大跨度空间结构

大跨度空间结构在建筑设计和工程中，大跨度空间结构是指那些跨度较大、内部空间较为宽阔的建筑结构。

这种结构通常需要特殊的设计和施工技术，以确保建筑物能够稳定、安全地承受各种荷载，并满足功能需求。

大跨度空间结构的设计涉及到结构力学、材料科学、施工工艺等多个领域，是建筑工程中的重要研究课题。

设计原则设计大跨度空间结构时，需要考虑以下几个方面的原则：结构稳定性大跨度空间结构的稳定性是设计过程中首要考虑的问题。

在结构设计中，需要充分考虑荷载传递、应力分布、挠度控制等因素，确保结构在各种外部荷载作用下保持稳定。

施工可行性由于大跨度空间结构通常体量较大，施工过程中需要考虑施工机械设备、施工工艺、作业空间等因素，确保施工过程安全、高效。

功能需求大跨度空间结构往往会用于会展中心、体育馆、机场等场所，因此需要充分考虑建筑功能需求，如观赏性、照明、通风等方面。

常见结构形式大跨度空间结构常见的结构形式包括：•穹顶结构：利用曲面形式来实现大跨度封闭空间，典型的代表是圆顶体育馆。

•悬索桥：利用悬索来支撑桥面，跨度较大，适用于跨越河流、峡谷等场景。

•桁架结构：由杆件和节点组成的桁架结构具有良好的承载能力和稳定性，适用于大跨度空间屋顶结构。

•拱形结构：借助弧形结构来实现大跨度空间的覆盖，适用于建筑物的支撑结构。

实际应用大跨度空间结构在现代建筑中有着广泛的应用，如：•体育馆：体育馆的设计往往要求大跨度空间结构，以容纳体育比赛和观众席。

•机场候机厅：现代机场的候机厅通常采用大跨度空间结构，提供宽敞的候机区域。

•会展中心：会展中心需要大型展览空间，大跨度结构能够提供灵活的展览空间。

•火车站站厅：为了满足高铁的乘客流量需求，火车站的站厅通常采用大跨度空间结构，提供宽敞的候车区域。

结语大跨度空间结构在现代建筑设计中扮演着重要的角色，它不仅体现了建筑技术的发展和创新，也为人们提供了更加舒适、宽敞的室内体验。

设计和建造大跨度空间结构需要多学科的综合知识和团队合作，只有这样才能打造出稳定、安全、美观的建筑作品。

大跨度空间结构设计
首先，在进行大跨度空间结构设计前，需要准确了解和分析该结构的
使用要求和设计目标。

包括建筑功能、使用人数、结构形式等。

这些要求
和目标将指导结构设计的具体方案。

其次，对于大跨度空间结构，需要选择合适的结构形式和材料。

常见
的大跨度空间结构形式包括桁架结构、网壳结构、桁架双曲面结构等。

而
材料的选择则需要考虑结构的强度、刚度和稳定性。

一般会选用钢材、混
凝土等材料。

接着，需要进行结构的静力分析和设计。

静力分析是指分析结构在受
力状态下的平衡和稳定性。

通过这一步骤，可以得到结构的内力分布和变
形情况。

静力设计是指根据结构的使用要求和设计目标，计算出结构所需
的材料数量和尺寸，并进行断面的选取。

在进行大跨度空间结构设计时，还需要考虑施工的可行性和经济性。

施工可行性包括结构的施工工艺、工期和成本等。

经济性可以通过计算结
构的造价和运行费用来评估。

最后，在进行大跨度空间结构设计时，还需要进行结构的验算和优化。

验算是指通过计算和检查，确认结构的强度、刚度和稳定性是否满足设计
要求。

优化则是指在满足设计要求的前提下，通过调整结构形式和材料的
尺寸等参数，使结构更加经济和合理。

总结起来，大跨度空间结构设计的要点包括了解和分析使用要求和设
计目标、选择合适的结构形式和材料、进行结构的静力分析和设计、考虑
施工的可行性和经济性、进行结构的验算和优化。

这些步骤的完成将为大
跨度空间结构的设计和施工提供指导和保障，实现结构的安全和工程的成功。

摘要：随着技术的发展，大跨度空间结构越来越多的在各领域运用，本文先对大跨度空间结构的起源与历史进行介绍，再对空间结构委员会成立三十年来在空间结构领域作了介绍,重点系统论述了三十年来各时期大跨度空间结构发展与应用情况。

全面阐述了我国大跨度空间结构近期发展的特点,包括在各类公共建筑中的应用情况、空间结构体系的发展与技术进步。

关键词：发展历程，我国进展1.简介：横向跨越60米以上空间的各类结构可称为大跨度空间结构。

常用的大跨度空间结构形式包括折板结构、壳体结构、网架结构、悬索结构、充气结构、篷帐张力结构等。

大跨度空间结构是国家建筑科学技术发展水平的重要标志之一。

世界各国对空间结构的研究和发展都极为重视，例如国际性的博览会、奥运会、亚运会等，各国都以新型的空间结构来展示本国的建筑科学技术水平，空间结构已经成为衡量一个国家建筑技术水平高低的标志之一。

