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国内外大跨度屋盖建筑设计分析师

国内外大跨度屋盖建筑设计分析师

雷里体育馆

1953年建成的美国雷里体育馆是由美国结构工程师塞弗德和建筑

师诺威基所设计的一个鞍型正交索网结构。其平面近似圆形，尺寸为

91.5米×91.5米，索网支承在一对与地面成20°倾角的抛物线拱上，

两抛物线拱脚由设置预应力混凝土拉杆的倒置V形架支承。斜拱的周

边以间距2.4米的钢柱支承，立柱兼作门窗的竖框，形成了以竖向分割

为主、节奏感很强的建筑造型。该结构受力明确，充分发挥了索拱的

材料强度，索的拉力转化为拱承受的压力传递给基础，又因拱脚设置

预应力拉杆大大减小了推力，使得基础较小，施工方便。整个建筑屋

盖自重不到30千克/平方米，建筑造价除基础外仅为141.5美元/平方

米。

雷里体育馆被认为是世界上第一座优秀的现代大跨度索网屋盖结

构，这一别具特色的新型结构对传统建筑结构的设计理念产生了深远

的影响，随后，悬索结构如雨后春笋般地出现在欧洲、美洲、前苏联、

日本和中国等国家。

蒙特利尔世博会德国馆

1967年加拿大蒙特利尔世博会的德国馆是由德国建筑师佛赖·奥所

设计的索膜结构。其所呈现的不规则平面沿着湖边蜿蜒变化的建筑外

观，在结构上是由预应力双曲型索网挂在不同斜度和高度的桅杆上，

并将轻质透明的有机织物片作为屋面围护结构连接于索网上来实现的，

预应力提供了索网形状稳定性和抵抗外部效应的刚度。该建筑物覆盖

面积达到8000平方米，屋顶仅重150吨，其重量是普通屋面的1/3～

1/5，用钢指标约18.8千克/平方米。

德国大帐篷是一个被公认为最早的、真正意义上的现代索膜结构

体系，它在建筑、结构和景观上实现了良好的融合，无论是对建筑还

是结构都极具创新价值。建筑师佛赖·奥托所用的词汇中，经常出现的

就是“自然”，其设计理念的出发点就是从保护并利用地球上有限资

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源的观点出发，必须开发出以最低限度的材料可传递最大限度外力的

新型建筑——轻型结构物。

上海体育馆

1975年建成的上海体育馆采用三向平板型网架结构。它是用

9000多根无缝钢管和938只钢球焊接而成的焊接空心球网架结构，直

径达110米，挑檐7.5米，是当前我国圆形平面跨度最大的网架结构。

由于结构杆件主要承受轴力，受力合理，用钢指标仅为49千克/平方

米。

上海体育馆是早期网架结构的杰出代表，它与同时期其他一些网

架结构的成功建造使得这种结构体系的空间工作性能好、抗震性能好、

用钢指标省、施工技术成熟方便等优势在大跨度屋盖结构中显现出来。

20世纪80年代以来网架结构在我国得到了迅猛发展，应用范围遍及

体育建筑、公共建筑、工业厂房以及飞机维修库等，使我国网架结构

的覆盖面积达到世界第一，在设计、制作和安装等方面处于世界

先进行列。

佐治亚穹顶

1996年亚特兰大奥运会主场馆——佐治亚穹顶是由美国工程师列

维等设计的一个双曲抛物型的索穹顶。其平面呈椭圆形，尺寸为

240.79米×192.02米，由联方型索网、三道环索、桅杆及中央架组成，

整个结构只有156个节点，分别在78根桅杆的两端。这种索穹顶结构

由连续的拉索和不连续的压杆组成，实现了富勒关于“压杆的孤岛存

在于拉杆的海洋中”的思想，由于材料强度得到了最充分的