大跨度空间结构的发展历史及分类
大跨度结构简介
大跨度结构简介摘要：20世纪的工业革命推动了建筑技术的发展，在出现了水泥和钢铁等新型材料之后，人们学会了建造拱、钢架之类的平面结构，跨越50—70m的跨度。
随着生活水平的提高，人类从事生产和社会活动对更大跨度的空间突出了需要。
关键词：大跨度；结构；体系1.分类介绍（1）空间网格结构 网壳结构的出现早于平板网架结构。
在国外，传统的肋环型穹顶已有一百多年历史，而第一个平板网架是1940年在德国建造的（采用Mero体系）。
中国第一批具有现代意义的网壳是在50和60年代建造的，但数量不多。
当时柱面网壳大多采用菱形“联方”网格体系。
直到80年代初期，第一个平板网架（上海师范学院球类房，31.5mx40.5m）于1964年建成以来，网架结构才有了较好发展势头。
当时平板网架在国内还是全新的结构形式，这两个网架规模都比较大，即使从今天来看仍然具有代表性，因而对工程界产生了很大影响。
在当时体育馆建设需求的激励下，国内各高校、研究机构和设计部门对这种新结构投入了许多力量，专业的制作和安装企业也逐渐成长，为这种结构的进一步发展打下了较坚实的基础。
改革开放以来的十多年里是我国空间结构快速发展的黄金时期而平板网架结构就自然地处于捷足先登的优先地位。
甚至80年代后期北京为迎接1990年亚运会兴建的一批体育建筑中，多数仍采用平板网架结构。
在这一时期，网架结构的设计已普遍采用计算机，生产技术也获得很大进步，开始广泛采用装配式的螺栓球结点，大大加快了网架的安装。
（2）膜结构膜结构（Membrane Structures）是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式，是由多种高强薄膜材料(PVC或Teflon)及加强构件(钢架、钢柱或钢索)通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状，作为覆盖结构，并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式。
膜结构可分为充气膜结构和张拉膜结构两大类。
充气膜结构是靠室内不断充气，使室内外产生一定压力差（一般在10mm－30mm水柱之间），室内外的压力差使屋盖膜布受到一定的向上的浮力，从而实现较大的跨度。
大跨度空间结构
土耳其圣索非亚教堂， 建于公元537年， 跨度32m
意大利佛罗伦萨圣玛丽亚 教堂，建于公元1420年， 跨度42m
英国伦敦圣保罗大教堂， 建于公元1710年， 跨度33m
意大利罗马大教堂， 建于公元1593年， 跨度42m
2. 钢筋混凝土薄壳结构的出现和发展
1824年：英国人阿士普丁发明混凝土制作法 1856年：英国人贝斯麦首次用转炉炼钢成功，钢材开始用 于建筑结构 1886年：德国人冠农通过圆拱与平板荷载实验确定了钢筋 受拉、混凝土受压的钢筋混凝土理论 1892年：法国人亨奈比克用圆钢筋埋入混凝土作整体梁板 结构，随即钢筋混凝土开始广泛应用于房屋建筑 1892年：A.E.H.Love考虑径向剪力与弯矩的理论为壳体结 构理论的发展打下了基础
永久性膜结构的产生：
在大阪世博会，盖格公司成功地向世人推出气承式膜结构的新设计技 术，而受到建筑工程界一致认可后，又面临所使用的膜材料问题。这 种膜材只有7年— 8年的寿命，在太阳紫外线及风、雨的交互作用下， 膜布会变得硬脆、破裂，而失去结构性能。 正在此时，美国福特基金会下属的教育设施实验室给盖格公司一笔资 金，用来开发此种永久性的建筑膜。 在盖格公司领导下，同美国的杜邦公司、康宁玻纤公司等五家共同开 发永久性的结构膜。 产品很顺利地就制成了，化纤公司将康宁公司提供的玻璃纤维，先集 成线再织成布纱，经过矽胶浸泡，先制成水密坯布，再多次快速放入特 氟隆溶液中，使坯布两面皆有均匀的特氟隆涂层，永久性的PTFE膜正式 诞生。 经过加速气候实验，其物理稳定性确定后，盖格公司又设计各种结构 配件及确定设计程序，以建造不同性质的膜结构。
Tokyo Dome
日本东京后乐园棒球馆 Span Structure Completion 201m Air-inflated membrane structure 1988
大跨度空间结构
摘要：随着技术的发展，大跨度空间结构越来越多的在各领域运用，本文先对大跨度空间结构的起源与历史进行介绍，再对空间结构委员会成立三十年来在空间结构领域作了介绍,重点系统论述了三十年来各时期大跨度空间结构发展与应用情况。
全面阐述了我国大跨度空间结构近期发展的特点,包括在各类公共建筑中的应用情况、空间结构体系的发展与技术进步。
关键词：发展历程，我国进展1.简介：横向跨越60米以上空间的各类结构可称为大跨度空间结构。
常用的大跨度空间结构形式包括折板结构、壳体结构、网架结构、悬索结构、充气结构、篷帐张力结构等。
大跨度空间结构是国家建筑科学技术发展水平的重要标志之一。
世界各国对空间结构的研究和发展都极为重视，例如国际性的博览会、奥运会、亚运会等，各国都以新型的空间结构来展示本国的建筑科学技术水平，空间结构已经成为衡量一个国家建筑技术水平高低的标志之一。
2.大跨度发展历程：实际上，人类很早以前就认识到穹隆具有用最小的表面封闭最大的空间的优点。
效仿洞穴穹顶，人们建造了许多砖石穹顶，如我国东汉时期河南洛阳的地下砖砌墓穴，公元前1185年古希腊迈西尼国王墓等。
古罗马最著名的穹顶是万神殿，也是建筑史上最早、最大跨度的拱建筑。
被誉为展现穹力的杰作。
