空間結(jié)構(gòu)的十年??從中國(guó)看世界

作者：藍(lán)天    
時(shí)間：2010-01-12 15:30:59 [收藏]
本文首先回顧了十年來(lái)空間結(jié)構(gòu)在中國(guó)的發(fā)展和取得的成就，文中分別就結(jié)構(gòu)形式、雜文結(jié)構(gòu)、材料與應(yīng)用范圍等問(wèn)題討論了中國(guó)發(fā)展的特點(diǎn)，并與世界各國(guó)的情況進(jìn)行了對(duì)比，指出了與先進(jìn)水平的差距。

     

    　　　　　　　　　　　
       一、十年的回顧

          當(dāng)中國(guó)跨入80年代之際，在沐浴著改革開(kāi)放春風(fēng)的新形勢(shì)下，各項(xiàng)建設(shè)無(wú)不呈現(xiàn)了蓬勃發(fā)展的局面。空間結(jié)構(gòu)也不例外，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)成為國(guó)內(nèi)體育館最常用的屋蓋形式，在成功地建造了國(guó)內(nèi)跨度聶大的上海體育館之后，又在籌備興建上海游泳館。在海外的敘利亞、伊拉克和巴基斯坦等國(guó)家也相繼以中國(guó)的技術(shù)力量建成了一批用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的大、中型體育館。至于中小跨度的體育建筑、劇院、會(huì)堂、餐廳等、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用就更為普遍。在大柱距的單層工業(yè)廠(chǎng)房中也開(kāi)始醞釀采用網(wǎng)架來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼筋混凝土薄腹梁或鋼屋架，例如北京燕山石化公司地毯裝置的4萬(wàn)平米主廠(chǎng)房就是其中的先行者。在網(wǎng)殼方面，繼煙臺(tái)體育館之后，撫順也建造了一座直徑62m的斯威德勒型鋼網(wǎng)殼，而新疆烏魯木齊機(jī)場(chǎng)飛機(jī)庫(kù)與杭州錢(qián)塘江工程局的海岸實(shí)驗(yàn)室則采用了鋼筋混凝土圓柱形網(wǎng)殼。另外，成都城北體育公園燈光球場(chǎng)改建時(shí)采用了直徑57.4m的無(wú)拉環(huán)雙層輻射索系屋蓋，。因而打破了懸索結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期沉寂局面，此后安徽省體育館、四川省體育館在初步設(shè)計(jì)中也都考慮了懸索方案。各種空間結(jié)構(gòu)，或在建設(shè)，或在籌劃，對(duì)設(shè)計(jì)、施工、生產(chǎn)、科研也都提出了新的要求。這時(shí)，空間結(jié)構(gòu)委員會(huì)于1982年應(yīng)運(yùn)而生。從此，空間結(jié)構(gòu)委員會(huì)的成長(zhǎng)與壯大就與中國(guó)的空間結(jié)構(gòu)事業(yè)的發(fā)展緊密地聯(lián)系起來(lái)。
              這十年來(lái)，中國(guó)的空間結(jié)構(gòu)無(wú)異有了長(zhǎng)足地進(jìn)步，其發(fā)展速度大于歷史上任何一個(gè)相同的年代。首先，在應(yīng)用范圍上，空間結(jié)構(gòu)遍及任何一種工業(yè)與民用建筑，象體育館、展覽館、飛機(jī)庫(kù)、工業(yè)廠(chǎng)房、倉(cāng)庫(kù)、影劇院、車(chē)站……等。從跨度來(lái)說(shuō)，大至110m的體育館、小至12m的會(huì)議室都是空間結(jié)構(gòu)適宜的范圍＿在形式上，網(wǎng)架、網(wǎng)殼、懸索結(jié)構(gòu)層出不窮，并且還出現(xiàn)了一些“雜交”結(jié)構(gòu)。采用空間結(jié)構(gòu)的建筑往往以新穎美觀(guān)的體型成為城市的一景。在設(shè)計(jì)中普遍采用了電子計(jì)算機(jī)。在80年代初，對(duì)用架的分析也許還要借助于擬板法、假想彎矩法之類(lèi)的手算方法，如今在微機(jī)上采用矩陣位移法分析網(wǎng)架已是很普通的事，有些程序不但能分析而且能自動(dòng)設(shè)計(jì)，甚至發(fā)展到CAD。其他象以剛性節(jié)點(diǎn)為特征的單層網(wǎng)殼、考慮具有非線(xiàn)性性狀的懸索結(jié)構(gòu)，其分析與設(shè)計(jì)也都進(jìn)入實(shí)用階段。在施工方面，曾采用了多種安裝方法，也創(chuàng)造了一些具有先進(jìn)水平的安裝技術(shù)，其特點(diǎn)是充分利用現(xiàn)有與常規(guī)設(shè)備，以小型機(jī)具來(lái)安裝大型結(jié)構(gòu)。