摘要：大跨空间结构是当时展开最快的结构类型。大跨度建筑及作为个中心的空间结构技艺的展开状况是代表一个国家建筑科技水平的首要标志之一。本文就空间网格结构和张力结构两大类引见了国内外（但首如果国外）空间结构的展开现状和前景。对这一范围几个首要理论问题，搜罗空间结构的外形分析理论、大跨柔性属盖的动力风效应、网壳结构的不变性和抗震功用等问题的钻研提出了观念。 

　　一、概 述   
　　在这理论的三维世界里，任何结构物本质上都是空间性质的，只然则出于简化设计和建造的目的，人们在良多场合把它们分化成一片片平面结构来进行构造和核算。与此还，无法进行简单分化的真正意义上的空间系统也不断没有中止其自身的展开，而且日益显示出通俗平面结构无法比拟的丰厚多彩和创造潜力，显示出大自然的美丽和奇异。空间结构的出色义务功用不只仅显示在三维受力，而且还由于它们经由合理的曲面形体来有效抵当外荷载的结果。当跨度增大时，空间结构就愈能显示出它们优异的技艺经济功用。实际上，当跨度抵达必定程度后，通俗平面结构往往已难于成为合理的选择。从国内外工程理论来看，大跨度建筑大都采用各类方法的空间结构系统。 　　近二十余年来，各类类型的大跨空间结构在美、日、欧等兴隆国家展开很快。建筑物的跨度和规划越来越大，当时，规范达150m以上的超大规划建筑已非单个；结构方法丰厚多彩，采用了良多新材料和新技艺，展开了良多新的空间结构方法。例如 1975年建成的美国新奥尔良\\\"超级穹顶\\\"（Superdome），直径207m，长工夫被认为是世界上最大的球面网壳；当前这一地位已被1993年建成夏径为222m的日本福冈体育馆所替代，但后者更有名的特点是它的可开合性：它的球形屋盖由三块可改变的扇形网壳组成，扇形沿圆周导轨移动，体育馆即可呈全封锁、开启1／3或开启2／3等不合形状。1983年建成的加拿大卡尔加里体育馆采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，外形极为美观，迄今仍是世界上最大的索网结构。70年代以来，由于结构运用织物材料的改进，膜结构或索-膜结构（用索加强的膜结构）获得了展开，美国建造了良多规划很大的气承式索-膜结构；1988年东京建成的\\\"后乐园\\\"棒球馆，也采用这种结构技艺尤为提高长辈，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）采用别致的全体张拉式索一膜结构，其准卵形平面的轮廓尺寸达192mX241m。良多宏伟而富有特征的大跨度建筑已成为当地的意味性标志和有名的人文现象。 　　
　　由于经济和文明展开的需求，人们还在不时追求袒护更大的空间，例如有人想象将整个街区、整个广场、甚至整个山谷袒护起来组成一个可人工节制天色的人聚状况或休闲状况；为了挖掘和维护古代陵墓和首要事迹，也有人想象采用超大跨度结构物将其袒护起来组成封锁的状况。当时某些兴隆国家正在进行规范为300m以上的超大跨度空间结构的设计方案评论。 
　　可以多么说，大跨空间结构是比来三十多年来展开最快的结构方法。国际《空间结构》杂志主编马考夫斯基（Z.S.Makowski）说：在60年代\\\"空间结构还被认为是一种兴致但仍属陌生的非传统结构，然则今天已被全世界遍及接受。\\\"从今天来看，大跨度和超大跨度建筑物及作为个中心的空间结构技艺的展开状况已成为代表一个国家建筑科技水平的首要标志之一。 　　
　　世界各国为大跨度空间结构的展开投入了良多的钻研经费。例如，早在20年前美国土木工程学会曾组织了为期 10年的空间结构钻研方案，投入经费 1550万美元。一致时期，西德由斯图加特大学掌管组织了一个\\\"大跨度空间结构综合钻研方案\\\"，每年钻研经费100万马克以上。这些钻研义务为各国大跨度建筑的蓬勃展开奠定了坚实的理论基础和技艺前提。国际壳体和空间结构学会（IASS）每年按期举行年会和各类学术交流活动，是当时最受欢迎的有逻辑学术集团之一。 　　