然而，在尚无力学与结构理论以前，凭借已有的经验与大胆探索来建造房屋，难免发生事故。
公元537年东罗马帝国建造的圣索亚教堂，还有公元1612年建造的罗马圣彼得教堂都出现多较严重问题。
1742年罗马教皇下令检查圣彼得教堂问题原因，三位科学家经过认真调研和计算分析后，作出了解决方案。
这工程实例表明工程结构经验时代的结束和科学时期的到来。
工程结构的发展推动了理论研究的进步，理论成果的指导完善了工程实践，这是建筑结构科学得以不断进步的历史规律。
19世纪的工业革命促使科学技术飞快进步。
生铁材料出现以后引起了建筑结构革命性的变化。
1787年英国出现机扎熟铁条，1831年英国有出现机扎出角铁，1845年法国人碾压出熟铁工字梁。
大跨空间结构的发展回顾与展望
大跨空间结构的发展回顾与展望前言大跨空间结构是指横跨较大空间范围的建筑结构，如大跨度桥梁、室内运动场馆、会议中心等。
它们通常需要更高的设计难度和技术水平，以保证其在使用过程中的稳定和安全。
本文将从发展历程和未来发展两个方面对大跨空间结构进行回顾和展望。
发展历程20世纪初的大跨度桥梁20世纪初期，人们开始建造大跨度桥梁，如美国纽约市布鲁克林大桥、英国伦敦塔桥等。
这些桥梁用铁和钢制成，结构稳定，设计新颖。
然而，随着行车质量和交通密度的增加，这些桥梁逐渐不能满足需求，于是开始向更大跨度、更高强度的桥梁发展。
50~60年代的大跨度钢结构随着20世纪50~60年代钢结构制造技术的进步，大跨度钢结构开始出现，如日本广岛市锦带大桥、美国旧金山湾区大桥等。
这些桥梁采用的是双曲拱形等特殊形式，结构轻巧、功能性强，成为当时的代表作品。
但是，随着钢结构在建筑领域的广泛应用，逐渐暴露出其耐久性差、易受腐蚀等问题。
70~80年代的大跨度混凝土结构20世纪70~80年代，由于钢结构存在问题，混凝土结构得到了更广泛的应用。
在此期间，出现了一批大跨度混凝土建筑，如西班牙塞维利亚金塔塔、中国汉口长江大桥等。
这些建筑采用的是现浇钢筋混凝土桥面板，都采用了独特的结构形式和装饰手法。
21世纪的大跨度钢-混凝土混合结构随着21世纪的到来，大跨度结构开始出现结构材料混合使用，如中国的上海东方明珠电视塔、英国的伦敦眼。
这些建筑采用钢-混凝土混合结构体系，大大提高了结构稳定性，结合新材料的使用，极大地拓展了大跨度结构的建设领域。
未来发展未来，大跨空间结构将更加注重结构环保、工艺创新和品质升级。
主要包括以下几个方面：1. 智能化未来，大跨空间结构将不断向智能化、数字化方向发展，如采用先进控制技术、传感器监测技术等，实现结构的自适应和自我修复。
2. 新材料新材料的不断发展将赋予大跨空间结构更好的性能和更高的抗力。
如钢-纤维混凝土、碳纤维等材料的应用将会成为未来的主流之一。
大跨度结构的发展概况
大跨度结构的发展概况一、概 述在这实际的三维世界里，任何结构物本质上都是空间性质的，只不过出于简化设计和建造的目的，人们在许多场合把它们分解成一片片平面结构来进行构造和计算。
与此同时，无法进行简单分解的真正意义上的空间体系也始终没有停止其自身的发展，而且日益显示出一般平面结构无法比拟的丰富多彩和创造潜力，体现出大自然的美丽和神奇。
空间结构的卓越工作性能不仅仅表现在三维受力，而且还由于它们通过合理的曲面形体来有效抵抗外荷载的作用。
当跨度增大时，空间结构就愈能显示出它们优异的技术经济性能。
事实上，当跨度达到一定程度后，一般平面结构往往已难于成为合理的选择。
从国内外工程实践来看，大跨度建筑多数采用各种形式的空间结构体系。
近二十余年来，各种类型的大跨空间结构在美、日、欧等发达国家发展很快。
建筑物的跨度和规模越来越大，目前，尺度达150m以上的超大规模建筑已非个别；结构形式丰富多彩，采用了许多新材料和新技术，发展了许多新的空间结构形式。
例如 1975年建成的美国新奥尔良“超级穹顶”（Superdome），直径207m，长期被认为是世界上最大的球面网壳；现在这一地位已被1993年建成夏径为222m的日本福冈体育馆所取代，但后者更著名的特点是它的可开合性：它的球形屋盖由三块可旋转的扇形网壳组成，扇形沿圆周导轨移动，体育馆即可呈全封闭、开启1／3或开启2／3等不同状态。
1983年建成的加拿大卡尔加里体育馆采用双曲抛物面索网屋盖，其圆形平面直径135m，它是为1988年冬季奥运会修建的，外形极为美观，迄今仍是世界上最大的索网结构。
70年代以来，由于结构使用织物材料的改进，膜结构或索-膜结构（用索加强的膜结构）获得了发展，美国建造了许多规模很大的气承式索-膜结构；1988年东京建成的“后乐园”棒球馆，也采用这种结构技术尤为先进，其近似圆形平面的直径为204m；美国亚特兰大为1996年奥运会修建的“佐治亚穹顶”（Geogia Dome，1992年建成）采用新颖的整体张拉式索一膜结构，其准椭圆形平面的轮廓尺寸达192mX241m。
建国以来大跨度建筑的空间结构发展
建国以来大跨度建筑的空间结构发展空间大跨度结构是建筑工程发展的一个重要标志，我国自五十年代以来就开展了对薄壳结构、悬索结构的研究开发与应用，建成了一批有影响的代表性工程，并取得了一大批研究成果。
八十年代由于计算机技术的发展，空间网格结构在理论研究、标准规范和工程实践等方面均取得了举世瞩目的成绩。
随着国力的增强，新材料的不断出现，空间结构由单一结构形式发展为组合结构、混合结构等多种结构形式，应用范围也从公共建筑、体育建筑发展到工业建筑乃至建筑的各个领域。
50年来，空间大跨度结构取得的辉煌成就使我们能充满信心地去营造21世纪更广阔的空间。
