第一篇：大跨空間結構的發展

大跨空間結構的發展--回顧與展望

在這實際的三維世界里，任何結構物本質上都是空間性質的，只不過出于簡化設計和建造的目的，人們在許多場合把它們分解成一片片平面結構來進行構造和計算。與此同時，無法進行簡單分解的真正意義上的空間體系也始終沒有停止其自身的發展，而且日益顯示出一般平面結構無法比擬的豐富多彩和創造潛力，體現出大

自然的美麗和神奇。空間結構的卓越工作性能不僅僅表現在三維受力，而且還由于它們通過合理的曲面形體來有效抵抗外荷載的作用。當跨度增大時，空間結構就愈能顯示出它們優異的技術經濟性能。事實上，當跨度達到一定程度后，一般平面結構往往已難于成為合理的選擇。從國內外工程實踐來看，大跨度建筑多數采用各種形式的空間結構體系。

近二十余年來，各種類型的大跨空間結構在美、日、歐等發達國家發展很快。建筑物的跨度和規模越來越大，目前，尺度達150m以上的超大規模建筑已非個別；結構形式豐富多彩，采用了許多新材料和新技術，發展了許多新的空間結構形式。例如1975年建成的美國新奧爾良“超級穹頂”（Superdome），直徑207m，長期被認為是世界上最大的球面網殼；現在這一地位已被1993年建成夏徑為222m的日本福岡體育館所取代，但后者更著名的特點是它的可開合性：它的球形屋蓋由三塊可旋轉的扇形網殼組成，扇形沿圓周導軌移動，體育館即可呈全封閉、開啟1／3或開啟2／3等不同狀態。1983年建成的加拿大卡爾加里體育館采用雙曲拋物面索網屋蓋，其圓形平面直徑135m，它是為1988年冬季奧運會修建的，外形極為美觀，迄今仍是世界上最大的索網結構。70年代以來，由于結構使用織物材料的改進，膜結構或索-膜結構（用索加強的膜結構）獲得了發展，美國建造了許多規模很大的氣承式索-膜結構；1988年東京建成的“后樂園”棒球館，也采用這種結構技術尤為先進，其近似圓形平面的直徑為204m；美國亞特蘭大為1996年奧運會修建的“佐治亞穹頂”（GeogiaDome，1992年建成）采用新穎的整體張拉式索一膜結構，其準橢圓形平面的輪廓尺寸達192mX241m。許多宏偉而富有特色的大跨度建筑已成為當地的象征性標志和著名的人文景觀。

由于經濟和文化發展的需要，人們還在不斷追求覆蓋更大的空間，例如有人設想將整個街區、整個廣場、甚至整個山谷覆蓋起來形成一個可人工控制氣候的人聚環境或休閑環境；為了發掘和保護古代陵墓和重要古跡，也有人設想采用超大跨度結構物將其覆蓋起來形成封閉的環境。目前某些發達國家正在進行尺度為300m以上的超大跨度空間結構的設計方案探討。

可以這樣說，大跨空間結構是最近三十多年來發展最快的結構形式。國際《空間結構》雜志主編馬考夫斯基（Z.S.Makowski）說：在60年代“空間結構還被認為是一種興趣但仍屬陌生的非傳統結構，然而今天已被全世界廣泛接受。”從今天來看，大跨度和超大跨度建筑物及作為其核心的空間結構技術的發展狀況已成為代表一個國家建筑科技水平的重要標志之一。

世界各國為大跨度空間結構的發展投入了大量的研究經費。例如，早在20年前美國土木工程學會曾組織了為期10年的空間結構研究計劃，投入經費1550萬美元。同一時期，西德由斯圖加特大學主持組織了一個“大跨度空間結構綜合研究計劃”，每年研究經費100萬馬克以上。這些研究工作為各國大跨度建筑的蓬勃發展奠定了堅實的理論基礎和技術條件。國際殼體和空間結構學會（IA）每年定期舉行年會和各種學術交流活動，是目前最受歡迎的著名學術團體之一。

我國大跨度空間結構的基礎原來比較薄弱，但隨著國家經濟實力的增強和社會發展的需要，近十余年來也取得了比較迅猛的發展。工程實踐的數量較多，空間結構的類型和形式逐漸趨向多樣化，相應的理論研究和設計技術也逐步完善。以北京亞運會（1990）、哈爾濱冬季亞運會（1996）、上海八運會（1997）的許多體育建筑為代表的一系列大跨空間結構——作為我國建筑科技進步的某種象征在國內外都取得了一定影響。

種種跡象說明，我國雖然尚是一個發展中國家，但由于國大人多，隨著國力的不斷增強，要建造更多更大的體育、休閑、展覽、航空港、機庫等大空間和超大空間建筑物的需求十分旺盛，而且這種需求量在一定程度上可能超過許多發達國家。這是我國空間結構領域面臨的巨大機遇。

但與國際先進水平相比，我國大跨空間結構的發展仍存在一定差距。主要表現在結構形式還比較拘謹，較少大膽創新之作，說明新穎的建筑構思與先進的結構創造之間尚缺乏理想的有機結合，尤其是150m以上的超大跨度空間結構的工程實踐還比較少；結構類型相對地集中于網架和網殼結構，懸索結構用得比較少，而一些有巨大前景的新穎結構形式如

膜結構和索-膜結構、整體張拉結構、可開合結構等在國外已有不少成功的工程實踐，在我國則還處于空白或艱難起步階段。情況看來是，我國空間結構的發展經過十余年來在較為平坦的草原上的馳騁之后，似乎遇上了一個需要努力躍上的新臺階。這一新臺階包含材料和生產條件等技術問題，也包含尚未很好解決的一些理論問題。為促進我國空間結構進一步的更高層次的發展，有待科技工作者和企業家努力創造條件，以求得這些技術問題和理論問題較快較好地解決。

大跨空間結構的類型和形式十分豐富多彩，習慣上分為如下這些類型：鋼筋混凝土薄殼結構；平板網架結構；網殼結構；懸索結構；膜結構和索－膜結構；近年來國外用的較多的“索穹頂”（CableDome)實際上也是一種特殊形式的索－膜結構；混合結構(HybridStructure)，通常是柔性構件和剛性構件的聯合應用。

在上述各種空間結構類型中，鋼筋混凝土薄壁結構在50年代后期及60年代前期在我國有所發展，當時建造過一些中等跨度的球面殼、柱面殼、雙曲扁殼和扭殼，在理論研究方面還投入過許多力量，制定了相應的設計規程。但這種結構類型日前應用較少，主要原因可能是施工比較費時費事。平板網架和網殼結構，還包括一些未能單獨歸類的特殊形式，如折板式網架結構、多平面型網架結構、多層多跨框架式網架結構等，總起來可稱為空間網格結構。這類結構在我國發展很快，且持續不衰。懸索結構、膜結構和索-膜結構等柔性體系均以張力來抵抗外荷載的作用，可總稱為張力結構。這類結構富有發展前景。下面按這兩個大類簡要介紹我國空間結構的發展狀況。

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二、空間網格結構

網殼結構的出現早于平板網架結構。在國外，傳統的肋環型穹頂已有一百多年歷史，而第一個平板網架是1940年在德國建造的（采用Mero體系）。中國第一批具有現代意義的網殼是在50和60年代建造的，但數量不多。當時柱面網殼大多采用菱形“聯方”網格體系，1956年建成的天津體育館鋼網殼（跨度52m）和l961年同濟大學建成的鋼筋混凝土網殼（跨度40m）可作為典型代表。球面網殼則主要采用助環型體系，1954年建成的重慶人民禮堂半球形穹頂（跨度46.32m）和1967年建成的鄭州體育館圓形鋼屋蓋（跨度64m）習能是僅有的兩個規模較大的球面網殼。自此以后直到80年代初期，網殼結構在我國沒有得到進一步的發展。

相對而言自第一個平板網架（上海師范學院球類房，31.5mx40.5m）于1964年建成以來，網架結構一直保持較好發展勢頭。1967年建成的首都體育館采用斜放正交網架，其矩形平面尺寸為99mx112m，厚6m，采用型鋼構件，高強螺栓連接，用鋼指標65kg每平米（1kg每平米≈9.8pa）。1973年建成的上海萬人體育館采用圓形平面的三向網架凈架110m，厚6m，采用圓鋼管構件和焊接空心球結點，用鋼指標47kg每平米。當時平板網架在國內還是全新的結構形式，這兩個網架規模都比較大，即使從今天來看仍然具有代表性，因而對工程界產生了很大影響。在當時體育館建設需求的激勵下，國內各高校、研究機構和設計部門對這種新結構投入了許多力量，專業的制作和安裝企業也逐漸成長，為這種結構的進一步發展打下了較堅實的基礎。改革開放以來的十多年里是我國空間結構快速發展的黃金時期而平板網架結構就自然地處于捷足先登的優先地位。甚至80年代后期北京為迎接1990年亞運會興建的一批體育建筑中，多數仍采用平板網架結構。在這一時期，網架結構的設計已普遍采用計算機，生產技術也獲得很大進步，開始廣泛采用裝配式的螺栓球結點，大大加快了網架的安裝。

但事物總是存在兩個方面。在平板網架結構一枝獨秀地加快發展的同時，隨著經濟和文化建設需求的擴大和人們對建筑欣賞品位的提高，在設計日益增多的各式各樣大跨度建筑時，設計者越來越感覺到結構形式的選擇余地有限，無法滿足日益發展的對建筑功能和建筑造型多樣化的要求。這種現實需求對網殼結構、懸索結構等多種空間結構形式的發展起了良好的刺激作用。由于網殼結構與網架結構的生產條件相同，國內已具備現成的基礎，因而從80年代后半期起，當相應的理論儲備和設計軟件等條件初步完備，網殼結構就開始了在新的條件下的快速發展。建造數量逐年增加，各種形式的網殼，包括球面網殼、柱面網殼、鞍形網殼（或扭網殼）、雙曲扁網殼和各種異形網殼，以及上述各種網殼的組合形式均得到了應用；還開發了預應力網受、斜拉網殼（用斜拉索加強網殼）等新的結構體系。近幾年來建造了一些規模相當宏大的網殼結構。例如1994年建成的天津體育館采用肋環斜桿型（Schwedler型）雙層球面網殼，其圓形平面凈跨108m，周邊伸出13.5m，網殼厚度3m，采用圓鋼管構件和焊接空心球結點，用鋼指標55kg每平米。1995年建成的黑龍江省速滑館用以覆蓋400m速滑跑道，其巨大的雙層網殼結構由中央柱面殼部分和兩端半球殼部分組成，輪廓尺寸86.2mx191.2m，覆蓋面積達15000平米，網殼厚度2.1m，采用圓鋼管構件和螺栓球結點，用鋼指標50kg每平米。1997年剛建成的長春萬人體育館平面呈桃核形，由肋環型球面網殼切去中央條形部分再拼合而成，體型巨大，如果將外伸支腿計算在內，輪廓尺寸達146mx191.7m，網殼厚度2.8m，其桁架式“網片”的上、下弦和腹桿一律采用方（矩形）鋼管，焊接連接，是我國第一個方鋼管網殼。這一網殼結構的設計方案是由國外提出的，施工圖設計和制作安裝由國內完成。

在網殼結構的應用日益擴大的同時，平板網架結構并未停止其自身的發展。這種目前來看已比較簡單的結構有它自己廣泛的使用范圍，跨度不拘大小；而已近幾年在一些重要領域擴大了應用范圍。例如在機場維修機庫方面，廣州白云機場80m機庫（199年）、成都機場140m機庫（1995年）、首都機場2Zmx150m機庫（1996年）等大型機庫都采用平板網架結構。這些三邊支承的平板網架規模巨大，且需承受較重的懸掛荷載，常采用較重型的焊接型鋼（或鋼管）結構，有時需采用三層網架；其單位面積用鋼指標可達到一般公用建筑所用網架的一倍或更多。單層工業廠房也是近幾年來平板網架獲得迅速發展的一個重要領域。為便于靈活安排生產工藝，廠房的柱網尺寸有日益擴大的趨向，這時平板網架結構就成為十分經濟適用的理想結構方案。1991年建成的第一汽車制造廠高爾夫轎車安裝車間面積近8萬平米（189.2mx421.6m），柱網21mx12m,采用焊接球結點網架，用鋼指標31kg每平米。該廠房是目前世界上面積最大的平板網架結構。1992年建成的天津無縫鋼管廠加工車間面積為6萬平米（108mx564m），柱網36mx18m,采用螺栓球結點網架，用鋼指標32kg每平米，與傳統的平面鋼桁架方案比較，節省了47％。鑒于這類廠房的巨大圓積，它們確實為平板網架結構的發展提供了廣闊的新領域。十分明顯，包括網架和網殼在內的空間網格結構是我國近十余年來發展最快，應用最廣的空間結構類型。這類結構體系整體剛度好，技術經濟指標優越，可提供豐富的建筑造型，因而受到建設者和設計者的喜愛。我國網架企業的蓬勃發展也為這類結構提供了方便的生產條件。據估計，近幾年我國每年建造的網架和網殼結構達800萬平方米建筑面積，相應鋼材用量約20萬t。這么大的數字是任何其它國家無法比擬的，無愧于“網架王國”這一稱號，難怪國外有關企業對這一巨大市場垂涎欲滴。

如此大的發展勢頭自然也會帶采一些問題。與國際水平相比，我國目前網架生產的工藝水平和質量管理水平尚有一定距離。尤其是在市場需求帶動下，大量小型網架企業雨后春筍般成立起來，難免良莠不齊，設計也非總由有經驗人士擔任。因而大力加強行業管理，切實把握住設計制作和安裝質量，是促進我國空間結構進一步健康發展的重要課題。

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三、張力結構

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中國現代懸索結構的發展始于50年代后期和60年代，北京的工人體育館和杭州的浙江人民體育館是當時的兩個代表作。北京工人體育館建成于1961年，其圓形屋蓋采用車輻式雙層懸索體系，直徑達94m。浙江人民體育館建成于1967年，其屋蓋為橢圓平面，長徑80m，短徑60m．采用雙曲拋物面正交索網結構。