　　我国大跨度空间结构的基础原本比较薄弱，但跟着国家经济实力的增强和社会展开的需求，近十余年来也取得了比较迅猛的展开。工程理论的数量较多，空间结构的类型和方法逐渐趋向多样化，呼应的理论钻研和设计技艺也逐步完满。以北京亚运会（1990）、哈尔滨冬天亚运会（1996）、上海八运会（1997）的良多体育建筑为代表的一系列大跨空间结构--作为我国建筑科技进步的某种意味在国内外都取得了必定影响。 　　
　　各类迹象说明，我国虽然尚是一个展开中国家，但由于国大人多，跟着国力的不时增强，要建造更多更大的体育、休闲、展览、航空港、机库等大空间和超大空间建筑物的需求十分兴隆，而且这种需求量在必定程度上可以逾越良多兴隆国家。这是我国空间结构范围面临的庞大机遇。 　　
　　但与国际提高长辈水平比较，我国大跨空间结构的展开仍存在必定差距。首要显示在结构方法还比较拘谨，较少英勇立异之作，说明别致的建筑设想与提高长辈的结构创造之间尚缺乏梦想的有机连络，尤其是150m以上的超大跨度空间结构的工程理论还比较少；结构类型相对地集中于网架和网壳结构，悬索结构用得比较少，而一些有庞大前景的别致结构方法如膜结构和索-膜结构、全体张拉结构、可开合结构等在国外已有不少成功的工程理论，在我国则还处于空白或坚苦起步阶段。情况看来是，我国空间结构的展开经由十余年来在较为平坦的草原上的驰骋之后，似乎赶上了一个需求起劲跃上的新台阶。这一新台阶包罗材料和出产前提等技艺问题，也包罗尚未很益处理的一些理论问题。为促进我国空间结构进一步的更高层次的展开，有待科技义务者和企业家起劲创造前提，以求得这些技艺问题和理论问题较快较好地处置。 

　　大跨空间结构的类型和方法十分丰厚多彩，习气上分为如下这些类型：钢筋混凝土薄壳结构；平板网架结构；网壳结构；悬索结构；膜结构和索－膜结构；近年来国外用的较多的\\\"索穹顶\\\"（Cable Dome)理论上也是一种特殊方法的索－膜结构；搀杂结构(Hybrid Structure)，世间是柔性构件和刚性构件的连系运用。 　　
　　在上述各类空间结构类型中，钢筋混凝土薄壁结构在50年代后期及60年代前期在我国有所展开，那时建造过一些中等跨度的球面壳、柱面壳、双曲扁壳和扭壳，在理论钻研方面还投入过良多气力，制定了呼应的设计规程。但这种结构类型日前运用较少，首要启事可以是施工比较费时费事。平板网架和网壳结构，还搜罗一些未能单独归类的特殊方法，如折板式网架结构、多平面型网架结构、多层多跨框架式网架结构等，总起来可称为空间网格结构。这类结构在我国展开很快，且持续不衰。悬索结构、膜结构和索-膜结构等柔性系统均以张力来抵当外荷载的结果，可总称为张力结构。这类结构富有展开前景。下面按这两个大类简明引见我国空间结构的展开状况。  　　　　　　　　　　　　
　　二、空间网格结构  　　
　　网壳结构的出现早于平板网架结构。在国外，传统的肋环型穹顶已有一百多年前史，而第一个平板网架是1940年在德国建造的（采用Mero系统）。中国第一批具有现代意义的网壳是在50和60年代建造的，但数量不多。那时柱面网壳大多采用菱形\\\"联方\\\"网格系统，1956年建成的天津体育馆钢网壳（跨度52m）和l961年同济大学建成的钢筋混凝土网壳（跨度40m）可作为典型代表。球面网壳则首要采用助环型系统，1954年建成的重庆人民礼堂半球形穹顶（跨度46.32m）和1967年建成的郑州体育馆圆形钢屋盖（跨度64m）习能是仅有的两个规划较大的球面网壳。自此往后直到80年代初期，网壳结构在我国没有取得进一步的展开。 