一、五十年空间大跨度结构的发展历程建国50年来，空间大跨度结构经历了四个发展时期：第一时期为五十年代末至六十年代中期，第二时期为七十年代末至八十年代中，第三时期为八十年代末到九十年代初，第四个时期为九十年代。
这四个发展时期都是依据当时的国力和建筑技术水平，反映出各自的结构特点与技术水平。
1、五十年代末至六十年代中期五十年代末，随着建国十年来国力的复苏，国家已有能力关注大型体育馆与大跨度公共建设的需要。
广大结构设计研究人员也以空前的热情投入于薄壳结构、悬索结构的理论研究。
这些理论研究紧密结合工程需要，在当时产生了很好的效果。
在薄壳结构方面，我国技术人员对球壳、圆柱面柱、双曲扁壳、组合扭壳等作了系统的理论研究，发表了一大批高质量的论文。
在理论研究的基础上，进行了大量的工程实践，其中代表性的工程如新疆某工厂的金工车间，采用跨度60m的椭园旋转壳体结构，目前该工程仍为国内最大跨度的薄壳结构。
还建成了跨度42m双曲扁壳的北京网球馆。
建成于1959年的北京火车站，其跨度为35m×35m，也采用双曲扁壳结构。
薄壳结构取材容易、材料省、结构与建筑围护合二为一，造价低，除模板制作稍麻烦外，施工相对简便，计算分析可用连续化方法求解，这些都是符合当时的技术水平与施工条件的。
配合大量的理论研究与工程实践，于1965年完成了国内第一本空间结构方面的规程《钢筋混凝土薄壳顶盖及楼盖设计计算规程》(BJG16－65)，这一规程对以后薄壳结构的设计与施工起到了积极的指导作用。
大跨度建筑
膜结构是空间结构中最新发展起来的一种类型，它以性能优良的织物为材料，或是向膜内充气，由空气压力 支撑膜面，或是利用柔性钢索或刚性骨架将膜面绷紧，从而形成具有一定刚度并能覆盖大跨度结构体系。膜结构 既能承重又能起围护作用，与传统结构相比，其重量却大大减轻，仅为一般屋盖重量的1/10-1/30。
因为壳体结构属于高效能空间薄壁结构范畴，可以适应于力学要求的各种曲线形状，所以其承受弯曲及扭转 的能力远比平面结构系统大。另外，因结构受力均匀，因而可充分发挥材料的材耗，所以壳体结构体系非常适用 于大跨度的各类建筑。
由于钢的强度很高，很小的截面就能够承受很大的拉力，因而在本世纪初就开始用钢索来悬吊屋顶结构。悬 索在均匀荷载作用下必然下垂而呈悬链曲线的形式，索的两端不仅会产生垂直向下的压力，而且还会产生向内的 水平拉力。单向悬索结构为了支承悬索并保持平衡，必须在索的两端设置立柱和斜向拉索，以分别承受悬索所给 予的垂直压力和水平拉力。单向悬索的稳定性很差，特别是在风力的作用下，容易产生振动和失稳。
（2）悬挂膜结构-一般采用独立的桅杆或拱作为支承结构将钢索与膜材悬挂起来，然后利用钢索向膜面施加 张力将其绷紧，这样就形成了具有一定刚度的屋盖。
（3）骨架支撑膜结构-这是以钢骨架代替了空气膜结构中的空气作为膜的支撑结构，骨架可按建筑要求选用 拱、网壳之类的结构，然后在骨架上敷设膜材并绷紧，适用于平面为方形、圆形或矩形的建筑物。
在大跨度结构中，结构的支点越分散，对于平面布局和空间组合的约束性就越强；反之，结构的支承点越集 中，其灵活性就越大。从罗马时代的筒形拱衍变成高直式的尖拱拱肋结构；从半球形的穹隆结构发展成带有帆拱 的穹隆结构，都表明由于支承点的相对集中而给空间组合带来极大的灵活性。
主要大跨度建筑构造
空间结构体系
——网架
——折板
——薄壳 ——悬索
——……
（把结构的所有组成构件协同 起来共同跨越空间，作为整体 来考虑——整体作用大于单个 作用之和，且多向受力比单向 受力更发挥材料潜力，空间工 作比平面工作更符合力的自然 传递路线）
2 十种常用的大跨度结构形式
特点 ——刚结点（与排架结构对比）：大大减少梁的跨中弯距 ——结构断面小，外形简洁，可暴露结构构件 ——门型刚架中部向上微翘有利于综合利用室内空间，扩大
净空高度 ——适用于40m跨度以内，动荷载不能太大（吊车≤10T，
远小于排架）
——刚架结构的造型
扩展：薄腹梁结构体系
常用作T、工字梁 自重较大，跨度6~18
不宜选用） 2 跨度<36m——预应力钢筋混凝土。
18~24m亦可选用普通钢筋混凝土 3 跨度<18m钢筋混凝土组合屋架 4 房屋内部以及所在地区相对湿度>75%，通
风不良者，或者有侵蚀揭纸，不宜选择木屋架 和钢屋架
3.1.4 网架结构及其造型
概念：一种由多根杆件以一定规律通过节点组成 的空间结构
2.6 薄壳结构及其造型
概念：一种薄得不至于产生明显弯曲应力，但 是厚度足以承受压力、拉力、剪力的形抵抗结 构
——薄壳结构的特点与类型
特点：曲面内轴向力；薄、轻、省、跨大、造 型丰富；费工费时、隔热效果不好、易开裂、 容易引起室内声音的反射和混响
类型 筒壳、球壳、扁壳、鞍形壳
——薄壳结构的特点与类型
发展 现代大跨度建筑造型已经有较大自由
结构是在特定 的材料和施工 技术条件下运 用力学原理创 造出来的房屋 的骨架
建筑师——选 择结构形式； 需要对各种结 构的基本的力 学特征和适用 范围有深入的 了解，才能够 自由创作，结 构和形式统一。
大跨度建筑结构体系简述-各种大跨度结构类型
大跨度空间结构是目前发展最快的结构类型。
大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展战况是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。
而大跨度结构的表现形式是多种多样的。
