现代新型空间结构(膜结构、组合网架结构、空腹网壳结构、斜拉网格结构)的出现和发展

膜结构介绍 一种适合建筑的新材料的出现，必然引建筑结构的革命，如历史上的混凝土和钢材，70年代以来，以欧美为中心发展起来的新型织物膜材，也是如此，用这种优良的织物，辅以柔性或钢性支撑，可绷成一个曲率互反，有一定刚度和张力的结构体系。

这种全新的建筑结构形式，集建筑学、结构力学、材料学与精细化工、计算机技术等为一体，具有以下优秀的特点： 1、造型的艺术性。

它既能充分发挥建筑师的想象力，又能体现结构构件清晰受力之类。

2、良好的自洁性。

膜建筑中采用具有防护涂层的膜材，可使建筑具有良好的自洁效果，同时保证建筑的使用寿命。

3、施工的快捷性。

膜建筑工程中所有加工和制作均在工厂内完成，现场只进行半成品组装，因此施工简便快捷，施工周期短。

4、较好的经济性。

由于膜材具有一定的透光率，白天可减少照明强度和时间，因而比较节约能源，降低了长期使用费用，同时夜间彩灯透射形成的绚烂景观也能达到很好的广告宣传效益。

5、 结构自重轻，非常适合于建造大跨度空间结构。

膜结构的分类 膜结构按结构受力特性大致可分为充气式膜结构、张拉式膜结构（Tension/Suspension membrane structure）、骨架式膜结构（Frame membrane strcture，Cable dome membrane structure）、组合式膜结构（Compound membrane structure）等几大类。

充气式膜结构张拉式膜结构骨架式膜结构组合式膜结构膜 应 用 领 域：★ 体育设施： 体育场、健身中心、游泳馆、网球馆、篮球馆等。

★ 商业设施： 商场、购物中心、大型会展场所、餐厅、酒店（挑檐）等。

★ 文化设施： 展览中心、剧院、会议厅、博物馆、植物园、水族馆、音乐广场等。

★ 交通设施： 机场、火车站、公交车站、收费站、码头、加油站、天桥连廊等。

★ 工业设施： 工厂、仓库、科研中心、处理中心、温室、物流中心等。

★ 景观设施： 建筑入口、标志性建筑或景观性小品、广场休闲区、海滨娱乐休闲建筑、居住小区、游乐场、步行街、停车场、楼宇屋顶改造更新等。

简述大跨度空间结构的主要形式及特点摘要：大跨度空间结构往往是衡量一个国家或地区建筑技术水平的重要标志。

其结构形式主要包括网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构、薄壳结构等五大空间结构及各类组合空间结构。

形态各异的空间结构在体育场馆、会展中心、影剧院、大型商场、工厂车间等建筑中得到了广泛的应用。

关键词：大跨度空间结构形式特点1网架结构由多根杆件按照某种规律的儿何图形通过节点连接起来的空间结构称之为网格结构，其中双层或多层平板形网格结构称为网架结构或网架。

它通常是采用钢管或型钢材料制作而成。

1.1网架结构的形式(1)平而桁架系组成的网架结构。

主要有：两向正交正放网架、两向斜交斜放网架、两向正交斜放网架、三向网架等型式。

(2)四角锥体组成的网架结构。

主要有：正放四角锥网架、斜放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、棋盘形四角锥网架、星型四角锥网架、单向折线型网架等型式。

(3)三角锥组成的网架结构。

主要有：三角锥网架、抽空三角锥网架（分1型和11型）、蜂窝形三角锥网架等型式。

(4)六角锥体组成的网架结构。

主要形式有：正六角锥网架。

1.2网架结构的主要特点空间工作，传力途径简捷；重量轻、刚度大、抗震性能好；施工安装简便；网架杆件和节点便于定型化、商品化、可在工丨中成批生产，有利于提高生产效率；网架的平而布置灵活，屋盖平整，有利于吊顶、安装管道和设备；网架的建筑造型轻巧、美观、大方，便于建筑处理和装饰。

2网壳结构曲而形网格结构称为网壳结构，有单层网壳和双层网壳之分。

网壳的用材主要有钢网壳、木网壳、钢筋混凝土网壳等。

2.1网壳结构的形式主要有球而网壳、双曲而网壳、圆柱而网壳、双曲抛物而网壳等。

2.2网壳结构主要特点兼有杆系结构和薄壳结构的主要特性，杆件比较单一，受力比较合理；结构的刚度大、跨越能力大；可以用小型构件组装成大型空间，小型构件和连接节点可以在工）预制;安装简便，不需大型机具设备，综合经济指标较好；造型丰富多彩，不论是建筑平而还是空间曲而外形，都可根据创作要求任意选取。