世界上最早的現代懸索屋蓋是美國于1953年建成的Raleigh體育館，采用以兩個斜放的拋物線拱為邊緣構件的鞍形正交索網。我國建造的上述兩個懸索結構無論從規模大小或技術水平來看在當時都可以說是達到國際上較先進水平的。但此后我國懸索結構的發展停頓了較長一段時間，一直到80年代，由于大跨度建筑的發展而提出的對空間結構形式多樣化的要求，這種形式豐富的輕型結構重新引起了人們的熱情，工程實踐的數量有較大增長，應用形式趨于多樣化理論研究也相應地開展起來形勢相當喜人。

柔性的懸索在自然狀態下不僅沒有剛度，其形狀也是不確定的。必須采用敷設重屋面或施加預應力等措施，才能賦予一定的形狀，成為在外荷作用下具有必要剛度和形狀穩定性的結構。值得稱道的是，我國的科技人員在學習和吸收國外先進經驗的同時，在結合工程具體條件創造更加符合中國國情的結構應用形式方面做了不少嘗試和創新。

例如，山東省淄博等地把懸索結構應用于中小型屋蓋結構中，頗具特色。他們主要采用單層平行索系或傘形輻射索系加鋼筋混凝土屋面板的構造方式。施工時先將屋面板掛在索上（使索正好位于板縫中），在板上臨時加載使索伸長，然后在板縫中澆灌細石混凝土，待達到一定強度后卸去臨時荷載，即形成具有一定預應力的“懸掛薄殼”。這種構造和施工方法不需要復雜的技術和設備，造價也比較低。

為了提高單層懸索的形狀穩定性，在單層平行索系上設置橫向加勁梁（或桁架）的辦法也是十分有效的。橫向加勁構件的作用有二：一是傳遞可能的集中荷載和局部荷載使之更均勻地分配到各根平行的索上；二是通過下壓橫向加勁構件的兩端到預定位置或通過對索進行張拉使整個體系建立預應力，從而提高屋蓋的剛度。從安徽體育館等幾個工程的實踐來看這種混合結構體系施工方便，用料經濟，是一種成功的創造。

由一系列承重索和曲率相反的穩定索組成的預應力雙層索系，是解決懸索結構形狀穩定性的另一種有效形式。其工作機理與預應力索網有類似之處。1966年瑞典工程師Jawerth首先在斯德哥爾摩滑冰館采用由一對承重索和穩定索組成被稱為“索桁架”的專利體系，其后這種平面雙層索系在各國獲得相當廣泛剛用。我國無錫體育館也采用了這種體系。作為對這種體系的改進，吉林滑冰館采用了一種新型的空間雙層索系，它的承重索與穩定索在不同一陣平面內，而是錯開半個柱距，從而創造了新穎的建筑造型，而且很好地解決了矩形平面懸索屋蓋通常遇到的屋面排水問題。這一新穎結構參加了1987年在美國舉行的國際先進結構展覽。

我國懸索結構發展的另一個特點是在許多工程中運用了各種組合手段。主要的方式是將兩個以上預應力索網或其它懸索體系組合起來，并設置強大的拱或剛架等結構作為中間支承，形成各種形式的組合屋蓋結構。例如四川省體育館和青島市體育館的屋蓋是由兩片索網和作為中間支承的一對鋼筋混凝土拱組合起來的。北京朝陽體育館由兩片索網和被稱為“索拱體系”的中央支承結構組成。中央索拱體系由兩條懸索和兩個鋼拱組成，本身是一種混合結構，其概念也具有創新意義。采用各種組合式屋蓋不僅進一步豐富了建筑造型，而且往往能更好地滿足某些建筑功能上的要求，例如為體育館建筑提供了“最優”的內部空間。單純從技術經濟角度，單片索網或其它懸索體系可以經濟地跨越很大的跨度，本非必須采用中間支承結構。所以，采用組合式屋蓋在很多場合毋寧說主要是出于建筑造型和使用功能方面的考慮。從我國這幾年的實踐效果來看，它在這方面是起到了預期作用的。

將斜拉體系引用到屋蓋結構中來，可形成一系列混合結構形式。這種體系利用由塔柱頂端伸出的斜拉索為屋蓋的橫跨結構（主梁、桁架、平板網架等）提供了一系列中間彈性支承，使這些橫跨結構不需靠增大結構高度和構件截面即能跨越很大的跨度。前面提到的斜拉網殼也屬于這類混合結構。

盡管十余年來懸索結構取得了可喜的發展，但與網架和網殼結構比較其發展相對較慢，分析起來可能有兩方面的原因：（1）懸索結構的設計計算理論相對復雜一些，又缺少具有較高商品化程度的實用計算程序，因而難于為一般設計單位普遇采用；（2）盡管懸索結構的施工并不復雜，但一般施工單位對它不夠熟悉，更沒有形成專業的懸索結構施工隊伍，這也影響建設單位和設計單位大膽采用這種結構形式。

與此同時，同屬于張力結構體系、在國外應用很廣的膜結構或索-膜結構在我國則處于艱難起步階段。除了設計理論儲備和生產條件方面的原因外，缺少符合建筑要求的國產膜材是一個主要的制約因素。從國外情況看，1970年大阪萬國博覽會上的美國館采用氣承式膜結構（俗稱充氣結構），首次使用以聚氯乙烯（PVC）為涂層的玻璃纖維織物，受到廣泛注意，其準橢圓平面的軸線尺寸達14Omx835m，一般認為是第一個現代意義的大跨度膜結構。70年代初杜邦公司開發出以聚四氟乙烯（PTFE，商品名稱Teflon）為涂層的玻璃纖維織物，這種膜材強度高，耐火性、自潔性和耐久性均好，為膜結構的應用起到了積極推動作用。從那時起到1984年，美國建造了一批尺度為138m-235m的體育館，均采用氣承式索-膜結構，取得了極佳的技術經濟效果。但這種結構體系也出現了一些問題，主要是田于意外漏氣或氣壓控制系統不穩定而使屋面下癟，或由于暴風雪天氣在屋面形成局部雪兜而熱空氣融雪系統又效能不足導致屋面下癟甚至事故。這些問題使人們對氣承式膜結構的前途產生懷疑，美國自1985年以后在建造大型體育館時沒有再使用這種結構形式。人們把更多的注意力轉到張拉式的膜結構或索-膜結構。但如前面所提，日本在1988年建成的東京后樂園棒球館仍然采用氣承式索-膜結構，不過應用了極為先進的自動控制技術，而且采用雙層膜結構，中間可通熱空氣融雪；中央計算機自動監測風速、雪壓、室內氣壓、膜和索的變形及內力，并自動選擇最佳方法來控制室內氣壓和消除積雪。

張拉式膜（或索-膜）結構自80年代以來在發達國家獲得極大發展。這種體系與索網結構類似，張緊在剛性或柔性邊緣構件上，或通過特殊構造支承在若干獨立支點上，通過張拉建立預應力，并獲得確定形狀。1985年建成的沙特阿拉伯利雅得體育場外徑288m，其看臺挑蓬由24個連在一起的形狀相同的單支柱帳篷式膜結構單元組成。每個單元懸掛于中央支柱，外緣通過邊緣索張緊在若干獨立的錨固裝置上，內緣則蹦緊在直徑為133m的中央環索上。1993年建成的美國丹佛國際機場候機大廳采用完全封閉的張拉式膜結構平面尺寸305mx67m，由17個連成一排的雙支柱帳篷式單元組成，每個長條形的單元由相距45.7m的兩根支柱撐起。這兩個工程是比較典型的大型張拉式膜結構的例子。另外還有一類骨架支承式膜結構。例如日本秋田縣的“天穹”（Skydome）是一個切去兩邊的球面穹頂（D=130m），其主要承重結構是一系列平行的格構式鋼拱架，蒙以膜材后，用設在兩拱中間的鋼索向下拉緊，并在屋面上形成V形排水（雪）溝槽。這種骨架是支承式膜結構的例子也是很多的。然而由美國工程師Geiger根據Fuller的張拉集合體（Teegrity)概念發展起來的所謂“索穹頂”（CableDome），也許是近10年來最為膾炙人口的一種新穎張拉體系。Teegrity原是指由連續的拉桿與分散的壓桿組成的自平衡體系，其指導思想是充分發揮桿件的受拉作用。然而嚴格意義上的Teegrity體系未能在工程中實現。Geiger進行了適當改造，提出了支承在圓形剛件周邊構件上的預應力拉索-壓桿體系，索沿輻射方向布置，并利用膜材作為屋面，他稱之為“索穹頂”，并首先用于1988年漢城奧運會的兩個體育館工程。美國的Levy進一步發展這種體系，改用聯方形拉索網格，使屋面膜單元呈菱形的雙曲拋物面形狀，并用于1996年亞特蘭大奧運會體育館，其平面呈準橢圓形，尺寸達24lmx192m。這類張拉式索-壓桿-膜體系，重量極輕，安裝方便，在大跨度和超大跨度建筑中極具應用前景。

與世界先進水平相比，中國在膜結構方面的差距是十分明顯的。幾年來在理論研究方面做了不少工作，應該說已建立起一定的理論儲備。在膜結構應用方面近年來也開始呈現比較活潑的勢頭。上海為迎接八運會于1997年建成的體育場其看臺挑篷采用鋼骨架支承的膜結構，總覆蓋面積36100平米，是我國首次在大型建筑上采用膜結構；但所用膜材是進口的，施工安裝也由外國公司進行，價格較昂貴。值得指出的是，中國已出現了專門從事膜結構制作與安裝的企業，他們已興建了幾個較小型的膜結構。國產膜材的質量也正在改進。各種跡象表明，膜結構這一族富有潛力的大跨空間結構新成員在我國的發展已露出桅尖。

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四、理論研究

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（1）空間結構的應用是同相應的理論研究同步發展的。應該說我們在空間結構理論研究大面做了許多工作。主要研究內容偏重于靜力作用下的結構性狀和分析方法，以滿足一般設計工作的要求為主要目標。這些研究為我國空間結構的發展提供了基本的理論支持。早期的工作偏重于以連續化理論為基礎的各種解析方法的研究，例如平板網架的擬板解法、網殼的擬殼解法；懸索結構在荷載作用下要產生較大位移，因而計算中應考慮幾何非線性，當時發展了一系列適用于不同形式懸索結構的考慮大位移的解析方法。在一段時期內，當計算機尚未廣泛運用于結構計算以前，各種解析方法曾對空間結構的發展起過重要作用，但解析方法終究有其局限性，它們具有不同程度的近似性，而且往往僅適用于某些特定的結構形式。

計算機的普及和有限元分析方法的廣泛運用為空間結構的加速發展創造了真正的條件。許多大型的和特殊形式的新穎空間結構只能用計算機程序進行分析。我國從80年代開始陸續編制出適用于不同空間結構的各種計算機分析程序和CAD軟件，且功能日益完備。現在我們設計空間結構幾乎全部依靠計算機。事實上，當設計由成千桿件和結點組成的大型空間網格結構，尤其是當采用螺栓球結點時，離開適用的CAD軟件是無法想象的。但也應當指出，對某些形式的懸索結構來說，簡單實用的解析方法仍然有意義；對于像雙層索系等比較簡單的體系，解析力法已完全可以提供準確而完整的計算結果。例如，吉林滑冰館的大型懸索屋蓋設計是由簡單的手籌來完成的。

十余年來關于空間結構研究的一個特點是做了大量的試驗。這是我國結構研究領域的一個優良傳統。80年代乃至90年代初期建造的幾乎每一個有代表性的大型空間結構，都作過模型試驗或現場實測。這些試驗研究同理論分析工作一起，以及它們之間的相互印證，使我們對原來可能比較生疏的各種新穎空間結構的基本性能了解得越來越全面，為設計這些結構積累起比較豐富的理論儲備。

（2）除了關于各種類型空間結構的基本性狀和計算方法的研究以外，一些更為基礎性的理論研究也受到了重視，例如關于網殼穩定性的研究已取得許多重要成果。

穩定性是網殼結構、尤其是單層網殼結構設計中的關鍵問題，也是國內外十多年來的熱點研究領域。結構的穩定性能可以從其荷載-位移全過程曲線中得到完整的概念；這種全過程曲線要由較精確的非線性分析得出。從非線性分析的角度來考察，結構的穩定問題和強度問題是相互聯系在一起的。結構的荷載-位移全過程曲線可以把結構的強度、穩定性以至于剛度的整個變化歷程表示得清清楚楚。當考察創始缺陷和荷載分布方式等因素對實際網殼結構穩定性能的影響時，也均可從全過程曲線的規律性變化中進行研究。

但是當利用計算機對具有大量自由度的復雜體系進行有效的非線性有限元分析尚未能允分實現的時候，要進行網殼結構的全過程分析是十分困難的。在較長一段時期內，人們不得不求助于連續化理論（“擬殼法”）將網殼轉化為連續殼體結構，然后通過某些近似的非線性解析方法來求出殼體結構的穩定性承載力。這種方法顯然有較大局限性：連續化殼體穩定性理論本身并未完善，事實上僅對少數特定的殼體（例如球面殼）才能得出較實用的公式；此外，所討論的殼體一般是等厚度的和各向同性的，無法反映實際網殼結構的不均勻構造和各向異性的特點。因此，在許多重要場合還必須依靠細致的模型試驗來測定穩定性承載力，講與可能的計算結果相互印證。

隨著計算機的發展和廣泛應用，非線性有限元分析方法興起，并逐漸成為結構穩定性分析中的有力工具。我國從80年代后期開始也積極開展以非線性全過程分析為基礎的網殼穩定性研究。在總結國外已取得成果的基礎上，在理論表達式的精確化、合理選用平衡路徑跟蹤的計算方法、靈活的迭代策略等方面進行了深入細致的探索，使具有大量自由度的復雜結構體系的全過程分析成為可能；并編制出相應的分析程序。此外，在研究初始缺陷對網殼穩定性的影響時，對所提出的“一致缺陷模態祛”（即認為初始缺陷按最低屈

曲模態分布時可能具有最不利影響）的合理性和有效性進行了仔細論證，并使之規范化。

在上述理論成果的基礎上，采用大規模參數分析的方法，進行了網殼穩定性分所實用方法的研究。即結合不同類型的網殼結構，在其基本參數（幾何參數、構造參數、荷載參數等）的常用變化范圍內，進行大規模的實際結構全過程分析，對所得結果進行統計分析和歸納，考察網殼穩定性的變化規律，最后通過回歸分析提出網殼穩定性驗算的實用公式。近幾年來，共計對2800余例各種形式的實際尺寸網殼結構進行了全過程分析，得到了相當規律性的結果。所提出的實用公式用起來比較簡便，然而是建立在精確分析方法的基礎之上的。這一工作很受廣大設計部門歡迎。這些公式已列入正在編制的“網殼結構技術規程”（征求意見稿）。應該說，我國關于網殼穩定性的研究是相當深入和細致的。

