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國內外大跨度屋蓋建筑設計分析師
雷里體育館1953年建成的美國雷里體育館是由美國結構工程師塞弗德和建筑師諾威基所設計的一個鞍型正交索網(wǎng)結構。其平面近似圓形，尺寸為91.5米×91.5米，索網(wǎng)支承在一對與地面成20°傾角的拋物線拱上，兩拋物線拱腳由設置預應力混凝土拉桿的倒置V形架支承。斜拱的周邊以間距2.4米的鋼柱支承，立柱兼作門窗的豎框，形成了以豎向分割為主、節(jié)奏感很強的建筑造型。該結構受力明確，充分發(fā)揮了索拱的材料強度，索的拉力轉化為拱承受的壓力傳遞給基礎，又因拱腳設置預應力拉桿大大減小了推力，使得基礎較小，施工方便。整個建筑屋蓋自重不到30千克/平方米，建筑造價除基礎外僅為141.5美元/平方米。
雷里體育館被認為是世界上第一座優(yōu)秀的現(xiàn)代大跨度索網(wǎng)屋蓋結構，這一別具特色的新型結構對傳統(tǒng)建筑結構的設計理念產(chǎn)生了深遠的影響，隨后，懸索結構如雨后春筍般地出現(xiàn)在歐洲、美洲、前蘇聯(lián)、日本和中國等國家。
蒙特利爾世博會德國館
1967年加拿大蒙特利爾世博會的德國館是由德國建筑師佛賴·奧所設計的索膜結構。其所呈現(xiàn)的不規(guī)則平面沿著湖邊蜿蜒變化的建筑外觀，在結構上是由預應力雙曲型索網(wǎng)掛在不同斜度和高度的桅桿上，并將輕質透明的有機織物片作為屋面圍護結構連接于索網(wǎng)上來實現(xiàn)的，預應力提供了索網(wǎng)形狀穩(wěn)定性和抵抗外部效應的剛度。該建筑物覆蓋面積達到8000平方米，屋頂僅重150噸，其重量是普通屋面的1/3～1/5，用鋼指標約18.8千克/平方米。
德國大帳篷是一個被公認為最早的、真正意義上的現(xiàn)代索膜結構體系，它在建筑、結構和景觀上實現(xiàn)了良好的融合，無論是對建筑還是結構都極具創(chuàng)新價值。建筑師佛賴·奧托所用的詞匯中，經(jīng)常出現(xiàn)的就是“自然”，其設計理念的出發(fā)點就是從保護并利用地球上有限資源的觀點出發(fā)，必須開發(fā)出以最低限度的材料可傳遞最大限度外力的新型建筑——輕型結構物。
上海體育館
1975年建成的上海體育館采用三向平板型網(wǎng)架結構。它是用9000多根無縫鋼管和938只鋼球焊接而成的焊接空心球網(wǎng)架結構，直徑達110米，挑檐7.5米，是當前我國圓形平面跨度最大的網(wǎng)架結構。由于結構桿件主要承受軸力，受力合理，用鋼指標僅為49千克/平方米。
上海體育館是早期網(wǎng)架結構的杰出代表，它與同時期其他一些網(wǎng)架結構的成功建造使得這種結構體系的空間工作性能好、抗震性能好、用鋼指標省、施工技術成熟方便等優(yōu)勢在大跨度屋蓋結構中顯現(xiàn)出來。20世紀80年代以來網(wǎng)架結構在我國得到了迅猛發(fā)展，應用范圍遍及體育建筑、公共建筑、工業(yè)廠房以及飛機維修庫等，使我國網(wǎng)架結構的覆蓋面積達到世界第一，在設計、制作和安裝技術等方面處于世界先進行列。
佐治亞穹頂
1996年亞特蘭大奧運會主場館——佐治亞穹頂是由美國工程師列維等設計的一個雙曲拋物型的索穹頂。其平面呈橢圓形，尺寸為240.79米×192.02米，由聯(lián)方型索網(wǎng)、三道環(huán)索、桅桿及中央桁架組成，整個結構只有156個節(jié)點，分別在78根桅桿的兩端。這種索穹頂結構由連續(xù)的拉索和不連續(xù)的壓桿組成，實現(xiàn)了富勒關于“壓桿的孤島存在于拉桿的海洋中”的思想，由于材料強度得到了最充分的發(fā)揮，結構受力合理，效率極高，其用鋼指標不到30千克/平方米。
