中国空间结构四十年发展与创新

罗尧治; 董冠森

doi:10.13206/j.gjgS24080629

中国空间结构四十年发展与创新

doi: 10.13206/j.gjgS24080629

浙江大学空间结构研究中心, 杭州 310058

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罗尧治,博士,教授,主要从事空间结构研究。Email:luoyz@zju.edu.cn

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出版历程
- 收稿日期: 2024-08-06

Development and Innovations of China's Spatial Structures over Forty Years

Space Structures Research Center, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China

摘要

摘要: 空间结构是一种广泛应用于大跨度、大空间和大面积建筑的结构形式,在国家基础设施和城市建设中占据重要地位。我国现已成为空间结构领域的大国,正逐步形成自己的技术特色,并向空间结构强国稳步迈进。总结了我国空间结构40年来在结构体系、理论方法及工程技术等方面的发展历程与创新成果。在结构体系方面,讨论了现代空间结构的分类方法,阐述了刚性、刚柔性和柔性三大类空间结构的力学特点及其工程实践,表明我国空间结构体系不断拓展,呈现多样化与现代化的发展趋势。在理论方法方面,回顾了空间结构计算、分析、设计等理论与方法的演进历程,并深入探讨了多阶段全过程模拟分析方法、群索优化控制分析方法、结构复杂行为分析的有限质点法、空间结构形态学等若干关键问题。在工程技术方面,总结了设计、建造与运维三个环节的技术进步;设计环节完善了标准规范体系,研发了一系列专用设计软件,建立了模型试验与节点试验技术;施工环节创新了多种高效施工工艺,推进了数字化智能化建造,提升了构件精密制造与智能加工水平;运维环节,结构感知、数据分析与状态评估等技术均取得了一定进展,并实现工程应用。最后展望了我国空间结构的未来发展重点,包括新型结构体系研发、空间结构智能化、绿色低碳空间结构以及既有空间结构评估与加固等。
- 空间结构 /
- 发展历程 /
- 结构体系 /
- 理论与方法 /
- 工程技术
Abstract: Spatial structures, widely utilized in long-span, large-space, and large-area buildings, playing a significant role in national infrastructure and urban development. China has become a major country in the field of spatial structures, gradually developing its own technological characteristics and steadily advancing toward becoming a strong nation in spatial structures. This paper summarized China’s 40-year development and innovative achievements in structural systems, theoretical methods, and engineering technologies of spatial structures. In terms of structural systems, this paper discussed the classification methods of modern spatial structures, and elaborated on the mechanical characteristics and engineering practices of three major categories: rigid, rigid-flexible, and flexible spatial structures. It demonstrated that China’s spatial structural systems were continuously expanding, exhibiting diversification and modernization trends. Regarding theoretical methods, the paper reviewed the evolution of theories and methods for spatial structural calculation, analysis, and design. It delved into several key issues, such as multi-stage whole-process simulation analysis methods, collaborative optimization and control analysis method for cable systems, finite particle method for structural complex behavior analysis, and spatial structure morphologies. In the aspect of engineering technology, the paper summarized the technological advancements in the design, construction, and operation maintenance phases. In design, the standard specification system had been improved, a series of specialized design software had been developed, and model testing and joint testing technologies had been established. In construction, various efficient construction technologies had been innovated, promoting digital and intelligent construction, and enhancing precision manufacturing and intelligent processing of members. For operation and maintenance, technologies such as structural sensing, data analysis, and state assessment had made certain progress and had been applied in engineering projects. Finally, the paper concluded with prospects for the future development of spatial structures in China, including the development of new structural systems, intelligent spatial structures, green and low-carbon spatial structures, and the assessment and reinforcement of existing spatial structures.
- spatial structures /
- development history /
- structural systems /
- theories and methodologies /
- engineering technologies

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