　　相对而言自第一个平板网架（上海师范学院球类房，31.5mx40.5m）于1964年建成以来，网架结构不时对峙较好展开势头。1967年建成的首都体育馆采用斜放正交网架，其矩形平面尺寸为99mx112m，厚6m，采用型钢构件，高强螺栓联接，用钢目的65kg每平米（1kg每平米≈9.8pa）。1973年建成的上海万人体育馆采用圆形平面的三向网架净架110m，厚6m，采用圆钢管构件和焊接空心球结点，用钢目的47kg每平米。那时平板网架在国内照样全新的结构方法，这两个网架规划都比较大，即使从今天来看仍然具有代表性，因而对工程界发作了很大影响。在那时体育馆树立需求的鼓舞下，国内各高校、钻研机构和设计局部对这种新结构投入了良多气力，专业的制造和安装企业也逐渐发展，为这种结构的进一步展开打下了较坚实的基础。革新开放以来的十多年里是我国空间结构快速展开的黄金时期而平板网架结构就自然地处于力争上游的优先地位。甚至80年代后期北京为迎接1990年亚运会兴建的一批体育建筑中，大都仍采用平板网架结构。在这一时期，网架结构的设计已普及采用核算机，出产技艺也获得很大进步，初步遍及采用装配式的螺栓球结点，大大加快了网架的安装。 

　　但事物老是存在两个方面。在平板网架结构出类拔萃地加快展开的还，跟着经济和文明树立需求的扩展和人们对建筑赏识层次的提高，在设计日益增多的各种各样大跨度建筑时，设计者越来越感觉到结构方法的选择余地有限，无法知足日益展开的对建筑功用和建筑造型多样化的要求。这种实践需求对网壳结构、悬索结构等多种空间结构方法的展开起了优胜的影响结果。由于网壳结构与网架结构的出产前提一样，国内已具有现成的基础，因而从80年代后半期起，当呼应的理论贮藏和设计软件等前提初步完备，网壳结构就初步了在新的前提下的快速展开。建造数量逐年添加，各类方法的网壳，搜罗球面网壳、柱面网壳、鞍形网壳（或扭网壳）、双曲扁网壳和各类异形网壳，以及上述各类网壳的组合方法均取得了运用；还开辟了预应力网受、斜拉网壳（用斜拉索加强网壳）等新的结构系统。近几年来建造了一些规划相当重大的网壳结构。例如1994年建成的天津体育馆采用肋环斜杆型（Schwedler型）双层球面网壳，其圆形平面净跨108m，周边伸出13.5m，网壳厚度3m，采用圆钢管构件和焊接空心球结点，用钢目的55kg每平米。1995年建成的黑龙江省速滑馆用以袒护400m速滑跑道，其庞大的双层网壳结构由中间柱面壳部分和两端半球壳部分组成，轮廓尺寸86.2mx191.2m，袒护面积达15000平米，网壳厚度2.1m，采用圆钢管构件和螺栓球结点，用钢目的50kg每平米。1997年刚建成的长春万人体育馆平面呈桃核形，由肋环型球面网壳切去中间条形部分再拼合而成，体型庞大，假设将外伸支腿核算在内，轮廓尺寸达146mx191.7m，网壳厚度2.8m，其桁架式\\\"网片\\\"的上、下弦和腹杆一概采用方（矩形）钢管，焊接联接，是我国第一个方钢管网壳。这一网壳结构的设计方案是由国外提出的，施工图设计和制造安装由国内完成。 　　
　　在网壳结构的运用日益扩展的还，平板网架结构并未中止其自身的展开。这种当时来看已比较简单的结构有它自己遍及的运用局限，跨度不拘大小；算了近几年在一些首要范围扩展了运用局限。例如在机场维修机库方面，广州白云机场80m机库（199年）、成都机场 140m机库（1995年）、首都机场2Zmx150m机库（1996年）等大型机库都采用平板网架结构。这些三边支承的平板网架规划庞大，且需承受较重的吊挂荷载，常采用较重型的焊接型钢（或钢管）结构，有时需采用三层网架；其单位面积用钢目的可抵达通俗公用建筑所用网架的一倍或更多。单层工业厂房也是近几年来平板网架获得矫捷展开的一个首要范围。为便于活络安插出产工艺，厂房的柱网尺寸有日益扩展的趋向，这时平板网架结构就成为十分经济合用的梦想结构方案。