中国钢结构协会空间结构分会七届二次理事大会暨第十七届全国空间结构技术交流会于5月14-17日在广西桂林隆重召开。本次会议对网格结构、膜结构、索结构等各类空间结构设计、施工、制作、安装和技术研发方面的最新研究成果进行了广泛交流。空间结构分会是《钢结构（中英文）》第二主办单位中国钢结构协会的二级分会，成立于1993年，是我国空间结构行业的全国性专业社会团体。目前拥有550余家会员单位。分会秉持“规范行业、构建平台、技术引领、服务为先”的工作理念，经过近30年的发展，已成为我国空间结构行业最具影响力的社会团体，对促进我国空间结构的技术创新和工程建设发挥了积极作用。

分会理事长、《钢结构（中英文）》编委薛素铎教授于2020年在《钢结构（中英文）》第7期组织的专刊《空间结构创新发展》，及配合专刊出版，于工业建筑杂志社的“知播.云上星光”栏目推出的“中国空间结构的近期发展与工程实践”讲座，深受广大科研和技术人员关注和喜爱。

为促进空间结构领域科技成果及技术的交流和推广应用，本栏目拟对本次技术交流会中部分主旨报告进行系列报道，供同行学习，敬请关注。

冯 远

中国建筑西南设计研究院有限公司 总工程师

全国工程勘察设计大师

《钢结构（中英文）》编审委员会 委员

教授级高级工程师，国家一级注册结构工程师。

从事建筑结构设计39年，主持、审定、参与完成了100余项工程设计，获得全国优秀工程设计金奖和铜奖、中勘协优秀工程设计一等奖、中国建筑学会优秀结构设计一等奖等国家、省部级工程设计奖励70余项；主持或参加完成的科研项目10余项，获国家科技进步一等奖1项，省部级科技进步特等奖1项、一等奖4项、二等奖3项、三等奖3项。主编专著2本，发表论文60余篇；获得专利39项。

索膜结构：覆盖材料是膜材，结构的承重构件采用索（高效），表现出轻盈、通透的建筑形态，因此受到了喜爱。

现实中有很多体育场屋面材料没有采用膜材, 用了金属屋面。

膜材使用限制：

1）建筑师认为这些建筑形态不适合用膜材；

2）某些地区气候原因不适宜用膜材；

3）业主不喜欢膜材。

金属屋面的体育场是市场的一种需求，希望找到一种适用于体育场金属屋面罩棚的采用索的结构体系。

索膜结构：

1）结构效率高；

2）对边界的依赖性大，边缘构件截面大；

3）更希望圆形边界。

张弦结构：

1）上刚下柔结构，形成自平衡体系；

2）对边界的依赖性较小，边缘构件截面小。

这类上刚下柔结构受力特点为上部受压，下部受拉，形成自平衡体系。关键点要求结构完整，保证力流有效传递。

中部大开口体育场屋盖：

对于体育场，屋盖中部缺失。对屋盖上部压力和下部拉力力流的传递造成了中断，结构自平衡体系成立？

内环带桁架将周圈罩棚中截断的力流连通，形成力流闭合体。从而形成由下部索杆张力体系和上部单层网格组合而成的一种新型自平衡杂交空间结构体系 ——大开口车辐式索承网格结构。

该新型自平衡杂交空间结构体系，以张拉索杆为主要承重构件，充分发挥拉索的高强材料特性，大幅减小对主体结构的作用，可经济有效地跨越较大的跨度。

徐州奥体中心由体育场、综合训练馆、球类馆、游泳跳水馆、体育宾馆、商业、地下车库等建筑构成，总建筑面积约20.4万m²。体育场座席数3.5万座。

原创方案于2011年完成设计，2014年使用，举办了第十八届江苏省运会。

南北向外径约263m，内径200m；东西向外径约243m，内径129m。最大悬挑长度40m。

体育场屋盖平面图

体育场剖面图

罩棚和立面网格结构模型

索杆体系模型（索杆体系设42道径向索，每道径向索设3根撑杆）

注重细节处理，对节点设计，在满足力学要求的同时，充分考虑建筑效果。

徐州奥体中心建成全景

徐州体育场外景

徐州体育场侧面外景

徐州体育场内景

徐州奥体中心施工过程

徐州体育场屋盖结构施工过程

巴中体育场建筑面积5.5万m²，总坐席数约为3万座。

原创方案于2015年完成设计，2020年结构完工。

南北长约266.6m，东西宽约230m，南北悬挑23.9m，东西悬挑44.5m。

屋盖计算模型

立面效果

郑州市奥林匹克体育中心位于郑州市郑西新区的核心区域，体育中心包含体育场（6万座）、体育馆（1.6万座）、游泳馆（3000座）及配套商业四个部分, 总建筑面积约54万m²，其中体育场13.84万m²。