（3）相對來說，國內外關于網殼結構在風和地震荷載作用下的反應研究得較少。作者個人認為，對網殼結構來說，風荷載的動力作用可能不是設計中的主要問題，但隨著網殼尺度的增大，深入研究其抗地震性能則具有重要意義。在抗震領域，對高層和高聳結構研究得比較透徹；但網殼等大跨結構的動力性能具有不同特點，例如其頻率分布比較密集，往往從最低階算起前面數十個振型都可能對其地震反應有貢獻，因而一般的振型分解法是否適用是一個值得探討的問題，不同方法（包括豎向）的地震作用引起的反應往往是同量級的，因此考慮多維輸入可能是一個相當重要的問題；國外已建的和我國今后將要建的一些超大跨度網殼尺度十分巨大，因而在計算中也許有必要考慮地震動力的空間相關性；此外，單層網殼結構在靜力作用下的穩定性是設計中的重要因素，它們在地震作用下同樣存在動力失穩問題，其嚴重性如何？對于某些動力反應過大的網殼結構，是否有必要采取適當的振動控制措施？諸如此類問題都是我國學術界正在深入思考或已著手進行研究的問題。

（4）具有曲面形狀的空間結構是最充分地利用形狀來抵抗外力作用的結構形式，所以空間結構的形體設計（或從理掄分析角度稱作形態分析）具有十分重要的意義。對于鋼筋混凝土薄殼和鋼網殼等較剛性的體系，其形態分析主要涉及結構幾何形狀的優化。對索網、膜和索-膜等柔性結構體系，形態分析具有更基本的意義，因為在一定邊界條件下，柔性體系僅當存在適當預應力時才具有確定的形狀，且其幾例形狀是隨支承條件和預應力分布形態而變化的；因而結構設計的首要內容就是所謂的“找形”（Form-finding），借此來確定形狀-預應力-支承條件這一綜合系統與使用要求之間的優化組合。“找形”一般采用非線性有限元分析方法，但理論上遠未定型。英國Barnes等提出的動力松弛法和德國Linkwitz等提出的力密度法等近似方法也能成功地應用于一些特定類型問題。日本半谷近年來提出形態分析的概念試圖使空間結構的形體設計理論進一步系統化，很有意義。這一理論有待繼續發展。我國在懸索結構和膜結構的“找形分析”或更確切地說“初始平衡狀態分析”方面作過不少工作，并編制了一些相應的軟件。今后似應在下列兩方面進行更系統的理論研究工作：一方面是在總結現有分析方法的基礎上，建立起統一的形態分析理論，與計算機圖形學相結合，系統跟蹤柔性空間結構的成形——受力全過程并形成相應的軟件；另一方面是在形態分析理論的基礎上，提出空間結構幾何形狀的優化準則和分析方法。

（5）膜結構和索-膜結構等柔性體系自振頻率較低，是風敏感性結構，因而研究這類結構在風作用下的反應及其抗風設計方法十分重要。這一課題具有較大理論難度，國內外研究尚少，在許多方面基本上是空白，因而開展這一研究尤具重要意義。

我們對懸索結構的風振問題做過一定研究，針對這種大跨柔性結構頻域寬且頻率分布密集的特點，提出了適用的隨機風振反應分析方法；并且，針對懸索結構這種非線性體系，提出了廣義風振系數的概念，通過大規模參數分析，為橢圓形及菱形平面的常用索網結構提出了簡便的實用計算方法。還組織過相應的剛性模型和氣彈模型的風洞實驗。

對于不同的結構體系，其風振特性也有差別。采用傳統屋面材料的懸索結構整體工作性能相對較好（局部變形較小），結構的整體位移對氣流場的改變不大。這類結構在風作用下的振動一般屬于限幅隨機振動。膜和索-膜結構具有不同特點，膜既是受力構件又是覆面材料，且質輕面薄，結構的局部剛度很小，在風作用下，局部膜單元的加速度和速度反應較大，可能對周圍的空氣紊流速度產生影響，導致氣彈反應和顫振。因此在研究膜結構和索-膜結構的風振問題時，應對可能的動力失穩問題進行深入的理論分析和風洞實驗研究。

作者相信，在做好上面這些理論研究工作以后，將使我國大跨空間結構領域形成較完整的理論體系并進入世界先進行列，為我國大跨度建筑的進一步發展提供充分的理論支持。

第二篇：大跨空間結構的發展回顧與展望

大跨空間結構的發展——回顧與展望 來源：中國論文下載中心

[ 06-03-20 08:42:00 ]

作者：沈世釗

編輯：studa9ngns 摘要：大跨空間結構是目前發展最快的結構類型。大跨度建筑及作為其核心的空間結構技術的發展狀況是代表一個國家建筑科技水平的重要標志之一。本文就空間網格結構和張力結構兩大類介紹了國內外（但主要是國外）空間結構的發展現狀和前景。對這一領域幾個重要理論問題，包括空間結構的形態分析理論、大跨柔性屬蓋的動力風效應、網殼結構的穩定性和抗震性能等問題的研究提出了看法。

關鍵詞：空間結構 回顧 展望

一、概 述

在這實際的三維世界里，任何結構物本質上都是空間性質的，只不過出于簡化設計和建造的目的，人們在許多場合把它們分解成一片片平面結構來進行構造和計算。與此同時，無法進行簡單分解的真正意義上的空間體系也始終沒有停止其自身的發展，而且日益顯示出一般平面結構無法比擬的豐富多彩和創造潛力，體現出大自然的美麗和神奇。空間結構的卓越工作性能不僅僅表現在三維受力，而且還由于它們通過合理的曲面形體來有效抵抗外荷載的作用。當跨度增大時，空間結構就愈能顯示出它們優異的技術經濟性能。事實上，當跨度達到一定程度后，一般平面結構往往已難于成為合理的選擇。從國內外工程實踐來看，大跨度建筑多數采用各種形式的空間結構體系。

近二十余年來，各種類型的大跨空間結構在美、日、歐等發達國家發展很快。建筑物的跨度和規模越來越大，目前，尺度達150m以上的超大規模建筑已非個別；結構形式豐富多彩，采用了許多新材料和新技術，發展了許多新的空間結構形式。例如 1975年建成的美國新奧爾良“超級穹頂”（Superdome），直徑207m，長期被認為是世界上最大的球面網殼；現在這一地位已被1993年建成夏徑為222m的日本福岡體育館所取代，但后者更著名的特點是它的可開合性：它的球形屋蓋由三塊可旋轉的扇形網殼組成，扇形沿圓周導軌移動，體育館即可呈全封閉、開啟1／3或開啟2／3等不同狀態。1983年建成的加拿大卡爾加里體育館采用雙曲拋物面索網屋蓋，其圓形平面直徑135m，它是為1988年冬季奧運會修建的，外形極為美觀，迄今仍是世界上最大的索網結構。70年代以來，由于結構使用織物材料的改進，膜結構或索-膜結構（用索加強的膜結構）獲得了發展，美國建造了許多規模很大的氣承式索-膜結構；1988年東京建成的“后樂園”棒球館，也采用這種結構技術尤為先進，其近似圓形平面的直徑為204m；美國亞特蘭大為1996年奧運會修建的“佐治亞穹頂”（Geogia Dome，1992年建成）采用新穎的整體張拉式索一膜結構，其準橢圓形平面的輪廓尺寸達192mX241m。許多宏偉而富有特色的大跨度建筑已成為當地的象征性標志和著名的人文景觀。

由于經濟和文化發展的需要，人們還在不斷追求覆蓋更大的空間，例如有人設想將整個街區、整個廣場、甚至整個山谷覆蓋起來形成一個可人工控制氣候的人聚環境或休閑環境；為了發掘和保護古代陵墓和重要古跡，也有人設想采用超大跨度結構物將其覆蓋起來形成封閉的環境。目前某些發達國家正在進行尺度為300m以上的超大跨度空間結構的設計方案探討。

可以這樣說，大跨空間結構是最近三十多年來發展最快的結構形式。國際《空間結構》雜志主編馬考夫斯基（Z.S.Makowski）說：在60年代“空間結構還被認為是一種興趣但仍屬陌生的非傳統結構，然而今天已被全世界廣泛接受。”從今天來看，大跨度和超大跨度建筑物及作為其核心的空間結構技術的發展狀況已成為代表一個國家建筑科技水平的重要標志之一。

世界各國為大跨度空間結構的發展投入了大量的研究經費。例如，早在20年前美國土木工程學會曾組織了為期 10年的空間結構研究計劃，投入經費 1550萬美元。同一時期，西德由斯圖加特大學主持組織了一個“大跨度空間結構綜合研究計劃”，每年研究經費100萬馬克以上。這些研究工作為各國大跨度建筑的蓬勃發展奠定了堅實的理論基礎和技術條件。國際殼體和空間結構學會（IASS）每年定期舉行年會和各種學術交流活動，是目前最受歡迎的著名學術團體之一。

我國大跨度空間結構的基礎原來比較薄弱，但隨著國家經濟實力的增強和社會發展的需要，近十余年來也取得了比較迅猛的發展。工程實踐的數量較多，空間結構的類型和形式逐漸趨向多樣化，相應的理論研究和設計技術也逐步完善。以北京亞運會（1990）、哈爾濱冬季亞運會（1996）、上海八運會（1997）的許多體育建筑為代表的一系列大跨空間結構——作為我國建筑科技進步的某種象征在國內外都取得了一定影響。

種種跡象說明，我國雖然尚是一個發展中國家，但由于國大人多，隨著國力的不斷增強，要建造更多更大的體育、休閑、展覽、航空港、機庫等大空間和超大空間建筑物的需求十分旺盛，而且這種需求量在一定程度上可能超過許多發達國家。這是我國空間結構領域面臨的巨大機遇。

但與國際先進水平相比，我國大跨空間結構的發展仍存在一定差距。主要表現在結構形式還比較拘謹，較少大膽創新之作，說明新穎的建筑構思與先進的結構創造之間尚缺乏理想的有機結合，尤其是150m以上的超大跨度空間結構的工程實踐還比較少；結構類型相對地集中于網架和網殼結構，懸索結構用得比較少，而一些有巨大前景的新穎結構形式如膜結構和索-膜結構、整體張拉結構、可開合結構等在國外已有不少成功的工程實踐，在我國則還處于空白或艱難起步階段。情況看來是，我國空間結構的發展經過十余年來在較為平坦的草原上的馳騁之后，似乎遇上了一個需要努力躍上的新臺階。這一新臺階包含材料和生產條件等技術問題，也包含尚未很好解決的一些理論問題。為促進我國空間結構進一步的更高層次的發展，有待科技工作者和企業家努力創造條件，以求得這些技術問題和理論問題較快較好地解決。

大跨空間結構的類型和形式十分豐富多彩，習慣上分為如下這些類型：鋼筋混凝土薄殼結構；平板網架結構；網殼結構；懸索結構；膜結構和索－膜結構；近年來國外用的較多的“索穹頂”（Cable Dome)實際上也是一種特殊形式的索－膜結構；混合結構(Hybrid Structure)，通常是柔性構件和剛性構件的聯合應用。

在上述各種空間結構類型中，鋼筋混凝土薄壁結構在50年代后期及60年代前期在我國有所發展，當時建造過一些中等跨度的球面殼、柱面殼、雙曲扁殼和扭殼，在理論研究方面還投入過許多力量，制定了相應的設計規程。但這種結構類型日前應用較少，主要原因可能是施工比較費時費事。平板網架和網殼結構，還包括一些未能單獨歸類的特殊形式，如折板式網架結構、多平面型網架結構、多層多跨框架式網架結構等，總起來可稱為空間網格結構。這類結構在我國發展很快，且持續不衰。懸索結構、膜結構和索-膜結構等柔性體系均以張力來抵抗外荷載的作用，可總稱為張力結構。這類結構富有發展前景。下面按這兩個大類簡要介紹我國空間結構的發展狀況。

二、空間網格結構

網殼結構的出現早于平板網架結構。在國外，傳統的肋環型穹頂已有一百多年歷史，而第一個平板網架是1940年在德國建造的（采用Mero體系）。中國第一批具有現代意義的網殼是在50和60年代建造的，但數量不多。當時柱面網殼大多采用菱形“聯方”網格體系，1956年建成的天津體育館鋼網殼（跨度52m）和l961年同濟大學建成的鋼筋混凝土網殼（跨度40m）可作為典型代表。球面網殼則主要采用助環型體系，1954年建成的重慶人民禮堂半球形穹頂（跨度46.32m）和1967年建成的鄭州體育館圓形鋼屋蓋（跨度64m）習能是僅有的兩個規模較大的球面網殼。自此以后直到80年代初期，網殼結構在我國沒有得到進一步的發展。

相對而言自第一個平板網架（上海師范學院球類房，31.5mx40.5m）于1964年建成以來，網架結構一直保持較好發展勢頭。1967年建成的首都體育館采用斜放正交網架，其矩形平面尺寸為99mx112m，厚6m，采用型鋼構件，高強螺栓連接，用鋼指標65kg每平米（1kg每平米≈9.8pa）。1973年建成的上海萬人體育館采用圓形平面的三向網架凈架110m，厚6m，采用圓鋼管構件和焊接空心球結點，用鋼指標47kg每平米。當時平板網架在國內還是全新的結構形式，這兩個網架規模都比較大，即使從今天來看仍然具有代表性，因而對工程界產生了很大影響。在當時體育館建設需求的激勵下，國內各高校、研究機構和設計部門對這種新結構投入了許多力量，專業的制作和安裝企業也逐漸成長，為這種結構的進一步發展打下了較堅實的基礎。改革開放以來的十多年里是我國空間結構快速發展的黃金時期而平板網架結構就自然地處于捷足先登的優先地位。甚至80年代后期北京為迎接1990年亞運會興建的一批體育建筑中，多數仍采用平板網架結構。在這一時期，網架結構的設計已普遍采用計算機，生產技術也獲得很大進步，開始廣泛采用裝配式的螺栓球結點，大大加快了網架的安裝。