1991年建成的第一汽车制造厂高尔夫轿车安装车间面积近8万平米（189.2mx421.6m），柱网21mx12m,采用焊接球结点网架，用钢目的31kg每平米。该厂房是当时世界上面积最大的平板网架结构。1992年建成的天津无缝钢管厂加工车间面积为6万平米（108m x 564m），柱网36m x 18m,采用螺栓球结点网架，用钢目的32kg每平米，与传统的平面钢桁架方案比较，节省了47％。鉴于这类厂房的庞大圆积，它们确实为平板网架结构的展开供给了广大的新范围。十分清楚，搜罗网架和网壳在内的空间网格结构是我国近十余年来展开最快，运用最广的空间结构类型。这类结构系统全体刚度好，技艺经济目的优胜，可供给丰厚的建筑造型，因而遭到树立者和设计者的喜好。我国网架企业的蓬勃展开也为这类结构供给了便当的出产前提。据估量，近几年我国每年建造的网架和网壳结构达800万平方米建筑面积，呼应钢材用量约20万t。这么大的数字是任何其它国家无法比拟的，无愧于\\\"网架王国\\\"这一称号，难怪国外有关企业对这一庞大市场垂涎欲滴。

　　如斯大的展开势头自然也会带采一些问题。与国际水平比较，我国当时网架出产的工艺水平和质量管理水平尚有必定距离。尤其是在市场需求带动下，良多小型网架企业雨后春笋般成立起来，难免良莠不齐，设计也非总由有阅历人士担任。因而大力加强行业管理，真实把握住设计制造和安装质量，是促进我国空间结构进一步安康展开的首要课题。  　　　　　　　　　　　　　　　
　　三、张力结构  　　
　　中国现代悬索结构的展开始于50年代后期和60年代，北京的工人体育馆和杭州的浙江人民体育馆是那时的两个代表作。北京工人体育馆建成于1961年，其圆形屋盖采用车辐式双层悬索系统，直径达94m。浙江人民体育馆建成于1967年，其屋盖为椭圆平面，长径80m，短径60m．采用双曲抛物面正交索网结构。 　　
　　世界上最早的现代悬索屋盖是美国于1953年建成的Raleigh体育馆，采用以两个斜放的抛物线拱为边缘构件的鞍形正交索网。我国建造的上述两个悬索结构无论从规划大小或技艺水平来看在那时都可以说是抵达国际上较提高长辈水平的。但此后我国悬索结构的展开搁浅了较长一段时间，不时到80年代，由于大跨度建筑的展开而提出的对空间结构方法多样化的要求，这种方法丰厚的轻型结构重新惹起了人们的热情，工程理论的数量有较大增进，运用方法趋于多样化理论钻研也呼应地睁开起来形式相当喜人。 　　
　　柔性的悬索在自然形状下不只没有刚度，其外形也是不确定的。必需采用敷设重屋面或施加预应力等方法，才干授予必定的外形，成为在外荷结果下具有需求刚度和外形不变性的结构。值得称道的是，我国的科技人员在进修和接纳国外提高长辈阅历的还，在连络工程具体前提创造愈加契合中国国情的结构运用方法方面做了不少检验和立异。 　　
　　例如，山东省淄博等地把悬索结构运用于中小型屋盖结构中，颇具特征。他们首要采用单层平行索系或伞形辐射索系加钢筋混凝土屋面板的构造办法。施工时先将屋面板挂在索上（使索正好位于板缝中），在板上临时加载使索伸长，然后在板缝中浇灌细石混凝土，待抵达必定强度后卸去临时荷载，即组成具有必定预应力的\\\"吊挂薄壳\\\"。这种构造和施工方法不需求复杂的技艺和设备，造价也比较低。 　　
　　为了提高单层悬索的外形不变性，在单层平行索系上设置横向加劲梁（或桁架）的办法也长短常有效的。横向加劲构件的结果有二：一是传递可以的集中荷载和局部荷载使之更均匀地分配到各根平行的索上；二是经由下压横向加劲构件的两端到预定位置或经由对索进行张拉使整单个系树立预应力，然后提高屋盖的刚度。从安徽体育馆等几个工程的理论来看这种搀杂结构系统施工便当，用料经济，是一种成功的创造。 　　