值得注意的是，十年來(lái)在中國(guó)已逐步建立了一支以科研單位和高等院校為骨干的科學(xué)研究隊(duì)伍，他們從事于空間結(jié)構(gòu)的理論與試驗(yàn)研究，解決了不少技術(shù)難題，為生產(chǎn)開(kāi)辟了道路。從每?jī)赡昱e行一次的空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)交流會(huì)的論文集中可以看到，十年之前論文的內(nèi)容僅局限于薄殼或網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，以后的發(fā)展表明其范圍已大大擴(kuò)展到網(wǎng)競(jìng)、懸索甚至膜結(jié)構(gòu)。這些論文不但在數(shù)量上急劇增長(zhǎng)，如第六屆會(huì)議偽論文數(shù)已是第一屆的三倍多，同時(shí)在質(zhì)量上也有所提高。
              在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范方面，中國(guó)在60年代就編制了《鋼筋混凝土薄殼頂蓋及樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算規(guī)程（BJG16－65）》。在80年代初，又相繼頒發(fā)了《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)定（JGJ 7－80）》和《 V形折板屋蓋設(shè)計(jì)與施工規(guī)程（JGJ21－84）》，這在世界上都是少有的。如網(wǎng)架規(guī)定在結(jié)構(gòu)選型、分析與設(shè)計(jì)、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造、制作與安裝等方面，不但總結(jié)了中國(guó)自己的經(jīng)驗(yàn)，，也汲取了世界各國(guó)的先進(jìn)科技成就。象這樣的規(guī)范，不但大大方便了設(shè)計(jì)與施工，更重要的是在技術(shù)管理上有了可遵循的法令性文件，應(yīng)該說(shuō)中國(guó)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的大量應(yīng)用始于《規(guī)定》的頒發(fā)。當(dāng)初在編制這本薄薄的小冊(cè)子時(shí)，也許誰(shuí)都沒(méi)有預(yù)料到規(guī)范能對(duì)網(wǎng)架的推動(dòng)起如此巨大的作用。
             80年代初也是中國(guó)的空間結(jié)構(gòu)開(kāi)始走向世界的時(shí)刻。當(dāng)中國(guó)從十多年閉關(guān)自守中解脫出來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)空間結(jié)構(gòu)在各個(gè)方面都落后了一大段。1980年，前蘇聯(lián)乘著莫斯科奧運(yùn)會(huì)，大肆炫耀它的鋼板懸掛膜結(jié)構(gòu)，象和平大街體育館與克雷拉特斯柯賽車(chē)場(chǎng)的屋蓋，跨度都在200m以上，然而從以后的事實(shí)發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)并不具有生命力。西方世界還在總結(jié)前幾年美國(guó)哈特福體育館91.4 X 109.7m大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)倒塌的慘痛教訓(xùn)，然而網(wǎng)架的應(yīng)用卻沒(méi)有因此而停止不前，例如美國(guó)達(dá)拉斯的聯(lián)歡體育館、巴黎的體育館都采用了跨度在100m以上的網(wǎng)架。在網(wǎng)殼的應(yīng)用上，南斯拉夫斯普利特體育場(chǎng)的看臺(tái)頂蓋、日本神戶(hù)的世界紀(jì)念館各具特色，而加拿大加爾格里的冬季奧運(yùn)會(huì)體育館則把懸索結(jié)構(gòu)更推進(jìn)了一步。變化最大的還屬膜結(jié)構(gòu)，繼1975年在美國(guó)首先建造的永久性氣承式空氣膜一龐提亞克的“銀色穹頂”,80年代初在美國(guó)明尼阿波利斯與加拿大溫哥華又建造了二座類(lèi)似的體育館。在沙特阿拉伯的
    吉大國(guó)際機(jī)場(chǎng)候機(jī)大廳，屋蓋采用了以往支承的懸掛膜結(jié)構(gòu)，柱網(wǎng)為45m，總面積達(dá)42.5萬(wàn)平米。
          十年來(lái)中國(guó)在網(wǎng)架、網(wǎng)殼、懸索等空間結(jié)構(gòu)的研究與實(shí)踐做了大量工作，雖然膜結(jié)構(gòu)還幾乎是一個(gè)空白點(diǎn)，但我們與世界先進(jìn)國(guó)家的差距無(wú)異是縮小了。本文試圖從以下幾個(gè)方面來(lái)探討一下這十年中空間結(jié)構(gòu)發(fā)展的特點(diǎn)，并與世界各國(guó)的情況作一些對(duì)比，尋求與先進(jìn)水平之間的差距。
       

