今天我想跟大家討論一個(gè)問題,，討論現(xiàn)代大跨空間結(jié)構(gòu)在中國(guó)的應(yīng)用與發(fā)展,，什么是現(xiàn)代？怎么劃分,？是怎樣產(chǎn)生的,？它包括哪些類型等等，提一些看法,，大家都可以討論,，而且結(jié)合中國(guó)的情況，我們當(dāng)前應(yīng)用的現(xiàn)在大跨空間結(jié)構(gòu)的情況,，以及存在的問題等等跟大家做些討論,。我沒有舉國(guó)外的例子，僅在中國(guó)的應(yīng)用和發(fā)展,。
    我爭(zhēng)取在四十分鐘以內(nèi),，因?yàn)檫@個(gè)問題也比較多，大家一起討論,、提一些看法,。我想講六個(gè)問題：一是引言；二是現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)的分類,；三是現(xiàn)代剛性空間結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與發(fā)展,；四是現(xiàn)代柔性空間結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與發(fā)展；五是現(xiàn)代剛?cè)嵝越M合空間結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與發(fā)展,。
    第一,，引言，幾年前也和有關(guān)同志討論過,，空間結(jié)構(gòu)我認(rèn)為可以分為三個(gè)歷史階段：現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)由兩部分組成,，這個(gè)我們從下面這張圖來看，我們的空間結(jié)構(gòu)可以認(rèn)為是古代的空間結(jié)構(gòu),、近代的空間結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu),，我們想這么分。劃分的節(jié)點(diǎn)實(shí)際上是很難的,，應(yīng)該有一段時(shí)間,，這里正好有些工程,，我正向劃分是1925年到1975年。現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)主要是從1975年開始,，近代空間結(jié)構(gòu)是1925年到1975年,，古代空間結(jié)構(gòu)是從1900年到1925年。
    在近代空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展采用了一些新的技術(shù),，采用了結(jié)構(gòu)的組合,、材料的組合，應(yīng)用一些結(jié)構(gòu)概念以及結(jié)構(gòu)創(chuàng)新形成在近代發(fā)展起來的組合網(wǎng)架結(jié)構(gòu),、一些其他的結(jié)構(gòu),。這個(gè)年代是這么看，藍(lán)色的線是現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu),，分兩部分,，一部分是新材料發(fā)展以后；第二部分是近代空間結(jié)構(gòu)在原有的基礎(chǔ)采用新的建設(shè)以后,，藍(lán)的線1975年這個(gè)里面也有,，我們近代空間結(jié)構(gòu)和古代空間結(jié)構(gòu)也并不是死的。為什么1925~1975年呢,？古代的空間結(jié)構(gòu)大家知道羅馬的萬神殿,，主要是拱券式穹頂結(jié)構(gòu)，比如說南京的無梁殿主要是磚石,。
    最早的薄殼結(jié)構(gòu)是德國(guó)耶拿玻璃廠,，后來四十年代、五十年代比較典型的是羅馬小體育館,。網(wǎng)架,、網(wǎng)殼空間結(jié)構(gòu)也在德國(guó)，一個(gè)蔡司天文館,，15米跨度,，后來各個(gè)國(guó)家也都有了。我們國(guó)家的網(wǎng)架代表是首都體育館,。古老的懸索結(jié)構(gòu)我們國(guó)家古代1825年竹索橋和鐵索橋,，近代一點(diǎn)1953年美國(guó)瑞雷競(jìng)技館和北京工人體育館。1975年美國(guó)龐提亞克體育館是168m×220m,，巨型的氣承式充氣膜結(jié)構(gòu),。后來日本人在東京設(shè)立了棒球館,。我們第一部分材料采用了輕質(zhì),、高強(qiáng)的材料、模材,、索材以及鋼棒,。向輕盈,、高效空間發(fā)展，如氣承式膜結(jié)構(gòu),。