第一章单元测试1、单选题：下列球面网壳结构形式出现时间最早的是（）。

选项：A:K8-联方网壳B:K6网壳C:肋环型网壳D:短程线网壳答案: 【肋环型网壳】2、单选题：对于网架结构和网壳结构而言，哪种结构主要承受弯曲内力，哪种结构主要承受薄膜内力（）。

选项：A:网壳结构；网架结构B:网壳结构；网壳结构C:网架结构；网壳结构D:网架结构；网架结构答案: 【网架结构；网壳结构】3、多选题：下列属于薄壳结构优点的是（）。

选项：A:造型美观流畅B:施工过程便利C:结构自重较轻D:节省建筑材料答案: 【造型美观流畅;结构自重较轻;节省建筑材料】4、多选题：采用折板结构代替曲面薄壳结构的原因有（）。

选项：A:折板结构承载力明显增强B:曲面薄壳结构施工成本过大C:折板结构能适用于更大跨度的建筑D:曲面薄壳结构模板制作复杂答案: 【曲面薄壳结构施工成本过大;曲面薄壳结构模板制作复杂】以下哪种结构形式属于柔性结构体系（）。

选项：A:悬索结构B:膜结构C:弦支穹顶结构D:索网结构答案: 【悬索结构;膜结构;索网结构】6、判断题：玻璃结构只可用作围护结构。

（）选项：A:错B:对答案: 【错】7、判断题：折叠结构体系主要靠毂节点进行连接。

（）选项：A:对B:错答案: 【对】第二章单元测试1、单选题：下列哪一种空间结构可以小变形理论求解（）。

选项：A:膜结构B:单层网壳结构C:网架结构D:悬索结构答案: 【网架结构】2、单选题：哪一项节点形式可以按照铰接节点计算（）。

选项：A:十字交叉钢板节点B:螺栓球节点C:焊接球节点D:相贯节点答案: 【螺栓球节点】焊接球节点刚度受下列哪项参数的影响（）。

选项：A:杆件直径B:节点壁厚C:节点直径D:杆件壁厚答案: 【杆件直径;节点壁厚;节点直径】4、多选题：网壳结构进行抗震分析的基本假定为（）。

选项：A:结构是可以离散为多个集中质量的弹性体系；B:结构的阻尼很小，可以忽略各振型之间的耦联影响。

（四角锥体系，86x195m）
速滑馆内景
可开启网壳结构
福冈穹顶
222m
2002 世 足 赛
大 分 穹 顶
国家大剧院(肋环型双层网壳)
准椭圆平面 212mX144m 2005
国 家 大 剧 院 内 景
2010深圳大运会 主体育场
（折板型空间网格结构）
国家体育场
(333x298m)
“鸟巢” 几何构形
构造方式形成双层体系。
双层球面网壳
(交叉桁架型，菱形三向网格)
双层球面网壳
（肋环形，四角锥体系）
天津体育馆
双层鞍形网壳
1990北京亚运会 石景山体育馆
由双向直线 形桁架组成双 层鞍形网壳
双层柱面网壳（四角锥体系）
中原氮肥厂尿素仓库
黑龙江省速滑馆 （1996亚冬会）
双层柱面与球面网壳之组合
ETFE薄膜气枕
“伊甸园”
张拉式膜结构
白龙穹顶
以中央拱与曲线边梁为边缘构件的 预应力鞍型膜结构（膜材由索网加强）
利雅得体育场（1985）
看台平面呈圆形，罩棚由 24个相同的伞形单元组成
丹佛国际机场候机厅（1993）
平面近似矩形（305×67m)，由17个 连在一起的双支柱伞形单元组成
威海体育场（2001）
薄壳结构
Shell Structures
球面
柱面
椭圆抛物面(双曲扁壳)
矩形平面
菱形平面
双曲抛物面
双曲抛物面之组合
罗马小体育馆
（1960奥运会）
壳体直径60m
悉尼歌剧院
（1956年设计，1973年建成）
法国国家工业与技术中心
（1959）
三角形平面，边长208m