　　由一系列承重索和曲率相反的不变索组成的预应力双层索系，是处置悬索结构外形不变性的另一种有效方法。其义务机理与预应力索网有类似之处。1966年瑞典工程师Jawerth首先在斯德哥尔摩滑冰馆采用由一对承重索和不变索组成被称为\\\"索桁架\\\"的专利系统，这今后这种平面双层索系在各国获得相当遍及刚用。我国无锡体育馆也采用了这种系统。作为对这种系统的改进，吉林滑冰馆采用了一种新型的空间双层索系，它的承重索与不变索在不合一阵平面内，而是错开半个柱距，然后创造了别致的建筑造型，而且很好地处置了矩形平面悬索屋盖世间碰着的屋面排水问题。这一别致结构参加了1987年在美国举行的国际提高长辈结构展览。 

　　我国悬索结构展开的另一个特点是在良多工程中运用了各类组合手段。首要的办法是将两个以上预应力索网或其它悬索系统组合起来，并设置健壮的拱或刚架等结构作为中间支承，组成各类方法的组合屋盖结构。例如四川省体育馆和青岛市体育馆的屋盖是由两片索网和作为中间支承的一对钢筋混凝土拱组合起来的。北京旭日体育馆由两片索网和被称为\\\"索拱系统\\\"的中间支承结构组成。中间索拱系统由两条悬索和两个钢拱组成，本身是一种搀杂结构，其概念也具有立异意义。采用各类组合式屋盖不只进一步丰厚了建筑 造型，而且往往能更好地知足某些建筑功用上的要求，例如为体育馆建筑供给了\\\"最优\\\"的内部空间。纯挚从技艺经济角度，单片索网或其它悬索系统可以经济地跨越很大的跨度，本非必需采用中间支承结构。所以，采用组合式屋盖在良多场合毋宁说首如果出于建筑造型和运用功用方面的思考。从我国这几年的理论后果来看，它在这方面是起到了预期结果的。 　　
　　将斜拉系统引用到屋盖结构中来，可组成一系列搀杂结构方法。这种系统使用由塔柱顶端伸出的斜拉索为屋盖的横跨结构（主梁、桁架、平板网架等）供给了一系列中间弹性支承，使这些横跨结构不需靠增大结构高度和构件截面即能跨越很大的跨度。前面提到的斜拉网壳也属于这类搀杂结构。 　　
　　固然十余年来悬索结构取得了可喜的展开，但与网架和网壳结构比较其展开相对较慢，分析起来可以有两方面的启事：
　　（1）悬索结构的设计核算理论相对复杂一些，又缺少具有较高商品化程度的合用核算挨次，因而难于为通俗设计单位普遇采用；
　　（2）固然悬索结构的施工并不复杂，但通俗施工单位对它不够熟悉，更没有组成专业的悬索结构施工队伍，这也影响树立单位和设计单位英勇采用这种结构方法。 　　
　　与此还，同属于张力结构系统、在国外运用很广的膜结构或索-膜结构在我国则处于坚苦起步阶段。除了设计理论贮藏和出产前提方面的启事外，缺少契合建筑要求的国产膜材是一个首要的制约要素。从国外情况看，1970年大阪万国博览会上的美国馆采用气承式膜结构（俗称充气结构），首次运用以聚氯乙烯（PVC）为涂层的玻璃纤维织物，遭到遍及留心，其准椭圆平面的轴线尺寸达14Om x 835m，通俗认为是第一个现代意义的大跨度膜结构。70年代初杜邦公司开辟出以聚四氟乙烯（PTFE，商品称号Teflon）为涂层的玻璃纤维织物，这种膜材强度高，耐火性、自洁性和经久性均好，为膜结构的运用起到了积极推进结果。从那时起到1984年，美国建造了一批规范为138m-235m的体育馆，均采用气承式索-膜结构，取得了极佳的技艺经济后果。但这种结构系统也出现了一些问题，首如果田于意外漏气或气压节制系统不不变而使屋面下瘪，或由于暴风雪天色在屋面组成局部雪兜而热空气融雪系统又效能缺乏招致屋面下瘪甚至紊乱。这些问题使人们对气承式膜结构的出路发作狐疑，美国自1985年往后在建造大型体育馆时没有再运用这种结构方法。人们把更多的留心力转到张拉式的膜结构或索-膜结构。但如前面所提，日本在1988年建成的东京后乐园棒球馆仍然采用气承式索-膜结构，然则运用了极为提高长辈的自动节制技艺，而且采用双层膜结构，中间可通热空气融雪；中间核算机自动监测风速、雪压、室内气压、膜和索的变形及内力，并自动选择最佳方法来节制室内气压和消弭积雪。 