但事物總是存在兩個方面。在平板網架結構一枝獨秀地加快發展的同時，隨著經濟和文化建設需求的擴大和人們對建筑欣賞品位的提高，在設計日益增多的各式各樣大跨度建筑時，設計者越來越感覺到結構形式的選擇余地有限，無法滿足日益發展的對建筑功能和建筑造型多樣化的要求。這種現實需求對網殼結構、懸索結構等多種空間結構形式的發展起了良好的刺激作用。由于網殼結構與網架結構的生產條件相同，國內已具備現成的基礎，因而從80年代后半期起，當相應的理論儲備和設計軟件等條件初步完備，網殼結構就開始了在新的條件下的快速發展。建造數量逐年增加，各種形式的網殼，包括球面網殼、柱面網殼、鞍形網殼（或扭網殼）、雙曲扁網殼和各種異形網殼，以及上述各種網殼的組合形式均得到了應用；還開發了預應力網受、斜拉網殼（用斜拉索加強網殼）等新的結構體系。近幾年來建造了一些規模相當宏大的網殼結構。例如1994年建成的天津體育館采用肋環斜桿型（Schwedler型）雙層球面網殼，其圓形平面凈跨108m，周邊伸出13.5m，網殼厚度3m，采用圓鋼管構件和焊接空心球結點，用鋼指標55kg每平米。1995年建成的黑龍江省速滑館用以覆蓋400m速滑跑道，其巨大的雙層網殼結構由中央柱面殼部分和兩端半球殼部分組成，輪廓尺寸86.2mx191.2m，覆蓋面積達15000平米，網殼厚度2.1m，采用圓鋼管構件和螺栓球結點，用鋼指標50kg每平米。1997年剛建成的長春萬人體育館平面呈桃核形，由肋環型球面網殼切去中央條形部分再拼合而成，體型巨大，如果將外伸支腿計算在內，輪廓尺寸達146mx191.7m，網殼厚度2.8m，其桁架式“網片”的上、下弦和腹桿一律采用方（矩形）鋼管，焊接連接，是我國第一個方鋼管網殼。這一網殼結構的設計方案是由國外提出的，施工圖設計和制作安裝由國內完成。

在網殼結構的應用日益擴大的同時，平板網架結構并未停止其自身的發展。這種目前來看已比較簡單的結構有它自己廣泛的使用范圍，跨度不拘大小；而已近幾年在一些重要領域擴大了應用范圍。例如在機場維修機庫方面，廣州白云機場80m機庫（199年）、成都機場 140m機庫（1995年）、首都機場2Zmx150m機庫（1996年）等大型機庫都采用平板網架結構。這些三邊支承的平板網架規模巨大，且需承受較重的懸掛荷載，常采用較重型的焊接型鋼（或鋼管）結構，有時需采用三層網架；其單位面積用鋼指標可達到一般公用建筑所用網架的一倍或更多。單層工業廠房也是近幾年來平板網架獲得迅速發展的一個重要領域。為便于靈活安排生產工藝，廠房的柱網尺寸有日益擴大的趨向，這時平板網架結構就成為十分經濟適用的理想結構方案。1991年建成的第一汽車制造廠高爾夫轎車安裝車間面積近8萬平米（189.2mx421.6m），柱網21mx12m,采用焊接球結點網架，用鋼指標31kg每平米。該廠房是目前世界上面積最大的平板網架結構。1992年建成的天津無縫鋼管廠加工車間面積為6萬平米（108m x 564m），柱網36m x 18m,采用螺栓球結點網架，用鋼指標32kg每平米，與傳統的平面鋼桁架方案比較，節省了47％。鑒于這類廠房的巨大圓積，它們確實為平板網架結構的發展提供了廣闊的新領域。十分明顯，包括網架和網殼在內的空間網格結構是我國近十余年來發展最快，應用最廣的空間結構類型。這類結構體系整體剛度好，技術經濟指標優越，可提供豐富的建筑造型，因而受到建設者和設計者的喜愛。我國網架企業的蓬勃發展也為這類結構提供了方便的生產條件。據估計，近幾年我國每年建造的網架和網殼結構達800萬平方米建筑面積，相應鋼材用量約20萬t。這么大的數字是任何其它國家無法比擬的，無愧于“網架王國”這一稱號，難怪國外有關企業對這一巨大市場垂涎欲滴。

如此大的發展勢頭自然也會帶采一些問題。與國際水平相比，我國目前網架生產的工藝水平和質量管理水平尚有一定距離。尤其是在市場需求帶動下，大量小型網架企業雨后春筍般成立起來，難免良莠不齊，設計也非總由有經驗人士擔任。因而大力加強行業管理，切實把握住設計制作和安裝質量，是促進我國空間結構進一步健康發展的重要課題。

三、張力結構

中國現代懸索結構的發展始于50年代后期和60年代，北京的工人體育館和杭州的浙江人民體育館是當時的兩個代表作。北京工人體育館建成于1961年，其圓形屋蓋采用車輻式雙層懸索體系，直徑達94m。浙江人民體育館建成于1967年，其屋蓋為橢圓平面，長徑80m，短徑60m．采用雙曲拋物面正交索網結構。

世界上最早的現代懸索屋蓋是美國于1953年建成的Raleigh體育館，采用以兩個斜放的拋物線拱為邊緣構件的鞍形正交索網。我國建造的上述兩個懸索結構無論從規模大小或技術水平來看在當時都可以說是達到國際上較先進水平的。但此后我國懸索結構的發展停頓了較長一段時間，一直到80年代，由于大跨度建筑的發展而提出的對空間結構形式多樣化的要求，這種形式豐富的輕型結構重新引起了人們的熱情，工程實踐的數量有較大增長，應用形式趨于多樣化理論研究也相應地開展起來形勢相當喜人。

柔性的懸索在自然狀態下不僅沒有剛度，其形狀也是不確定的。必須采用敷設重屋面或施加預應力等措施，才能賦予一定的形狀，成為在外荷作用下具有必要剛度和形狀穩定性的結構。值得稱道的是，我國的科技人員在學習和吸收國外先進經驗的同時，在結合工程具體條件創造更加符合中國國情的結構應用形式方面做了不少嘗試和創新。

例如，山東省淄博等地把懸索結構應用于中小型屋蓋結構中，頗具特色。他們主要采用單層平行索系或傘形輻射索系加鋼筋混凝土屋面板的構造方式。施工時先將屋面板掛在索上（使索正好位于板縫中），在板上臨時加載使索伸長，然后在板縫中澆灌細石混凝土，待達到一定強度后卸去臨時荷載，即形成具有一定預應力的“懸掛薄殼”。這種構造和施工方法不需要復雜的技術和設備，造價也比較低。

為了提高單層懸索的形狀穩定性，在單層平行索系上設置橫向加勁梁（或桁架）的辦法也是十分有效的。橫向加勁構件的作用有二：一是傳遞可能的集中荷載和局部荷載使之更均勻地分配到各根平行的索上；二是通過下壓橫向加勁構件的兩端到預定位置或通過對索進行張拉使整個體系建立預應力，從而提高屋蓋的剛度。從安徽體育館等幾個工程的實踐來看這種混合結構體系施工方便，用料經濟，是一種成功的創造。

由一系列承重索和曲率相反的穩定索組成的預應力雙層索系，是解決懸索結構形狀穩定性的另一種有效形式。其工作機理與預應力索網有類似之處。1966年瑞典工程師Jawerth首先在斯德哥爾摩滑冰館采用由一對承重索和穩定索組成被稱為“索桁架”的專利體系，其后這種平面雙層索系在各國獲得相當廣泛剛用。我國無錫體育館也采用了這種體系。作為對這種體系的改進，吉林滑冰館采用了一種新型的空間雙層索系，它的承重索與穩定索在不同一陣平面內，而是錯開半個柱距，從而創造了新穎的建筑造型，而且很好地

解決了矩形平面懸索屋蓋通常遇到的屋面排水問題。這一新穎結構參加了1987年在美國舉行的國際先進結構展覽。

我國懸索結構發展的另一個特點是在許多工程中運用了各種組合手段。主要的方式是將兩個以上預應力索網或其它懸索體系組合起來，并設置強大的拱或剛架等結構作為中間支承，形成各種形式的組合屋蓋結構。例如四川省體育館和青島市體育館的屋蓋是由兩片索網和作為中間支承的一對鋼筋混凝土拱組合起來的。北京朝陽體育館由兩片索網和被稱為“索拱體系”的中央支承結構組成。中央索拱體系由兩條懸索和兩個鋼拱組成，本身是一種混合結構，其概念也具有創新意義。采用各種組合式屋蓋不僅進一步豐富了建筑

造型，而且往往能更好地滿足某些建筑功能上的要求，例如為體育館建筑提供了“最優”的內部空間。單純從技術經濟角度，單片索網或其它懸索體系可以經濟地跨越很大的跨度，本非必須采用中間支承結構。所以，采用組合式屋蓋在很多場合毋寧說主要是出于建筑造型和使用功能方面的考慮。從我國這幾年的實踐效果來看，它在這方面是起到了預期作用的。

將斜拉體系引用到屋蓋結構中來，可形成一系列混合結構形式。這種體系利用由塔柱頂端伸出的斜拉索為屋蓋的橫跨結構（主梁、桁架、平板網架等）提供了一系列中間彈性支承，使這些橫跨結構不需靠增大結構高度和構件截面即能跨越很大的跨度。前面提到的斜拉網殼也屬于這類混合結構。

盡管十余年來懸索結構取得了可喜的發展，但與網架和網殼結構比較其發展相對較慢，分析起來可能有兩方面的原因：（1）懸索結構的設計計算理論相對復雜一些，又缺少具有較高商品化程度的實用計算程序，因而難于為一般設計單位普遇采用；（2）盡管懸索結構的施工并不復雜，但一般施工單位對它不夠熟悉，更沒有形成專業的懸索結構施工隊伍，這也影響建設單位和設計單位大膽采用這種結構形式。

與此同時，同屬于張力結構體系、在國外應用很廣的膜結構或索-膜結構在我國則處于艱難起步階段。除了設計理論儲備和生產條件方面的原因外，缺少符合建筑要求的國產膜材是一個主要的制約因素。從國外情況看，1970年大阪萬國博覽會上的美國館采用氣承式膜結構（俗稱充氣結構），首次使用以聚氯乙烯（PVC）為涂層的玻璃纖維織物，受到廣泛注意，其準橢圓平面的軸線尺寸達14Om x 835m，一般認為是第一個現代意義的大跨度膜結構。70年代初杜邦公司開發出以聚四氟乙烯（PTFE，商品名稱Teflon）為涂層的玻璃纖維織物，這種膜材強度高，耐火性、自潔性和耐久性均好，為膜結構的應用起到了積極推動作用。從那時起到1984年，美國建造了一批尺度為138m-235m的體育館，均采用氣承式索-膜結構，取得了極佳的技術經濟效果。但這種結構體系也出現了一些問題，主要是田于意外漏氣或氣壓控制系統不穩定而使屋面下癟，或由于暴風雪天氣在屋面形成局部雪兜而熱空氣融雪系統又效能不足導致屋面下癟甚至事故。這些問題使人們對氣承式膜結構的前途產生懷疑，美國自1985年以后在建造大型體育館時沒有再使用這種結構形式。人們把更多的注意力轉到張拉式的膜結構或索-膜結構。但如前面所提，日本在1988年建成的東京后樂園棒球館仍然采用氣承式索-膜結構，不過應用了極為先進的自動控制技術，而且采用雙層膜結構，中間可通熱空氣融雪；中央計算機自動監測風速、雪壓、室內氣壓、膜和索的變形及內力，并自動選擇最佳方法來控制室內氣壓和消除積雪。

張拉式膜（或索-膜）結構自80年代以來在發達國家獲得極大發展。這種體系與索網結構類似，張緊在剛性或柔性邊緣構件上，或通過特殊構造支承在若干獨立支點上，通過張拉建立預應力，并獲得確定形狀。1985年建成的沙特阿拉伯利雅得體育場外徑288m，其看臺挑蓬由24個連在一起的形狀相同的單支柱帳篷式膜結構單元組成。每個單元懸掛于中央支柱，外緣通過邊緣索張緊在若干獨立的錨固裝置上，內緣則蹦緊在直徑為133m的中央環索上。1993年建成的美國丹佛國際機場候機大廳采用完全封閉的張拉式膜結構平面尺寸305mx67m，由17個連成一排的雙支柱帳篷式單元組成，每個長條形的單元由相距45.7m的兩根支柱撐起。這兩個工程是比較典型的大型張拉式膜結構的例子。另外還有一類骨架支承式膜結構。例如日本秋田縣的“天穹”（Sky dome）是一個切去兩邊的球面穹頂（D=130m），其主要承重結構是一系列平行的格構式鋼拱架，蒙以膜材后，用設在兩拱中間的鋼索向下拉緊，并在屋面上形成V形排水（雪）溝槽。這種骨架是支承式膜結構的例子也是很多的。然而由美國工程師Geiger根據Fuller的張拉集合體（Tensegrity)概念發展起來的所謂“索穹頂”（Cable Dome），也許是近10年來最為膾炙人口的一種新穎張拉體系。Tensegrity原是指由連續的拉桿與分散的壓桿組成的自平衡體系，其指導思想是充分發揮桿件的受拉作用。然而嚴格意義上的Tensegrity體系未能在工程中實現。Geiger進行了適當改造，提出了支承在圓形剛件周邊構件上的預應力拉索-壓桿體系，索沿輻射方向布置，并利用膜材作為屋面，他稱之為“索穹頂”，并首先用于1988年漢城奧運會的兩個體育館工程。美國的Levy進一步發展這種體系，改用聯方形拉索網格，使屋面膜單元呈菱形的雙曲拋物面形狀，并用于1996年亞特蘭大奧運會體育館，其平面呈準橢圓形，尺寸達24lmx192m。這類張拉式索-壓桿-膜體系，重量極輕，安裝方便，在大跨度和超大跨度建筑中極具應用前景。