                                       二、結(jié)構(gòu)形式的靈活多變

             結(jié)構(gòu)形式的多樣化應(yīng)該是空間結(jié)構(gòu)最突出的優(yōu)點(diǎn)之一?？臻g結(jié)構(gòu)能以其豐富的外形來(lái)滿(mǎn)足使用功能與建筑造型的要求，象澳大利亞悉尼歌劇院類(lèi)似貝殼的殼體屋蓋至今還是空間結(jié)構(gòu)優(yōu)異形式的典范。
        　當(dāng)中國(guó)的設(shè)計(jì)人員剛涉足于空間結(jié)構(gòu)時(shí)，還滿(mǎn)足于類(lèi)如平板、圓球或圓柱狀這樣的外形，但以后就發(fā)展到要改變這樣的傳統(tǒng)形式，尋求新的變化。像承德體育館，平面為六角形，對(duì)角線(xiàn)距離為60m。這是一個(gè)中型體育館，中間的比賽場(chǎng)地需要較高的空間，因此屋蓋設(shè)計(jì)為中部上凸的網(wǎng)絡(luò)。這樣屋頂上可以設(shè)置天窗，儒決了采光問(wèn)題，整個(gè)建筑造型也令人感到耳目一新。新近建成的廣州白云機(jī)場(chǎng)機(jī)庫(kù)，大門(mén)凈跨為78m，為適應(yīng)飛機(jī)尾翼較高的要求，屋蓋采用了高低跨網(wǎng)絡(luò)，中間以三層網(wǎng)架連接，使整個(gè)屋蓋連成整體。70年代英國(guó)倫敦希斯羅機(jī)場(chǎng)也曾建過(guò)采用高低跨網(wǎng)架的機(jī)庫(kù)，但網(wǎng)架分別以格構(gòu)式大梁支承，因此白云機(jī)庫(kù)的網(wǎng)架布置在受力上顯然更為有利。
        　對(duì)于殼體的幾種基本形式，如果加以剪裁、通過(guò)切割或組合，就可以完全改變?cè)瓉?lái)的面貌，而在以桿件組成的網(wǎng)殼上實(shí)現(xiàn)也十分方便。例如日本東京國(guó)際貿(mào)易展覽館2號(hào)館，就是在圓球頂上切去一部份并將后部略為抬起，使圓球殼別具一格。中國(guó)的濟(jì)南明湖貿(mào)易中心屋蓋也是在圓球面上切割出28X52m的橄欖形網(wǎng)殼。   
        　對(duì)殼體的組合有各種方式，如日本神戶(hù)的世界紀(jì)念館就是以?xún)啥藘蓚€(gè)半徑34m的1／4圓球殼與中間一段40.8m的圓柱殼組成（圖1），室內(nèi)高度達(dá)30m，網(wǎng)殼耗鋼量為760t。這樣的體型特別適用于田徑館、溜冰館，在國(guó)外有不少體育建筑采用。1992年奧運(yùn)會(huì)西班牙巴塞羅那圣喬第體育宮屋蓋采用了雙層網(wǎng)殼，其組合采用了另一種方式。平面近似矩形，尺寸為128X106m，由中間的一塊雙曲殼與周?chē)乃膲K圓環(huán)殼組成，鋼網(wǎng)殼總重1000t。（圖2）1990年亞運(yùn)會(huì)上，北京體育學(xué)院體育館屋蓋由四塊雙曲拋物面網(wǎng)殼組成，平面尺寸為59．Zm見(jiàn)方。（圖3）雙曲拋物面所特有的直紋曲面使網(wǎng)殼的構(gòu)件可以做成直線(xiàn)形，此外網(wǎng)殼四角設(shè)置了用
    以抵抗水平力的鋼斜撐，使建筑造型更為別致。中國(guó)在網(wǎng)殼形式多樣化方面作了不少有益的嘗試，文獻(xiàn)[2]中所列舉的一些異形網(wǎng)殼就是例子，這些工程的規(guī)模雖然都不太大，變化的手法也不多，但卻是良好的開(kāi)端。