　　张拉式膜（或索-膜）结构自80年代以来在兴隆国家获得极大展开。这种系统与索网结构类似，张紧在刚性或柔性边缘构件上，或经由特殊构造支承在若干自力支点上，经由张拉树立预应力，并获得确定外形。1985年建成的沙特阿拉伯利雅得体育场外径288m，其看台挑蓬由24个连在一同的外形一样的单支柱帐篷式膜结构单元组成。每个单元吊挂于中间支柱，外缘经由边缘索张紧在若干自力的锚固装置上，内缘则蹦紧在直径为133m的中间环索上。1993年建成的美国丹佛国际机场候机大厅采用完全封锁的张拉式膜结构平面尺寸305mx67m，由17个连成一排的双支柱帐篷式单元组成，每个长条形的单元由相距45.7m的两根支柱撑起。这两个工程是比较典型的大型张拉式膜结构的例子。其余还有一类骨架支承式膜结构。例如日本秋田县的\\\"天穹\\\"（Sky dome）是一个切去两边的球面穹顶（D=130m），其首要承重结构是一系列平行的格构式钢拱架，蒙以膜材后，用设在两拱中间的钢索向下拉紧，并在屋面上组成V形排水（雪）沟槽。这种骨架是支承式膜结构的例子也是良多的。然则由美国工程师Geiger根据Fuller的张拉召集体（Tensegrity)概念展开起来的所谓\\\"索穹顶\\\"（Cable Dome），也许是近10年来最为脍炙人口的一种别致张拉系统。Tensegrity原是指由连续的拉杆与松散的压杆组成的自平衡系统，其指点思想是充分发扬杆件的受拉结果。然则严峻意义上的Tensegrity系统未能在工程中完成。Geiger进行了得当改造，提出了支承在圆形刚件周边构件上的预应力拉索-压杆系统，索沿辐射倾向安插，并使用膜材作为屋面，他称之为\\\"索穹顶\\\"，并首先用于1988年汉城奥运会的两单个育馆工程。美国的Levy进一步展开这种系统，改用联方形拉索网格，使屋面膜单元呈菱形的双曲抛物面外形，并用于1996年亚特兰大奥运会体育馆，其平面呈准卵形，尺寸达24lmx192m。这类张拉式索-压杆-膜系统，重量极轻，安装便当，在大跨度和超大跨度建筑中极具运用前景。 　　
　　与世界提高长辈水平比较，中国在膜结构方面的差距长短常清楚的。几年来在理论钻研方面做了不少义务，应该说已树立起必定的理论贮藏。在膜结构运用方面近年来也初步呈现比较活泼的势头。上海为迎接八运会于1997年建成的体育场其看台挑篷采用钢骨架支承的膜结构，总袒护面积36100平米，是我国首次在大型建筑上采用膜结构；但所用膜材是进口的，施工安装也由外国公司进行，代价较昂贵。值得指出的是，中国已出现了专门从事膜结构制造与安装的企业，他们已兴建了几个较小型的膜结构。国产膜材的质量也正在改进。各类迹象标明，膜结构这一族富有潜力的大跨空间结构新成员在我国的展开已显露桅尖。  　　　　　　　　　　　　
　　
　　四、理论钻研  　　
　　（1）空间结构的运用是同呼应的理论钻研同步展开的。应该说我们在空间结构理论钻研大面做了良多义务。首要钻研内容偏重于静力结果下的结构性状和分析方法，以知足通俗设计义务的要求为首要目标。这些钻研为我国空间结构的展开供给了基本的理论支撑。早期的义务偏重于以连续化理论为基础的各类解析方法的钻研，例如平板网架的拟板解法、网壳的拟壳解法；悬索结构在荷载结果下要发作较大位移，因而核算中应思考几何非线性，那时展开了一系列合用于不合方法悬索结构的思考大位移的解析方法。在一段时期内，当核算机尚未遍及运用于结构核算以前，各类解析方法曾对空间结构的展开起过首要结果，但解析方法究竟有其局限性，它们具有不合程度的近似性，而且往往仅合用于某些特定的结构方法。 

