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（3）发展和推广空间结构采用地面组装并用简易 设备整体提升或顶升的施工安装方法。
哈理工 建筑工程学院
30.11.2020
17
1.5.2 大跨空间结构应研究解决的技术问题
1 索穹顶结构的研究和工程实践 2 大跨度开合空间结构的研究和应用 3 网壳结构的静动力稳定问题 4 空间结构的风振问题 5 网壳结构的抗震和控制问题
“最佳结构有赖于其自身受力之形体， 而非材料之潜在强度”
大跨空间结构是最近三十年来发 展最快的结构形式，也是最有生
命力的结构形式之一。
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2
第1章 概述
国际《空间结构》杂志主编马考夫斯 基(Z.S.Makowski)说：“在六十年代，空 间结构还被认为是一种有兴趣但仍属于陌 生的非传统结构，然而今天已被全世界广 泛接受。”
哈理工 建筑工程学院
30.11.2020
9
1.1 空间结构的发展历史
拱桥 Arch Bridge
哈理工 建筑工程学院
30.11.2020
10
1.1 空间结构的发展历史
薄壳结构
罗马万神殿
网格结构
罗马小百度文库育馆
福冈穹顶
北京首都体育馆 水立方
悬索结构
华盛顿杜勒斯机场候机楼
膜结构
大阪世界博览会富士馆
混合结构
5 节点构造
哈理工 建筑工程学院
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（1）研制和开发受力合理、构造简单、制作安装 方便且能定型化、标准化生产的新型节点体 系。
（2）研制和开发空间结构可调节、可控制的节点 体系。
6 制作和安装 （1）改进和更新空间结构的加工工艺和设备。
（2）发展和推广空间结构的无脚手架和少脚手架 的高空悬挑安装法。
解决的技术问题
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1.1 空间结构的发展历史
由平面体系组成的结构
单 层 厂 房
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多层框架 Multi-Storey Frame
哈理工 建筑工程学院
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1.1 空间结构的发展历史
桁架桥 Truss Bridge
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1.5 大跨空间结构的发展趋向和应解
决的问题
1.5.1 空间结构的发展趋向
1 结构跨度
跨度越来越大
2 结构形式 （1）应发展和开拓各类杂交空间结构体系 （2）发展和推广现代预应力空间结构体系 （3）开拓和发展巨型网格结构体系
3 结构外形
哈理工 建筑工程学院
大跨空间结构
国家体育场
国家体育场建筑体形上像鸟巢，建筑面积25.8万m2。可容纳10万人。
平面为椭圆形，长轴340m，短轴292m。屋盖中间有一个146m×76m的
开口，这部分将设计成开合屋盖。采用加肋薄壁箱形截面，总用钢量达16
万吨哈。理工 建筑工程学院
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第1章 概述
著名薄壳结构专家托罗哈有一句名言：
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第1章 概述 不能被分解为平面体系的结构
蒙特利尔短程线型双层网壳(三角锥腹杆体系), D=76m
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第1章 概述
1.1 空间结构的发展历史 1.2 空间结构与仿生学 1.3 空间结构的特点与分类 1.4 空间结构的应用范围 1.5 空间结构的发展趋向和应
从今天看来，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。
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第1章 概述
在实际的三维世界，任何结构本质 上都是空间的，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。
凡是建筑结构的形体呈三维空 间状并具有三维受力特性，呈立体 工作状态的结构称为空间结构。
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（1）力求做到结构外形与建筑造型的统一、协调
（2）通过仿生学研究，根据大自然中贝类、果实、 树叶、蜂窝、鸟巢等动植物外形形状和结构 构造，创造出自然美、新颖的空间结构
4 结构计算 （1）研究和编制各类空间结构专用的功能齐
全的分析、计算和CAD系统软件
（2）研究和提供各类空间结构的使用分析方法、 计算公式和图表
4.混合结构(刚性构件与柔性索的组合)
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按基本单元分：板壳单元、梁单元、杆单元、索单 元和膜单元
按建筑材料分：石结构、砖结构、钢筋混凝土结构、 木结构、竹结构、钢结构、铝合金 结构、膜结构、塑料结构
1.4 大跨空间结构的应用范围
体育馆、体育场挑篷、影剧院及文化设施、会展中心 干煤棚、飞机库、航站楼和候机大厅、多层建筑楼层 结构、工业厂房车间和仓库、玻璃幕墙支承结构、 公路收费站及加油站、标志性和装饰性结构、高耸塔 架塔楼、塑像骨架、网架桥梁、建筑小品
2. 模仿微观世界分子和原子结构形体
3. 模仿数学曲线与曲面 4. 其他
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1.3 大跨空间结构形式与分类
空间结构基本类型（按结构形式分）
1.实体结构 (薄壳结构、折板结构)
2.空间网格结构
平板网架 网壳结构 其它形式网架
3.张力结构
悬索结构 膜结构和索膜结构 “索穹顶”
双曲抛物面
双曲抛物面扭壳组合
Hyperbolic Paraboloid (HP) Surface
矩形平面
菱形平面
Combination of HP
With Rectangular Plan With Rhombic Plan
Surfaces
哈理工 建筑工程学院
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壳体结构的曲面类型
球面 Spherical Surface
椭圆抛物面 Elliptical Paraboloid Surface(EP Surface)
柱面 Cylinderical Surface
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壳体结构的曲面类型
千年穹顶
吉林省滑冰馆 上海8万人体育场
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1.2 大跨空间结构与仿生学
1.2.1 概述
从建筑工程技术方面来看，仿生学根据对生物 形体的研究，为设计和建造新颖的建筑结构提供新 的概念、方法和途径。
1.2.2 空间结构的形体设计
1. 模仿自然界形体：花卉、水果、贝壳、生物 骨架、群山等