與世界先進水平相比，中國在膜結構方面的差距是十分明顯的。幾年來在理論研究方面做了不少工作，應該說已建立起一定的理論儲備。在膜結構應用方面近年來也開始呈現比較活潑的勢頭。上海為迎接八運會于1997年建成的體育場其看臺挑篷采用鋼骨架支承的膜結構，總覆蓋面積36100平米，是我國首次在大型建筑上采用膜結構；但所用膜材是進口的，施工安裝也由外國公司進行，價格較昂貴。值得指出的是，中國已出現了專門從事膜結構制作與安裝的企業，他們已興建了幾個較小型的膜結構。國產膜材的質量也正在改進。各種跡象表明，膜結構這一族富有潛力的大跨空間結構新成員在我國的發展已露出桅尖。

四、理論研究

（1）空間結構的應用是同相應的理論研究同步發展的。應該說我們在空間結構理論研究大面做了許多工作。主要研究內容偏重于靜力作用下的結構性狀和分析方法，以滿足一般設計工作的要求為主要目標。這些研究為我國空間結構的發展提供了基本的理論支持。早期的工作偏重于以連續化理論為基礎的各種解析方法的研究，例如平板網架的擬板解法、網殼的擬殼解法；懸索結構在荷載作用下要產生較大位移，因而計算中應考慮幾何非線性，當時發展了一系列適用于不同形式懸索結構的考慮大位移的解析方法。在一段時期內，當計算機尚未廣泛運用于結構計算以前，各種解析方法曾對空間結構的發展起過重要作用，但解析方法終究有其局限性，它們具有不同程度的近似性，而且往往僅適用于某些特定的結構形式。

計算機的普及和有限元分析方法的廣泛運用為空間結構的加速發展創造了真正的條件。許多大型的和特殊形式的新穎空間結構只能用計算機程序進行分析。我國從80年代開始陸續編制出適用于不同空間結構的各種計算機分析程序和CAD軟件，且功能日益完備。現在我們設計空間結構幾乎全部依靠計算機。事實上，當設計由成千桿件和結點組成的大型空間網格結構，尤其是當采用螺栓球結點時，離開適用的CAD軟件是無法想象的。但也應當指出，對某些形式的懸索結構來說，簡單實用的解析方法仍然有意義；對于像雙層索系等比較簡單的體系，解析力法已完全可以提供準確而完整的計算結果。例如，吉林滑冰館的大型懸索屋蓋設計是由簡單的手籌來完成的。

十余年來關于空間結構研究的一個特點是做了大量的試驗。這是我國結構研究領域的一個優良傳統。80年代乃至90年代初期建造的幾乎每一個有代表性的大型空間結構，都作過模型試驗或現場實測。這些試驗研究同理論分析工作一起，以及它們之間的相互印證，使我們對原來可能比較生疏的各種新穎空間結構的基本性能了解得越來越全面，為設計這些結構積累起比較豐富的理論儲備。

（2）除了關于各種類型空間結構的基本性狀和計算方法的研究以外，一些更為基礎性的理論研究也受到了重視，例如關于網殼穩定性的研究已取得許多重要成果。

穩定性是網殼結構、尤其是單層網殼結構設計中的關鍵問題，也是國內外十多年來的熱點研究領域。結構的穩定性能可以從其荷載-位移全過程曲線中得到完整的概念；這種全過程曲線要由較精確的非線性分析得出。從非線性分析的角度來考察，結構的穩定問題和強度問題是相互聯系在一起的。結構的荷載-位移全過程曲線可以把結構的強度、穩定性以至于剛度的整個變化歷程表示得清清楚楚。當考察創始缺陷和荷載分布方式等因素對實際網殼結構穩定性能的影響時，也均可從全過程曲線的規律性變化中進行研究。

但是當利用計算機對具有大量自由度的復雜體系進行有效的非線性有限元分析尚未能允分實現的時候，要進行網殼結構的全過程分析是十分困難的。在較長一段時期內，人們不得不求助于連續化理論（“擬殼法”）將網殼轉化為連續殼體結構，然后通過某些近似的非線性解析方法來求出殼體結構的穩定性承載力。這種方法顯然有較大局限性：連續化殼體穩定性理論本身并未完善，事實上僅對少數特定的殼體（例如球面殼）才能得出較實用的公式；此外，所討論的殼體一般是等厚度的和各向同性的，無法反映實際網殼結構的不均勻構造和各向異性的特點。因此，在許多重要場合還必須依靠細致的模型試驗來測定穩定性承載力，講與可能的計算結果相互印證。

隨著計算機的發展和廣泛應用，非線性有限元分析方法興起，并逐漸成為結構穩定性分析中的有力工具。我國從80年代后期開始也積極開展以非線性全過程分析為基礎的網殼穩定性研究。在總結國外已取得成果的基礎上，在理論表達式的精確化、合理選用平衡路徑跟蹤的計算方法、靈活的迭代策略等方面進行了深入細致的探索，使具有大量自由度的復雜結構體系的全過程分析成為可能；并編制出相應的分析程序。此外，在研究初始缺陷對網殼穩定性的影響時，對所提出的“一致缺陷模態祛”（即認為初始缺陷按最低屈

曲模態分布時可能具有最不利影響）的合理性和有效性進行了仔細論證，并使之規范化。

在上述理論成果的基礎上，采用大規模參數分析的方法，進行了網殼穩定性分所實用方法的研究。即結合不同類型的網殼結構，在其基本參數（幾何參數、構造參數、荷載參數等）的常用變化范圍內，進行大規模的實際結構全過程分析，對所得結果進行統計分析和歸納，考察網殼穩定性的變化規律，最后通過回歸分析提出網殼穩定性驗算的實用公式。近幾年來，共計對2800余例各種形式的實際尺寸網殼結構進行了全過程分析，得到了相當規律性的結果。所提出的實用公式用起來比較簡便，然而是建立在精確分析方法的基礎之上的。這一工作很受廣大設計部門歡迎。這些公式已列入正在編制的“網殼結構技術規程”（征求意見稿）。應該說，我國關于網殼穩定性的研究是相當深入和細致的。

（3）相對來說，國內外關于網殼結構在風和地震荷載作用下的反應研究得較少。作者個人認為，對網殼結構來說，風荷載的動力作用可能不是設計中的主要問題，但隨著網殼尺度的增大，深入研究其抗地震性能則具有重要意義。在抗震領域，對高層和高聳結構研究得比較透徹；但網殼等大跨結構的動力性能具有不同特點，例如其頻率分布比較密集，往往從最低階算起前面數十個振型都可能對其地震反應有貢獻，因而一般的振型分解法是否適用是一個值得探討的問題，不同方法（包括豎向）的地震作用引起的反應往往是同量級的，因此考慮多維輸入可能是一個相當重要的問題；國外已建的和我國今后將要建的一些超大跨度網殼尺度十分巨大，因而在計算中也許有必要考慮地震動力的空間相關性；此外，單層網殼結構在靜力作用下的穩定性是設計中的重要因素，它們在地震作用下同樣存在動力失穩問題，其嚴重性如何？對于某些動力反應過大的網殼結構，是否有必要采取適當的振動控制措施？諸如此類問題都是我國學術界正在深入思考或已著手進行研究的問題。

（4）具有曲面形狀的空間結構是最充分地利用形狀來抵抗外力作用的結構形式，所以空間結構的形體設計（或從理掄分析角度稱作形態分析）具有十分重要的意義。對于鋼筋混凝土薄殼和鋼網殼等較剛性的體系，其形態分析主要涉及結構幾何形狀的優化。對索網、膜和索-膜等柔性結構體系，形態分析具有更基本的意義，因為在一定邊界條件下，柔性體系僅當存在適當預應力時才具有確定的形狀，且其幾例形狀是隨支承條件和預應力分布形態而變化的；因而結構設計的首要內容就是所謂的“找形”（Form-finding），借此來確定形狀-預應力-支承條件這一綜合系統與使用要求之間的優化組合。“找形”一般采用非線性有限元分析方法，但理論上遠未定型。英國Barnes等提出的動力松弛法和德國Linkwitz等提出的力密度法等近似方法也能成功地應用于一些特定類型問題。日本半谷近年來提出形態分析的概念試圖使空間結構的形體設計理論進一步系統化，很有意義。這一理論有待繼續發展。我國在懸索結構和膜結構的“找形分析”或更確切地說“初始平衡狀態分析”方面作過不少工作，并編制了一些相應的軟件。今后似應在下列兩方面進行更系統的理論研究工作：一方面是在總結現有分析方法的基礎上，建立起統一的形態分析理論，與計算機圖形學相結合，系統跟蹤柔性空間結構的成形——受力全過程并形成相應的軟件；另一方面是在形態分析理論的基礎上，提出空間結構幾何形狀的優化準則和分析方法。

（5）膜結構和索-膜結構等柔性體系自振頻率較低，是風敏感性結構，因而研究這類結構在風作用下的反應及其抗風設計方法十分重要。這一課題具有較大理論難度，國內外研究尚少，在許多方面基本上是空白，因而開展這一研究尤具重要意義。

我們對懸索結構的風振問題做過一定研究，針對這種大跨柔性結構頻域寬且頻率分布密集的特點，提出了適用的隨機風振反應分析方法；并且，針對懸索結構這種非線性體系，提出了廣義風振系數的概念，通過大規模參數分析，為橢圓形及菱形平面的常用索網結構提出了簡便的實用計算方法。還組織過相應的剛性模型和氣彈模型的風洞實驗。

對于不同的結構體系，其風振特性也有差別。采用傳統屋面材料的懸索結構整體工作性能相對較好（局部變形較小），結構的整體位移對氣流場的改變不大。這類結構在風作用下的振動一般屬于限幅隨機振動。膜和索-膜結構具有不同特點，膜既是受力構件又是覆面材料，且質輕面薄，結構的局部剛度很小，在風作用下，局部膜單元的加速度和速度反應較大，可能對周圍的空氣紊流速度產生影響，導致氣彈反應和顫振。因此在研究膜結構和索-膜結構的風振問題時，應對可能的動力失穩問題進行深入的理論分析和風洞實驗研究。

第三篇：大跨空間結構案例分析_圖文(精)

通過這一個學期建筑結構選型將建筑結構分類如下:●平面結構 梁柱結構(框架結構 桁架結構 單層鋼架結構 拱式結構 ●空間結構 薄壁空間結構 網架結構

網殼結構網格結構 懸索結構 薄膜結構 ●高層建筑結構 ●平面結構

平面屋蓋結構空間跨度相比較小,節點、支座形式較簡單。

2008年奧運會摔跤比賽館總建筑面積約23950平方米,比賽館平面是一個82.4*94米平面,屋面是反對稱的折面,采用巨型門式鋼鋼架結構,將建筑塑造為富有韻律感的

造型,如圖所示。三維整體模型工程屋蓋由12榀空間門式鋼鋼架組成,跨度82.4米,中心距8,0米,鋼剛架為四肢組合的格構式結構。構件間的連接節點均為相貫節點,鋼架柱(鋼管連接于看臺部分的鋼筋混凝土柱,屋蓋結構外形簡潔、流暢,節點形式簡單,剛度大,幾何特性好。

單榀空間門式鋼剛架單榀空間門式鋼剛架(有連系桿單榀空間門式鋼剛架(有連系桿

剛架柱支座 ●空間結構 ●網格結構 ?網架結構

一:2008奧運會國家體育館

國家體育館位于北京奧林匹克公園中心區,建筑面積80 476m2 ,固定座席118 萬座,活動座2 000座,用于舉辦2008 年奧運會的體操、手球比賽,賽后用于舉辦體育比賽和文藝演出。雖然體育館在功能上劃分為比賽館和熱身館兩部分,但屋蓋結構在兩個區域連成整體,即采用正交正放的空間網架結構連續跨越比賽館和熱身館兩個區域,形成一個連續跨結構。空間網架結構在南北方向的網格尺寸為815m,東西方向的網格有兩種尺寸,其中中間(軸a和○K之間 的網格尺寸為1210m,其他軸的網格尺寸為815m。按照建筑造型要求,網架結構厚度在11518~31973m之間。不包括懸挑結構在內,比賽館的平面尺寸為114m ×144m,跨度較大,為減小結構用鋼量,增加結構剛度,充分發揮結構的空間受力性能,在空間網架結構的下部還布置了雙向正交正放的鋼索,鋼索通過鋼桅桿與其上部的網架結構相連,形成雙向張弦空間網格結構。其中最長桅桿的長度為91237m,鋼索形狀根據桅桿高度通過圓弧擬合確定。在

熱身館區域,不包括懸挑結構,結構跨度為51m ×63m,跨度較小,空間網架結構的高度與跨度比較

協調,不需要在網架結構下部布置鋼索。圖2 是結構布置圖。

在網架結構的上弦平面內,除布置正交正放的上弦桿件外,還布置了菱形支撐桿件。菱形支撐的四個角點均位于上弦節間的中點,該點也是網架斜腹桿的上弦點。其中在比賽館的四周邊界滿布菱形支撐,在內部跳格布置菱形支撐;在熱身館區域,僅在四周邊界布置菱形支撐。由于比賽館內的菱形支撐沒有連續布置,為進一步提高上弦面的穩定性,通過隅撐和檁條系

統將菱形支撐連成整體,組成完整的上弦面內支撐體系(見圖2(a。在網架結構的下弦面內,沿四周邊界布置交叉支撐(見圖2(b。除在四周邊設有支座外,在熱身區域和比賽區域交界處還有一排柱子支承,整個屋蓋結構為東西方向單跨簡支,南北方向兩跨簡支。具體支座的方式為在屋蓋結構的8 個角點為三向固定球鉸支座,其余為單向(法向 滑動球鉸支座

或雙向滑動支座。

a 上弦桿 c 懸索和桿件的布置圖 b 下弦桿

d 1_1 e 2_2 二:上海世博會主題館

上海世博會主題館地上建筑面積約8萬m2,地下建筑面積約4.8萬ITl2,建筑高度為26.30 m。

主題館平面水平投影為矩形,南北向長217.8 mC包括南北兩側各18.9 m懸挑屋檐。東西向長288 m。其中,屋面南北方向由6個V形折板單元組成波浪形屋面,每個折板單元的波長為36 ITI,矢高3 ITI,波脊標高為26.3 Fn,波谷標高為