2.大跨度发展历程：实际上，人类很早以前就认识到穹隆具有用最小的表面封闭最大的空间的优点。

效仿洞穴穹顶，人们建造了许多砖石穹顶，如我国东汉时期河南洛阳的地下砖砌墓穴，公元前1185年古希腊迈西尼国王墓等。

古罗马最著名的穹顶是万神殿，也是建筑史上最早、最大跨度的拱建筑。

被誉为展现穹力的杰作。

然而，在尚无力学与结构理论以前，凭借已有的经验与大胆探索来建造房屋，难免发生事故。

公元537年东罗马帝国建造的圣索亚教堂，还有公元1612年建造的罗马圣彼得教堂都出现多较严重问题。

1742年罗马教皇下令检查圣彼得教堂问题原因，三位科学家经过认真调研和计算分析后，作出了解决方案。

这工程实例表明工程结构经验时代的结束和科学时期的到来。

工程结构的发展推动了理论研究的进步，理论成果的指导完善了工程实践，这是建筑结构科学得以不断进步的历史规律。

19世纪的工业革命促使科学技术飞快进步。

生铁材料出现以后引起了建筑结构革命性的变化。

1787年英国出现机扎熟铁条，1831年英国有出现机扎出角铁，1845年法国人碾压出熟铁工字梁。

大跨度空间结构选型
开发性质：
关于大跨度空间结构的选型，在建筑设计实践中，首先要考虑的是开
发性质。

根据开发的内容、宗旨和其它相关特性，从大跨度结构系统中选
择合适的结构形式。

比如建筑的结构形式，可以根据其应用范围和结构形式，从传统的桁架、桥梁、桥架和斜撑等大跨度结构系统中选择合适的结
构形式。

可见性：
其次，选择大跨度结构的另一重要因素是可见性。

对于既要考虑结构
效率、高性能又要兼顾美观的建筑，特别是公共建筑如文化中心、博物馆、展览中心等，可见性的要求非常高，因此，要求大跨度结构体系的选型也
很重要。

可以采用悬臂式桁架、悬臂式支座、斜撑、拱桥等大跨度结构形式，来满足建筑美观的要求。

结构稳定性：
再者，结构稳定性也是重要的因素。

大跨度结构在设计、施工、使用
过程中，都需要有较高的结构稳定性。

可以根据结构体系的稳定性要求，
从桁架、桥梁、桥架、斜撑的大跨度结构体系中选择合适的结构形式。

经济性：
在实际应用中，大跨度结构模式的经济性也是不可忽视的。

因此，在
选择大跨度结构系统时，要考虑不同结构形式之间的差异，以确保经济劣
势的最大化。

常见大跨度的结构形式我国规范：跨度60m以上为大跨度。

类型：多为公建，人流集中，规模大，占地面积大。

例如影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂、航空港；工业建筑：飞机装配车间、飞机库等。

1、拱结构；拱是一种推力结构：在竖向荷载下产生水平推力；拱是一种无矩结构：通过合理拱轴可使杆件无弯矩；拱可充分利用材料抗压强度，断面小、跨度大。

是一种古老的方法适合脆性材料、石材、砖材、混凝土等关键是侧推力平衡问题2、钢架结构；1、材料强度高，自身重量轻;2、钢材韧性，塑性好，材质均匀，结构可靠性高;3、钢结构制造安装机械化程度高;4、钢结构密封性能好;5、钢结构耐热不耐火;6、钢结构耐腐蚀性差;7、低碳、节能、绿色环保，可重复利用。

3、桁架结构；受力特点是结构内力只有轴力，而没有弯矩和剪力。

这一受力特性反映了实际结构的主要因素，轴力称桁架的主内力。

4、网架结构；网架结构是高次超静定结构体系。

板型网架分析时，一般假定节点为铰接，将外荷载按静力等效原则作用在节点上，可按空间桁架位移法，即铰接杆系有限元法进行计算。

由多块条形平板组合而成的空间结构，是一种既能承重，又可围护，用料较省，刚度较大的薄壁结构，可用作车间、仓库、车站、商店、学校、住宅、亭廊、体育场看台等工业与民用建筑的屋盖。

此外，折板还可用作外墙、基础及挡土墙。

6、薄壳结构；壳，是一种曲面构件，主要承受各种作用产生的中面内的力。

薄壳结构就是曲面的薄壁结构，按曲面生成的形式分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等，材料大都采用钢筋和混凝土。

由柔性受拉索及其边缘构件所形成的承重结构。

索的材料可以采用钢丝束、钢丝绳、钢铰线、链条、圆钢，以及其他受拉性能良好的线材。

8、张拉膜结构；张拉整体结构是由一组连续的拉杆和连续的或不连续的压杆组合而成的自应力、自支撑的网状杆系结构，其中「不连续的压杆」的含义是压杆的端部互不接触，即一个节点上只连接一个压杆。