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1.5.2 大跨空间结构应研究解决的技术问题
1 索穹顶结构的研究和工程实践 2 大跨度开合空间结构的研究和应用 3 网壳结构的静动力稳定问题 4 空间结构的风振问题 5 网壳结构的抗震和控制问题
“最佳结构有赖于其自身受力之形体， 而非材料之潜在强度”
大跨空间结构是最近三十年来发 展最快的结构形式，也是最有生
命力的结构形式之一。
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第1章 概述
国际《空间结构》杂志主编马考夫斯 基(Z.S.Makowski)说：“在六十年代，空 间结构还被认为是一种有兴趣但仍属于陌 生的非传统结构，然而今天已被全世界广 泛接受。”
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1.1 空间结构的发展历史
拱桥 Arch Bridge
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1.1 空间结构的发展历史
薄壳结构
罗马万神殿
网格结构
罗马小百度文库育馆
福冈穹顶
北京首都体育馆 水立方
悬索结构
华盛顿杜勒斯机场候机楼
膜结构
大阪世界博览会富士馆
混合结构
5 节点构造
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（1）研制和开发受力合理、构造简单、制作安装 方便且能定型化、标准化生产的新型节点体 系。
（2）研制和开发空间结构可调节、可控制的节点 体系。
6 制作和安装 （1）改进和更新空间结构的加工工艺和设备。
（2）发展和推广空间结构的无脚手架和少脚手架 的高空悬挑安装法。
解决的技术问题
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1.1 空间结构的发展历史
由平面体系组成的结构
单 层 厂 房
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多层框架 Multi-Storey Frame
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1.1 空间结构的发展历史
桁架桥 Truss Bridge
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1.5 大跨空间结构的发展趋向和应解
决的问题
1.5.1 空间结构的发展趋向
1 结构跨度
跨度越来越大
2 结构形式 （1）应发展和开拓各类杂交空间结构体系 （2）发展和推广现代预应力空间结构体系 （3）开拓和发展巨型网格结构体系
3 结构外形
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大跨空间结构
国家体育场
国家体育场建筑体形上像鸟巢，建筑面积25.8万m2。可容纳10万人。
平面为椭圆形，长轴340m，短轴292m。屋盖中间有一个146m×76m的
开口，这部分将设计成开合屋盖。采用加肋薄壁箱形截面，总用钢量达16
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第1章 概述
著名薄壳结构专家托罗哈有一句名言：
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第1章 概述 不能被分解为平面体系的结构
蒙特利尔短程线型双层网壳(三角锥腹杆体系), D=76m
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第1章 概述
1.1 空间结构的发展历史 1.2 空间结构与仿生学 1.3 空间结构的特点与分类 1.4 空间结构的应用范围 1.5 空间结构的发展趋向和应
从今天看来，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。
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第1章 概述
在实际的三维世界，任何结构本质 上都是空间的，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。
凡是建筑结构的形体呈三维空 间状并具有三维受力特性，呈立体 工作状态的结构称为空间结构。
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（1）力求做到结构外形与建筑造型的统一、协调
（2）通过仿生学研究，根据大自然中贝类、果实、 树叶、蜂窝、鸟巢等动植物外形形状和结构 构造，创造出自然美、新颖的空间结构
4 结构计算 （1）研究和编制各类空间结构专用的功能齐
全的分析、计算和CAD系统软件
（2）研究和提供各类空间结构的使用分析方法、 计算公式和图表
4.混合结构(刚性构件与柔性索的组合)
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按基本单元分：板壳单元、梁单元、杆单元、索单 元和膜单元
按建筑材料分：石结构、砖结构、钢筋混凝土结构、 木结构、竹结构、钢结构、铝合金 结构、膜结构、塑料结构
1.4 大跨空间结构的应用范围
体育馆、体育场挑篷、影剧院及文化设施、会展中心 干煤棚、飞机库、航站楼和候机大厅、多层建筑楼层 结构、工业厂房车间和仓库、玻璃幕墙支承结构、 公路收费站及加油站、标志性和装饰性结构、高耸塔 架塔楼、塑像骨架、网架桥梁、建筑小品
2. 模仿微观世界分子和原子结构形体
3. 模仿数学曲线与曲面 4. 其他
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1.3 大跨空间结构形式与分类
空间结构基本类型（按结构形式分）
1.实体结构 (薄壳结构、折板结构)
2.空间网格结构
平板网架 网壳结构 其它形式网架
3.张力结构
悬索结构 膜结构和索膜结构 “索穹顶”
双曲抛物面
双曲抛物面扭壳组合
Hyperbolic Paraboloid (HP) Surface
矩形平面
菱形平面
Combination of HP
With Rectangular Plan With Rhombic Plan
Surfaces
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壳体结构的曲面类型
球面 Spherical Surface
椭圆抛物面 Elliptical Paraboloid Surface(EP Surface)
柱面 Cylinderical Surface
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壳体结构的曲面类型
千年穹顶
吉林省滑冰馆 上海8万人体育场
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1.2 大跨空间结构与仿生学
1.2.1 概述
从建筑工程技术方面来看，仿生学根据对生物 形体的研究，为设计和建造新颖的建筑结构提供新 的概念、方法和途径。
1.2.2 空间结构的形体设计
1. 模仿自然界形体：花卉、水果、贝壳、生物 骨架、群山等