23.3 m。

屋面由西側展廳屋面、中廳屋面、東側展廳屋面以及挑檐四部分構成。西側展廳沿屋面南北向每間隔18 ITI布置一道預應力張弦桁架。預應力桁架結構高11.5 ITI,上部剛性桿件結構斷面為正三角形立體桁架,高3 1TI、寬3 ITI,下部距預應力桁架兩端45 1TI處各設置了兩對空間V形撐桿,見圖3。中庭及東部展廳自西向東結構的支承跨度依次為54,45,45 m,將西側展廳預應力桁架的剛性上弦即3 m高的正三角形立體桁架向東側屋面延伸連續布置,從而形成長度為270 m的四跨連續桁架梁[1],見圖3。檁條一端連接于桁架上弦節點、另一端連接于桁架的下弦節點;在檁

條結構層內滿堂布置約18 1TI×18 m的交叉支撐,見圖4。建筑③,@軸的外側南北挑檐外挑約18.9 m,挑檐結構軸測圖見圖5。屋蓋結構通過抗震球鉸支座支承在下部鋼結構柱柱頂,由西向東屋面桁架分別支承于⑩軸、⑨軸、⑩軸、④軸和⑤軸柱的柱頂。其中⑨軸和⑩軸柱頂支座為固定球鉸支座,⑩軸、⑦軸和⑤軸柱頂采用施工過程中滑動,待屋面圍護結構和幕墻結構安裝完成后,再進行固定,使支座的工作模式變為固定鉸支座,屋蓋結構能與下部支承結構更好地協同工作。

屋面結構東西向剖面

屋面檁條及支撐布置挑檐結構軸側示意屋蓋單獨模型

主題館下部結構采用鋼框架結構,柱子為方鋼管截面,柱間支撐采用了鋼支撐和阻尼器支撐的混合支撐體系。

三:廣州亞運會臺球壁球綜合館 溫度縫的設置 節點設計

四:2008奧運會鳥巢

國家體育場建筑體形上像鳥巢新穎獨特,具有一定的獨創性。可容納8萬人(奧運會期間可容納10萬人。平面為橢圓形,長軸340m短軸292m。屋蓋中間設185.3mX127.5m開口。

整體承重結構由一系列門式剛架繞著內環旋轉而成,這種結構布置形成一種三維空間承重體系。每一榀剛架由高12m的屋蓋桁架和三角形桁架柱組成,均采用加肋薄壁箱形截面,為了形成鳥巢效果主桁架上弦上還設有交叉的次要構件,也采用箱形截面。總用鋼量現已優化到4.2萬t。較前降低了1.2萬t。

網殼結構

一:北京老山奧運自行車館

屋蓋結構采用雙層球面網殼結構。網殼跨度133.06m,沿周邊外挑8.238m,矢高14.69m, 總投影面積約17000m2。網殼通過24對人字型柱支承于沿周邊均勻分布的24根鋼筋混凝土柱柱頂,人字型柱柱頂設置鋼結構圈梁,利用網殼外挑部分設置圈梁桁架。鋼筋混凝土柱柱頂標高+7.15m,網殼最高點標高+35.49m。網殼采用四角錐網格,最大網格尺寸為

4.96m×4.24m,厚度2.8m。

屋面采用輕型金屬屋面板,局部為玻璃采光屋面。網殼采用焊接球節點,最大桿件為

Φ219×14,最大球節點為D650×30,用鋼量約為95kg/m2,其中雙層球面網殼部分為60kg/m2,人字型柱及鋼結構圈梁35kg/m2。

其設計及施工創新點有下列幾方面: ?老山自行車館屋蓋采用的帶人字型柱的雙層球面網殼結構概念清晰、傳力明確、應力分布合理,具有良好的抗震性能和穩定性能;?環梁與柱腳鑄鋼球鉸支座有效的減小了網殼對支柱及基礎的推力,同時也解決了大跨度網架結構的溫度應力問題;?設置肋板與墊板提高了環梁大直徑圓鋼管(D=1200相貫節點抵抗局部失穩的能力,緩

解了節點相貫處的局部應力集中,有效的提高了節點的復雜應力作用下的承載能;?該網殼結構采用了外擴拼裝及圓形拔桿群接力提升就位的安裝方法,該方法簡便可行、易于控制安裝精度且施工費用低。

二:2008奧運會乒乓球館

該體育館屋蓋的造型充分考慮了中國傳統建筑特色和北京的城市建筑風格(圖1 ,在建

筑形象上抽象地表達了乒乓球比賽的特點。整個屋蓋的屋檐水平投影為9312m×72m 的矩形,長邊屋檐向外挑出4m,短邊屋檐外挑616m,屋檐的直線部分建筑標高為2114m,弧形部分屋檐的最高點標高為2815m。中央球殼的矢高為7m,其支承邊界的直徑24m,球冠標高為3313m。球殼覆面材料為玻璃,這就可以讓自然光線穿過中央球殼照入室內。連接球殼邊界與弧形屋檐高點的兩條由低到高螺旋狀的屋脊與透明的中央球殼成為屋蓋建筑造型的特點,象征著乒乓球對速度、力量、旋轉的綜合要求。屋面其余部分由屋檐、屋脊、球殼構成其曲面邊界,其曲面造型隨這些邊界形狀的變化而漸變。整個屋面由于兩條屋脊的旋轉起伏形成了在空間上呈反對稱的異形扁殼曲面。

作為奧運史上第一個乒乓球專用比賽場館,北京大學體育館的屋面造型非常獨特(圖1。該屋面除了中央矢高為7m,跨度為24m 的中央球殼為球面外,其余的屋面部分無法采用解析曲面對其進行描述。然而屋面曲面形態的準確描述是屋蓋結構選型、構件定位、排水設計、屋面施工的基礎。為此,首先采用了NURBS技術完成其屋面的曲面形態設計。該體育館中央球殼的標高為3313m,球殼周邊的圓形支承邊界的標高為2613m,旋轉屋脊低端與中央球殼的圓支承邊界相切,高端在屋檐處的最高點標高為2815m。兩條短邊直線屋檐的標高為2114m,兩條

長邊屋檐直線部分的標高也是2114m,曲線部分由兩段相切的弧線組成,最高點為2815m。整個屋面即由中央球殼支承邊界、兩條旋轉起伏的異形屋脊、四條異形屋檐構成了其曲面的邊界(圖2。在曲面建模程序中,首先完成上述曲面邊界曲線的建模,作為屋面形態設計的主控制線,其中兩條旋轉屋脊采用樣條曲線描述,其余的邊界采用直線和圓弧進行描述。然后對屋面進行分區(圖3 ,利用屋面呈反對稱的特點,將屋面分解為幾個具有異形邊界的細分子域,每個子域的曲面形態即由其異形邊界的曲率控制。結構體系與布置

在充分分析屋蓋建筑造型特點的基礎上,經多次方案論證,屋蓋結構采用預應力平面桁架殼體(圖6。結合下部的混凝土結構柱網布置,共布置了32 榀輻射桁架,輻射

桁架外端的豎腹桿(立柱 與下部混凝土結構的柱中心對齊,并通過抗震球鉸支座支承于混凝土結構的柱頂,支座中心的水平投影位于64m×80m的矩形上;輻射桁架內端由中心標高2613m、內徑24m、斷面寬2m、高5m的菱形受壓剛性環連接成整體,進而形成中央球殼的支承結構。為了使結構造型與所取曲面形態一致,充分利用桁架結構建筑造型適應能力強的特點,將桁架上弦桿計成其軸線位于屋面曲面內的復雜曲線形狀,下弦與上弦平行,桁架高215m,腹桿布置方式確保了較長的斜腹桿受拉,較短的豎腹桿受壓。與每榀輻射桁架對應,在其下部設32 根預應力輻射拉索,拉索外端錨固于輻射桁架下弦與支座相鄰的節點處,內端連接于標高2213m、內徑26m 的水平受拉剛性環上。受拉剛性環通過高4m 的人字型受壓撐桿與受壓剛性環的下弦桿連接,從而將下部張拉索系與上部組合殼體組合成整體,形成雜交張拉結構體系。在施工安裝階段,通過張拉拉索對結構施加預應力,從而使人字型撐桿受壓,實現對殼體反向加載,相當于對結構卸載,使結構產生與豎向荷載作用相反的內力和變形;在附加恒載和使用荷載作用下,殼體和拉索共同工作抵抗荷載,拉索、撐桿構成上層殼體的彈性支承。由于上述拉索預應力和彈性支承的共同作用,使得最終殼體的內力和變形明顯減小,實現對殼體應力和變形的主動控制,從而大大提高了結構效率。

水平受拉的剛性環為截面寬115m的平面桁架,其兩根弦桿為<426 ×20 ,腹桿為<203 ×。在受力上,受拉剛性環主要在水平方向承擔拉索錨固端傳來的水平拉力,在豎向通過人字型撐桿與受壓剛性環整體協同工作,形成了上部受壓、下部受拉的高9m 的筒狀剛性環。在使

用功能上,受拉的剛性環同時兼作吊掛燈具設備的馬道。

中央球殼為跨度24m、矢高為7m 的單層鋼管殼體,網格的水平投影尺寸為2m ×2m,鋼管規格為<159×6 ,鋼管之間的連接采用直接相貫焊接。球殼沿周邊支承在受壓剛性環內側中弦桿的節點上。而輻射桁架的上、下弦桿分別與受壓剛性環的外側中弦桿、下弦桿連接,這就可以通過受壓剛性環的空間協調受力作用實現中央球殼的荷載向輻射桁架傳遞。

為了使整個屋蓋結構具有足夠的空間承載剛度、各榀輻射桁架能協同受力,沿環向布置了6 道水平間距約為5m的同心環向支撐桁架,并在桁架上弦平面內布置聯方形交叉支撐,這樣布置的支撐體系一方面在宏觀上可以有效地提高殼體面內的剪切剛度,形成空間受力體系,另一方面可以防止輻射桁架上、下弦桿發生出平面的屈曲(圖6(d。

鑒于扁平的屋蓋殼體在支座節點處將對下部混凝土結構產生較大的推力,32 個抗震球鉸支座中除了4個角點處的支座為固定鉸支座外,其余28 個支座均為單向滑動支座,長邊支座沿y 方向滑動,短邊支座沿x方向滑動。這樣在活荷載、風荷載、雪荷載和多遇地震作用下,屋蓋就不會在下部混凝土結構抗推承載力較弱的方向對下部框架產生推力,減小下部結構的梁柱截面。支座滑動對屋蓋結構支承剛度的削弱,由錨固于臨近支座的輻射拉索來彌補。為防止罕遇地震作用下滑動支座脫落,通過限位措施,限制滑動支座的滑程為±70mm。

屋蓋鋼結構桿件采用Q345B 級鋼的圓鋼管,桿件詳細規格見表2 ,所有桿件節點形式為空間相貫節點。拉索采用了破斷強度為1 670MPa 的半平行鋼絲束拉索,由151 根<5 的鋼絲經大節距扭絞而成,其等效直徑約60mm。

屋蓋結構平面輻射桁架軸測圖拉索、受拉剛性環及撐桿軸測圖屋面支撐體系軸測圖

屋蓋結構剖面圖剛性環整體軸測圖 三:上海世博會阿聯酋館

世博阿聯酋館建筑高度為 20m, 總建筑面積為3457m2。阿聯酋館的屋蓋由四部分組 成:不透光部分(沙丘正面、天 窗部分(沙丘背面、中央步行 道屋面與入口處的懸挑雨篷(詳 見圖2~4 ,屋蓋結構關于軸對 稱。沙丘不透光部分為單層網殼

結構,三角形網格的尺寸基本為2m ×2m ×2m,每個網格的三個角點作為屋面系統的支承點。網殼桿件截面為矩形鋼管,截面尺寸為240mm ×80mm,壁厚為8 ~12mm,材料為Q345B。

網殼節點處,鋼管的端部設置擰螺栓的施工孔,并焊有ZG20SiMn的鑄鋼件,鑄鋼件上設置螺栓孔。對應鑄鋼件的上下部分分別設置圓環形連接件,連接件采用45 號鋼。鑄鋼件與圓環

形連接件通過1019級的高強螺栓連接,螺栓規格主要為2M24,部分為2M27,并按照鋼結構設計規范要求施加預緊力。節點構造詳圖6,該節點為典型的半剛性節點。

弦支穹頂

一:2008奧運會羽毛球館

2008奧運會羽毛球館弦支穹頂結構已經建成并投入使用.是世界上最大跨度的弦支穹頂結構,如圖1.3所示。該館采用經濟合理的聯方.凱威特型弦支穹頂結構體系,跨度為93m,矢跨比未1111.9。上層為單層網殼,下部布置5圈預應力索桿體系,撐桿高度為3.9m∞H 州。2008年奧運會羽毛球館位于北京工業大學,總建筑面積24383 m2,其中,地下2580m2,基地面積24383 m2,·總用地面積66124m2,體育館規劃用地面積為44355朋2。總坐席數7508席,其中固定席位5480席,臨時席位2028席。建筑總高:最高點為25.95m,檐口高14.83m。建筑層數:地上2層,地下1層,屋蓋采用聯方一凱威特型弦支穹頂結構體系,跨度為93.0In,矢高9.3m,矢跨比為1/10。上弦為聯方一凱威特型組合單層球面網殼,下部布置五圈索體系,撐桿高度為3.9m。網殼的環向桿件采用0245x9,徑向桿件采用0245×10,撐桿采用①159x6的Q345c鋼管。環向索從外到內分別采用拉索SNS/S一7x199,5x139,5x139,5x61, 5x61。徑向索最外圈采用SNS/S一5x61,其余四圈采用SNS/S一5x37。鋼管的彈性模量

E=2.06e11N/m2,索的彈性模量E=1.9e11N/m2。初拉力通過施加單元初應變引入,徑向索的初拉力通過環向索間接引入。網殼節點為剛接,撐桿與網殼的連接點和撐桿與索的連接點為鉸接,邊緣支撐采用剛性環桁架梁。

由于施工方法的限制,上層網殼的安裝定位依靠布置在節點下部的臨時支撐

完成，焊接完成后部分結構自重仍由臨時支撐承擔。

本文計算中采取的計算模型加入了外部2.4m的懸挑部分,懸挑部分采用了“羽毛主徑’’的變截面H型梁,沿梁長方向,梁截面高度、寬度均呈線性變化,翼緣厚度根據應力大小分段變化,鋼梁腹板開圓孔,孔徑為梁截面高度的2/3,沿梁長方向分步,中心距離為2倍孔徑。鋼梁材質為Q345B,截面尺寸為H850x 350×12×20,-,300x 250x 12×18,H600x 300×10x 14-,300x 250x 10×12。