    第二部分由這些近代空間結(jié)構(gòu),，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、RC 殼,，不再是單一,，鋼筋混凝土、鋼筋都在一起,，或是鋼材,，包括其他的材料都合在一起，結(jié)構(gòu)形式也不是單一的,，多種的組合,。另外采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，包括結(jié)構(gòu)的概念與形體的創(chuàng)新形成了一些新的空間結(jié)構(gòu),，典型的比如說組合網(wǎng)架等等?，F(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)由這兩部分組成，大致的年代從上個(gè)世紀(jì)的七,、八十年代開始到現(xiàn)在大概有三十幾年的時(shí)間,。
    從1975年到現(xiàn)在大概35年的時(shí)間，其中中間的50年近代空間結(jié)構(gòu)是比較多的,。另外要說的我們近代空間結(jié)構(gòu)還在用,，并不是現(xiàn)在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)就不用了，這張圖說明當(dāng)代空間結(jié)構(gòu)發(fā)展的情況,，大致的內(nèi)容,，由什么組成的，這是我想講的引言,。
    第二,，現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)的分類。現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)的分類以往有傳統(tǒng)的分類方法,，五大空間結(jié)構(gòu)：薄殼結(jié)構(gòu),、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),、懸索結(jié)構(gòu),、薄膜結(jié)構(gòu)，還可以更細(xì)的分,。所有的空間結(jié)構(gòu)按這五大空間結(jié)構(gòu)分類我感覺現(xiàn)在不太夠,，有些空間結(jié)構(gòu)不能包含在里面，前幾年我們提出了分類方法按組成空間結(jié)構(gòu)的基本單元,，組成空間結(jié)構(gòu)的基本單元不管是哪一種結(jié)構(gòu)五大單元組成,，這五大單元是：板殼單元,、梁?jiǎn)卧⑺鲉卧?、桿單元,、膜單元。
    對(duì)這五大單元我們做些說明,，五后面有一系列的具體空間結(jié)構(gòu),，具體的空間結(jié)構(gòu)有具體空間結(jié)構(gòu)的名稱，網(wǎng)架結(jié)構(gòu),、立體桁架,、雙層網(wǎng)殼是桿單元組成的。預(yù)應(yīng)力網(wǎng)殼是由桿單元組成的等等,。組合網(wǎng)架結(jié)構(gòu),，上面是鋼筋混凝土，是由混凝土的板,，這塊板肯定要帶梁的,，是由梁?jiǎn)卧约跋旅娴臈U單元組成。我們統(tǒng)計(jì)一下總共有具體名字的是38種,，這個(gè)圖大家可以看一下,，我們有幾點(diǎn)說明，這38點(diǎn)總共有17個(gè)小類,，剛性單元組成是7種,，3類柔性空間結(jié)構(gòu)，7類剛?cè)峤M合空間結(jié)構(gòu),。
    這38種空間結(jié)構(gòu)其中17種空間結(jié)構(gòu)是由桿單元或是由索單元,、梁?jiǎn)卧容^活躍的是桿單元,、梁?jiǎn)卧?、索單元。按這樣的分類方法,，我感覺空間結(jié)構(gòu)分類直觀性比較強(qiáng),，一看就清楚，他由什么東西組成的很清楚,。它是由什么單元組成的,，分析計(jì)算的時(shí)候用哪些單元的軟件來分析？包容性把所有的空間結(jié)構(gòu)都包含里面,。開放性是今后新的空間結(jié)構(gòu)還要發(fā)展,，都可以往里面填充。
    說到現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu),，這里面總共有17種,，根據(jù)剛才的分類方法是屬于現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)，在這個(gè)圖里黃色的是現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu),，從空腹網(wǎng)殼開始,。下面我講快一點(diǎn)，把每一個(gè)空間結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和我們國(guó)內(nèi)的工程應(yīng)用情況做個(gè)介紹,。