    \

    \

    對(duì)于空間結(jié)構(gòu)形式的變化，一方面是建筑上的需要，另一方面在技術(shù)上也能做到，因此世界各國(guó)正以早大的熱情進(jìn)行互相學(xué)習(xí)與應(yīng)用，預(yù)計(jì)今后還會(huì)有更大的發(fā)展，使空間結(jié)構(gòu)的造型更趨豐富多彩。 

     　 　　　　三、雜交結(jié)構(gòu)的興起 

    　　“雜交”結(jié)構(gòu)相對(duì)說(shuō)來(lái)是一個(gè)比較新的名詞，本文中它是指不同類(lèi)型結(jié)構(gòu)的組合而形成一種新的結(jié)構(gòu)體系，以有別于采用不同材料而組成的“組合”結(jié)構(gòu)（例如組合網(wǎng)架）。雜交結(jié)構(gòu)在1986年的大阪國(guó)際會(huì)議上曾是一個(gè)熱門(mén)話(huà)題，它最大的優(yōu)點(diǎn)是充分利用某種類(lèi)型結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)處來(lái)避免或抵消另一種與之組合的結(jié)構(gòu)的短處，從而改進(jìn)了整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的受力性能。
    　　前幾年在中國(guó)研究并開(kāi)發(fā)的橫向加勁單曲懸索結(jié)構(gòu)就是一種衍架與單向索組合而成的雜交結(jié)構(gòu)體系。一般單曲懸索的剛度都比較差，尤其在不對(duì)稱(chēng)荷載下易發(fā)生機(jī)構(gòu)性位移。如果將作為橫向加勁構(gòu)件的柜架如圖4所示與索垂直相交并設(shè)置于索之上，然后對(duì)桁架端部的支座下壓、產(chǎn)生強(qiáng)迫位移使結(jié)構(gòu)建立預(yù)應(yīng)力，這樣就大大增加了屋蓋結(jié)構(gòu)的剛度，在抵抗不均勻荷載時(shí)，桁架也能有效地分擔(dān)和傳遞荷載。因此，在整個(gè)結(jié)構(gòu)體系中，柔性的索可以充份發(fā)揮其高強(qiáng)度鋼的作用來(lái)承受主要荷載，而剛度則通過(guò)組合具有抗彎剛度的桁架得到改善，這種橫向加勁單曲懸索結(jié)構(gòu)曾有效地用于復(fù)蓋安徽體育館、上海楊浦區(qū)體育館與福建潮州體育館，建筑物的跨度在45m與72m之間。與相同跨度其他類(lèi)型的屋蓋結(jié)構(gòu)相比，不論在材料消耗或造價(jià)上都很經(jīng)濟(jì)。
    　　70年代開(kāi)始在北美大陸茁起的膜結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)隊(duì)伍中的新兵。當(dāng)應(yīng)用于大跨度時(shí)，既輕又薄的膜本身就難以單獨(dú)受力而需要與鋼索相組合。如果說(shuō)大跨度氣承式空氣膜中的鋼索只起某種程度加勁作用的話(huà)，則美國(guó)工程師蓋格爾所開(kāi)發(fā)的“素穹頂”（Cable Dome）則是典型的索與膜的雜交結(jié)構(gòu)了。這種體系一般是圓形，由連續(xù)的受拉鋼索和不連續(xù)的壓桿組成（圖5）。力從中心受拉環(huán)通過(guò)輻射狀的徑向脊索、谷索、環(huán)向拉索、斜拉索傳向周邊的受壓圈梁。扇形的膜材由鋼索施加拉力并繃緊，固定在壓桿與索連接處的節(jié)點(diǎn)上。索穹項(xiàng)至今已建成四個(gè)工程：韓國(guó)漢城奧運(yùn)會(huì)體操館（直徑120m）、與擊劍館（直徑90m）、美國(guó)伊利諾斯州立大學(xué)體育館（橢圓，76.8X9l.4m與美國(guó)佛羅里達(dá)州的太陽(yáng)海岸穹頂（直徑Z10m）。
    　　    在索穹頂?shù)幕A(chǔ)上，美國(guó)工程師李維又開(kāi)發(fā)了一種“雙曲拋物面--張拉整體穹頂”（Hypar-Tensegrity Dome）。這種體系也是以一系列的上索、斜拉索、環(huán)拉索與立柱組成，適用于近似橢圓形的平面（圖6）。它與索穹頂不同之處在于：中間設(shè)置了中央桁架以連接兩個(gè)半圓；上索網(wǎng)采用了三角形網(wǎng)格以適應(yīng)非圓形的外形；另外膜采用菱形單元就能形成具有足夠剛度的雙曲拋物面，1996年在美國(guó)亞特蘭大舉行的奧運(yùn)會(huì)主體育館采用了這種雜交體系，平面尺寸為24oX193m。
    \　　　　\