大跨度空间结构；拱券结构及穹隆结构；椼架结构与网架结构；壳体结构；悬索结构；膜结构一、拱券结构及穹隆结构从迄今还保存着的古希腊宏大的露天剧场遗迹来看，人类大约在两千多年前，就有扩大室内空间的要求。
古代建筑室内空间的扩大是和拱结构的演变发展紧密联系着的，从建筑历史发展的观点来看，一切拱结构-包括各种形式的券、筒形拱、交叉拱、穹隆-的变化和发展，都可以说是人类为了谋求更大室内空间的产物。
券拱技术是罗马建筑最大的特色及成就，它对欧洲建筑做出了巨大的贡献，影响之大无与伦比。
罗马建筑典型的布局方法、空间组合、艺术形式和风格以及某些建筑的功能和规模等等都是同券拱结构有密切联系。
拱形结构在承受荷重后除产生重力外还要产生横向的推力，为保持稳定，这种结构必须要有坚实、宽厚的支座。
例如以筒形拱来形成空间，反映在平面上必须有两条互相平行的厚实的侧墙，拱的跨度越大，支承它的墙则越厚。
很明显，这必然会影响空间组合的灵活性。
为了克服这种局限，在长期的实践中人们又在单向筒形拱的基础上，创造出一种双向交叉的筒形拱。
而之后为了建筑的发展热门又创造出了穹隆结构穹隆结构也是一种古老的大跨度结构形式，早在公元前14世纪建造的阿托雷斯宝库所运用的就是一个直径为14.5米的叠涩穹隆。
到了罗马时代，半球形的穹隆结构已被广泛地运用于各种类型的建筑，其中最著名的要算潘泰翁神庙。
神殿的直径为43.3米，其上部覆盖的是一个由混凝土做成的穹隆结构。
在大跨度结构中，结构的支点越分散，对于平面布局和空间组合的约束性就越强；反之，结构的支承点越集中，其灵活性就越大。
从罗马时代的筒形拱衍变成高直式的尖拱拱肋结构；从半球形的穹隆结构发展成带有帆拱的穹隆结构，都表明由于支承点的相对集中而给空间组合带来极大的灵活性。
谈谈大跨度空间结构的发展
简介：近二十余年来，各种类型的大跨空间结构在美、日、欧等发达国家发展很快。
建筑物的跨度和规模越来越大，目前，尺度达150m以上的超大规模建筑已非个别；结构形式丰富多彩，采用了许多新材料和新技术，发展了许多新的空间结构形式。
本文就此介绍了大跨度空间结构的发展。
关键字：大跨度空间，结构发展，大跨度空间结构一、综述近二十余年来，各种类型的大跨空间结构在美、日、欧等发达国家发展很快。
建筑物的跨度和规模越来越大，目前，尺度达150m以上的超大规模建筑已非个别；结构形式丰富多彩，采用了许多新材料和新技术，发展了许多新的空间结构形式。
例如1975年建成的美国新奥尔良“超级穹顶”（Superdome），直径207m，长期被认为是世界上最大的球面网壳；现在这一地位已被1993年建成直径为222m的日本福冈体育馆所取代，但后者更著名的特点是它的可开合性：它的球形屋盖由三块可旋转的扇形网壳组成，扇形沿圆周导轨移动，体育馆即可呈全封闭、开启1／3或开启2／3等不同状态。
1983年建成的加拿大卡尔加里体育馆采用双曲抛物面索网屋盖，其圆形平面直径135m，它是为1988年冬季奥运会修建的，外形极为美观，迄今仍是世界上最大的索网结构。
70年代以来，由于结构用织物材料的改进，膜结构或索-膜结构（用索加强的膜结构）获得了发展，美国曾建造许多规模很大的气承式索-膜结构；1988年东京建成的“后乐园”棒球馆，也采用这种结构，技术尤为先进，其近似圆形平面的直径为202m；美国亚特兰大为1996年奥运会修建的“佐治亚穹顶”（Geogia Dome，1992年建成）采用新颖的索穹顶结构，其准椭圆形平面的轮廓尺寸达192mX241m。
许多宏伟而富有特色的大跨度建筑已成为当地的象征性标志和著名的人文景观。
可以这样说，大跨空间结构是最近三十多年来发展最快的结构形式。
世界各国为大跨度空间结构的发展投入了大量的研究经费。
这些研究工作为各国大跨度建筑的蓬勃发展奠定了坚实的理论基础和技术条件。
大跨度空间结构网壳结构的历史与发展
大跨度空间结构在建筑工程中也有广泛的应用。例如，国家体育馆“鸟巢”， 采用钢结构设计，总跨度达到296米，成为全球最大的钢结构体育馆。这种结构 形式以其卓越的性能和美观的造型，为我国的建筑事业增添了一道亮丽的风景线。
3、隧道工程
隧道工程也是大跨度空间结构的重要应用领域之一。例如，上海长江隧道是 中国第一条越江隧道，全长8.9公里，采用盾构法施工，其跨度达到14.9米。这 种大跨度隧道结构的设计和施工需要解决许多技术难题，对我国的隧道工程技术 水平提出了更高的要求。
结论
大跨度空间结构网壳结构作为一种独特的建筑形式和结构体系，在现代建筑 中占有重要的地位。从历史背景来看，这种结构形式经历了从简单到复杂的发展 过程，并逐渐成为了现代建筑的一种重要表达方式。而在现代应用中，大跨度空 间结构网壳结构在体育场馆、展览中心、交通建筑等大型公共建筑中得到了广泛 应用，充分展现了其独特的优势和魅力。
随着科技的进步和建筑业的发展，大跨度空间结构在众多领域的应用越来越 广泛。这种结构以其独特的优势和性能，在建筑、桥梁、隧道、航空航天等领域 发挥着重要的作用。本次演示主要探讨大跨度空间结构的工程实践以及学科发展 的趋势。
一、大跨度空间结构的概述
大跨度空间结构是指跨度超过一定限制的建筑结构，通常在桥梁、厂房、体 育馆、机场等大型公共设施中应用较为广泛。这种结构形式具有受力合理、自重 轻、施工速度快、经济性高等优点，因此在现代大型建筑工程中倍受青睐。
1、初始阶段：20世纪初至中期，以钢筋混凝土和钢构为主，代表作品有美 国的金门大桥等。
2、成熟阶段：20世纪中后期，结构设计理论和施工技术不断提高，出现了 许多新型结构形式，如悬索结构、网架结构等。
3、拓展阶段：进入21世纪，大跨度空间结构的应用范围逐渐扩大，涉及到 建筑、交通、能源等多个领域。