原创方案于2017年完成设计，2019年建成使用。举办了第十一届全国少数民族运动会。

体育场南立面图

体育场东西向剖面图

体育场南北向剖面图

体育场屋盖钢结构: 罩棚车辐式索承网格结构+网架结构+巨型桁架结构+立面桁架。

体育场屋盖钢结构：南北约291.5m，东西约311.6m；

索承单层网格结构：南北约257.9m，东西约237.0m；南北悬挑30.8m，东西悬挑54.1m；

三角形巨型桁架：跨度约为82m；

网架结构：最大跨度32m；

立面桁架：最大高度39m。

项目特点：

尺度大：外径291.5X311.6m；

悬挑长：54.1m；

边界复杂：网架+82m跨巨型桁架。

1. 在大开口车辐式索承网格结构中设置内环立体桁架，满足了更大的悬挑跨度需求

针对更大悬挑尺度及改善场内视觉效果的需求，在内环开口处设置三角形立体桁架，进一步加强了环箍效应，提高结构整体刚度，使得大开口车辐式索承网格结构体系能在更大悬挑尺度的体育场罩棚中得到应用，郑州奥体中心体育场看台罩棚的最大悬挑长度达54.1m。

实现了全球悬挑长度最大的大开口车辐式索承网格结构应用。

性能影响因素参数分析

2.复杂边界对大开口车辐式索承网格结构性能的影响研究

南北端82m跨度的空中弧形连廊，连廊内部具有上人使用功能。连廊采用巨型三角形桁架结构。同时作为体育场罩棚索承网格结构的支承结构，在索力及重力作用下呈弯扭受力状态。

罩棚大开口车辐式索承网格结构的支承边界的刚度变化较大：

1） 多点支承的网架。

2）82m跨弧形三角形桁架。上人使用，跨度大、荷载大，其竖向挠度相比网架大许多。

进行了大开口车辐式索承网格结构的水平刚度的敏感性研究。

水平刚度的敏感性研究

荷载—位移曲线对比

由荷载—位移曲线可见，边界水平刚度对罩棚结构的性能影响很小，再次证明该结构体系的自平衡特性，对边界不依赖。

水平刚度的变化对内部大开口车辐式索承网格结构环索索力、径索索力、撑杆轴力整体影响较小。

对环梁单元轴力、径梁单元轴力有一定的影响，随着外围网架宽度的增加，外围结构的整体刚度增大，索力传递到外围网架结构的比例增大，环梁和径向梁的轴力有所减小。

进行了大开口车辐式索承网格结构的竖向刚度的敏感性研究。

82m跨越结构的挠跨比从1/400到1/100，索承网格结构的竖向位移增幅约30%。对上部刚性杆内力增幅约8~10%，对索力影响小。

3. 设计与施工一体化

若不一体化考虑，设计可能纸上谈兵或施工成型的结构满足不了设计的力学要求。

安装时变会影响结构成形态，针对带内环桁架的索承网格结构，对6种张拉成形方案，考虑构件安装顺序，进行结构应力应变分析，分析时考虑应力应变累积效应。以施工成形态与设计态的变形和力的差值最小为目标来评估施工方案可行性，选择合适的张拉成形方案。

•无胎架成形法：先预加载构建悬索结构，后安装刚性构件，改变了结构原有的受力，说明柔性结构施工方法的确需要考虑对结构性能的影响，证明一体化技术的必要性。

郑州体育场实景

郑州体育场内景

郑州体育场外景（体育场南北开洞82m跨度弧形巨型桁架）

郑州体育场外景（体育场南北82m跨度弧形巨型桁架）

泰州体育公园总建筑面积17.6万m²，包括体育场、体育馆、游泳馆、健身馆、商业及地下车库等。体育场5.5万m²，3.05万座，属中型乙级场；体育馆6000座，属于中型乙级馆；游泳馆1500座，属中型乙级馆。

原创方案于2018年完成设计，2020年结构完工。

南北长约263m，东西宽约233m；

南北悬挑30m，西悬挑47.8m，东悬挑36m；

东立面拱跨约120m。

特点：

非对称布置：高度、悬挑长度；

东立面开洞设置大拱，跨度约120m。

结构体系构成

泰州体育场施工过程