    \
     

    在建筑物中有時(shí)出于造型或功能的需求，要求在中間部分凸起，為此設(shè)置了類(lèi)如拱、剛架或斜拉索的支承結(jié)構(gòu)，并與網(wǎng)架或懸索結(jié)構(gòu)組成一種雜交結(jié)構(gòu)。這種做法在國(guó)外很早就被采用過(guò)、如1958年建造的美國(guó)耶魯大學(xué)冰球館就采用了鋼筋混凝土拱與單曲懸索的結(jié)構(gòu)體系，1980年莫斯科奧運(yùn)會(huì)賽車(chē)場(chǎng)也曾將落地鋼拱與鋼板膜相組合，跨度達(dá)168m。近年來(lái)，在中國(guó)也有不少體育館采用了這種雜交手法。如江西體育館是鋼筋混凝土拱與六邊形網(wǎng)架相組合，四川省體育館和青島體育館的屋蓋是由一對(duì)鋼筋混凝土拱與兩片索網(wǎng)組合而成，丹東體育館則是由位于中央的預(yù)應(yīng)力混凝土剛架和單層平行索系組成，北京朝陽(yáng)體育館的支承結(jié)構(gòu)是一種“素拱體系”，兩邊為索網(wǎng)。以上幾座體育館的中間支承結(jié)構(gòu)，跨度小的近50m，大的有100多米，在建筑造型上起了很好的效果。
    　　不論中外，雜交結(jié)構(gòu)的提出，有時(shí)與其說(shuō)是結(jié)構(gòu)的有機(jī)結(jié)合，還不如說(shuō)是建筑上的需要。文獻(xiàn)［5］指出，根據(jù)中國(guó)的經(jīng)驗(yàn)，采用中間支承的雜交體系懸索屋蓋有時(shí)不一定經(jīng)濟(jì)，其耗鋼量與造價(jià)都比較高，尤其是支承結(jié)構(gòu)的耗鋼量往往占屋蓋總耗鋼量的1／2至3／4。因此，雜交結(jié)構(gòu)還是一個(gè)新課題，有待于進(jìn)一步的探索與實(shí)踐，’這需要建筑師與結(jié)構(gòu)工程師們的共同努力。