大跨（ARCH）空间结构的发展概述（建议收藏）
大跨（ARCH）空间结构的发展概述（建议收藏）摘要：大跨空间结构是目前发展最快的结构类型。
大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展状况是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。
本文就空间网格结构和张力结构两大类介绍了国内外（但主要是国外）空间结构的发展现状和前景。
对这一领域几个重要理论问题，包括空间结构的形态分析理论、大跨柔性属盖的动力风效应、网壳结构的稳定性和抗震性能等问题的研究提出了看法。
关键词：大跨度空间结构结构设计一、概述在这实际的三维世界里，任何结构物本质上都是空间性质的，只不过出于简化设计和建造的目的，人们在许多场合把它们分解成一片片平面结构来进行构造和计算。
与此同时，无法进行简单分解的真正意义上的空间体系也始终没有停止其自身的发展，而且日益显示出一般平面结构无法比拟的丰富多彩和创造潜力，体现出大自然的美丽和神奇。
空间结构的卓越工作性能不仅仅表现在三维受力，而且还由于它们通过合理的曲面形体来有效抵抗外荷载的作用。
当跨度增大时，空间结构就愈能显示出它们优异的技术经济性能。
事实上，当跨度达到一定程度后，一般平面结构往往已难于成为合理的选择。
从国内外工程实践来看，大跨度建筑多数采用各种形式的空间结构体系。
近二十余年来，各种类型的大跨空间结构在美、日、欧等发达国家发展很快。
建筑物的跨度和规模越来越大，目前，尺度达150m以上的超大规模建筑已非个别；结构形式丰富多彩，采用了许多新材料和新技术，发展了许多新的空间结构形式。
例如 1975年建成的美国新奥尔良“超级穹顶”（Superdome），直径207m，长期被认为是世界上最大的球面网壳；现在这一地位已被1993年建成夏径为222m的日本福冈体育馆所取代，但后者更著名的特点是它的可开合性：它的球形屋盖由三块可旋转的扇形网壳组成，扇形沿圆周导轨移动，体育馆即可呈全封闭、开启1／3或开启2／3等不同状态。
1983年建成的加拿大卡尔加里体育馆采用双曲抛物面索网屋盖，其圆形平面直径135m，它是为1988年冬季奥运会修建的，外形极为美观，迄今仍是世界上最大的索网结构。
09大跨度空间结构建筑构造概述01
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型
瑞典斯德哥尔摩车站
建筑师：本特.阿尔奎斯特
16
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型
伦敦Broadgate联合企业办公楼
建筑师：SOM
பைடு நூலகம்17
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第一节 大跨度空间结构概念
一. 由一些特殊空间效果引发的思考
出云穹顶棒球场，伊东.丰雄，1997 直径143米，高49米的倒扣碗状的穹顶无论形状还是颜色都显示出极致的简单和幽雅，并融合 与自然风景中，其造型创意原自于日本纸灯，到了夜晚又变成了一个透明的发光体。
7
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
一.拱结构及其造型
（三）拱结构的建筑造型 决定拱建筑造型的因素：矢高、平衡 拱推力的方式 1 矢高： 拱顶到拱脚的垂直距离。 矢高越大，拱的起伏越大，产生的水 平推力小，建筑内部使用空间就大，但材 料耗费多，并且较大的屋面坡度,不利于卷 材防水屋面的铺设；矢高越小，拱越扁平， 材料耗费越少，但产生的水平推力大，且 较小的屋面坡度不利于屋面排水。因此拱 矢高的选择应该综合考虑建筑外形、结构 受力合理性、材料消耗量以及屋面防水等 因素。 有以下的经验值以供参考： 设矢高为f,拱跨为L 一般取f=L/5-L/7,最小不应小于 L/10 卷材屋面防水f≤L/8，钢筋混凝土自防 水屋面f=L/6
8
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第一节 大跨度空间结构概念
三. 大跨度空间结构的由来与发展变化
钢结构的大跨度结构
钢结构的大跨度结构钢结构是近年来建筑设计领域极为广泛的一种建筑结构形式。
它以钢材为主要构件，经过一系列的加工工序组装而成的结构体系。
钢结构的建筑形式各异，应用范围广泛。
其中，钢结构的大跨度建筑最为引人注目。
一、什么是大跨度结构大跨度结构是指建筑结构跨度大于40米的结构体系。
在这种结构中，由于受力情况的影响，各个构件之间具有高度的交互作用，从而对材料的选取、施工工艺、节点设计产生了显著影响。
二、大跨度结构的发展历史和应用现状大跨度钢结构的应用历史非常悠久，早在欧洲文艺复兴时期就有了初步的应用。
著名的Eiffel Tower、巴黎圣母院、华盛顿纪念碑等著名建筑均采用了大跨度钢结构。
而在当前，大跨度结构得到了更加广泛的应用。
其应用范围不仅仅局限于体育场馆、展览中心、公共交通场所等领域，甚至还出现了钢结构的超高层数建筑。
三、大跨度结构的特点1. 稳定性差大跨度结构受到大风、地震等自然因素的影响，稳定性反应比较明显，构件之间的局部变形可能引起整个结构的拱状变形，从而加大了结构的整体变形和破坏风险。
2. 材料应力更大大跨度结构的自重较大，设计之初需要充分考虑到材料的应力，防止材料超载，导致材料永久性破裂。
