一張薄至幾毫米的柔性織物材料,它最初是無形的,無形到有形之間,隔著一段空間結構技術變革的距離!
空間結構的卓越工作性能不僅僅表現(xiàn)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(yōu)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。這也是大跨空間結構為何能成為最近三十多年來發(fā)展最快的結構形式原因之一。
國際《空間結構》雜志主編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(tǒng)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(fā)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。
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(fā)展的需要,近十余年來也取得了比較迅猛的發(fā)展。工程實踐的數(shù)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。
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”實際上也是一種特殊形式的索-膜結構;混合結構通常是柔性構件和剛性構件的聯(lián)合應用。 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,這類結構在現(xiàn)階段最富發(fā)展前景。
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(fā)達國家。這是我國空間結構領域面臨的巨大機遇。
“找形”,是確定膜結構形狀過程的專業(yè)說法,這是一個反復修改和不斷調整支承構件(如邊索和脊索位置、桅桿的高度等)布置的過程,而織物膜材作為只能抗拉不能抗彎的軟殼體,只有引入預拉力、并形成互反曲面,使膜材曲面的曲率發(fā)生變化,通過軟件及專業(yè)技術來實現(xiàn)膜結構各種各樣繁復或簡約的外部形狀。