    　　　　　　　　　　　　　四、高強(qiáng)輕質(zhì)材料的發(fā)展

    　　空間結(jié)構(gòu)采用的材料多種多樣，如鋼、混凝土、鋁，木、塑料等。十年來(lái)用得最多的還是傳統(tǒng)的型鋼、鋼管和鋼索。除此之外，國(guó)外還開(kāi)發(fā)與應(yīng)用了人工合成材料，不但強(qiáng)度高，重量也更輕，中國(guó)在這方面還存在著明顯的差距。
    　　國(guó)外在60年代就開(kāi)始研究復(fù)合材料，這是由某種纖維與結(jié)合物組成，最常見(jiàn)的是玻璃絲增強(qiáng)樹(shù)脂（GRP）、俗稱(chēng)玻璃鋼。此外也可以采用碳纖維或阿拉密德（aramid）。表1列出了各種纖維復(fù)合材料的性能。
    　　　　　　　　　　　表1   單向纖維增強(qiáng)復(fù)合物的性能
     
    玻璃絲
         碳
    阿拉密德
    高強(qiáng)鋼絲
    纖維分?jǐn)?shù)       （%重）
        80
        72
    67
    ——
    相對(duì)密度P
       2.31
        1.57
    1.36
    7.86
    張拉強(qiáng)度T      (GPa)
    0.95
        1.61
    1.59
    1.82
    張拉模量E      (GPa)
       50
        136
    64.3
    200
    強(qiáng)度比T/P
       44
        105
    119
    24
    比模量E/P
       21.6
        86.6
    47.3
    25.4
    根據(jù)重量的材料價(jià)格比
    6
        16-20
    10-15
    1
    根據(jù)強(qiáng)度的材料價(jià)格比
    3
        4-5
    2-3
    1
    根據(jù)剛度的材料價(jià)格比
    7
        5-6
    5-8
    1
    由表1可見(jiàn)，復(fù)合材料最大的優(yōu)點(diǎn)是重量輕，因而單位密度的強(qiáng)度指標(biāo)都很優(yōu)越，如碳纖維或阿密德都是鋼絲的四倍，目前復(fù)合材料已成功地用在修建連續(xù)體的殼體與折板上。它也可以用來(lái)制作索、棒、與管。有一個(gè)試驗(yàn)性網(wǎng)絡(luò)的桿件與節(jié)點(diǎn)全部用復(fù)合材料制成。
    　　另一種高強(qiáng)輕質(zhì)材料是建筑織物，它的出現(xiàn)使膜結(jié)構(gòu)步入永久性建筑的行列。建筑織物需要一個(gè)強(qiáng)度較高的基材，目前常用的有聚酯和玻璃纖維織物，表面涂敷防護(hù)性能好的涂層如聚氯乙烯（PVC）、聚四氟乙烯（Teflon）或有機(jī)硅樹(shù)脂等。這種新型材料不但能承重而且起圍護(hù)作用，它最大的優(yōu)點(diǎn)是重量特輕，每平方米僅重1kg多，使結(jié)構(gòu)自重起了革命性的變化，此外在耐久、防火、自潔、透光方面都具有良好的性能。
    　　當(dāng)屋頂由堅(jiān)硬的鋼或混凝土屋面轉(zhuǎn)向輕飄柔軟的膜材時(shí)，人們的思想認(rèn)識(shí)也應(yīng)該有一個(gè)轉(zhuǎn)變的過(guò)程。例如即便最好的建筑織物，其保證的使用年限也只有25年，這也許不易為人接受，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的概念是“百年大計(jì)”，其實(shí)采用膜結(jié)構(gòu)好比穿衣服，過(guò)25年再換新的屋面，那時(shí)一定會(huì)有更好更便宜的織物。