简述大跨度空间结构的主要形式及特点(一)摘要：大跨度空间结构往往是衡量一个国家或地区建筑技术水平的重要标志。

其结构形式主要包括网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构、薄壳结构等五大空间结构及各类组合空间结构。

形态各异的空间结构在体育场馆、会展中心、影剧院、大型商场、工厂车间等建筑中得到了广泛的应用。

关键词：大跨度空间结构形式特点1网架结构由多根杆件按照某种规律的几何图形通过节点连接起来的空间结构称之为网格结构，其中双层或多层平板形网格结构称为网架结构或网架。

它通常是采用钢管或型钢材料制作而成。

1.1网架结构的形式（1）平面桁架系组成的网架结构。

主要有：两向正交正放网架、两向斜交斜放网架、两向正交斜放网架、三向网架等型式。

（2）四角锥体组成的网架结构。

主要有：正放四角锥网架、斜放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、棋盘形四角锥网架、星型四角锥网架、单向折线型网架等型式。

（3）三角锥组成的网架结构。

主要有：三角锥网架、抽空三角锥网架（分Ⅰ型和Ⅱ型）、蜂窝形三角锥网架等型式。

（4）六角锥体组成的网架结构。

主要形式有：正六角锥网架。

1.2网架结构的主要特点空间工作，传力途径简捷；重量轻、刚度大、抗震性能好；施工安装简便；网架杆件和节点便于定型化、商品化、可在工厂中成批生产，有利于提高生产效率；网架的平面布置灵活，屋盖平整，有利于吊顶、安装管道和设备；网架的建筑造型轻巧、美观、大方，便于建筑处理和装饰。

2网壳结构曲面形网格结构称为网壳结构，有单层网壳和双层网壳之分。

网壳的用材主要有钢网壳、木网壳、钢筋混凝土网壳等。

2.1网壳结构的形式主要有球面网壳、双曲面网壳、圆柱面网壳、双曲抛物面网壳等。

2.2网壳结构主要特点兼有杆系结构和薄壳结构的主要特性，杆件比较单一，受力比较合理；结构的刚度大、跨越能力大；可以用小型构件组装成大型空间，小型构件和连接节点可以在工厂预制;安装简便，不需大型机具设备，综合经济指标较好；造型丰富多彩，不论是建筑平面还是空间曲面外形，都可根据创作要求任意选取。

部门职责 1、政府教育处：政府、教育行业的招投标、采购工作； 2、企业客户处：各行业的销售 3、技术安装组：公司销售机器的安装、调试，新产品的宣传， 方案的撰写，网站建设，公司内部网络的维护。
膜结构的主要形式
膜结构形式上主要有气 压式膜结构、气承式膜 结构、混合式膜结构和 悬挂薄膜结构。
膜结构主要特点
膜结构主要有自重轻、跨度 大，建筑造型自由、丰富，施工 方便，具有良好的经济性和较高 的安全性，透光性和自结性好， 耐久性较差等特点。
团结 信赖 创造 挑战
4、悬索结构
悬索结构是以能受拉的索作为基本承重构件并将索 按照一定规律布置所构成的一类结构体系。悬索屋 盖结构通常由悬索系统、屋面系统和支撑系统三部 分构成。用于悬索结构的钢索大多采用由高强钢丝 组成的平行钢丝束、钢绞线或钢缆绳等，也可采用 圆钢、型钢、带钢或钢板等材料。
团结 信赖 创造 挑战
国家大剧院
团结 信赖 创造 挑战
悉尼歌剧院
团结 信赖 创造 挑战
本次结构分析总结
相对而言，网架结构和网壳结构在施工、结构
上比较简单，方便，稳定。但在造型上相对单
一，变化不大。而膜结构，悬索结构在造型上
较多变，灵活，适合多种形式，但对于结构受
力等要求更高。
在本次设计上，我们认为这几种结构对于我们
团结 信赖 创造 挑战
2、网壳结构
曲面形网格结构称为网壳结构。有单层网 壳和双层网壳之分，网壳的用材主要有钢网 壳、木网壳、钢筋混凝土网壳等。
团结 信赖 创造 挑战
球面网壳
双曲面网壳
圆柱面网壳
双曲抛物面鞍型网壳
单块扭网壳ຫໍສະໝຸດ 四块组合型扭网壳团结 信赖 创造 挑战
网壳结构主要特点

