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。

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。

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。

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。