    　　　　　　　　　　　　　　五、空間結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍的擴(kuò)展

    　　近十年來(lái)，空間結(jié)構(gòu)是建筑結(jié)構(gòu)中最為重要、也是最活躍的發(fā)展領(lǐng)域之一。從結(jié)構(gòu)形式來(lái)說(shuō)，從網(wǎng)架、網(wǎng)殼到膜結(jié)構(gòu)。從材料來(lái)說(shuō)，從天然材料到人工合成材料；從計(jì)算分析來(lái)說(shuō)，從靜力到動(dòng)力、從線(xiàn)性到非線(xiàn)性。在原有的體系上，不論是設(shè)計(jì)或施工都走向成熟，與此同時(shí)也孕育著新的應(yīng)用范圍。
    　　人類(lèi)進(jìn)步的歷史就包含著對(duì)自身建筑圍護(hù)的不斷擴(kuò)大與改善。當(dāng)前空間結(jié)構(gòu)的迅猛發(fā)展，是與人們?cè)隗w育、展覽、文娛、集會(huì)與生產(chǎn)等活動(dòng)的急劇增長(zhǎng)分不開(kāi)的。因此，從以下兩個(gè)方面可以看出如何進(jìn)一步擴(kuò)展空間結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍?！　?br /> 首先是從靜態(tài)擴(kuò)展到動(dòng)態(tài)，即要求復(fù)蓋的結(jié)構(gòu)是可開(kāi)可閉或是可拆卸的。例如人們已不滿(mǎn)足于封閉的體育場(chǎng)地，而希望當(dāng)天晴時(shí)屋蓋能打開(kāi)成為一個(gè)露天體育場(chǎng)，當(dāng)陰雨或寒冷天氣時(shí)又能閉合成為一個(gè)室內(nèi)體育場(chǎng)。例如加拿大蒙特利爾的奧運(yùn)會(huì)體育場(chǎng)就曾設(shè)計(jì)了從懸挑塔上掛下來(lái)的傘形膜結(jié)構(gòu)，復(fù)蓋一塊 130X200m的比賽場(chǎng)。加拿大多倫多的“天空穹頂”體育館，跨度有200多米，屋蓋由四部分組合，可以在20分鐘內(nèi)打開(kāi)或關(guān)閉。日本竹中工務(wù)店正在進(jìn)行開(kāi)會(huì)結(jié)構(gòu)的研究，對(duì)此分為四種體系，即①平行移動(dòng)；②水平折疊；③中央旋轉(zhuǎn)移動(dòng)；①扇形旋轉(zhuǎn)移動(dòng)（圖7）。
    　　其次是從大型到巨型結(jié)構(gòu)（Macro Structure），即跨度從一二百米發(fā)展到上千米、覆蓋面積達(dá)幾個(gè)平方公里。過(guò)去一直有人設(shè)想，使空間結(jié)構(gòu)不僅復(fù)蓋一個(gè)建筑物，而是一群建筑甚至一個(gè)小區(qū)。日本巴組鐵工所礫究了用直徑500m的網(wǎng)殼復(fù)蓋一個(gè)體育公園的方案，以此為基礎(chǔ)還可推廣到直徑1000m的居民小區(qū)，形成一個(gè)人工控制氣候的環(huán)境。又如大型古跡的開(kāi)掘與保護(hù)需要對(duì)其加以圍護(hù)，埃及的金字塔就曾有過(guò)在其上復(fù)蓋膜結(jié)構(gòu)的方案。所有這些將大大擴(kuò)展空間結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范周并向我們提出了新的挑戰(zhàn)。

    \

    　　　　參考文獻(xiàn)

    [1] 建設(shè)部科技發(fā)展司、中國(guó)建筑技術(shù)發(fā)展中心（主編），中國(guó)建設(shè)工程重大科技成就（1949-1989）， 1989。
    [2] 董石麟、姚諫，中國(guó)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應(yīng)用，第六屆空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，1992。
    [3] M.Kawaguchi,Space Spructures With Changing Geometries, Bulletin IASS,V.31 No.1-2,April_Aug.1990.
    [4] 藍(lán)倜恩、趙基達(dá)，橫向加勁單曲懸索屋蓋的理論研究與實(shí)踐，全國(guó)索結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集，1991
    [5] Tien T.Lan,Long Span Cable-suspended Roofs of Hybrid Construction,Proceedings of the 3rd East Asia-Pacific Conference on Structural Engingeering and Construction.v.1,1991.
    [6] B.Richmond,P.R.Head,Alernative Materials in Long-span Bridge Structures.Proceedings 1st Kerensky Memorial Conference on Tension Structures.Session 5,1988.
    [7] 藍(lán)天、郭璐膜結(jié)構(gòu)在大跨度建筑中的應(yīng)用，建筑結(jié)構(gòu)。
     
    下載附件：
  • 點(diǎn)擊下載

    • "歡迎大家轉(zhuǎn)摘！轉(zhuǎn)載須注明中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)(northendvirginabeach.com)謝謝合作！"

相關(guān)文章：

文章標(biāo)題
建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)--中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)建筑鋼結(jié)構(gòu)分會(huì)官方