而且结构基本上不具有可承受永久形变的能力，这就需要建设计算过程中材料的整体应力分析和细节设计。
3. 施工难度高大跨度结构施工难度很高，整个工程比较复杂，要求有较高的施工技术，还需要耐心的建模运算和结构验证等环节，这会使得所需的施工周期大于常规建筑。
四、大跨度钢结构的优点1. 建筑体量轻大跨度钢结构的体积大幅减少，对场地空间的占用更为合理。
这不仅可以节约空间，还可以在建筑设计中考虑到环境保护、文化传承等因素。
2. 施工周期短大跨度钢结构由于部件标准化，工厂化生产变成可能，不仅可以大量减少现场施工量，还可以缩短建筑资金回报周期。
3. 节能环保在建筑中，大跨度钢结构相对于传统建筑可以大量减少临时工地造成的污染，减少能源开支，做到可持续性低碳化建造。
大跨度空间结构
4.空间结构的发展、种类及应用大跨度空间结构具有受力合理、自重轻、造价低、结构形体和品种多样, 是建筑科学技术水平的集中表现, 因此各国科技工作者都十分关注和重视大跨度空间结构的发展历程、科技进步、结构创新、形式分类与实践应用.（一）谈到空间结构的发展历史, 就要追溯到公元前14 年建成的罗马万神殿, 是一幢由砖、石、浮石、火山灰砌成的拱式结构, 圆形结构, 直径43*5m, 净高43* 5m, 顶部厚度120cm, 半球根部支承在620cm 厚的墙体上，穹顶的平均厚度370cm，我国用砖石砌成代表工程是建于明洪武14 年( 公元1381年) 南京无梁殿, 平面尺寸38m * 54m, 净高22m . 以穹顶屋盖结构为主轴线, 时间跨度从公元前14年到2009 年共二千多年. 从中可以看出, 各种类型的空间结构只在近百年来有所发展, 特别是近二三十年来, 开拓和创新的速度更趋频繁.( 1) 以砖、石等建筑材料筑成的拱式穹顶, 充分利用拱券合理传力的原理, 有连环拱、交叉拱、拱上拱、大拱套小拱. 自罗马万神殿建成以后, 如1612 年建成的罗马圣彼得教堂和建于约300 年前的伦敦圣保罗大教堂, 其跨度均比罗马万神殿小, 但是装修更庄重、屋顶更高. 因此, 以砖、石等筑成的拱式穹顶,长期来基本上没有更进一步的发展和创新.( 2) 自1925 年在德国耶拿玻璃厂建成历史上第一幢直径40m 的钢筋混凝土薄壳结构以后, 到二十世纪五六十年代, 世界各国的薄壳结构发展到了高潮. 罗马奥运会小体育馆的平面直径59* 2m 的带肋薄壳( 图3) 以及北京火车站35m * 35m 的双曲扁壳是当时特别推荐的. 一般来说, 40m~ 50m 跨度的钢筋混凝土薄壳穹顶, 其混凝土的折算厚度约为8cm~ 10cm, 是罗马万神殿平均厚度的1/ ( 50~40) ; 结构自重约为( 200~ 250) kg / m2 , 是罗马万神殿平均自重的1/ ( 50~ 30) . 前苏联和我国还编制出版颁发了钢筋混凝土薄壳结构设计行业规程, 以便广大设计人员推广薄壳结构的应用( 3) 生铁、普通钢、高强钢、铝合金等建筑材料的生产和工程应用, 研究开发了网架网壳等格构式空间结构. 1924 年建成了世界上第一个直径为15m 的半球形单层网壳, 采用生铁材料, 用于德国耶那蔡司天文馆. 由于网格结构刚度大, 用材省、性能好, 便于工厂制作现场装配, 至二十世纪六、七十年代网格结构有了蓬勃的发展. 当时, 有代表性的工程如1970 年建成的日本大阪博览会展馆六柱支承108m* 292m 网架, 1968 年建成的首都体育馆99m*112* 2m 网架, 1973 年建成的名古屋国际展览馆134m 直径圆形平面网壳, 1967 年建成的郑州体育馆64m 直径圆形平面助环型单层网壳. 60m 左右跨度网格结构自重约为( 40~ 50) kg / m2 , 是同等跨度薄壳结构自重的1/ ( 4~ 5) . 1997 年从美国引进建成了铝合金的上海体操馆, 68m 直径的圆形平面单层网壳, 自重仅12kg/ m2 , 是相应跨度钢网壳自重的1/ ( 4~ 5) .( 4) 悬索结构要追溯到我国在公元前285 年建成跨越四川岷江的灌县竹索桥-----安澜桥和1703年建成跨越大渡河的铁链桥----- 泸定桥. 但在房屋建筑上的应用要首推于1953 年建成的美国北卡州瑞雷竞技馆, 近似圆形平面直径91* 5m 的鞍形索网结构. 此后, 在二十世纪六七十年代我国建成了当时著名的三大悬索结构: 1961 年建成跨度94m双层车辐式圆形平面的北京工人体育馆,1967 年建成跨度60m * 80m 鞍形索网式椭圆平面的浙江人民体育馆, 1979 年建成跨度61m 双层车辐式( 索与内孔相切) 圆形平面的成都城北体育馆. 悬索结构自重小、屋盖轻、施工也比较方便成熟, 无需大型的机具设备, 是有推广应用前景的空间结构.1988 年在加拿大加尔加里建成当时跨度最大的悬索结构冰球馆, 是一幢135*3m * 129* 4m 椭圆平面鞍形索网悬挂薄壳( 5) 二十世纪七八十年代气承式充气膜结构发展到一个高潮, 在美国、加拿大和日本共建成了超百米跨度的十余幢大型体育场馆. 其中有代表性的是美国在1975 年建成的168m *220m 长椭圆平面庞提亚克体育馆和日本在1988 年建成的180m * 180m 方椭圆平面东京后乐园棒球馆. 由于气承式膜结构要不时地耗能充气, 以及庞提亚克体育馆曾发生垮塌事故, 二十世纪九十年代后已基本不再兴建气承式充气膜结构.( 6) 为1988 年汉城奥运会的召开, 1986 年建成了120m 跨度圆形平面的索穹顶综合馆用钢指标13.5kg/ m2 ; 为1996 年亚特兰大奥运会召开, 1995 年建成了192m* 240m 椭圆平面的索穹顶主赛馆, 用钢指标25kg/ m2 . 