　　核算机的普及和有限元分析方法的遍及运用为空间结构的加速展开创造了真正的前提。良多大型的和特殊方法的别致空间结构只能用核算机挨次进行分析。我国从80年代初步陆续编制出合用于不合空间结构的各类核算机分析挨次和CAD软件，且功用日益完备。当前我们设计空间结构几乎悉数依托核算机。实际上，当设计由成千杆件和结点组成的大型空间网格结构，尤其是当采用螺栓球结点时，分隔合用的CAD软件是无法想象的。但也应当指出，对某些方法的悬索结构来说，简单合用的解析方法仍然有意义；关于像双层索系等比较简单的系统，解析力法已完全可以供给准确而无缺的核算结果。例如，吉林滑冰馆的大型悬索屋盖设计是由简单的手筹来完成的。 　　
　　十余年来关于空间结构钻研的一个特点是做了良多的实行。这是我国结构钻研范围的一个优异传统。80年代甚至90年代初期建造的几乎每一个有代表性的大型空间结构，都作过模型实行或现场实测。这些实行钻研同理论分析义务一同，以及它们之间的相互印证，使我们对原本可以比较生疏的各类别致空间结构的基本功用查询得越来越详细，为设计这些结构蕴蓄起比较丰厚的理论贮藏。 　　
　　（2）除了关于各类类型空间结构的基本性状和核算方法的钻研以外，一些更为基础性的理论钻研也遭到了注重，例如关于网壳不变性的钻研已取得良多首要结果。 　　
　　不变性是网壳结构、尤其是单层网壳结构设计中的关键问题，也是国内外十多年来的热点钻研范围。结构的不变功用可以从其荷载-位移全历程曲线中取得无缺的概念；这种全历程曲线要由较精确的非线性分析得出。从非线性分析的角度来查询，结构的不变问题和强度问题是相互联络在一同的。结构的荷载-位移全历程曲线可以把结构的强度、不变性致使于刚度的整个改变进程泄漏显示得清明晰楚。当查询创始缺陷和荷载分布办法等要素对理论网壳结构不变功用的影响时，也均可从全历程曲线的规矩性改变中进行钻研。 　　
　　然则当使用核算机对具有良多自由度的复杂系统进行有效的非线性有限元分析尚未能允分完成的时分，要进行网壳结构的全历程分析是十分困难的。在较长一段时期内，人们不得不乞助于连续化理论（\\\"拟壳法\\\"）将网壳转化为连续壳体结构，然后经由某些近似的非线性解析方法来求出壳体结构的不变性承载力。这种方法分明有较大局限性：连续化壳体不变性理论本身并未完满，实际上仅对少数特定的壳体（例如球面壳）才干得出较合用的公式；此外，所谈论的壳体通俗是等厚度的和各向同性的，无法反映理论网壳结构的不服均构造和各向异性的特点。因此，在良多首要场合还必需依托细心的模型实行来测定不变性承载力，讲与可以的核算结果相互印证。 　　
　　跟着核算机的展开和遍及运用，非线性有限元分析方法兴起，并逐渐成为结构不变性分析中的有力器械。我国从80年代后期初步也积极睁开以非线性全历程分析为基础的网壳不变性钻研。在总结国外已取得结果的基础上，在理论表达式的精确化、合理选用平衡路子跟踪的核算方法、活络的迭代计谋等方面进行了深化细心的探求，使具有良多自由度的复杂结构系统的全历程分析成为可以；并编制出呼应的分析挨次。此外，在钻研初始缺陷对网壳不变性的影响时，对所提出的\\\"一致缺陷模态祛\\\"（即认为初始缺陷按最低委屈模态分布时可以具有最倒霉影响）的合理性和有效性进行了细心论证，并使之规范化。 

在上述理论结果的基础上，采用大规划参数分析的方法，进行了网壳不变性分所合用方法的钻研。即连络不合类型的网壳结构，在其基本参数（几何参数、构造参数、荷载参数等）的常用改变局限内，进行大规划的理论结构全历程分析，对所得结果进行核算分析和归结，查询网壳不变性的改变规矩，最终经由回归分析提出网壳不变性验算的合用公式。近几年来，算计对2800余例各类方法的理论尺寸网壳结构进行了全历程分析，取得了相当规矩性的结果。所提出的合用公式用起来比较简练，然则是树立在精确分析方法的基础之上的。这一义务很受宽广设计局部欢迎。这些公式已列入正在编制的\\\"网壳结构技艺规程\\\"（追求定见稿）。应该说，我国关于网壳不变性的钻研是相当深化和细心的。 　　（3）相对来说，国内外关于网壳结构在风和地震荷载结果下的回响钻研得较少。