大跨空间结构发展与对策.pdf

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1、建材世界2012年第33卷第2期大跨空间结构发展与对策常海山(安阳市建筑设计研究院，安阳455000)摘要：详细阐述了大跨空间结构分类及特点，以及对网架结构、悬索结构和膜结构相关设计施工等问题进行了探讨，并总结提出空间结构发展的趋势方向。关键词：大跨空间结构；网架结构；悬索结构；膜结构DevelopmentandStrategyofReliabilityforLong-spanSpatialCHANGHalshan(AnyangArchitecturalDesignandResearchInstitute，Anyang455000，

2、China)Abstract：Thispaperdescribedindetailthevariousstagesofdevelopmentandtheadvantagesanddisadvantagesofthedevelopmentprocess，andinvestigatedtheproblemsofdesignandconstruction，Thedevelopmenttendeneyofspa—tialstructurewassummarizedandanalyzed．Keywords：long-spanspatialst

3、ructure；spatialgridstructurecable-suspendedstructure；membranestructure近40年来，大跨空间结构发展迅速，特别是近年来，由于新材料和新技术的广泛应用，其空间结构形式也丰富多彩。例如平面直径135r11的加拿大卡尔加里索网屋盖体育馆，美国亚特兰大修建的平面跨度为192×241In索一膜结构的“佐治亚穹顶”[1_3]，此类建筑不仅表现了三维实体形式，而且也体现了艺术和生命特征。我国大跨空间结构的基础原来比较薄弱，但随着国家经济实力的增强和社会发展的需要取得了迅猛的发展，

4、这必将为我国发展大跨度空间结构提供良好的机遇。大跨度空间结构工程实践的数量较多，空间结构的形式趋向多样化，相应的理论研究和设计技术也逐步完善。以北京亚运会、哈尔滨冬季亚运会、北京奥运会[41的许多体育建筑为代表的一系列大跨空间结构，在国内外都造成了很大的影响。在研究方面，注重空间结构节点的破坏机理、弹塑性分析和极限承载力的研究；悬索结构风振问题研究；对索穹顶结构的研究与开发，主要包括结构体系的改良和创新、结构体系判定、自应力模态确定、有限元分析、受力性能、施工过程分析以及试验研究等。天滓大学、同济大学、清华大学等众多高校相继成立了空

5、间结构研究所，对于空间结构的研究做了大量试验，不断完善各种空间结构形式的理论研究，为这些结构的设计积累了比较丰富的理论储备。我国目前主要以空间网格、悬索及各种桁架结构工程居多，膜结构也有一些应用。其他如张拉整体结构、开合结构的理论已较成熟，不过由于造价偏高，目前还没有工程应用。1大跨空间结构分类1)网架结构，它是以多根杆件按照一定规律组合而成的网格状高次超静定结构。它通常是采用钢管或型钢材料制作而成。它具有以下优点：空间刚度大，整体性和稳定性好，安全度高；具有良好的抗震性能；网架高度小，用钢量少；用小规格、短杆件构成大跨度结构；平面

6、布置灵活：有利于管道及设备安装；杆件，节点可标准化生产，运输，安装方便、快速；施工适应性强；网架的建筑造型轻巧美观大方，便于建筑处理和装饰。例如首都体育馆、上海游泳馆、首都机场四机位机库等嗍。收稿日期：2012—03—14．作者简介：常海山(1976一)，工程师．E-mail：hnaychs@126．corn建材世界2012年第33卷第2期2)网壳结构，它是将杆件沿着某个曲面有规律的布置而组成的空间结构体系。它兼有杆系结构和薄壳结构的主要特性，杆件比较单一，受力比较合理；结构的冈0度大、跨越能力大：可以用小型构件组装成大型空间，小型

7、构件和连接节点可以在工厂预制；安装简便，不需大型机具设备，综合经济指标较好；造型丰富多彩，不论是建筑平面还是空间曲面外形，都可根据创作要求任意选取。比较著名的建筑有：蒙特利尔世博会美国馆，中国国家大剧院，长春体育馆等。3)薄膜结构。薄膜结构也称为织物结构，是20世纪中叶发展起来的一种新型大跨度空间结构形式。它以性能优良的柔软织物为材料，由膜内空气压力支承膜面，或利用柔性钢索或刚性支承结构使膜产生一定的预张力，从而形成具有一定刚度、能够覆盖大空问的结构体系。它具有以下特点：自重轻、跨度大；建筑造型自由丰富；施工方便；具有良好的经济性和

8、较高的安全性；透光性和自洁性好；耐久性较差。有名的工程实例有：东京棒球馆，日本“白龙穹顶”，上海八万人体育场，千年穹顶等。4)悬素结构，悬索结构是以能受拉的素作为基本承重构件，并将素按照一定规律布置所构成的一类结构体系。索一般采用由高