大跨与空间结构技术发展概述.docx

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1、大跨与空间结构技术发展概述1、大跨及高层结构技术的发展现状世界上先进国家近10余年来在大跨空间结构方面得到了日新月异的发展，尤其是在欧美、日本等世界上经济发达国家，建造了多个跨度达200m以上的超大跨度的空间结构。如日本1993年建成的直径达220m的福冈体育馆由三块可旋转的扇形网壳组成一个可开合结构；美国亚特兰大1992年建成的为1996年奥运会的佐治亚穹顶，平面形状为准椭圆，长短轴分别为241m和192m，采用张拉整体索膜穹顶结构；1999年底落成的英国伦敦千禧穹顶，直径达320m，12根擎天大柱与索膜构成；日韩为2000年世界杯足球赛建造的20个比赛场馆中绝大部分采用了索膜张拉

2、结构，并有数个场馆采用了开合式结构。这些超大跨度结构的一个共同特点是，跨度越来越大，自重越来越轻，更多地采用新结构体系与轻质高强材料及新技术。设计计算工作越来越仔细周到，包括非线性分析、非线性稳定分析、抗震减震与风振分析，并且施工安装更为快捷简便。设计时首先考虑的是尽可能采用先进的结构体系，在确保工程安全性的前提下注重工程的实用性、经济性，且使建筑与结构和谐统一，而不一味追求所谓的独特建筑外形。这些建筑规模宏大，结构先进，充分反映了这些发达国家的综合国力与先进建筑技术水平。近十年来，随着我国城市化进程的加快，新一轮城市建设的高潮转向大型交通、文化、体育、会展等公共设施的建设，我国大跨

3、度空间结构广泛应用于城市的体育场馆、展览馆、游乐中心、博物馆、候机候车厅等大跨度公共建筑的建设，并在现代化的大面积单层工业厂房中也有广泛应用。大跨度空间结构在我国的经济发展与工程建设中有着极为重要的地位并起着极为重要的作用。2008年的北京奥运会、2010年的上海世博会、以及机场铁路建设的快速发展，带动了大跨度结构的技术进步和大规模应用。2、我国大跨及高层结构技术的发展成就中国在最近十年来空间结构的研究与应用也有了迅猛发展，跨度超过100m的建筑也开始大量出现。在材料的应用方面向轻质高强发展，大跨度网壳、索杂交结构、索膜张拉结构与张弦梁成为这一时期的主流。在应用领域方面主要是体育场馆

4、、大跨度机库、会展中心等方面。如1994年建成的天津体育馆采用了净跨直径为108m的球面网壳；1997年建成的长春体育馆，平面形状为桃核形网壳，外围尺寸达146m×191．7m；1998年竣工的上海8万人体育场，其钢结构悬臂桁架跨度最大达73.5m，伞状膜结构的挑篷覆盖面积达37000m2；2000年竣工的浙江黄龙体育中心采用斜拉网壳，挑篷外挑50m，总覆盖面积达22000m2；在大型飞机维修库应用最多的是平板型网架，如1995年建成的首都机场150m+150m四机位机库、厦门机场155m双机位机库等等；新建的航站楼屋盖中采用较多的是相贯连接的平面曲线钢桁架，如深圳机场二期跨度60m

5、+80m钢桁架，整个屋盖尺寸135m×195m，首都机场新航站楼也采用类似结构；在大型公共建筑展览馆方面，空间钢结构也应用得较多，从1998年上海浦东机场航站楼成功建成跨度达80m的新型张弦梁结构以来，该结构以其结构明快简洁乐于为建筑师采用，分别于2002年、2003年建成的广州与哈尔滨会展中心采用的张弦梁结构其跨度分别达126m与128m；新型索与膜的张拉结构中国已开始起步，近年来陆续建成了如青岛颐中体育场、安徽芜湖体育场、郑州体育场与秦皇岛奥体中心体育场等十来个索膜张拉结构建筑；除了这些大跨度结构以外，国内应用最多、面最广的还是普通平板型网架结构，在中小跨度体育馆，特别在大柱网大

6、面积单层工业厂房及各种公共建筑中都应用了大量的平板网架结构，1995年竣工的云南省玉溪卷烟厂单层厂房网架屋盖面积达13万m2。我国的大跨度空间结构与国外水平相比，差距不是很大。在空间网格结构方面，国内的分析设计理论与软件、制造安装与工程实践在国际上绝对领先；对于悬索结构，国内20世纪80年代有多项成功实例，各项技术均成熟，与国际发展水平同步，只是近年工程应用很少；对于膜结构，与国外相比我们刚起步，在理论分析与软件方面已基本完善，并已有专业化公司开始工程实践，多项成功实例为膜结构的推广奠定了很好的基础，但由于膜材生产国内还是空白，完全靠进口，使膜结构的价格优势不明显；而对于张拉整体结构

7、国内还是空白，虽有较多的理论研究，但还没有一项工程实例；对于开合式结构，国内与国际上差距较大，目前国内尚没有工程应用，且需结构、机械、控制等专业综合紧密配合协作；与国外技术创新能力相比，国内对于结构创新意识不强，尤其建筑师与结构工程师沟通不够，结构缺乏新意。3、大跨度及高层结构技术的发展趋势(一)大跨度空间结构技术的发展趋势按照目前我国的经济增长速度，到2020年我国的人均GDP预计将达3500美元，由小康型向富裕型转型。在继大规模的住宅建设以后，以娱乐、