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。

新型建筑结构形式及其应用实践近年来，新型建筑结构形式在建筑领域不断涌现。

这些新型结构不仅具有更好的绿色环保性能，而且在建筑造型上也更具创新性，逐渐成为当今建筑设计的趋势。

本文将着重探讨新型建筑结构形式及其应用实践，希望对建筑师和构造师们提供一些有益的启示。

一、框架结构框架结构是常见的建筑结构形式，基于梁柱构件组成的三维骨架结构。

框架结构在传统建筑中得到广泛应用，而其现代应用则常用于大型建筑物如高层建筑、桥梁等。

框架结构的优势在于其高强度、高刚度、适应性强、易建设等特点，此外框架结构还可以适应多种地形和环境，为建筑带来了无限可能。

二、空间网壳结构空间网壳结构是通常由大量杆件和节点组成的三维曲面结构，它的形状多种多样。

空间网壳结构因其具有的难度大、空间体积大等特点，在很长一段时间内偏向于艺术展示建筑，但随着材料和施工工艺的发展，空间网壳结构的使用逐渐扩大到其他领域，包括运动场馆、机场航站楼等大型建筑。

三、筒体结构筒体结构在最初用于工业化生产设施方面。

与传统建筑区别，筒体结构不需要地基，减少了大面积的砌石、混凝土等建筑材料的使用，极大地节约了建筑成本。

随着现代生产技术的快速发展，筒体结构的应用范围逐渐扩展，例如体育馆和展览中心，以及其他更广泛的区域。

四、拱形结构拱形结构常用于桥梁、穹顶、隧道、长廊等场所。

其具有的特点包括高拱顶、侧墙垂直和拉索支撑。

拱形结构的一个优点是其防震性能，它能够抵御许多野外环境的影响。

同时，它也是建筑美学的一个重要组成部分，是一种非常有用和有创意性的设计。

拱形结构除了在传统建筑领域有非常明显的应用外，在现代建筑中也逐渐得到应用。

五、复合结构与传统的结构形式相比，复合结构是一个新兴的领域。

复合结构设想适用于高层建筑，例如使用钢和混凝土以及玻璃和石材的复合结构建筑，其创新性得到了广泛的认可。

它的表现形式可以是基于另一个结构类型形式的变化和组合，它的特点在于它可以使用各种各样的结构材料，这些材料可以集成在一起能使建筑更加坚固和耐用。

两向正交正放网架
两向正交斜放网架 三向网架
正放四角锥网架 正放抽空四角锥网架 棋盘四角锥网架 斜放四角锥网架 星形四角锥网架
三角锥网架
抽空三角锥网架
三角锥体体系网架 蜂窝形三角锥网架
2021/3/7
CHENLI
18
一、平面桁架网架（交叉桁架体系网架）
由平面桁架交叉组成。这类网架上下 弦长度相等，而且上下弦和腹杆位于同一 垂直面内，一般可计为斜腹杆受拉，竖杆 受压，斜腹杆与弦杆的角度在40-60之间， 这类网架有四种形式：
CHENLI
39
图 棋盘形四角锥网架
• 棋盘形四角锥网架
• 保持正放四角锥网架 周边四角锥不变，中 间四角锥间隔抽空， 下弦杆呈正交斜放， 上弦杆呈正交正放。
• 克服了斜放四角锥网 架屋面板类型多，屋 面组织排水较困难的 缺点。
2021/3/7
CHENLI
40
图 斜放四角锥网架
2021/3/7
• 斜放四角锥网架
• 上弦网格呈正交斜放， 下弦 网格为正交
正放。网架上弦杆短， 下弦杆长，受力合
理。
• 适用于中小跨度周边 支承，或周边支承与 点支承相结合的矩形 平面。
CHENLI
41
图 星形四角锥网架
星形网架上弦杆比下弦杆短，受力合理。竖杆 受压，内力等于节点荷载。星形网架一般用于
中小跨度周边支承情况。
2021/3/7
61结构形式62网架的结构形式63网架的支承方式广州新白云机场钢构工程新加坡滨海艺术中心大跨度结构的分类平面结构体系空间结构体系梁式结构平面空间桁架平面刚架结构拱式结构平板网架结构网壳结构悬索结构斜拉结构张拉整体结构梁式结构平面刚架结构拱式结构返回平面结构体系平板网架网壳结构maysvillebridge61网架结构是由很多杆件通过节点按照一定规律组成的网状空间杆系结构