膜結構

一:上海世博會世博軸 1 工程概況

2010年上海世博會世博軸及地下綜合體工程,位于世博會浦東園區核心, 南北長1045m, 東西寬地下

995~ 1105m, 地上80m。世博軸 頂棚包括兩個 不同類型的結構 體系: 索膜結構 和6個建筑造型獨 特的鋼結構!陽光

谷?, 6個陽光谷共提供給膜結構18個支撐點, 將兩者結合成整個頂棚結構(圖1、2。索膜頂棚覆蓋了105m 標高平臺層的大部分空間, 起到遮陽擋雨的功能, 滿足大量人流安全、舒適地從地上出入園、等候、安檢、票檢、休憩餐飲的需要。膜面結構造型輕盈優雅, 與通透挺拔的陽光谷渾然天成。

圖2索膜結構模型圖3頂棚平面圖圖 4建筑縱剖面圖 頂棚結構平面圖、剖面圖見圖3~ 5。2結構體系

索膜頂棚采用連續的張拉式索膜結構體系, 總長度約840m, 最大跨度約97m, 膜面總投影面積約61000m2, 展開總面積約65000m2, 單塊膜最大展開面積約1800m2, 膜面單元一般呈三角形。膜材采用A級PTFE膜。

索膜結構邊索單跨最大約80m, 脊索最大跨度約115m, 為大跨度柔性結構。膜頂主要由承重作用的脊索、邊索和穩定作用的張拉膜構成(圖6, 1根邊索、2根脊索和膜形成了三角

形為頂面的倒錐臺狀,膜面為雙向曲面, 膜焊

縫主要沿經向放射形布置。整個膜頂支承于外

桅桿、內桅桿及陽光谷鋼結構上。

索膜結構的最高點由26組外桅桿和背索、部分陽光谷的連接點構成, 最低點由19組內桅桿下拉點、5組外桅桿和背索、部分陽光谷的連接點構成。外桅桿一般高度為35m, 緊鄰中間4個陽光谷均有1根較低的外桅桿(高度為17m , 陽光谷SV5、SV6之間外桅桿高度為38m。下拉點處, 膜在18m 或21m 標高處固定在下拉鋼環上(鋼環直徑5m , 鋼環支承于內桅桿。內桅桿的增設, 主要控制風荷載作用下膜下拉處的水平位移及向下位移。內桅桿與外桅桿頂部由水平索連接, 水平索的增設, 協調了內外桅桿的水平位移, 由背索、外桅桿、水平索、內桅桿、外桅桿、背索形成了穩定的結構體系。內桅桿頂部設斜吊索與谷索相連, 以控制膜的向下位移。索膜頂棚兩端4片膜為四邊形, 每片膜對角線設有1根抗風索。支于邊索的膜片上設有1根抗風的短谷索。外桅桿后背索最粗, 為155, 脊

索為110, 邊索為70, 谷索為65。

圖29 1號節點處背索破壞后膜面變形

注: 圖中數值為1號節點處背索破壞后各索內力值, 圖301號節點處背索破壞后索內力分析(單位: kN 二:2008奧運會水立方

國家游泳中心建筑體形簡單,為170m x170m x29m方盒子狀,屋蓋厚7m,墻厚5.4m,可容納1.7萬人,外墻及屋面的填充單元是由十二面體和十四面體組合而成的異型網格或稱WP 多面體(Weaire-phelan,然后再按一定角度斜切成水泡狀網格。既有上弦,也有下弦,中間為腹桿。網格內外均鋪設透明的ETFE充氣膜膜枕,賦以整個建筑以晶瑩剔透的外表,這種結構又稱之為“水立方”(Water Cube。桿件仍用傳統的方鋼管(上下弦及圓鋼管(腹桿,而節點大多數為我國采用最普遍的常規和異型焊接空心球節點。

?在建筑結構中采用WP多面體網格達到水泡效果為空間網格結構大家庭增加一員堪稱一大創新;?網格桿件采用圓鋼管及方鋼管,由于除受軸力外還有彎矩及扭矩存在,端部需加強.,與此

相接的節點采用一般和異型焊接球節點,桿件和節點都有新的計算方法為國內外首創,計算公式已列入我國正在修訂的空間網格規程.?網格填充的兩層氣枕采用使用壽命長達30年、透光度高、不自燃、自潔性好的ETFE(乙烯--四氟乙烯膜材,這在我國尚屬首次。ETFE膜面有許多鍍點起到折射陽光及保溫作用。

第四篇：發展勞務經濟促進跨越發

發展勞務經濟促進跨越發展

勞務經濟是改革開放以來，由勞動力特別是農村富余勞動力大規模跨區域轉移就業而產生的新型經濟形態。近年來，郴州市委、市政府以建設全省勞務經濟最發達市之一為目標，始終把發展勞務經濟作為實現經濟跨越式發展、全面加快小康建設的重要突破口來抓，取得明顯成效。2003年，全市勞務輸出71萬人，比上年增加6萬人，勞務總收入43億元。勞務經濟的發展有力地推動了全市經濟和社會的持續快速健康發展。2003年，全市實現GDP324.2億元，同比增長11.2%，高于全省1.6個百分點；2000年至2003年，全市新增就業人口31萬人，其中通過勞務轉移就業24萬人，占77%，勞務經濟已經成為促進就業最主要的渠道；2002年全市農民外出務工總收入32.7億元，人均859元，農民外出務工收入成為農民收入增長的主要來源。此外，勞動力的大量轉移也促進了農村社會大局的穩定。

一、我市勞務經濟發展的現狀

1、勞務輸出型經濟生機勃勃。與過去相比，我市勞務輸出不僅在數量上有明顯增加，而且在質量上也有明顯提升，呈現出常年型、勞技型、簇群型和組織型的特點。據統計，全市季節性、臨時性務工人員比重逐年下降，常年外出務工人員超過70%。勞務人員中具有中專以上學歷的有7萬多人，占12%，大多數人具有一技之長，許多打工者由勞工型轉變為勞技型。安仁縣牌樓鄉農民有800多人在廣州從事玻璃工藝生產，其中有100多名進入白領階層，年收入均在10萬以上。勞務人員80%集中在珠江三角洲地區，依地域和行業呈簇群發展之勢，競爭能力不斷增強。嘉禾縣在東莞務工人員7萬多人，在當地的貨運市場、輪胎市場、廢品回收市場處于壟斷地位。勞務輸出的組織化程度提高，去年全市新增輸出人員有1/3以上是由勞動部門或相關機構組織輸出的。

2、“回流”創業型經濟迅速擴張。近幾年來，與“打工潮”交相輝映的是“創業潮”的興起。全市返鄉創業人員已達5萬余人，創辦投資100萬元以上的企業1300多個，創造就業崗位3萬多個。嘉禾縣是全國21個返鄉創業試點縣之一，該縣把引導勞務人員返鄉創業作為建設經濟強縣的重頭戲來抓，外出務工人員返鄉創辦企業9800多家，年產值9.8億元，占全縣GDP的一半。省人大代表、返鄉創業人員周秀娟創辦的嘉禾順利鍛壓工具有限公司，已擁有固定資產1000多萬元，流動資金380萬元，去年實現產值1400萬元，稅金20多萬元，安置就業人員300多人。

3、國際勞務出口邁出實質性步伐。近年來，我市充分發揮人才技術優勢，大力拓展國外勞務市場。2003年累計向境外出口勞務790余人，勞務收入180萬美元。郴電國際、郴建集團、郴工集團等企業和嘉禾、臨武縣積極組織勞務出口，取得良好的經濟效益。今年3月，郴電國際一次性出口技術勞務15人，工期6個月，承擔印度烏魯米電站安裝工程，合同總金額160萬美元，標志著我市水電系統技術勞務出口實現了歷史性突破。郴建集團與南非謝氏集團合資興建高檔住宅、與青島南非辦事處合資興辦中國商品大型超市等項目也已運作動工，帶動勞務出口10多人。

二、我市發展勞務經濟的主要做法

一是擺正位子。市委、市政府堅持把發展勞務經濟作為一項重要工作來抓，制定了《關于大力發展勞務經濟實現社會充分就業的意見》，將發展勞務經濟列入全市綜合考核事項，設立了“發展勞務經濟，促進充分就業目標管理獎”，在全市開展創建“勞務經濟最發達縣（市、區）”和“就業最充分社區（鄉鎮）”活動，為我市勞務經濟的發展奠定了堅實的基礎。

二是疏通路子。我們積極發揮政府的引導作用、市場的帶動作用和社會各方面協同配合的作用，為擴大勞務輸出疏通了三條綠色通道。首先，政府引導輸出。市縣兩級均成立了由黨政負責同志掛帥的勞務經濟工作協調領導小組，鄉鎮和街道辦事處成立了勞動保障服務站。在勞務人員比較集中的東莞、深圳、廣州、江門、清遠等地區，設立了專門的勞務輸出辦事機構。市政府駐東莞辦事處現有工作人員7人，他們為在東莞的45萬郴州藉務工人員提供法律咨詢、就業信息、勞務糾紛調解以及返鄉交通等服務，被譽為“打工仔的娘家”。嘉禾、臨武縣還在東莞設立了流動人口黨委、黨支部。春節前后，許多地方專門組織車輛去務工地接送勞務人員，并通過聯誼會、懇談會和登門走訪等形式慰問勞務輸出人員，促進了勞務輸出工作。其次，中介服務輸出。市勞動力市場、市人才交流中心加強信息網絡建設，建立了勞務信息計算機網絡和人才資源庫。同時，與廣東、深圳等省市的10多個縣市100多家企業建立了勞動就業信息網，準確及時地傳遞各種勞務信息。再次，教育培訓輸出。完善了以郴州職業技術學院、郴州技術學院、湘南技校為龍頭，各類技工學校和職業學校為主體，縣（市、區）就業培訓基地為骨架的就業培訓網絡，建立了涉外勞務培訓基地。全市各類職業學校和就業培訓機構共48家，年均畢業學生和培訓人數3萬人。各學校和培訓機構加強與輸入地用人單位聯絡，積極調整專業課程設置，并采取訂單培訓、委托培訓等形式培訓高素質勞務人員。近幾年，我市每年通過正規培訓輸出的人數都在2萬人以上，成為擴大勞務輸出的重要渠道。

三是搭建臺子。我們積極為返鄉創業者提供創業平臺，全市共規劃各類返鄉創業園、創業一條街近50多個（條）。通過落實優惠政策、營造優良環境、提供優質服務，引導務工人員返鄉創業，使創業經濟迅速成為我市勞務經濟發展的一個亮點。嘉禾縣投入財政啟動資金近400萬元，著力建好坦塘、城南、塘水、鴨婆山、車頭等五大返鄉創業龍頭基地，吸引外出務工人員入園創業。其中鴨婆山返鄉創業園從去年6月至今，已落戶創業型企業8家，引進資金2000多萬元。

三、我市發展勞務經濟面臨的問題及對策

當前，我國已進入全面建設小康社會，加快實現社會主義現代化的新的發展階段，工業化、城市化呈加速發展之勢，勞務經濟正面臨新的發展契機。我市勞務經濟發展的總體形勢是好的，但其潛力遠未得到充分發掘，特別是還存在組織機制不完善、信息機制不通暢、服務機制不到位、保障機制不健全等一系列問題，制約了勞務經濟的快速健康發展，我們要搶抓機遇，乘勢而上，著力解決發展勞務經濟面臨的困難和問題，積極探索加快勞務經濟發展的新思路和新舉措，盡快使勞務經濟總體水平躍居全省最前列。今后五年的主要目標是：勞務輸出年均遞增5萬人，累計達到90萬人，勞務總收入突破75億元；回流創業人員年均增加0.5萬人，投資100萬元以上的創業型企業總數突破5000家；出口勞務年均增加10%，勞務總收入突破1000萬美元。

1、不斷深化思想認識，嚴格領導責任。各級黨委、政府要從戰略和全局的高度，深刻認識發展勞務經濟的重大經濟意義和政治意義，真正把勞務經濟作為一項新的富民工程和新的支柱產業來抓。切實加強對勞務經濟的領導。各級勞務經濟工作協調領導小組要認真履行職責，定期研究勞務經濟工作，制定相關政策措施，協調處理各種問題；各有關部門特別是經濟職能部門、政法部門、教育部門要各司其職，通力合作，形成政府宏觀引導，部門全力支持的工作大格局；工、青、婦等群團組織要積極參與，共同支持勞務經濟工作。要切實加大對勞務經濟的宣傳力度，廣泛宣傳發展勞務經濟的政策措施，宣傳開發勞務產業、發展勞務經濟的典型和先進經驗，宣傳回流創業的先進典型，使社會各界都來關心、支持和參與勞務經濟工作，在全市上下形成加快發展勞務經濟的大氛圍和大氣候。要嚴格對發展勞務經濟工作的考核，層層簽訂目標責任狀，把發展勞務經濟的績效作為考核評價相關領導班子和領導成員工作實績的重要依據。

2、健全網絡體系，提高輸出水平。要在認真總結和推廣勞務人員“自謀職業、自主創業、自主脫貧”經驗的同時，努力構造勞務輸出的組織依托，全力打造郴州勞務品牌，形成勞務輸出產業化新局面。一是要加大政府調控力度，提高勞務輸出組織化程度。要建立健全由市政府牽頭，部門和縣（市、區）、鄉鎮政府具體實施，中介機構和民間組織積極參與的勞務輸出產業鏈條；成立以市勞動力市場為龍頭，各縣（市、區）勞動力市場，各級政府駐外辦事機構為成員的勞務輸出企業——勞務經濟技術開發中心，建立“上下互動、責任共負、利益共享、風險共擔”的運行機制，推動勞務輸出上水平、上層次、上規模。二是要加強勞務協作，健全信息網絡。盡快形成市、縣、鄉、村四級上下聯通、覆蓋面廣的勞務信息網絡，及時準確地把各種勞務信息傳輸到基層和農戶。加強與沿海發達地區、勞動力輸出較大的地區建立勞務輸出協作關系，根據需要輸送各類打工人員。在進一步鞏固擴大向珠江三角洲地區輸出勞務的同時，積極開拓以上海為中心的長江三角洲、以北京為中心的環渤海經濟圈以及西部勞務市場。加強與境外、國外相關城市和企業的聯系，重點開拓東南亞、中東、南非市場，不斷擴大勞務出口規模。三是要加強基礎建設，建立職業技能培訓網。加大對基礎教育的投入，并在初、高中開設就業指導課程，盡快使新一代勞動者文化程度和求職本領上升到一個新水平。充分發揮職業學校、技校的教育培訓作用，采取靈活多樣的辦法，舉辦不同層次、不同類型的定向和儲備性培訓，提高學員的素質和技能，提升務工層次，增加勞務收入。要積極推行學歷文憑和職業資格證書并重的勞動用工制度，制定崗位培訓標準，使各類崗位培訓制度化、規范化、科學化。四是改進服務模式，健全保障網絡。及時調整服務重點，擴大服務范圍，對勞務人員實行全方位一體化服務。要推廣市政府駐東莞辦事處的做法，在各駐外辦事處增設勞務輸出職能科室或人力資源開發聯絡處，同時要在其他郴州籍打工人員相對集中的地區專設勞務辦事機構，為打工人員搞好跟蹤服務，維護其合法權益，解決勞務糾紛。

