大跨空间布局的开展--回忆与展望沈世钊土木工程学报-1998年3期 摘要：大跨空间布局是当前开展最快的布局类型。大跨度修建及作为其中心的空间布局技能的开展状况是代表一个国家修建科技水平的重要标志之一。这篇文章就空间网格布局和张力布局两大类介绍了国内外（但首要是国外）空间布局的开展现状和远景。对这一范畴几个重要理论疑问，包含空间布局的形状剖析理论、大跨柔性属盖的动力风效应、网壳布局的稳定性和抗震功能等疑问的研讨提出了观点。 一、概 述 在这实习的三维世界里，任何布局物本质上都是空间性质的，只不过出于简化描绘和缔造的意图，大家在许多场合把它们分化成一片片平面布局来进行布局和核算。与此同时，无法进行简略分化的真实意义上的空间系统也一直没有中止其本身的开展，并且日益显示出通常平面布局无法比拟的五光十色和发明潜力，体现出大自然的秀丽和奇特。空间布局的杰出作业功能不仅仅体如今三维受力，并且还因为它们通过合理的曲面形体来有用反抗外荷载的效果。当跨度增大时，空间布局就愈能显示出它们优良的技能经济功能。事实上，当跨度到达必定程度后，通常平面布局往往已难于变成合理的挑选。从国内外工程实习来看，大跨度修建大都选用各种方式的空间布局系统。 近二十余年来，各种类型的大跨空间布局在美、日、欧等发达国家开展很快。修建物的跨度和规划越来越大，当前，标准达150m以上的超大规划修建已非单个；布局方式五光十色，选用了许多新资料和新技能，开展了许多新的空间布局方式。例如1975年建成的美国新奥尔良"超级穹顶"（Superdome），直径207m，长时间被认为是世界上最大的球面网壳；如今这一位置已被1993年建成夏径为222m的日本福冈体育馆所替代，但后者更闻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，体育馆即可呈全关闭、敞开1／3或敞开2／3等不一样状况。1983年建成的加拿大卡尔加里体育馆选用双曲抛物面索网屋盖，其圆形平面直径135m，它是为1988年冬天奥运会修建的，外形极为漂亮，迄今仍是世界上最大的索网布局。70年代以来，因为布局运用织物资料的改善，膜布局或索-膜布局（用索加强的膜布局）获得了开展，美国缔造了许多规划很大的气承式索-膜布局；1988年东京建成的"后乐土"棒球馆，也选用这种布局技能尤为领先，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）选用新颖的全体张拉式索一膜布局，其准椭圆形平面的概括标准达192mX241m。许多雄伟而赋有特征的大跨度修建已变成当地的标志性标志和闻名的人文景观。 因为经济和文明开展的需求，大家还在不断寻求掩盖更大的空间，例如有人想象将整个街区、整个广场、乃至整个山沟掩盖起来构成一个可人工操控气候的人聚环境或休闲环境；为了开掘和维护古代坟墓和重要奇迹，也有人想象选用超大跨度布局物将其掩盖起来构成关闭的环境。当前某些发达国家正在进行标准为300m以上的超大跨度空间布局的描绘方案讨论。 能够这样说，大跨空间布局是近来三十多年来开展最快的布局方式。世界《空间布局》杂志主编马考夫斯基（Z.S.Makowski）说：在60年代"空间布局还被认为是一种爱好但仍属生疏的非传统布局，但是今日已被全世界广泛承受。"从今日来看，大跨度和超大跨度修建物及作为其中心的空间布局技能的开展状况已变成代表一个国家修建科技水平的重要标志之一。 世界各国为大跨度空间布局的开展投入了很多的研讨经费。例如，早在20年前美国土木工程学会曾组织了为期 10年的空间布局研讨方案，投入经费 1550万美元。同一时期，西德由斯图加特大学掌管组织了一个"大跨度空间布局归纳研讨方案"，每年研讨经费100万马克以上。这些研讨作业为各国大跨度修建的蓬勃开展奠定了坚实的理论根底和技能条件。世界壳体和空间布局学会（IASS）每年定时举办年会和各种学术交流活动，是当前最受欢送的闻名学术团体之一。 中国大跨度空间布局的根底本来比拟单薄，但跟着国家经济实力的增强和社会开展的需求，近十余年来也取得了比拟迅猛的开展。工程实习的数量较多，空间布局的类型和方式逐步趋向多元化，相应的理论研讨和描绘技能也逐步完善。以北京亚运会（1990）、哈尔滨冬天亚运会（1996）、上海八运会（1997）的许多体育修建为代表的一系列大跨空间布局--作为中国修建科技进步的某种标志在国内外都取得了必定影响。 种种痕迹阐明，中国尽管尚是一个开展中国家，但因为国大人多，跟着国力的不断增强，要缔造更多更大的体育、休闲、展览、航空港、机库等大空间和超大空间修建物的需求非常旺盛，并且这种需求量在必定程度上能够超越许多发达国家。这是中国空间布局范畴面对的无穷机缘。 但与世界领先水平比拟，中国大跨空间布局的开展仍存在必定距离。首要体如今布局方式还比拟拘束，较少斗胆立异之作，阐明新颖的修建构思与领先的布局发明之间尚缺少抱负的有机联系，尤其是150m以上的超大跨度空间布局的工程实习还比拟少；布局类型相对地集中于网架和网壳布局，悬索布局用得比拟少，而一些有无穷远景的新颖布局方式如膜布局和索-膜布局、全体张拉布局、可开合布局等在国外已有不少成功的工程实习，在中国则还处于空白或困难起步期间。状况看来是，中国空间布局的开展通过十余年来在较为平整的草原上的奔驰之后，好像遇上了一个需求尽力跃上的新台阶。这一新台阶包含资料和生产条件等技能疑问，也包含没有极好处理的一些理论疑问。为推进中国空间布局进一步的更高层次的开展，有待科技作业者和企业家尽力发明条件，以求得这些技能疑问和理论疑问较快较好地处理。 大跨空间布局的类型和方式非常五光十色，习惯上分为如下这些类型：钢筋混凝土薄壳布局；平板网架布局；网壳布局；悬索布局；膜布局和索－膜布局；这些年国外用的较多的"索穹顶"（Cable Dome)实习上也是一种特别方式的索－膜布局；混合布局(Hybrid Structure)，通常是柔性构件和刚性构件的联合运用。 在上述各种空间布局类型中，钢筋混凝土薄壁布局在50年代后期及60年代前期在中国有所开展，其时缔造过一些中等跨度的球面壳、柱面壳、双曲扁壳和扭壳，在理论研讨方面还投入过许多力气，拟定了相应的描绘规程。但这种布局类型日前运用较少，首要原因能够是施工比拟费时费事。平板网架和网壳布局，还包含一些未能独自归类的特别方式，如折板式网架布局、多平面型网架布局、多层多跨框架式网架布局等，总起来可称为空间网格布局。这类布局在中国开展很快，且继续不衰。悬索布局、膜布局和索-膜布局等柔性系统均以张力来反抗外荷载的效果，可总称为张力布局。这类布局赋有开展远景。 徐州冠带膜结构有限公司 徐州市建国东路 221000 0516-83811966 0516-83818966 www.xzguandai.com guandai966@163.com 13913477222 李经理