膜结构介绍一种适合建筑的新材料的出现，必然引建筑结构的革命，如历史上的混凝土和钢材，70年代以来，以欧美为中心发展起来的新型织物膜材，也是如此，用这种优良的织物，辅以柔性或钢性支撑，可绷成一个曲率互反，有一定刚度和张力的结构体系。

这种全新的建筑结构形式，集建筑学、结构力学、材料学与精细化工、计算机技术等为一体，具有以下优秀的特点：1、造型的艺术性。

它既能充分发挥建筑师的想象力，又能体现结构构件清晰受力之类。

2、良好的自洁性。

膜建筑中采用具有防护涂层的膜材，可使建筑具有良好的自洁效果，同时保证建筑的使用寿命。

3、施工的快捷性。

膜建筑工程中所有加工和制作均在工厂内完成，现场只进行半成品组装，因此施工简便快捷，施工周期短。

4、较好的经济性。

由于膜材具有一定的透光率，白天可减少照明强度和时间，因而比较节约能源，降低了长期使用费用，同时夜间彩灯透射形成的绚烂景观也能达到很好的广告宣传效益。

5、结构自重轻，非常适合于建造大跨度空间结构。

膜结构的分类膜结构按结构受力特性大致可分为充气式膜结构、张拉式膜结构（Tension/Suspension membrane structure）、骨架式膜结构（Frame membrane strcture，Cable dome membrane structure）、组合式膜结构（Compound membrane structure）等几大类。

充气式膜结构张拉式膜结构骨架式膜结构组合式膜结构膜应用领域：★ 体育设施：体育场、健身中心、游泳馆、网球馆、篮球馆等。

★ 商业设施：商场、购物中心、大型会展场所、餐厅、酒店（挑檐）等。

★ 文化设施：展览中心、剧院、会议厅、博物馆、植物园、水族馆、音乐广场等。

★ 交通设施：机场、火车站、公交车站、收费站、码头、加油站、天桥连廊等。

★ 工业设施：工厂、仓库、科研中心、处理中心、温室、物流中心等。

★ 景观设施：建筑入口、标志性建筑或景观性小品、广场休闲区、海滨娱乐休闲建筑、居住小区、游乐场、步行街、停车场、楼宇屋顶改造更新等。

目前大跨空间结构的发展现状和趋势邵志伟许立英(西南科技大学土木工程与建筑学院，四川绵阳621010)[摘要]目前我国经济飞速发展，与此同时，建筑行业也取得了显著的成就，尤其是近几年来，国内的 大跨空间结构取得了非凡的成果Q当今在世界建筑行业，大跨空间结构技术已经成为衡量一个国家建筑发 展水平极其重要的指标。

本文主要讲述了目前国内外大跨空间结构的形式和发展现状，并进一步对其发展 前景做出相应展望。

[关键词]目前；大跨空间结构；发展现状;趋势 文章编号:2095 -4085 (2017)03 -0153 -021大跨空间结构的主要结构形式和应用1.1网架结构网架结构是目前大跨空间结构的一种常用刚性 空间结构形式，它是通过节点把钢管或型钢焊接而 成的结构。

如果进一步细化，按照其弦干层数来分，可分为双层网架和三层网架;若按其形式来分又可 分为平面桁架系网架、三角锥形体网架和四角锥形 体网架。

网架结构是多次超静定结构，计算时所用 的主要方法是空间杆系有限元法[1]。

因此其设计 不仅要有扎实的力学基础还要有多年的设计经验。

网架结构最主要的优点就是传力十分明确、自重小、抗震性能力良好。

并且，由于该结构施工时快速便 捷且能够大批量工厂生产，因此，目前已成为国内最 为常用的一种大空间结构形式。

例如，韩国的首尔 世界杯体育场和我国上海世界杯主题馆都采用的是 网架结构。

1.2网壳结构网壳结构是以杆件为主要受力构件，然后按照 一定的形式连接成曲面形式的网格。

它也是一种常 用的大跨度结构形式，主要分为单层网壳和双层网 壳。

同上述网架结构相比而言，这种结构形式更加 节省钢材。

网壳结构最为明显的优点是受力合理、结构变形小且极其稳定，适合中小型民用或工业建 筑，而且能做成超长跨度的建筑物，最为重要的是设 计计算方便。

当今世界上已有多款软件应用于网壳 结构的设计之中。

因此，网壳结构也是目前一种极 为常用的大跨度空间结构之一。

例如，北京体院体 育馆采用的就是带斜撑的四块组合型双层网壳建成 的[1]〇1.3膜结构膜结构是从上世纪中叶才开始兴起的一类新型 的结构形式，虽然它出现的相对较晚，但由于其具备特殊的优越性，所以近几十年来发展迅速。

