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索穹顶结构的研究现状与展望
第7卷第6期
2007年l2月

索穹顶结构的研究现状与展望
王永,龙谋识
(中国矿业大学,江苏徐州221008)
摘要:阐述了索穹顶结构的发展历程及结构特点.就其发展现状及目前取得的成果作了简要的论述,主要集中在
索穹顶结构的找形分析,受力分析及施工方法等几个方面.目前,许多重要的研究领域如结构预应力模态及优化设
计,极限承载能力,抗风和抗震性能等方面的研究还需要深入.
关键词:结构特点:受力分析;发展前景
中图分类号:TU39文献标识码:A文章编号:1671—3699(2007)06—0025-05
TheSummarizeofCableDomeSysterm
WANGYong,RongMou～shi
.(ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221008,China)
Abstract:Thispaperexpatiatesthedevelopedcoupeandstructuretrait,brieflydiscussingthe
statusinquoandpresentoutcome,itconcentratesontheaspectsofshaping,forcedanalyses,
constructionmethodetc.Atthepresent,lotsofimportantresearchfieldssuchasmodalsandoptimize
designingofpre-stressstructure,utmostbearingcapacity,windandearthquakeresistingperformance
needtodomoreWOrk.
Keywords:structuretrait;forcedanalysis;developingforeground
1索穹顶结构的发展历程和结构特点
1.1索穹顶结构的发展历程
索穹顶结构是2O世纪末发展起来的一种大跨
度空间结构,属张拉整体体系.索穹顶中压杆少而
短,结构效率极高,其外形类似穹顶,而主要构件系
钢索,故命名为索穹顶.屋面使用薄膜材料,所以结
构自重很轻.且结构单位面积的平均重量和平均造
价不会随结构跨度的增大而明显增加.因此,该结构
形式非常适合于超大跨度建筑的屋盖设计f】-21.
1962年,着名建筑大师富勒在他的专利中提出
了一种由三角形网格的索网和嵌于其问的部分压
杆构成张拉整体结构的思想.到了8O年代,美国
着名结构工程师盖格尔发展了富勒的张拉整体结
构的拓扑形式.构造出一种用连续受拉索和不连续
受压桅杆组成的预应力空问结构体系,并首次将这
种结构形式应用于1988年汉城奥运会体操馆和击
剑馆的建设.此后,美国工程师列维又对盖格尔索穹
顶中索网平面内刚度不足和易失稳的特点进行了
改进.消除了结构内部存在的机构,并取消起稳定作
用的谷索,成功设计了1996年亚特兰大奥运会的主
体育馆佐治亚穹顶.这两种具有代表性的索穹顶结
构的建造.展示了这种新型结构的独特魅力,引起了
世界各国工程界和学术界的广泛关注.
1.2索穹顶体系的结构特点
索穹顶结构兼有穹顶和索结构的工作机理及特
点,结构处于连续张力状态,从而使"压力成张力海
洋中的孤岛"(富勒).与索结构一样,索穹顶的刚度
主要靠预应力提供.结构几乎不存在自然刚度.因此,
结构的形状,刚度与预应力分布及大小密切相关.
索穹顶的分析和设计主要基于形态分析理论,
只有找到结构的合理形态才能有良好的工作性能.
作为一种自平衡体系,它在结构成型过程中不
断自平衡.在荷载态,立柱下端的环索和支承结构中
的钢筋混凝土环梁或环形立体钢构架均是自平衡
构件.结构加载后,特别是在非对称荷载作用下,结
收稿日期:2007—08—20
作者简介:王永(1981一),男,汉族,江苏徐州人,中国矿业大学建筑T程学院硕士研究生.张雷(1982一),男,汉族,江苏徐州人,江苏省徐
州市铜山县建筑设计院助理T程师.

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构产生变形,同时其刚度也发生了变化,当卸载后,
结构的形状,位置,刚度均不能完全恢复.就施工过
程而言,索穹顶的成型过程就是施工过程,结构在
安装过程中同时完成了预应力及结构成型嘲.
2索穹顶结构的分类
2.1按网格组成分
2.1.1盖格体系索穹顶
盖格体系f图1)又称肋环型网格索穹顶,为美国
盖格于1986年提出.其代表建筑为1988年汉城奥
运会体育馆和击剑馆.这种结构由连续拉索和不连
续的受压立柱构成,由预应力提供刚度且与外环梁
一
起组成自平衡结构.荷载均从中央的张力环,通过
一
系列的脊索,张力索和斜索