1、1.3 空间结构组成的基本单元,组成空间结构的基本单元可归纳为五种：板壳单元、梁单元、杆单元、索单元和膜单元。 一种单元或多种单元的集成便可构成各种具体形式的空间结构。 杆单元是最活跃的单元，杂交空间结构中索单元最活跃。,1.4 空间结构的建筑材料,空间结构所采用的建筑材料有：石材、砖、钢筋混凝土、木材、竹材、钢材和膜材等 。 石结构：古代空间结构。 砖结构：我国20世纪50年代兴建了不少圆柱面砖薄壳结构和砖扁壳屋盖。 钢筋混凝土结构：薄壳结构和折板结构 木结构：1950年前后，在我国南京、苏州、扬州等地曾兴建了跨度为30m左右的联方网格型圆柱面网壳。1989年建成的康乐中心嬉水馆，其屋盖采用
2、空间人字形胶合木拱结构，外形为正十二边形、跨度近50m的肋环形锥壳。日本山梨县绿色网球俱乐部屋盖采用了建筑面积1994m2木网壳支承的膜结构，1988年建成。加拿大和北欧一些盛产木材国家至今还不时有建成工程的报导 。,1.4 空间结构的建筑材料,竹结构：巴西在20世纪7080年代有采用竹材建成的网架结构。香港理工大学在2002年进行了一幢竹网架模型试验研究工作，以便在工程中应用。 钢结构：空间结构领域中应用最广 。 铝合金结构：美国有一家Temcor铝短程线穹顶公司，在世界各地设计制造了几百座铝网壳。上海国际体操中心主馆屋盖，采用铝合金扇形三向型(K6-8型) 单层球面网壳，平面直径68m，矢
3、高11.88m，网壳自重仅12kg/m2。中国建研院最近开发了“建科”铝网架技术，设计建成了湖北清江游泳馆铝合金圆柱面网架，平面尺寸23.266X38m。,1.4 空间结构的建筑材料,膜结构：以聚氯乙烯(PVC)和聚四氟乙烯(PTFE)等膜材为主要建筑材料的新结构。 塑结构：瑞士的留克通信卫星地面站展览厅球面网壳穹顶，直径18.3m，高12m，由六种型号的塑料预制杆件组装而成，总重量仅12t。,1.5 空间结构的应用领域,空间结构的应用范围非常宽广，诸如体育场馆、体育场挑篷、影剧院等文化设施、展览馆（会展中心 ）、大型商场、车站、飞机库、航站楼和候机大厅、电厂干煤棚、工业厂房车间和仓库、公路收
4、费站及加油站、高耸塔架塔楼等各类大、中、小跨度公共和工业建筑中在国内外都获得大量应用，在楼层结构、玻璃幕墙支承结构、桥梁结构，装饰建筑、塑像骨架和建筑小品中也有所应用。,1.6 空间结构发展趋势,结构跨度： 对于圆形与椭圆形平面，其跨度可根据需要发展到400500m是完全可能的。日本曾研究跨度5001000m的网壳结构，用以覆盖一个体育公园和人工控制气候的居民小区。对于矩形平面和其他平面的空间结构，其跨度也可发展到300400m。 结构形式： 发展和开拓各类杂交空间结构体系 发展和推广现代预应力空间结构体系 开拓和发展巨型网格结构体系,1.6 空间结构发展趋势,结构外形 ： 做到结构外形与建筑
5、造型的统一、协调，设计出既受力合理又造型美观的多种多样空间结构工程。 通过仿生学的研究，创造出自然美、新颖的空间结构形体 。 结构计算 ： 研究和编制各类空间结构专用的、功能齐全的分析、计算和CAD系统软件 研究和提供各类空间结构的实用分析方法、计算公式和图表,1.6 空间结构发展趋势,节点构造 ： 研制与开发通用和专用的受力合理、构造简单、制作安装方便、且能定型化、标准化生产的新型节点体系 。 研制与开发可调节、可控制的节点体系，以减少节点类型和消除施工安装中的误差。同时，通过可调节、可控制的节点体系，在工程抗震和消振中应用。 制作与安装 ： 改进和更新加工工艺和设备 。 发展和推广无脚手架
6、和少脚手架的高空悬挑安装法 发展和推广采用地面组装，并用简易设备、整体提升或顶升的施工安装方法。,1.7 空间结构应解决的技术问题,索穹顶结构的研究和工程实践： 索穹顶结构成形全过程分析，索、杆、膜在荷载态，特别是在风荷载作用下整体协调分析，风振响应与结构控制等技术问题。 结合一个实际工程，从选型、初始态、预应力态、荷载态分析计算、节点构造、初步设计、施工图设计，到现场实际操作、施工全过程分析与控制，进行一整套的研究、模型试验、分析、计算、设计、施工工作。 大跨度开合空间结构的研究和应用： 开合空间结构的开合形式、驱动方式、空间结构在移动荷载作用下的计算方法和动力反应等是这类空间结构所特有的技
7、术问题 。,1.7 空间结构应解决的技术问题,网壳结构的静、动力稳定问题： 网壳分枝屈曲机理和计算方法，随机几何缺陷影响，临界荷载安全系数的确定等方面仍有待进一步做工作。 网壳结构的动力稳定问题是一个前沿课题，国内外的研究工作也都属起步阶段。 空间结构的风振问题 ： 风振问题的分析方法、频域法和时域法的适用范围和对比、风洞试验、数值风洞、流固耦合问题、风振系数的定义和确定、适合于工程应用的各类空间结构实用风振系数的计算公式等，都有待于进一步深化研究 。,1.7 空间结构应解决的技术问题,网壳结构的抗震和振动控制问题： 网壳结构抗震分析中，采用振型分解反应谱法、时程分析法、随机振动功率谱法的适用范围和对比，网壳结构与支承结构协同工作时在水平地震和多维地震作用下的抗震分析，网壳结构在强震作用下的倒塌、破坏机理和材料非线性分析等都有待于深化研究。 网壳结构振动控制方法、优化布置、实用的计算方法、减震效果的研究 。,