3、構筑創業平臺，形成創業高潮。我們必須在擴大勞務輸出的同時，建立健全外出打工和返鄉創業雙向流動機制，更加重視創業潮，支持創業潮，推動創業潮，逐步實現由打工經濟向創業經濟的歷史性飛躍。一是要為外出務工人員返鄉創業提供創業平臺。要把吸引外出務工人員返鄉創業作為發展勞務經濟的重要導向，不斷創造條件，加強指導和管理，引導返鄉人員興辦有市場、有效益的二、三產業，提倡和鼓勵有條件的民工到城鎮創業。把回鄉創業納入城鎮建設總體規劃，市里可以考慮在市經濟技術開發區專門規劃一個返鄉創業工業園，各縣（市、區）也要結合新一輪工業園區建設，修建打工園區、返鄉創業園、返鄉創業一條街，統一規范、統一建設、統一開發。二是要為富余勞動力提供本地就業平臺。要把發展勞務經濟與發展民營經濟、開放型經濟有機結合起來，不斷加大產業項目建設力度，在加快推進工業化、農業產業化和城鎮化進程中，廣開就業門路，拓寬就業渠道，擴大就業總量，為富余勞動力提供更多的本地就業崗位。三是要為勞務人員提供政治舞臺。外出務工農民絕大多數是農村青壯年，在較長的外出打工

生涯中，學到了技術，學到了管理經驗，有帶領農民致富的能力。要擇優在返鄉勞務人員中選拔村組干部，使他們成為帶領農民致富奔小康的領頭人。要積極選拔優秀勞務人員參加各級人大、政協，符合條件的允許參加國家公務員錄用考試，不斷提高他們的參政議政能力。

4、營造優良環境，加大扶持力度。要完善優惠政策，對勞務人員辦廠、店和從事第三產業，在辦理證照、安排場地等方面簡化手續，提供方便，優先辦理，并按國家有關規定減免經營活動中的各種收費。加大財政扶持和銀行貸款力度，疏通融資渠道，引導創業型企業增加投入，加快發展。對新上的高新技術項目和安排就業人員達到一定規模的企業，要視同外商投資企業加以對待，在土地出讓、用水用電、稅費征收上予以優惠。要加快戶籍制度改革，對有合法固定住所、穩定職業或生活來源的外來務工人員實行“零門檻”遷入政策，使之真正實現由農民到市民的轉變。同時，允許進城落戶的農民保留一定期限的土地承包權，作為一項鼓勵農民外出流動轉移的過渡性政策。要建立城鄉統一的勞動就業制度，創造良好的就業環境，實現農村勞動力與城鎮勞動力就業身份、崗位安排、福利待遇、社會保障等方面的一視同仁，掃除農村勞動力進城就業的體制性障礙。要加大對勞務人員合法權益的保護力度，對惡意拖欠民工工資、侵害民工人身權利的各種不法行為予以堅決打擊。要切實解決進城居民和異地轉移民工子女入學、就醫等困難，真正解除勞務人員的后顧之憂。

第五篇：沈陽市城市空間結構分析

沈陽市城市空間結構分析

作者XXX

單位xxxx

摘要：

城市空間結構影響城市的現實生活，而且影響著城市自身的功能和在區域中的作用，城市形態是研究各種城市活動（包括政治、經濟、社會）作用力下的城市物質環境的演變，包括城市的內部結構（城市內部的水平結構和垂直結構）和外部形態（城市的外部輪廓）及其相互關系。本文介紹了沈陽市概況，論述了沈陽市城市空間結構的特點，分析了現狀與動力機制，最后提出今后發展的建議，以供相關部門參考。

關鍵字：沈陽 ；城市空間結構；動力機制；演變

引言

城市空間結構一直是地理學者研究城市的熱點，它不但反映了城市的現實生活，而且影響著城市自身的功能和在區域中的作用，同時城市所留下的有形物體反映了城市的歷史，反映了人的意識和行為。

城市形態是研究各種城市活動（包括政治、經濟、社會）作用力下的城市物質環境的演變，包括城市的內部結構（城市內部的水平結構和垂直結構）和外部形態（城市的外部輪廓）及其相互關系。城市內部的水平結構主要指城市的用地結構與功能布局，城市內部的垂直結構主要指城市的三維空間，城市的外部輪廓主要指建設區邊界所構成的城市形狀[1]。沈陽市概況

沈陽位于祖國東北，遼寧省中部，全市東西寬l05公里，南北長85公里，總面積為8.515平方公里；其中，城建區東西寬18公里，南北長15公里，面積

為164平方公里。沈陽市，東臨撫順市和撫順縣，南與本溪、遼陽兩市相連，西與臺安縣、黑山縣接壤，北與彰武、法庫兩縣及鐵嶺市毗鄰，周圍地區有豐富的鋼鐵和能源資源，對發展重工業十分有利。沈陽東部為遼東丘陵，西部是遼河、渾河沖積平原，地勢由東北向西南緩緩傾斜，最高處是新城子區馬剛鄉老石溝的石人山，海拔441公尺；最低處為遼中縣于家房的上頂子村，海拔僅5.3公尺。沈陽以平原為主，地勢平坦。平均海拔50公尺左右，占總面積的76.2％。山地丘陵集中在東北、東南部，屬遼東丘陵的延伸部分，占總面積的9.1%；風景秀麗的輝山、天柱山都在這一地區。另有洼地，占總面積的14.7％。沈陽市城區的地勢，起伏很小，平均海拔45公尺左右。大東區較高，最高處海拔65公尺；鐵西區較低，最低處海拔36公尺。市內最大高差為29公尺。皇姑區、和平區和沈河區的地勢，略有起伏。高度在41—45公尺之間。這種地勢，對市區交通及基本建設都很有利。

2沈陽市城市空間結構現狀特征

2.1 沈陽市城市定位

沈陽經濟區是遼寧甚至東北的核心城市，沈陽要增強對東北地區的引領、輻射和集散能力，建設具有全國性重要影響的國家中心城市，具有國際競爭力的先進裝備制造業基地、人與自然和諧共生的生態宜居之都、帶動示范作用明顯的國家創新型城市、傳統和現代文明交相輝映的文化名城，加快向經濟開放、文化包容的東北亞國際性城市邁進。

2.2沈陽城市性質

遼寧省省會及沈陽經濟區核心城市、國家先進裝備制造業基地、國家歷史文化名城、國家中心城市。

2.3沈陽的城市規模

沈陽人口規模：規劃2020年：市域常住人口1060萬，城鎮人口920萬，城鎮化水平達到87%。中心城區城市人口680萬。用地規模：規劃2020年：市域城鎮建設用地1000平方公里，中心城區建設用地710平方公里。

2.4沈陽市域城鎮發展與城市空間結構

依托城鎮發展帶，強化交通和基礎設施走廊的支撐和拉動作用，引導產業、人口的合理布局，構建 “多中心、網絡化的市域城鎮發展新格局。構建“一城、六軸、四帶”的布局結構。

一城：指中心城區。六軸：指依托復合交通走廊形成沈大、沈山、沈本、沈鐵、沈撫和沈阜六條城鎮發展軸。四帶：指遼河生態景觀帶，渾河生態城市帶，蒲河生態城鎮帶和沙河生態城鎮帶。

規劃形成中心城區、新城、重點鎮、一般鎮四個等級的城鎮體系結構。規劃形成沈撫、遼中、新民、法庫、康平、新城子、空港、胡臺和永安等9個新城。

2.5沈陽中心城區規劃布局

中心城區用地結構的調整是國家中心城市職能提升的保障，本輪總體規劃明確了實現城市由單中心集聚增長向多中心的可持續增長的空間發展模式轉變的發展目標。在未來的城市空間拓展中將以發達的城市公共交通為導向、以多中心的網絡化公共中心體系為支撐，以大渾南建設為先導構建大都市空間發展結構。

城市總體規劃是政府調控城市空間資源、指導城鄉發展建設、維護社會公平、保障公共安全和公眾利益的重要公共政策之一。在加強規劃管理、協調城鄉空間布局、改善人居環境、促進城鄉經濟社會全面協調可持續發展等方面具有重要作用。

2.6沈陽交通和城市組團規劃布局

沈陽新一輪城市總體規劃在借鑒國外大城市發展形態成功的經驗基礎上，確定沈陽以“中心組團”式的松散布局結構拓展新的建設空間，沿三環高速公路向沈山、沈大、沈哈、沈撫、沈丹、沈盤等交通干線放射方向發展，按照中心城區、衛星城、建制鎮三個層次設置。即以中心城市建成區為核心城區，在其周圍設置東部輝山、西部經濟技術開發區、北部虎石臺、南部蘇家屯四個副城區和道義、汪家兩個邊緣組團[3]。非中心城區部分主要包括挑仙國際航空港副城、新城子副城、新民衛星城、康平衛星城、法庫衛星城[5][6]。渾南新區、鐵西新區、輝山農業高新區、北部新的大學園區相繼建成。城區總體形態出現南北延伸的趨勢，渾河南岸的渾南新區、蘇家屯副城、大學城以及長白地區的開發，使得城區向渾

河南岸出現顯著的空間跨越，城區南北伸展的速度和空間跨度遠超過渾河北岸主城區東西向的擴展速度和空間跨度，沈陽開始形成軸向拓展多中心發展的開放式空間擴張新格局。

2.7沈陽綠化景觀帶規劃

沈陽市政府對全市的綠化規劃和實施計劃進行調整，根據沈陽的自然地理條件，并結合城市未來發展形態，進一步對城市綠化建設做了如下總體規劃：確立沈陽市中心城區“一山、一帶、兩環、五楔”的綠化框架體系。“一山”即東部棋盤山風景區；“一帶”即渾河水系及兩岸形成的800—1000米的帶狀綠化水系空間；“兩環”即三環防護林帶及環城水系景觀綠帶。在框架體系的控制下形成點、線、面相結合的綠色生態網絡。

現今沈陽戰略地位和復興的重要時期，是基本實現老工業基地全面的關鍵時期，也是建設東北地區中心城市和全面建設小康社會的加速期。為保障沈陽社會經濟發展目標的全面實現，完善城市功能，拓展城市發展空間，沈陽新規劃了沈陽西部工業走廊、大渾南地區、沈北地區、棋盤山風景區四大城市發展空間的規劃。今后擬在這四個方面進行深入發展。

3沈陽城市空間結構的形成因素與現狀分析

3.1沈陽城市空間結構現狀功能演替與城市空間形態演變

城市空間形態可以看成是城市功能分化和多種活動所造成的土地利用的內在差異而構成的一種地域結構。城市經濟功能是城市空間演化的主要動力，其演替過程也是空間形態隨之動態變化的過程[5]-[6]。

沈陽城市功能的演替開始于城市的建立初期，1840年以前的城市，城市單一的政治功能使城市形成城方廓圓的形態。隨著城市的經濟功能由封閉發展期計劃體制下的工業生產到改革開放后市場經濟主導的城市功能外向化的增強, 城市內部空間已經不能完全滿足產業空間的需求。城市產業結構的持續升級不僅促進城市發展能力的增強，而且是現代城市化的重要推動力，產業結構的升級促進城市化模式、城市地域形態的有序變化。另一方面，產業結構的升級變化離不開

城市空間擴展、城市新區開發、城市職能體系變化等城市化諸多方面的空間支撐和需求拉動[7]。一方面在城市內部，通過大規模的舊城改造和“退二進三” 完成了城市土地功能置換；另一方面，伴隨著城市經濟功能的外向化，城市產業也向著城市外部、城市群體間尋求發展空間[8]。隨之而來，沈陽中心城市形成都市區中心城市的多中心形態。

3.2沈陽城市空間擴展與城市人口增長

城市人口的增長是城市空間擴展的主要驅動力之一，人口數量的增加，推動了城市住宅、商業、工業和交通運輸等產業的發展，從而推動了城市建設用地的擴展．沈陽市市區人口由1979年的371．3萬增加到2010年的499．9萬，凈增128．6萬，而同期的建設用地面積由199．45 km2增加到596．11 km2，兩者的相關系數為0．8561。1979--2005年，沈陽市市區人口增長與建設用地擴展之間基本保持同步的發展態勢；2005年以來，由于經濟的快速增長、開發區的不斷建立，導致人口增長對沈陽市城市建設用地擴展的作用逐步削弱。沈陽城市空間擴展速度滿了下來。今后沈陽城市空間結構調控方向

整合產業資源，調整城市空間結構是打造“經濟中心城市”重中之重。充分利用沈陽城市工業基礎和技術力量，調整產業發展方向、優化產業空間布局，依此來整合城市空間，調整城市發展姿態，尤其要突破行政區劃的局限，形成更具發展優勢的產業發展格局和城市空間布局。

加強基礎設施建設，加快城市服務業的發展，是適應建設區域性中心城市的必然要求。建立成熟的區域性中心城市服務體系，以建設區域性商貿物流和金融中心為目標，大力發展現代服務業，改造提升傳統服務業，加快發展新興服務業，提升城市綜合服務水平。通過高標準、高起點的規劃，建設一批能夠適應城市職能提升要求的基礎設施，增強沈陽對人口和社會經濟發展的承載力，迅速提升沈陽的城市品位和區域影響力。參考文獻

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