
7、三角形网格.杆件为胶合木梁,两端以钢节点连接,可承受压力与弯矩.如此大跨度的单层网壳,稳定性是结构设计上的主要考虑,三角形网格就可提供较强的剪切刚度防止局部失稳.此外圆球壳采用较大的矢高一35m,圆柱壳则每隔3m6加设V形桁架相连系.胶合木梁的杆件稳定性则以固定在梁顶部的连续圆钢管檩条来保证。由于建筑织物这一新型材料的出现,使膜结构逐渐得到了应用。当代日本的穹顶开始于东京的后乐园球场。这个直径204m的气承式空气膜结构以其最先进的自动控制技术来维持屋盖的安全。在此之间，美国的一些气承式空气膜结构体育馆曾多次发生事故。因此这个机械、电子与土建相结合的智能建筑多
8、少消除了人们的担心，也使日本建设省下决心批准这种空气