这二幢索穹顶的建立使空间结构的科技水平达到了一个崭新的高峰, 结构体系新颖、高效, 其用钢指标仅约为跨度L的12L/ 100( 跨度L 以m 计, 用钢指标以kg / m2 计,例如100m 跨度的索穹顶, 其用钢指标约为12kg/m2 ) . 索穹顶在中国大陆尚属空白, 国外的技术一直保密, 然而浙江大学、同济大学、建研院等高校、科研单位已进行了十余年的研究和试验工作, 对索穹顶的受力特性和分析计算已有比较完整的认识.（二）刚性空间结构的组成、分类与实践应用空间结构是由基本单元组成或集合而成, 基本单元( 也是基本构件) 有刚性基本单元: 板壳单元、梁单元和杆单元, 也有柔性基本单元: 索单元和膜单元. 可以说, 由刚性基本单元组成的空间结构可称为刚性空间结构.（1）仅由一种板壳单元组成的刚性空间结构, 现在有三种具体结构形式a)薄壳结构:通常指光面的、但可包括等厚度和变厚度的钢筋混凝土薄壳结构. 根据其几何外形又可分为旋转壳、球面壳、柱面壳、双曲扁壳、鞍形壳、扭壳和劈锥壳等. 典型工程如当时我国跨度最大的球面薄壳结构是60m 直径圆形平面的新疆某机械厂金工车间b) 折板结构:用于工业厂房和车站站台较多的是一种比较简单的V 形折板, 非预应力的可做到27m 跨度, 预应力的可做到36m 跨度. 折板结构的截面还可采用多折线的, 此外也可采用多面体空间折板结构.c)波形拱壳结构:波形拱壳结构的特点使截面的抗弯刚度可大幅度的增加, 提高整个结构的刚度和稳定性. 有钢筋混凝土波形拱壳结构, 如1960 年建成的罗马奥运会大体育馆, 为球面波形拱壳结构, 跨度100m. 也有薄钢板的柱面波形拱壳结构.(2)仅由一种梁单元组成的刚性空间结构, 现有五种具体结构形式a)单层网壳:工程中应用最多的是单层钢网壳, 其几何外形类同于薄壳结构的几何外形. 网格形式对于球面网壳有助环型、助环斜杆型、三向网格型和短程线型等; 对于柱面网壳有联方网格型、纵横斜杆型、三向网格型和米字网格型等 b) 空腹网架:通常是由钢筋混凝土的平面空腹桁架发展而来, 主要有两向空腹网架和三向空腹网架, 可用于屋盖结构也用于楼层结构.c) 空腹网壳.d)树状结构，这是近年来采用的一种新结构，实际上是一种多级分支的立柱结构，柱杆和枝支杆都可由梁单元集成。
大跨度建筑的类型及应用
大跨度建筑的类型及应用一、引言大跨度建筑是指横跨较大的空间距离的建筑，它具有广阔的空间感和独特的美学价值，广泛应用于各种场所，如体育场馆、会展中心、机场等。
本文将介绍大跨度建筑的类型及应用。
二、大跨度建筑的类型1.拱形结构拱形结构是一种最古老的大跨度结构形式之一，在古代就已经被广泛应用于建筑中。
它以弧线为基础，将重量分散到支撑点上，使得整个结构能够承受巨大的荷载。
拱形结构常见于教堂、桥梁和体育馆等建筑中。
2.网架结构网架结构是由多个小型杆件组成的框架结构，通过连接节点将这些杆件组合在一起。
网架结构具有轻质化、高强度和易于制造等优点，在现代建筑中得到了广泛应用。
例如，鸟巢体育馆就采用了网架结构。
3.空间桁架结构空间桁架结构是由多个杆件组成的三维框架，可以形成各种复杂的形状。
它具有高强度、轻质化和刚性好等优点，在大型建筑中得到了广泛应用。
例如，北京大兴国际机场就采用了空间桁架结构。
三、大跨度建筑的应用1.体育场馆体育场馆是大跨度建筑的主要应用领域之一，因为它需要提供足够的空间以容纳观众和比赛设备。
拱形结构、网架结构和空间桁架结构都被广泛应用于体育场馆建设中。
例如，鸟巢体育馆采用了网架结构，而上海东方体育中心则采用了空间桁架结构。
2.会展中心会展中心需要提供足够的展示空间以容纳各种展品和参观者。
拱形结构和网架结构都被广泛应用于会展中心建设中。
例如，北京国家会议中心采用了拱形结构。
3.机场机场需要提供足够的航站楼面积以容纳旅客和航班设备。
空间桁架结构是机场建筑中最常见的大跨度结构形式之一。
例如，北京大兴国际机场采用了空间桁架结构。
4.其他场所除了上述场所外，大跨度建筑还广泛应用于其他场所，如博物馆、音乐厅和商业中心等。
例如，广州塔采用了空间桁架结构。
四、结论大跨度建筑具有独特的美学价值和广泛的应用价值，它可以为人们提供舒适的空间体验和视觉享受。
不同类型的大跨度结构形式具有不同的优缺点，建筑设计者需要根据实际需求进行选择。
大跨度空间结构的发展历史及分类
大跨度空间结构的发展历史及分类大跨度空间结构的发展历史及分类【摘要】按照古代、近代、现代的时间顺序介绍空间结构的发展历程。
按传统划分方法、单元组成划分法对空间结构进行分类，后者能更好的囊括和包络既有的空间结构形式。
【关键词】大跨度空间结构；发展历史；分类1982年中国成立空间结构委员会，在此后三十多年里大跨度空间结构发展迅速，兴建了大量体育场馆、会议展览馆、机场车库、大型娱乐场所、多功能厅等，结构在跨度上跨度的要求越来越高，在形式上，也不断创新。
一、空间结构的发展历史在二十世纪前，古代空间结构就已经出现并大量应用，主要标志性结构为拱券式穹顶，该结构充分利用拱券合理传力的原理，有连环拱、交叉拱、拱上拱、大拱套小拱。
该类结构的代表工程：南京无梁殿（明洪武14年），平面尺寸38m×54m，净高22m。
二十世纪初叶（1925年）后，涌现了大梁的近代空间结构，主要标志性结构为薄壳结构、网格结构和一般悬索结构。
