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现代大跨空间结构
在中国的应用与发展

董石麟

（浙江大学空间结构研究中心）
内容

一、引言
二、现代空间结构的分类
三、现代刚性空间结构的应用与发展
四、现代柔性空间结构的应用与发展
五、现代刚柔性组合空间结构的应用与发展
六、结语
一、引言

1.空间结构发展的三个历史阶段

2.现代空间结构由Ⅰ、Ⅱ部分组成
空间结构年代划分图
拱券式穹顶结构（浮石、火山灰）

D=43.5mH=43.5m连环拱、交叉拱、大拱套小拱

罗马万神殿BC14
拱券式穹顶结构（砖、石）

a殿前b殿宇
38m×54m南京无梁殿（1381）
钢筋混凝土薄壳结构
首例R.C.球壳Ｄ=40ｍ德国耶拿玻璃厂1925

Ｄ59.2m罗马小体育馆（1957）
网架、网壳等空间格构结构
首例球面网壳Ｄ=15ｍ生铁德国蔡司天文馆1924

德国蔡司天文馆99m×112.2m首都体育馆（1967）
一般悬索结构BC285竹索桥——安澜桥
1703铁索桥——泸定桥

美国瑞雷竞技馆北京工人体育馆
近似D91.5m（1953）D94m（1961）
气承式充气膜结构

美国庞提亚克体育馆日本东京后乐园棒球馆
168m×220m（1975）方椭圆180m×180m（1988）
第Ⅰ部分现代空间结构
由轻质、高强建材（膜材、索材、钢棒）

轻盈、高效空间结构（如气承式膜结构等）

第Ⅱ部分现代空间结构

由近代空间结构（R.C壳、网格结构等）
材料、结构的组合技术

预应力技术创新型空间结构

结构概念和形体创新（如组合网架等）
空间结构年代划分图
二、现代空间结构的分类
按传统方法分类的空间结构

薄壳结构（包括折板结构）

网架结构

五大空间结构网壳结构
气囊式

悬索结构充气膜结构
气承式
薄膜结构
刚性（骨架式）
支承膜结构
柔性（张拉式）
空间结构按基本单元组成分类图
空间结构按基本单元分类的若干说明与讨论

★1各种空间结构可分为17小类(7类刚性空
间结构＋3类柔性空间结构＋7类刚柔性组
合空间结构)，其组成和结构特色在总图中
明显标出。
★238种空间结构形式又可分成五大类(五
个矩阵块)，与五大空间结构(薄壳结构、
网壳结构、网架结构、悬索结构和膜结构)
在一定程度上有相关性和对应性
空间结构按基本单元分类的若干说明与讨论
★3空间结构的组成可认为有：
板壳单元或以板壳单元为主的空间结构——3+4=7种
梁单元或以梁单元为主的空间结构——5+6=11种
杆单元或以杆单元为主的空间结构——3+6=9种
索单元或以索单元为主的空间结构——2+5=7种
膜单元或以膜单元为主的空间结构——2+2=4种

★4杆、梁、索单元是五种单元中最活跃的单元
38种空间结构中，17种结构含有杆单元，17种含有
索单元，17种含梁单元，10种含板壳单元，6种含膜
单元
空间结构按基本单元分类的若干说明与讨论
★5空间结构按基本单元分类总图具有以下特点：

直观性——空间结构的组成清楚，特色明显
实用性——与结构分析的计算方法与计算机程序有机
结合起来
包容性——现有各类各种空间结构都可包括在内

开放性——今后任何新的空间结构体系均可在这一分
类的框架中找到适当的位置，同时启发人
们去不断创新、开发出新的空间结构形式
空间结构按基本单元分类的若干说明与讨论

★6结合现代空间结构由Ⅰ、Ⅱ两部分组成，可分为：

现代空间刚性空间结构5种

现代柔性空间结构2种

现代刚柔性空间结构10种

∑=17种
空间结构按基本单元组成分类图
三、现代刚性空间结构的发展和应用

MR1空腹网壳
MR2树状结构
MR3多面体空间刚架结构
MR4局部双层网壳
MR5组合网架结构
（MR6）折板型单、双层网壳
MR1空腹网壳

特点：1.由梁元构成
2.空腹桁架→空腹网架→空腹网壳
3.上、下弦节点均为五杆相交
4.空腹层：受力合理、省材、设备层
5.建筑师乐于采用
应用：1.国家大剧院椭圆146m×212m
2.山西体育中心三馆连接部位
3.宝安中学综合体育馆（空腹网架，特例）
椭圆146m×212m国家大剧院效果图（2004）
国家大剧院
计算模型

俯视图
施工安装
深圳宝安中学综合体育馆
MR2树状结构

特点：1.多级分枝立柱支承结构
2.主杆、枝杆（粗、中、端枝）均为梁元
3.减小屋盖跨度
4.降低内力和用钢量
应用：1.深圳文化中心前厅
2.杭州体育中心体育场一方案环状支柱
3.浦东T2航站楼双层Y型柱
4.台湾高铁台南等站大厅
深圳文化中心
外椭圆300m×330m×3.8m
内椭圆孔152m×202m杭州奥体中心花瓣体育场一方案
2828根二级分枝树状支柱根二级分枝树状支柱
杭州奥体中心体育场一方案