這個目前世界上最大的張拉結構體系體育館被評為1992年全美最佳設計。索穹頂結構的發(fā)展是輕型空間結構的一大突破，它在結構設計上的一個突出優(yōu)勢就是隨著跨度的增加，而結構用鋼指標的增加并不明顯，因而在大跨度建筑中極具應用前景。
名古屋體育館
1997年建成的日本名古屋體育館是當前世界上跨度最大的單層網(wǎng)殼結構。該體育館建筑直徑達229.6米，結構直徑達187.2米。結構采用以鋼管構成的三向網(wǎng)格，每個節(jié)點上都有6根桿件相交，采用直徑為1.45米的加肋圓環(huán)，鋼管桿件與圓環(huán)焊接，成為能承受軸向力與彎矩的剛性節(jié)點。為了減小高空作業(yè)、提高焊接質量和縮短建設周期，結構施工時采用了整體提升的方法將重1.3萬噸的屋蓋提升到位，僅30個月的時間便施工完畢。如果建筑面積按照球殼表面積計算，鋼材與裝飾材料等加在一起，重量約為300千克/平方米。該體育館單層網(wǎng)殼的結構形式，不僅在建筑功能上滿足了室內棒球運動至少60米高度限值的要求，而且屋頂厚度的減小和較少的結構構件使得建造費用得以降低。另外，該體育館還充分有效地利用水資源，是日本眾多設置雨水利用裝置的大型建筑物中規(guī)模最大的一個，每年收集利用的雨水達3.6萬立方米，通過管道送到地下儲水庫。
由于羅馬尼亞布加勒斯特穹頂?shù)膯螌泳W(wǎng)殼(直徑93.5米)在1961年的一次暴風雪后出現(xiàn)過倒塌事故，大跨度的單層網(wǎng)殼一直被視為禁區(qū)，而名古屋穹頂之所以獲得突破性的進展是與科研工作分不開的，在設計中曾對各種荷載情況以及抗震、穩(wěn)定與施工過程中的缺陷進行了具體的分析和研究。
福岡體育館
1993年建成的日本福岡體育館是日本建造的第一座超大型開合式屋蓋結構的體育場。整個體育場呈圓形，建筑直徑達222米，結構直徑達212米，表面覆有3毫米厚的金屬鈦層。球形屋蓋由3塊可旋轉的扇形網(wǎng)殼組成，最下面1片固定，中間及上面兩片可沿著外側圓形軌道移動，開合方式為回轉重疊式，可使穹頂形成全封閉、半開敞和全開敞3種狀態(tài)。為防止強震時屋頂?shù)南嗷ヅ鲎埠突瑒樱Y構還安裝了振動控制阻尼器。結構用鋼指標約為200千克/平方米。
開啟結構具有回歸自然和多功能綜合利用的特點，其目的是為了創(chuàng)造更適合人們需要的環(huán)境并節(jié)約能源降低整個建筑的造價，產(chǎn)生了非常好的社會經(jīng)濟效果，引起了國際體育界的廣泛關注。
從上述國內外高層建筑、大跨度建筑中可以看出，他們的優(yōu)秀之處在于以下3點：
第一，實現(xiàn)了在環(huán)境布局和治理、建筑空間和形式、結構體系和材料、構筑方法和效益之間的協(xié)調一致，實現(xiàn)了建筑與結構的高度融合。
第二，這些建筑物結構體系的創(chuàng)新促使了一種新體系的大面積推廣和應用。
第三，結構體系的高效使得用鋼指標大幅度減小，取得了良好的經(jīng)濟效益。因此可以說，先進合理的結構創(chuàng)新帶來了建筑美學與經(jīng)濟效益的雙豐收。
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