其中薄壳结构代表工程有：北京火车站（1959年），跨度35m×35m；网架结构代表工程有：首都体育馆（1968年），跨度99m ×112.2m；悬索结构代表工程：北京工人体育馆（1961年，跨度94m），浙江人民体育馆（1967年，跨度60m ×80m ），成都城北体育馆（1979年，跨度61m）。
到二十世纪末叶（1975 年前后），现代空间结构开始发展，其主要标志性结构为索膜结构、索杆张力结构、索穹顶结构等。
例如，2008 年建成的114m×144m北京奥运会国家体育馆是世界上最大跨度的双向弦支桁架结构。
二、按传统方法划分空间结构按传统的划分方法，空间结构分为薄壳结构、网架结构、网壳结构、悬索结构和膜结构五类。
五种空间结构的定义及主要形式如下：（一）网架结构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空间杆系结构，有以下主要形式：（1）平面桁架系组成的网架结构，主要有两向正交正放网架、两向斜交斜放网架、两向正交斜放网架、三向网架等型式。
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大跨度空间结构的发展历史及分类【摘要】按照古代、近代、现代的时间顺序介绍空间结构的发展历程。
按传统划分方法、单元组成划分法对空间结构进行分类，后者能更好的囊括和包络既有的空间结构形式。
【关键词】大跨度空间结构；发展历史；分类
1982年中国成立空间结构委员会，在此后三十多年里大跨度空间结构发展迅速，兴建了大量体育场馆、会议展览馆、机场车库、大型娱乐场所、多功能厅等，结构在跨度上跨度的要求越来越高，在形式上，也不断创新。
一、空间结构的发展历史
在二十世纪前，古代空间结构就已经出现并大量应用，主要标志性结构为拱券式穹顶，该结构充分利用拱券合理传力的原理，有连环拱、交叉拱、拱上拱、大拱套小拱。
该类结构的代表工程：南京无梁殿（明洪武14年），平面尺寸38m×54m，净高22m。
二十世纪初叶（1925年）后，涌现了大梁的近代空间结构，主要标志性结构为薄壳结构、网格结构和一般悬索结构。
其中薄壳结构代表工程有：北京火车站（1959年），跨度35m×35m；网架结构代表工程有：首都体育馆（1968年），跨度99m ×112.2m；悬索结构代表工程：北京工人体育馆（1961年，跨度94m），浙江人民体育馆（1967年，跨度60m ×80m ），成都城北体育馆（1979年，跨度61m）。
到二十世纪末叶（1975 年前后），现代空间结构开始发展，其主要标志性结构为索膜结构、索杆张力结构、索穹顶结构等。
例如，2008 年建成的114m×144m北京奥运会国家体育馆是世界上最大跨度的双向弦支桁架结构。
二、按传统方法划分空间结构
按传统的划分方法，空间结构分为薄壳结构、网架结构、网壳结构、悬索结构和膜结构五类。
五种空间结构的定义及主要形式如下：
（一）网架结构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空间杆系结构，有以下主要形式：（1）平面桁架系组成的网架结构，主要有两向正交正放网架、两向斜交斜放网架、两向正交斜放网架、三向网架等型式。
（2）四角锥体组成的网架结构主要有正放四角锥网架、斜放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、棋盘形四角锥网架、星型四角锥网架、单向折线型网架等型式。
（3）三角锥组成的网架结构主要有三角锥网架、抽空三角锥网架（分Ⅰ型和Ⅱ型）、蜂窝形三角锥网架等型式。
（4）六角锥体组成的网架结构主要形式有正六角锥网架。
（二）网壳结构是将杆件沿着某个曲面有规律地布置而组成的空间结构体系其受力特点与薄壳结构类似，是以“薄膜”作用为主要受力特征的。
主要有球面网壳、双曲面网壳、圆柱面网壳、双曲抛物面网壳等。
（三）薄膜结构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、能够覆盖大空间的结构体系。
主要有空气支承膜结构、张拉式膜结构、骨架支承膜结构等形式。
（四）悬索结构是以能受拉的索作为基本承重构件，并将索按照一定规律布置所构成的一类结构体系。
悬索结构按索的布置方向和层数分为：单向单层悬索结构、辐射式单层悬索结构、双向单层悬索结构、单向双层预应力悬索结构、辐射式预应力悬索结构、双向双层预应力悬索结构、预应力索网结构等。
（五）薄壳结构指建筑工程中满足t/R≤1/20的壳体。
薄壳结构按曲面形成可分为旋转壳与移动壳；按建造材料分为钢筋混凝土薄壳、砖薄壳、钢薄壳和复合材料薄壳等。
除以上几种空间结构外，尚有组合网架结构、预应力网格结构、管桁结构、张弦梁结构、点连接玻璃幕墙支承结构、索穹顶结构等几种常用空间结构。
三、按单元组成划分空间结构
国内外出现的空间结构多达38种，若按上诉传统分类方法则很难囊括和包络现有的各种形式。
根据空间结构的单元组成来分类各种形式的空间结构，可避免传统分类方法的局限性，分别是板壳单元、梁单元、杆单元、索单元和膜单元共五种。
仅由单一单元组成的结构有15种，由两种及以上单元组成的结构有23种。
由两种及以上单元组成的结构仅以一种单元为主要组成单元，以板壳为主的结构有4
种，以梁为主的结构有6种，以杆为主的结构有6种，以索为主结构有5种，以膜为主的结构有2种。
具体见表1。
参考文献：
[1]董石麟.空间结构的发展历史、创新、形式分类与实践应用[J].空间结构，2009，15（3）：23-41.
[2]刘锡良主编.现代空间结构[M].天津：天津大学出版社，2 002.。