张毅刚超大跨度空间结构梦想与探索-20140731.pptx

超大跨度空间结构 ——梦想与探索张毅刚北京工业大学空间结构研究中心2014.7内容从50多年前的梦想谈起现实中各类空间结构体系的最大跨度从国内外工程看超大跨度结构的合理形式几种超大跨度结构体系可行性的探索巨型网格结构超级索结构超级气承式膜结构超级系留浮空结构从梦想谈起富勒 (Buckminster Fuller，1895）美国著名建筑力学大师和发明奇才 短程线网壳（Geodesic Domes） 1967加拿大蒙特利尔万国博览会美国馆，76m跨。张拉整体结构概念。从梦想谈起 富勒的曼哈顿计划（1959） Fuller：“ 我终于计算 出了直径为两英里的最 短程线穹顶，....从曼 哈顿岛边缘一直到第42 大街的宽度为两英里， 刚好可以建一个直径为 两英里的穹顶” 直径2英里，高1.1英里， 网壳重8万吨。 从梦想谈起奥托（Frei Otto，1925)德国轻型建筑大师，柔性边界索网1967年蒙特利尔博览会德国馆1972年慕尼黑奥林匹克体育场罩棚 9片80m×60m的鞍形索网，8根高约70m的桅杆，455m长的内边索从梦想谈起奥托的南极之城方案 antarctica city（1971）气承式膜结构，直径两公里，中心高240m；容纳40000居民。从梦想谈起日本巴组铁工所提出跨度500m及1000m网壳蓝图，创造理想未来城市，体现工作、居住、娱乐一体化的丰富日常生活环境。 “20世纪50-60年代，战后经济起飞，空气调节技术领域所取得的巨大进步，诱发了人们建造全能建筑的乌托邦式梦想，试图能够在人为创造的环境中人为地控制自然气候。” ——Klaus-Michael Koch(2004)从梦想谈起最大跨度109m探索：《无限大工程·休斯顿圆顶》（2010）“兴建城市规模的圆顶可能已不再遥不可及”休斯顿飓风、酷热、潮湿；高1500呎，直径1哩——伊甸园(2001)放大；14.7万个ETFE气枕，36.9万根杆件；钢筋混凝土张力环抗浮：风吸力；飞艇安装，安装误差采用航空标准；冷空气自动循环。三角锥从梦想谈起电视剧《穹顶之下》2013年6月根据史蒂芬·金 2009年的畅销小说改编斯皮尔伯格监制；突然一个巨大的透明罩子(直径2英里的半球)把一个小镇盖起来。镇里的居民与罩外的世界隔绝，罩外的电波信号声音进不来......曼哈顿计划50年后；都是两英里的半球；环境问题更加严峻；梦想继续？离实现不远了？现实：网格结构的跨度管桁架拱加蓬体育场罩棚（2011）倒三角形桁架拱，东看台272m跨，矢高47.5m，西看台320m跨，矢高63.2m。鄂尔多斯东胜体育场（2011）四边形管桁架巨拱高129m，跨度330m，倾6.1度现实：网格结构的跨度网架沈阳博览中心(2001)204m×144m室内足球场（含看台）两向正交正网架结构，高10m。武汉光谷网球中心网球馆（在建）固定屋盖直径151m，三层网架；中间可开启的活动屋盖跨度70m。现实：网格结构的跨度网壳广西盛隆焦化煤场干煤棚（2013） 长274m、跨度131m双层圆柱面网壳内蒙古扎哈淖尔煤矿料场（2010）双层球面网壳直径125m现实：网格结构的跨度网壳沈阳文化艺术中心（2013）190m×160m单层折面网壳日本福冈体育馆(1993)直径为222m可开合网壳现实：网格结构的跨度矩型杆网壳国家体育场（鸟巢，2008）长轴332.3m，短轴296.4m，最高点68.5m，低点42.8m现实：索结构的跨度单向张弦结构 东营黄河口模型厅 跨度148m，2009 索承网壳 济南奥林匹克体育中心体育馆 直径122m，2008现实：索结构的跨度索穹顶亚特兰大奥运会体育馆（1996）椭圆平面243×191m用钢量仅为38kg/m2现实：索结构的跨度索网佛山世纪莲体育场（2006）外环直径310m，内环直径为125m40根脊索+40根谷索+内环索+膜现实：索结构的跨度索网千年穹顶（The millenium dome，1998）直径320m+膜12根格构式桅杆（支座高10m，柱高90m） 现实：索结构的跨度索网哈萨克斯坦阿斯塔纳市 Khan Shatyr 娱乐中心（2010） 140m×120m，高150m；192根径向索+环索+ETFE膜气枕；购物、 电影、用餐、慢跑、微型高尔夫、泳池。 现实：索结构的跨度索网世界上最大的馈源望远镜（FAST，在建）100-170m高支承塔+钢桁架环梁500m直径索网支承反射面舱体改变6根支承索的张力方向，保证舱体悬浮于空间现实：索结构的跨度悬索日本明石海峡大桥（1999）主跨1,991m，主塔297m，基础直径80米，水中60米；主钢缆约4000米，直径1.12米。江阴长江大桥（1999）主跨1385m，塔高197m；主缆直径为0.870m现实：膜结构的跨度张