图 4.正放四角锥网架 ○2 、正放抽空四角锥网架 构成特点：在正放四角锥网架的基础上，除周边网格不动外，适当抽掉一些四角锥 单元中的腹杆和下弦杆。使下弦网格尺寸比上弦网格尺寸大一倍。
筑龙网
图 5.正放抽空四角锥网架 ○3 、斜放四角锥网架 构成特点：以倒四角锥网架的基础上，由锥底构成的上弦杆与边界成 45°夹角，而 各锥顶的下弦杆则与相应边界平行。这样，它的上弦网格呈正交斜放，下弦网格呈正交 正放。
筑龙网
空间网架结构简介
一、空间结构 二十世纪以来，在全世界范围内空间结构都得到了很大的发展。空间网架结构是空
间网格结构的一种，所谓“空间结构”是相对“平面结构”而言，它具有三维作用的特 性，空间结构也可以看作平面结构的扩展和深化。空间结构问世以来，以其高效的受力 性能、新颖美观的形式和快速方便的施工受到人们的欢迎。在需要大跨度、大空间的体 育场馆、会展中心、文化设施、交通枢纽乃至工业厂房，无不见到空间结构的踪影。
图 1. 两向正交正放网 ○2 、两向正交斜放网架 构成特点：两个方向的竖向平面桁架垂直交叉，且与边3 、三向网架 构成特点：三个方向的竖向平面桁架互成 60°角斜交叉。
图 3.三向网架 （2）四角锥体系 此网架以四角锥为组成单元。网架上、下弦平面均为正方形网格，上、下弦网格相 互错开半格使下弦平面正方形的四个顶点对应于上弦平面正方形的形心，并以腹杆连接
筑龙网
边的存在对网架的受力是不利的，因此一般应对自由边作出特殊处理。普遍的做法是在 自由边附近增加网架的层数，或在自由边加设托梁、托架。
3、按网格组成分类 （1）交叉桁架体系 这类网架由若干相互交叉的竖向平面桁架所组成。竖向平面桁架的形式与一般的平 面桁架相似：腹杆的布置一般应使斜腹杆受拉、竖腹杆受压，斜腹杆与弦杆的夹角宜在 40°~ 60°之间。桁架的节间长度即为网格尺寸。这些平面桁架可沿两个方向或三个 方向布置，当为三向交叉时其交角可为 90°（正交）或任意角度（斜交）；当为三向交 叉时其交角为 60°。这些相互交叉的竖向平面桁架当与边界方向平行（或垂直）时称为 正放，与边界方向斜交时称为斜放。因此，随着这些桁架之间交角的变化和边界相对位 置的不同，构成了一些不同的各具特点的网架形式。 ○1 、两向正交正放网架 构成特点：两个方向的竖向平面桁架垂直交叉，且分别与边界方向平行。

⼀、概述 空间结构是指结构的形态呈三维状态，在荷载作⽤下具有三维受⼒特性并呈空间⼯作的结构。

平板架、壳以及悬索结构等空间结构在我国得到了⼴泛的应有，已为⼈们所熟悉。

空间结构与平⾯结构相⽐具有很多独特的优点，国内外应⽤⾮常⼴泛。

特别是近年来，⼈们⽣活⽔平不断提⾼，⼯业⽣产、⽂化、体育等事业不断进步，⼤⼤增强了社会对空间结构尤其是⼤跨度⾼性能空间结构的需求。

⽽计算理论的⽇益完善以及计算机技术的飞速发展使得对任何极其复杂的三维结构的分析与设计成为可能。

这些正是空间结构能够扩⼤应⽤范围得以蓬勃发展的主要因素。

近⼏⼗年来，世界上建造了成千上万的⼤型体育馆、飞机库、展厅，采⽤了各类空间结构，展⽰着优美的造型，成为⼀道道风景。

更有⽆数的⼚房、仓库等采⽤空间结构，实现了经济、合理的完美统⼀。

⽬前空间结构向着轻量、⼤跨⽅向发展，这种发展趋势要求必须千⽅百计降低结构⾃重，降低结构⾃重的途径⼀⽅⾯是研制运⽤轻质⾼强的新型建筑材料，另⼀⽅⾯是研究开发合理的结构形式。