    第三,，現(xiàn)代剛性空間結(jié)構(gòu)，空腹網(wǎng)殼,，樹狀結(jié)構(gòu),，多面體空間剛架結(jié)構(gòu)，局雙層網(wǎng)殼,，組合網(wǎng)架結(jié)構(gòu),，折板型網(wǎng)殼。
    空腹網(wǎng)殼,，典型的就是國(guó)家大劇院,，原來安德魯搞的時(shí)候由140片空腹殼組成的，沒有交叉桿,，我們通過分析研究,，發(fā)現(xiàn)它抗扭性不行、穩(wěn)定性不行,，我們建議他加四道交叉桿,，安德魯吸收了我們的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在的國(guó)家大劇院里面有交叉桿,，這是一個(gè)特例,。空腹網(wǎng)架,，是寶安體育館,。
    樹狀結(jié)構(gòu)，實(shí)際上是多級(jí)分枝立柱支承結(jié)構(gòu),，它可以分為主,、次要，按粗,、中,、端枝來分，用這樣的結(jié)構(gòu)體系,，后面都可以解釋,。這是深圳的文化中心。這個(gè)是杭州的奧體中心,，當(dāng)時(shí)搞的其中一個(gè)方法是用樹狀結(jié)構(gòu),。這個(gè)是浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期,，我覺得這是簡(jiǎn)單的樹狀結(jié)構(gòu)。
    多面體空間框架結(jié)構(gòu),，典型的例子是水立方,。水立方大家都清楚，由多面體組成的,。墻體里面由多面體的連邊組成,，這就是多面體的結(jié)構(gòu)體系。大家可以看到多面體空間剛架結(jié)構(gòu)有一個(gè)特點(diǎn),，內(nèi)部每一個(gè)結(jié)點(diǎn)有四根桿相交,，一個(gè)框架至少有六個(gè)桿，他只有四個(gè)桿,。
    局部雙層網(wǎng)殼,，它是梁?jiǎn)卧蜅U單元組合，薄膜內(nèi)力處為主用單層網(wǎng)殼,，有些彎曲內(nèi)力處為主用雙層網(wǎng)殼,。這是廣西桂平市體育館，這個(gè)是杭州奧體中心,，它是花瓣式的,，有三層的，有雙層的,。這是南通的體育場(chǎng),，大部分是單層，但是用立體桁架分一下,，通過網(wǎng)的體系把它劃分為一塊一塊的,，有的地方是單層。
    組合網(wǎng)架,，去掉上弦,，替代RC帶肋板，用兩種材料鋼筋混凝土,、鋼材,，承重作用合而為一，可以用高層,，多層也可以,。這是新鄉(xiāng)百貨大樓是多層建筑，36米×36米跨度的百貨大樓,。上海購物中心七層,、八層用組合網(wǎng)架。
    折板型網(wǎng)殼，外形為折板型,，可梁元或桿元,，可以單層也可以雙層，早期杭州有一個(gè)工程,，杭州陳經(jīng)綸網(wǎng)球場(chǎng),。深圳大運(yùn)體育中心，深圳大運(yùn)會(huì)游泳館,。還有廣州大劇院，這個(gè)是在我們學(xué)校專門做了一個(gè)模擬大運(yùn)會(huì)場(chǎng)館,。
    第四,，現(xiàn)代柔性空間結(jié)構(gòu)：氣承式充氣膜結(jié)構(gòu)，和柔性支承膜結(jié)構(gòu),。
    氣承式充氣膜結(jié)構(gòu),，氣囊式、氣承式中的一種,，1.003atm,，高壓體系，膜面K>0,，膜材要求強(qiáng)度：半透明,，自潔性，耐燃性,。膜材：織物基層+涂抹,，PVC、PTFE,、ETFE,。充氣膜結(jié)構(gòu)在上個(gè)世紀(jì)的70年代在上海展覽館北館做了一個(gè)，后來拆掉了,，28米×36米,。當(dāng)前在2010年大家知道在內(nèi)蒙古的鄂爾多斯在響沙灣做了105米×95米的展覽館，我們國(guó)內(nèi)比較大一點(diǎn)的就是這個(gè),。
    柔性支承膜結(jié)構(gòu)其實(shí)是索膜結(jié)構(gòu),，它的水平更高一些，它是索單元,、膜單元的組合,，索膜協(xié)調(diào)，一般是風(fēng)荷載控制,，通常是與剛性支承混合應(yīng)用,。威海市體育場(chǎng)，236m×209m。典型的是上海世博會(huì),，97m×840m,。這里面索膜結(jié)構(gòu)的組成圖，有邊索,、谷索,、吊索等。這是施工安裝的情況,。這是深圳歡樂谷音樂廳,，也是柔性支承的。
    第五,，現(xiàn)代剛?cè)嵝越M合空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用
    張弦梁結(jié)構(gòu),、弦支網(wǎng)殼，索穹頂-網(wǎng)殼,，張弦氣肋梁,，預(yù)應(yīng)力網(wǎng)架，斜拉網(wǎng)架,，張弦立體桁架,，預(yù)應(yīng)力裝配弓式結(jié)構(gòu)，索桁結(jié)構(gòu),，索穹頂,。