作者小我认为，对网壳结构来说，风荷载的动力结果可以不是设计中的首要问题，但跟着网壳规范的增大，深化钻研其抗地震功用则具有首要意义。在抗震范围，对高层和挺拔结构钻研得比较透辟；但网壳等大跨结构的动力功用具有不合特点，例如其频率分布比较密集，往往从最低阶算起前面数十个振型都可以对其地震回响有贡献，因而通俗的振型分化法可否合用是一个值得评论的问题，不合方法（搜罗竖向）的地震结果惹起的回响往往是同量级的，因此思考多维输入可以是一个相当首要的问题；国外已建的和我国往后将要建的一些超大跨度网壳规范十分庞大，因而在核算中也许有需求思考地震动力的空间相关性；此外，单层网壳结构在静力结果下的不变性是设计中的首要要素，它们在地震结果下一样存在动力失落稳问题，其严肃性若何？关于某些动力回响过大的网壳结构，可否有需求接收得当的振动节制方法？诸如斯类问题都是我国学术界正在深化思索或已着手进行钻研的问题。 　　（4）具有曲面外形的空间结构是最充分有利地势用外形来抵当外力结果的结构方法，所以空间结构的形体设计（或从理抡分析角度称作外形分析）具有十分首要的意义。关于钢筋混凝土薄壳和钢网壳等较刚性的系统，其外形分析首要触及结构几何外形的优化。对索网、膜和索-膜等柔性结构系统，外形分析具有更基本的意义，因为在必定鸿沟前提下，柔性系统仅当存在得当预应力时才具有确定的外形，且其几破例形是随支承前提和预应力分布外形而改变的；因而结构设计的首要内容就是所谓的\\\"找形\\\"（ Form-finding），借此来确定外形-预应力-支承前提这一综合系统与运用要求之间的优化组合。\\\"找形\\\"通俗采用非线性有限元分析方法，但理论上远不决型。英国Barnes等提出的动力涣散法和德国Linkwitz等提出的力密度法等近似方法也能成功地运用于一些特定类型问题。日本半谷近年来提出外形分析的概念试图使空间结构的形体设计理论进一步系统化，很有意义。这一理论有待继续展开。我国在悬索结构和膜结构的\\\"找形分析\\\"或更实在地说\\\"初始平衡形状分析\\\"方面作过不少义务，并编制了一些呼应的软件。往后似应不才列两方面进行更系统的理论钻研义务：一方面是在总结现有分析方法的基础上，树立起一致的外形分析理论，与核算机图形学相连络，系统跟踪柔性空间结构的成形--受力全历程并组成呼应的软件；另一方面是在外形分析理论的基础上，提出空间结构几何外形的优化准则和分析方法。 　　（5）膜结构和索-膜结构等柔性系统自振频率较低，是风敏理性结构，因而钻研这类结构在风结果下的回响及其抗风设计方法十分首要。这一课题具有较大理论难度，国内外钻研尚少，在良多方面基本上是空白，因而睁开这一钻研尤具首要意义。 

我们对悬索结构的风振问题做过必定钻研，针对这种大跨柔性结构频域宽且频率分布密集的特点，提出了合用的随机风振回响分析方法；并且，针对悬索结构这种非线性系统，提出了广义风振系数的概念，经由大规划参数分析，为卵形及菱形平面的常用索网结构提出了简练的合用核算方法。还组织过呼应的刚性模型和气弹模型的风洞执行。 　　关于不合的结构系统，其风振特征也有差别。采用传统屋面材料的悬索结构全体义务功用相对较好（局部变形较小），结构的全体位移对气流场的改动不大。这类结构在风结果下的振动通俗属于限幅随机振动。膜和索-膜结构具有不合特点，膜既是受力构件又是覆面材料，且质轻面薄，结构的局部刚度很小，在风结果下，局部膜单元的加速度和速度回响较大，可以对周围的空气紊流速度发作影响，招致气弹回响和颤振。因此在钻研膜结构和索-膜结构的风振问题时，应对可以的动力失落稳问题进行深化的理论分析和风洞执行钻研。 　　作者相信，在做好上面这些理论钻研义务往后，将使我国大跨空间结构范围组成较无缺的理论系统并进入世界提高长辈行列，为我国大跨度建筑的进一步展开供给充分的理论支撑。  