结构受拉部位采⽤膜材或钢索，受压部分采⽤钢或铝合⾦构件，这样膜、索、杆结合使⽤，形成杂交结构，可望实现理想的轻量⼤跨结构。

张拉整体结构和膜结构是降低结构⾃重的较理想的结构体系，可跨越很⼤的跨度。

⽬前跨度已做到200m左右。

这两种结构我美国和⽇本发展最快，建造了很多⼤型⼯程。

另外适应全天候⽓候条件的开合结构、施⼯便捷的折叠结构，以及外观华丽扌度结构等也都有属于现代空间结构新发展的课题。

国外已有很多的⼯程应⽤。

下⾯对前⾯提到的⼏种空间结构分别予以论述。

⼆、张拉整体结构 “张拉整体”（Tensegrity）概念是美国建筑师富勒（R.B.Fuller）的发明，这旨“张拉”（tensile）和“整体”（integrity）的缩合。

⼀社概念的产⽣受到了⼤⾃然的启发。

富勒认为宇宙的运⾏是按照张拉⼀只析原理进⾏的，即万有引⼒是⼀个平衡的张⼒，⽽各个星球是这个中的⼀个个孤⽴点。

网架结构简介筑龙网w ww .si n oa ec .co m空间网架结构简介一、空间结构二十世纪以来，在全世界范围内空间结构都得到了很大的发展。

空间网架结构是空间网格结构的一种，所谓“空间结构”是相对“平面结构”而言，它具有三维作用的特性，空间结构也可以看作平面结构的扩展和深化。

空间结构问世以来，以其高效的受力性能、新颖美观的形式和快速方便的施工受到人们的欢迎。

在需要大跨度、大空间的体育场馆、会展中心、文化设施、交通枢纽乃至工业厂房，无不见到空间结构的踪影。

空间结构经过一个世纪的不断发展，在结构形式方面，除了网架、网壳之外，膜结构、张拉整体体系、开闭屋盖、可折叠结构等都是空间结构的新成员。

二十世纪初期，钢铁材料为网架结构的发展提供了条件，其后的铝合金则使得网架的杆件更轻巧。

近些年来的复合材料，特别是大量的新型建筑材料被开发出来，对空间结构的发展产生了强烈的影响。

材料应用方面由于钢材品种与强度的不断提升，空间结构也越多地采用了型钢、钢管、钢棒、缆索乃至铸钢制品。

在很大程度上，空间结构成了“空间钢结构”。

随着现代计算机的出现，一些新的理论和分析方法，如有限单元法、非线形分析、动力分析等，在空间结构中得到了广泛应用，以至空间结构的计算和设计更加方便和准确，使得空间结构现在千变万化，种类多样。

可以说空间结构已成为当代建筑结构最重要和最活跃的领域之一。

二、空间网架结构网架结构一般是以大致相同的格子或尺寸较小的单元（重复）组成的。

常应用在屋盖结构。

通常将平板型的空间网格结构称为网架，将曲面型的空间网格结构简称为网壳。

网架一般是双层的（以保证必要的刚度），在某些情况下也可做成三层，而网壳有单层和双层两种。

平板网架无论在设计、计算、构造还是施工制作等方面均较简便，因此是近乎“全能”的适用大、中、小跨度屋盖体系的一种良好的形式。

网架的形式较多。

按结构组成，通常分为双层或三层网架；按支承情况分，有周边支承、点支承、周边支承和点支承混合、三边支承一边开口等形式；按照网架组成情况，可分为由两向或三向平面桁架组成的交叉桁架体系、由三角锥体或四角锥体组成的空间筑龙网w ww .si n oa ec .co m桁架角锥体系等等。

