1　前言

　　近年來，大跨度、大空間的我國各地得到了迅猛發展。空間結構技術可被譽為一個國家建筑業水平的象征[1]，在國內外一些著名的城市中不乏建筑造型藝術和結構技術都達到了出神入化境地的空間結構，而這些優美的空間結構也被視為該城市的標志。平面結構從技術經濟方面講，很難跨越很大的空間，也很難滿足建筑平面、空間和造型方面的要求。解決大跨度建筑結構最具有競爭性的結構就是空間結構，即在荷載作用下，具有三維受力特性并在空間工作的結構。

　　單層球面網格是目前最常用的形式之一，隨著建筑設計個性化、自由化的發展，三角形劃格自由曲面結構形式根據建筑設計的要求在單層球面網殼、柱狀網殼常用的形式上進行了拓展，形成了造型復雜而結構優美的天幕、中庭采光頂、雨篷等建筑的點睛之筆。下面是一些案例。

　　從上面案例可以看到，玻璃面層距離主體鋼結構較近，從而顯得整個結構體系輕盈通透，賦予建筑與結構之美感。經優化的設計賦予主體結構和幕墻系統趨于合理，對于鋼結構和幕墻的構件而言，其生產加工、連接工藝的先進性正是項目獲得成功的關鍵，值得深思。

　　2 典型案例介紹

　　2.1 網殼的基本分類

　　通常有按層數劃分、按高斯曲率劃分和按曲面（詞條“曲面”由行業大百科提供）外形劃分等三種分類方法。按照層數劃分，網殼結構主要有單層網殼、雙層網殼和三層網殼三種。網殼按高斯曲率劃分有以下三種：(1)零高斯曲率的網殼零高斯曲率是指曲面一個方向的主曲率半徑R1=∞,即K1=0; 而另一個主曲率半徑R2=a或-a(a為某一數值),即K≠0, 故又稱為單曲網殼。(2)正高斯曲率是指曲面的兩個方向主曲率同號, 均為正或均為負,即K1*K2>0。(3)負高斯曲率是指曲面兩個主曲率符號相反, 即K1*K2<0, 這類曲面一個方向是凸面, 一個方向是凹面。

　　按曲面外形劃分為：(1)柱面網殼：柱面網殼是由一根直線沿兩根曲率相同的曲線平行移動而成。根據曲線形狀不同，有圓柱面網殼、橢圓柱面網殼和拋物線柱面網殼。(2)球面網殼是由一母線(平面曲線)繞z軸旋轉而成。 (3)雙曲拋物面網殼是由一根曲率向下(K1>o)的拋物線(母線)沿著與之正交的另一根具有曲率向上(K2<0)的拋物線平行移動而成。該曲面呈馬鞍形。其高斯曲率K切割與組合，可以得到任意平面和各種美觀、新穎的復雜曲面。基本形式有柱面的切割與組合、球面的切割與組合、雙曲拋物面的切割與組合及柱面與球面的組合等。也是目前和將來網殼發展的主要趨勢。< p>

　　單層網殼構造簡單，重量輕，但穩定性較差 ，一般只適用于中、小跨度的屋蓋。當跨度較大(一般是 40m 以上)時，或對于有特殊技術要求(如在兩層之間安裝照明、音響和空調等設備)時，往往選用雙層網殼。而單層網殼可根據球面、柱面、雙曲拋物面體系再進行細分，讀者如有興趣可查閱相關資料，不在本文討論重點范圍內。

　　2.2 典型案例

　　(1)上海世博會世博軸是2010年上海世博會五大永久性建筑之一，是由大跨度張力索膜結構和六個鋼結構陽光谷組成。六個陽光谷形狀各異，屬于典型的自由曲面單層網殼結構。 而基本單元是三角形網格構成，結構構件以軸向受力為主，三角形網格對玻璃做在喇叭口內側，有利于玻璃系統的結構受力。

　　考慮到玻璃板塊之間的面法線夾膠角度變化不大，設計人員(武漢凌云集團)采用的是隱框玻璃附框、壓緊膠條（詞條“膠條”由行業大百科提供）弧形開模的處理方式，通過規整的較少的模具標準件，完成雙曲面造型要求。玻璃幕墻為半隱框形式。

　　這種系統也可用于半徑較大的空間球面網殼的玻璃設計中，板塊之間的夾角固定，如杭州國際博覽中心。

　　(2)上海世博會博物館是國際展覽局在全球唯一授權的永久性世博會專題博物館，是世界上極少兼具博物館與文獻中心功能的展館。華東設計研究總院通過“永恒的瞬間”的建筑創意，

　　展現了世博會一百五十年歷史沉淀與無數輝煌瞬間的平衡。建筑形態以“歷史河谷”與“歡慶之云”的碰撞來做詮釋，使世博會博物館成為城市中“承載歡樂記憶的容器”。較好的呈現了國際性、唯一性、專題性的這一特征主題。

　　考慮到“歡慶之云”具有6個立面，空間為單層異形網殼自由曲面，以矩形鋼為主要支撐結構截面。綜合安全、經濟性、工藝、美觀等方面的因素，同時考慮板塊之間角度變化大的特點，設計出帶合頁的單元板塊體系，為行業的技術發展，作了一種創新和嘗試。玻璃幕墻為全明框形式。

上一頁12下一頁