9、充气膜结构；充气膜结构是一种新型建筑结构，是轻型空间结构的一个重要分支，具有丰富多彩的造型，建筑特性、结构特性优越，主要分为张拉膜结构、骨架膜结构、充气膜结构、索桁架膜结构等。

1空间结构的特点：1）空间结构具有合理形体，三维受力特性，内力均匀，结构整体刚度大，抗震性能好。

对集中荷载的分散性较强，能很好的承受不对称荷载或较大的集中荷载。

2）自重轻，经济性好。

3）便于工业化生产4）形式多样化，造型美观。

5）有较大的跨越能力，为建筑功能提供较大的空间。

6）建筑，结构和使用功能的统一。

2大跨度空间结构分类按大跨度空间结构的受力特点可分为刚性，柔性空间结构和杂交结构体系按单元划分分为板壳单元，梁单元，杆单团，索单元和膜单元。

3刚性空间结构体系包括薄壳，空间网络和立体桁架结构。

薄壳结构多为钢筋混凝土整体浇灌而成4空间网格结构一般是由钢杆件按一定规律组成的网格状高次超静定空间杆系结构。

空间网格结构根据外形分：网架——外形呈平板状，网壳——其外形呈曲面状5立体桁架结构是以钢管通过焊接有机连接而成的一种空间结构。

6柔性空间结构体系是指由柔性构件构成，通过施加预应力而形成的具有一定刚度的空间结构体系（包括：悬索结构，膜结构，xx整体结构）。

7杂交空间结构体系：第一类为刚性结构体系之间的组合，第二类为柔性结构体系于刚性结构体系的组合，第三类为柔性体系之间的组合。

8单层网壳由梁单元组成，而双层网壳由杆单元组成9网架结构具有空间三维受力、整体性好、刚度好、施工简单、快捷等优点。

优点：1，应用范围广2，建筑高度小，能更有效的利用建筑空间，获得良好的经济效益。

3，网格结构的刚度大，整体性好，抗震性好。

4，网格尺寸小，可采用小规模的杆件界面，并为采用轻型屋面提供了便利的条件。

5）便于制造定型化，网格可做成少数几种标准尺寸的组合单元，节点和零件，在工厂大量生产。

组合单元若采用螺栓连接，网架可装可拆，也可任意加长或缩短，灵活性更大。

6）由于网架杆件与节点的单一性，一般结构设计所需的施工图纸比较少。

10网架结构形式按结构组成分有双层和三层网架；按支承情况，可分为周边支承、点支承、三边支承和两边支承，周边支承与点支撑相结合的混合支承，按网格组成情况，可分为有两向或三向平面桁架组成的平面桁架体系和由三角锥、四角锥组成的空间桁架体系。

大跨度空间结构是目前发展最快的结构类型。

大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展战况是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。

而大跨度结构的表现形式是多种多样的。

大跨度空间结构；拱券结构及穹隆结构；椼架结构与网架结构；壳体结构；悬索结构；膜结构一、拱券结构及穹隆结构从迄今还保存着的古希腊宏大的露天剧场遗迹来看，人类大约在两千多年前，就有扩大室内空间的要求。

古代建筑室内空间的扩大是和拱结构的演变发展紧密联系着的，从建筑历史发展的观点来看，一切拱结构-包括各种形式的券、筒形拱、交叉拱、穹隆-的变化和发展，都可以说是人类为了谋求更大室内空间的产物。

券拱技术是罗马建筑最大的特色及成就，它对欧洲建筑做出了巨大的贡献，影响之大无与伦比。

罗马建筑典型的布局方法、空间组合、艺术形式和风格以及某些建筑的功能和规模等等都是同券拱结构有密切联系。

拱形结构在承受荷重后除产生重力外还要产生横向的推力，为保持稳定，这种结构必须要有坚实、宽厚的支座。

例如以筒形拱来形成空间，反映在平面上必须有两条互相平行的厚实的侧墙，拱的跨度越大，支承它的墙则越厚。

很明显，这必然会影响空间组合的灵活性。

为了克服这种局限，在长期的实践中人们又在单向筒形拱的基础上，创造出一种双向交叉的筒形拱。

而之后为了建筑的发展热门又创造出了穹隆结构穹隆结构也是一种古老的大跨度结构形式，早在公元前14世纪建造的阿托雷斯宝库所运用的就是一个直径为14.5米的叠涩穹隆。

到了罗马时代，半球形的穹隆结构已被广泛地运用于各种类型的建筑，其中最著名的要算潘泰翁神庙。

神殿的直径为43.3米，其上部覆盖的是一个由混凝土做成的穹隆结构。

在大跨度结构中，结构的支点越分散，对于平面布局和空间组合的约束性就越强；反之，结构的支承点越集中，其灵活性就越大。

从罗马时代的筒形拱衍变成高直式的尖拱拱肋结构；从半球形的穹隆结构发展成带有帆拱的穹隆结构，都表明由于支承点的相对集中而给空间组合带来极大的灵活性。