作业1：目标1.4 100分一、单项选择题(每小题5分，共100分)1．下面哪项不是空间结构的优点（）。

A．自重轻 B．刚度好C. 造型美观 D．耐火性能好2.采用了预拉力、新材料、新形式的现代空间结构称为新型空间结构，那么属于新材料的新型空间结构是( )。

A. 斜拉网格结构B. 膜结构C. 开合屋盖结构D. 索穹顶结构3.对网架结构的一般静、动力计算，需要进行基本假定，下列哪项不是基本假定( )。

A. 按小挠度理论计算B. 节点为铰接，杆件只承受轴向力C. 杆件上作用局部荷载，无需考虑受弯影响D. 按弹性方法分析4.关于组合网架结构，下面说法错误的是( )。

A. 具有良好抗震性能B. 空间刚度大，整体性好C. 钢筋混凝土的屋面板参与网架结构的工作D. 制造和安装方便5.关于空腹网架结构的特点下面说法错误的是( )。

A.空腹网架结构的适应性好B.空腹网架结构的变形曲线为“剪切型”C.空腹网架结构的经济指标好D.空腹网架结构各杆件局部弯矩较小6.折板型网架结构的特点不包括( )。

A.受力方式与支撑方式无关B.自重轻C.施工安装方便D.强度、刚度均优于平板网架7.三层网架中各杆件受力情况不正确的是( )。

A．中层弦杆内力相对来说比较大B．上弦杆主要承受压力C. 下弦杆主要承受拉力D．腹杆主要传递弦杆力8．不属于网壳结构的分类方式的是( )。

A．按曲面的外形分 B．按曲面的曲率半径分C. 按受荷形式来分D．按网壳的层数来分9．不属于组合网壳结构的特点和优点的是( )。

A. 结构自重相对较轻B. 是钢结构与钢筋混凝土共同工作的结构C. 组合网壳的刚度大D. 组合网壳的稳定性好10．关于斜拉网格结构的选型错误的是( )。

A．塔柱选型有内柱式和边柱式B．斜拉索的布置应有利于跨中挠度减小C．网格结构支座可放置在柱顶上D．斜拉索预张力的水平分力是有利的11．下列哪个不是索杆张力结构的特点( )。

A. 结构的刚度由材料类型保证 B．自应力平衡体系C. 全张力状态 D．力学性能和形状与施工方法有关12．关于张弦梁结构的特点说法错误的是( )。

新型建筑结构与新型建筑材料在当今建筑领域，新型建筑结构和新型建筑材料的不断涌现，正以前所未有的方式改变着我们的生活环境和建筑景观。

它们不仅为建筑设计带来了更多的可能性，还在提高建筑性能、节约资源、保护环境等方面发挥着重要作用。

新型建筑结构的出现，突破了传统建筑结构的限制。

例如，大跨度空间结构让我们能够建造出更加宽敞和独特的建筑空间。

像网架结构、网壳结构和悬索结构等，使得大型体育场馆、展览馆等不再受到传统梁柱结构的束缚，可以实现更加自由和流畅的空间形态。

膜结构也是一种令人瞩目的新型建筑结构。

它具有质量轻、强度高、造型多样等优点。

膜结构在建筑中的应用，既能营造出轻盈、通透的视觉效果，又能有效地抵抗外部荷载。

无论是作为屋顶覆盖还是建筑立面，都能为建筑增添独特的魅力。

另外，装配式建筑结构也是近年来发展迅速的新型结构形式。

它将建筑构件在工厂预制完成，然后运输到施工现场进行装配。

这种方式大大提高了施工效率，减少了施工现场的噪音、粉尘等污染，同时也有利于保证建筑质量的稳定性和一致性。

与新型建筑结构相辅相成的是新型建筑材料的研发和应用。

新型墙体材料的出现，为建筑节能提供了有力支持。

加气混凝土砌块、空心砖等具有良好的保温隔热性能，能够有效地降低建筑物的能耗。

保温隔热材料的不断改进，让建筑在保持舒适室内环境的同时，大大减少了能源的消耗。

新型的保温隔热材料如真空绝热板、气凝胶等，具有更出色的保温性能和更小的厚度，为建筑设计提供了更多的灵活性。

高强度、高性能的混凝土材料也在不断发展。

自密实混凝土能够在无需振捣的情况下自流平并填充模板，大大提高了施工效率和混凝土的质量。

纤维增强混凝土则通过添加纤维材料，显著提高了混凝土的抗拉强度和抗裂性能，使得混凝土结构更加坚固耐用。

在新型建筑材料中，还有一类具有特殊功能的材料值得关注。

例如，智能玻璃能够根据外界光线的强度自动调节透明度，实现遮阳和采光的智能控制；相变储能材料可以在温度变化时吸收或释放热量，调节室内温度，降低空调系统的负荷。