无形到有形张拉膜大跨空间结构的发展

一张薄至几毫米的柔性织物材料，它最初是无形的，无形到有形之间，隔着一段空间结构技术变革的距离！空间结构的卓越工作性能不仅仅表现在三维受力，而且还由于它们通过合理的曲面形体来有效抵抗外荷载的作用。当跨度增大时，空间结构就愈能显示出它们优异的技术经济性能。事实上，当跨度达到一定程度后，一般平面结构往往已难于成为合理的选择。这也是大跨空间结构为何能成为最近三十多年来发展最快的结构形式原因之一。国际空间结构杂志主编Z.S.Makowki说：在60年代空间结构还被认为是一种兴趣但仍属陌生的非传统结构，然而今天已被全世界广泛接受。从今天来看，大跨度和超大跨度建筑物及作为其核心的空间结构技术的发展状况已成为代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。我国大跨度空间结构的基础原来比较薄弱，但随着国家经济实力的增强和社会发展的需要，近十余年来也取得了比较迅猛的发展。工程实践的数量较多，空间结构的类型和形式逐渐趋向多样化，相应的理论研究和设计技术也逐步完善。大跨空间结构的类型和形式十分丰富多彩，习惯上分为如下这些类型：钢筋混凝土薄壳结构、平板网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构和索-膜结构；近年来国外用的较多的索穹顶实际上也是一种特殊形式的索-膜结构；混合结构通常是柔性构件和刚性构件的联合应用。悬索结构、膜结构和索-膜结构等柔性体系均以张力来抵抗外荷载的作用，可总称为张力结构，这类结构在现阶段最富发展前景。由于国大人多，随着国力的不断增强，要建造更多更大的体育、休闲、展览、航空港、机库等大空间和超大空间建筑物的需求十分旺盛，而且这种需求量在一定程度上可能超过许多发达国家。这是我国空间结构领域面临的巨大机遇。找形，是确定膜结构形状过程的专业说法，这是一个反复修改和不断调整支承构件如边索和脊索位置、桅杆的高度等布置的过程，而织物膜材作为只能抗拉不能抗弯的软壳体，只有引入预拉力、并形成互反曲面，使膜材曲面的曲率发生变化，通过软件及专业技术来实现膜结构各种各样繁复或简约的外部形状。