    張弦梁結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在用得比較多了,，實(shí)際梁,、下弦、豎三種單元組合在一起,。最早的是上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng),，浦東機(jī)場(chǎng)的二期是多跨梁式的，張弦梁可以用V字型的支撐支承,。
    弦支網(wǎng)殼,，這兩年搞得比較多，而且水平也比較高,，怎么組成的我就不說了,，大家看看工程。這是國(guó)內(nèi)比較早的工程,，天津保稅區(qū)的大堂,，35米，后來發(fā)展到60米到80米,。這是北工大的羽毛球館,。濟(jì)南體育館,。深圳新火車站跨度43米，這是它的剖面,，這在世界上也是第一個(gè),。
    索穹頂-網(wǎng)殼組合結(jié)構(gòu)，這個(gè)還沒有工程,，做了一些實(shí)驗(yàn),，這是索穹頂與單層網(wǎng)殼的組合結(jié)構(gòu)，在我們學(xué)校做過模型實(shí)驗(yàn),。濟(jì)南體育館的時(shí)候我們做了一個(gè)方案,，傅總也做了一個(gè)方案，最后沒有采用,。
    張弦氣肋梁,，這是當(dāng)前世界新的一種結(jié)構(gòu)體系，我們國(guó)內(nèi)還在研究,，它是張弦氣肋梁,，充氣肋代替張弦梁的豎梁,，2007年瑞士做了一個(gè)汽車站,，這個(gè)張弦梁中間不是肋而是充氣結(jié)構(gòu)在一起的。這種我們國(guó)內(nèi)也在研究,，今后的發(fā)展方向還需要進(jìn)一步的研究,。這種結(jié)構(gòu)體系國(guó)外用在橋梁里也有。
    預(yù)應(yīng)力網(wǎng)架,，這是早期1994年在廣東清遠(yuǎn)有一個(gè)體育館,，六根弦的。攀枝花有一個(gè)體育館,，缺角八邊形,。高安體育館，拉了四根索,，圍成四支點(diǎn)的,。上海購物中心有四道索。
    斜拉網(wǎng)架,，杭州的黃龍?bào)w育中心,，除了穩(wěn)定斜拉后面加了一些穩(wěn)定索。這是在浙大搞了一個(gè)斜拉的結(jié)構(gòu),，這是它的計(jì)算模型,。
    張弦（立體）桁架，早期是廣州的會(huì)展中心,，這是施工的情況,，北京奧運(yùn)會(huì)的體育館，這是當(dāng)時(shí)跨度最大的張弦桁架，這是它的構(gòu)造情況,。
    預(yù)應(yīng)力裝配弓式結(jié)構(gòu),，這個(gè)我們國(guó)內(nèi)自己搞的，加一個(gè)索再提起來,，再增加一段,，再加一根索，施工安裝比較方便,，比較大型的機(jī)器設(shè)備,。國(guó)內(nèi)第一個(gè)典型工程1994年建成的，釣魚臺(tái)國(guó)賓館的網(wǎng)球館,。
    索桁結(jié)構(gòu),，由承重索和穩(wěn)定索再加豎桿組成的，自平衡體系,。這是吉林冰球館,、佛山世紀(jì)蓮體育場(chǎng)，寶安體育場(chǎng),、樂清體育場(chǎng)的索不是封閉的,，一半的地方斷掉了，是這樣體系,，這是它的計(jì)算模型,，在浙大做實(shí)驗(yàn)。
    索穹頂,，效率比較高,，省鋼材。我們國(guó)內(nèi)第一個(gè)索穹頂,。這是72米鄂爾多斯體育館,，索穹頂今后可能很快會(huì)發(fā)展。
    第六,，我們小結(jié)一下,，空間結(jié)構(gòu)分三大類，近代,、古代,、現(xiàn)代。現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)由兩大部分,，它的特點(diǎn)是輕質(zhì),、高強(qiáng)材料，輕盈,、高效,、創(chuàng)新,。剛性、柔性可以分為現(xiàn)代剛性,、現(xiàn)代柔性,、現(xiàn)代剛?cè)嵝越M合。有推廣價(jià)值,，在目前的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高,、優(yōu)化、深化,。我們很多空間結(jié)構(gòu)在世界之最,，首次應(yīng)用、跨度最大,、覆蓋面積最大等等,。我們當(dāng)前中國(guó)是一個(gè)現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)的大國(guó)，我們下一步的發(fā)展方向共同努力向現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)的強(qiáng)國(guó)來發(fā)展,。
    謝謝大家,。