我國空間結構建筑的發展趨勢和變化
發布時間：2010-01-14 共1頁
空間結構的技術水平是一個國家土木建筑業水平的重要衡量標準，也是一個國家綜合國力的體現。改革開放以來，隨著我國國民經濟的高速發展和綜合國力的提高，我國空間結構的技術水平也得到了長足的進步。大跨度空間結構的社會需求和工程應用逐年增加，空間結構在各種大型體育場館、劇院、會議展覽中心、機場候機樓、各類工業廠房等建筑中得到廣泛的應用。特別是近幾年，隨著北京2008年申奧成功、上海申辦2010年世界博覽會等國家重大社會經濟活動的展開，我國將在近10年內建設一大批高標準、高規格的體育場館、會展中心、機場航站樓等社會公共建筑，這將給我國空間結構的進一步發展帶來良好的契機，同時也對空間結構技術水平提出了更高的要求。
空間結構的工程應用，首先要考慮結構形體的安全性、合理性和先進性，已經選定的結構形體也需要優化、深化和創新。由索、桿、梁組成的預應力張弦梁結構是近年來發展起來的一種大跨度空間結構形式，通過我國科技人員與工程技術人員的引進、消化和提高，已在工程中得到成功應用。上海浦東國際機場航站樓82.6米跨度的辦票廳屋蓋采用了我國目前跨度最大的張弦梁結構；廣州國際會展中心則采用了上弦為倒三角形斷面鋼管立體桁架的張弦桁架結構，跨度達126.6米；黑龍江國際會展體育中心主館屋蓋結構也采用了類似的張弦立體桁架，跨度達128米。
在不少大型空間結構建筑建設中，即使是國外設計師的作品，也融進了國內設計師和工程技術人員的大量心血。國家大劇院146×212米的屋蓋采用了不設斜腹桿的雙層網殼結構，可稱為空腹網殼結構。國外設計師提出的原設計方案中網殼為肋環型布置。我們通過分析、優化，提出應增設交叉支撐桿件，以增加整體結構的穩定性和抗扭剛度，最終法國工程師接受了這個建議。2008年奧運會國家鳥巢體育場，瑞士和英國工程師聯合提出的結構方案也不盡合理。我們經分析研究，在多次評審和結構論證會議上提出了改進方案。改進方案在保持結構外形基本不變的前提下，可有效改善網架開孔長邊的計算長度過長以及開孔短邊處桿件過于密集、應力高度集中的問題。
近年來，已建或在建的|考試|大|超過百米跨度的建筑越來越多，各種形式的空間結構向超大跨度發展。為迎接2008年奧運會而進行擴建的首都國際機場航站樓，總長達 2500米，主體建筑包括T3A和T3B兩座航站樓和一座地面交通中心，其中T3A結構平面成“人”形，分為主體部分和東、西指廊三部分，結構長950 米，寬750米，屋蓋結構采用微彎型抽空三角錐網架型。這些超大跨度工程均需要進行大量的技術攻關、技術創新，如多維多點輸入的抗震分析、溫度應力對結構的影響、施工安裝精度、地基不均勻沉降等。
空間結構還有一個發展趨勢是從較重的屋蓋向輕型屋蓋體系發展，從剛性結構體系向柔性體系發展。由早期的薄殼結構、網架結構、網殼結構和懸索結構發展到各種組合結構（如組合網格結構）、雜交結構（如斜拉網格結構、預應力網格結構等）和以索膜等柔性材料為特征的新型預張力結構；由單一的結構形式發展到各種結構形式的合理組合。
索穹頂結構是一種由索、桿、膜組合而成的新型預張力結構。作為一種受力合理、結構效率高的結構體系，它同時集新材料、新技術、新工藝和高效率于一體，被認為是代表當今國際空間結構發展最高水平的結構形式，也是我國（大陸）唯一沒有工程實踐的空間結構形式。目前世界上已建成10多幢索穹頂，基本上都采用了美國的專利技術。我國高校和科研單位對索穹頂的結構體系和受力性能已作了多年研究，對索穹頂的初始態、預應力態和荷載態均有了較深入的了解。我國自行設計和建造的索穹頂建筑有可能在2010 年上海世博會上誕生。
空間結構的工程應用，首先要考慮結構形體的安全性、合理性和先進性，已經選定的結構形體也需要優化、深化和創新。由索、桿、梁組成的預應力張弦梁結構是近年來發展起來的一種大跨度空間結構形式，通過我國科技人員與工程技術人員的引進、消化和提高，已在工程中得到成功應用。上海浦東國際機場航站樓82.6米跨度的辦票廳屋蓋采用了我國目前跨度最大的張弦梁結構；廣州國際會展中心則采用了上弦為倒三角形斷面鋼管立體桁架的張弦桁架結構，跨度達126.6米；黑龍江國際會展體育中心主館屋蓋結構也采用了類似的張弦立體桁架，跨度達128米。
在不少大型空間結構建筑建設中，即使是國外設計師的作品，也融進了國內設計師和工程技術人員的大量心血。國家大劇院146×212米的屋蓋采用了不設斜腹桿的雙層網殼結構，可稱為空腹網殼結構。國外設計師提出的原設計方案中網殼為肋環型布置。我們通過分析、優化，提出應增設交叉支撐桿件，以增加整體結構的穩定性和抗扭剛度，最終法國工程師接受了這個建議。2008年奧運會國家鳥巢體育場，瑞士和英國工程師聯合提出的結構方案也不盡合理。我們經分析研究，在多次評審和結構論證會議上提出了改進方案。改進方案在保持結構外形基本不變的前提下，可有效改善網架開孔長邊的計算長度過長以及開孔短邊處桿件過于密集、應力高度集中的問題。
近年來，已建或在建的|考試|大|超過百米跨度的建筑越來越多，各種形式的空間結構向超大跨度發展。為迎接2008年奧運會而進行擴建的首都國際機場航站樓，總長達 2500米，主體建筑包括T3A和T3B兩座航站樓和一座地面交通中心，其中T3A結構平面成“人”形，分為主體部分和東、西指廊三部分，結構長950 米，寬750米，屋蓋結構采用微彎型抽空三角錐網架型。這些超大跨度工程均需要進行大量的技術攻關、技術創新，如多維多點輸入的抗震分析、溫度應力對結構的影響、施工安裝精度、地基不均勻沉降等。
空間結構還有一個發展趨勢是從較重的屋蓋向輕型屋蓋體系發展，從剛性結構體系向柔性體系發展。由早期的薄殼結構、網架結構、網殼結構和懸索結構發展到各種組合結構（如組合網格結構）、雜交結構（如斜拉網格結構、預應力網格結構等）和以索膜等柔性材料為特征的新型預張力結構；由單一的結構形式發展到各種結構形式的合理組合。
索穹頂結構是一種由索、桿、膜組合而成的新型預張力結構。作為一種受力合理、結構效率高的結構體系，它同時集新材料、新技術、新工藝和高效率于一體，被認為是代表當今國際空間結構發展最高水平的結構形式，也是我國（大陸）唯一沒有工程實踐的空間結構形式。目前世界上已建成10多幢索穹頂，基本上都采用了美國的專利技術。我國高校和科研單位對索穹頂的結構體系和受力性能已作了多年研究，對索穹頂的初始態、預應力態和荷載態均有了較深入的了解。我國自行設計和建造的索穹頂建筑有可能在2010 年上海世博會上誕生。
