现代大跨空间结构在中国的应用与发展.doc

现代大跨空间结构在中国的应用与发展今天我想跟大家讨论一个问题，讨论现代大跨空间结构在中国的应用与发展，什么是现代？怎么划分？是怎样产生的？它包括哪些类型等等，提一些看法，大家都可以讨论，而且结合中国的情况，我们当前应用的现在大跨空间结构的情况，以及存在的问题等等跟大家做些讨论。我没有举国外的例子，仅在中国的应用和发展。我争取在四十分钟以内，因为这个问题也比较多，大家一起讨论、提一些看法。我想讲六个问题：一是引言；二是现代空间结构的分类；三是现代刚性空间结构的应用与发展；四是现代柔性空间结构的应用与发展；五是现代刚柔性组合空间结构的应用与发展。第一，引言，几年前也和有关同志讨论过，空间结构我认为可以分为三个历史阶段：现代空间结构由两部分组成，这个我们从下面这张图来看，我们的空间结构可以认为是古代的空间结构、近代的空间结构以及现代空间结构，我们想这么分。划分的节点实际上是很难的，应该有一段时间，这里正好有些工程，我正向划分是1925年到1975年。现代空间结构主要是从1975年开始，近代空间结构是1925年到1975年，古代空间结构是从1900年到1925年。在近代空间结构的发展采用了一些新的技术，采用了结构的组合、材料的组合，应用一些结构概念以及结构创新形成在近代发展起来的组合网架结构、一些其他的结构。这个年代是这么看，蓝色的线是现代空间结构，分两部分，一部分是新材料发展以后；第二部分是近代空间结构在原有的基础采用新的建设以后，蓝的线1975年这个里面也有，我们近代空间结构和古代空间结构也并不是死的。为什么1925~1975年呢？古代的空间结构大家知道罗马的万神殿，主要是拱券式穹顶结构，比如说南京的无梁殿主要是砖石。最早的薄壳结构是德国耶拿玻璃厂，后来四十年代、五十年代比较典型的是罗马小体育馆。网架、网壳空间结构也在德国，一个蔡司天文馆，15米跨度，后来各个国家也都有了。我们国家的网架代表是首都体育馆。古老的悬索结构我们国家古代1825年竹索桥和铁索桥，近代一点1953年美国瑞雷竞技馆和北京工人体育馆。1975年美国庞提亚克体育馆是168m×220m，巨型的气承式充气膜结构。后来日本人在东京设立了棒球馆。我们第一部分材料采用了轻质、高强的材料、模材、索材以及钢棒。向轻盈、高效空间发展，如气承式膜结构。第二部分由这些近代空间结构，网格结构、RC壳，不再是单一，钢筋混凝土、钢筋都在一起，或是钢材，包括其他的材料都合在一起，结构形式也不是单一的，多种的组合。另外采用预应力技术，包括结构的概念与形体的创新形成了一些新的空间结构，典型的比如说组合网架等等。现代空间结构由这两部分组成，大致的年代从上个世纪的七、八十年代开始到现在大概有三十几年的时间。从1975年到现在大概35年的时间，其中中间的50年近代空间结构是比较多的。另外要说的我们近代空间结构还在用，并不是现在网架结构和网壳结构就不用了，这张图说明当代空间结构发展的情况，大致的内容，由什么组成的，这是我想讲的引言。第二，现代空间结构的分类。现代空间结构的分类以往有传统的分类方法，五大空间结构：薄壳结构、网架结构、网壳结构、悬索结构、薄膜结构，还可以更细的分。所有的空间结构按这五大空间结构分类我感觉现在不太够，有些空间结构不能包含在里面，前几年我们提出了分类方法按组成空间结构的基本单元，组成空间结构的基本单元不管是哪一种结构五大单元组成，这五大单元是：板壳单元、梁单元、索单元、杆单元、膜单元。对这五大单元我们做些说明，五后面有一系列的具体空间结构，具体的空间结构有具体空间结构的名称，网架结构、立体桁架、双层网壳是杆单元组成的。预应力网壳是由杆单元组成的等等。组合网架结构，上面是钢筋混凝土，是由混凝土的板，这块板肯定要带梁的，是由梁单元以及下面的杆单元组成。我们统计一下总共有具体名字的是38种，这个图大家可以看一下，我们有几点说明，这38点总共有17个小类，刚性单元组成是7种，3类柔性空间结构，7类刚柔组合空间结构。这38种空间结构其中17种空间结构是由杆单元或是由索单元、梁单元，比较活跃的是杆单元、梁单元、索单元。按这样的分类方法，我感觉空间结构分类直观性比较强，一看就清楚，他由什么东西组成的很清楚。它是由什么单元组成的，分析计算的时候用哪些单元的软件来分析？包容性把所有的空间结构都包含里面。开放性是今后新的空间结构还要发展，都可以往里面填充。说到现代空间结构，这里面总共有17种，根据刚才的分类方法是属于现代空间结构，在这个图里黄色的是现代空间结构，从空腹网壳开始。下面我讲快一点，把每一个空间结构的特点和我们国内的工程应用情况做个介绍。第三，现代刚性空间结构，空腹网壳，树状结构，多面体空间刚架结构，局双层网壳，组合网架结构，折板型网壳。空腹网壳，典型的就是国家大剧院，原来安