⑵斜拉結(jié)構(gòu)

斜拉結(jié)構(gòu)是由主結(jié)構(gòu)、塔柱和拉索構(gòu)成的一種索結(jié)構(gòu)形式。主結(jié)構(gòu)可以是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、折板結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)形式。斜拉結(jié)構(gòu)多用于橋梁結(jié)構(gòu)，即斜拉橋。從文獻記載來看，1972年建造的慕尼黑奧運會主賽場館是斜拉結(jié)構(gòu)第一次在重大工程結(jié)構(gòu)中應用。目前斜拉結(jié)構(gòu)已作為一種主要的結(jié)構(gòu)形式，在國內(nèi)外工程項目中得到應用，典型的工程項目有以下兩種：

①天津濱海國際會展中心

天津濱海國際會展中心是2008年夏季達沃斯論壇主會場，屋蓋結(jié)構(gòu)體系采用了大跨度斜拉折板網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其中屋面上下層的每個折板形單元為1榀平面鋼管相貫桁架，這些折板形的平面桁架通過豎向和斜向的平面鋼管相貫桁架構(gòu)成了屋蓋鋼結(jié)構(gòu)體系。

②山東茌平體育場

山東茌平體育場屋蓋為圓錐面，平面投影為月牙形，長度約為200米，寬度約30米，屋面最高點標高35.75米。屋面結(jié)構(gòu)體系采用空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，支承在混凝土柱上，同時在體育場主席臺后的桁架柱和體育場兩端實腹柱上設置斜拉索作為屋蓋結(jié)構(gòu)的彈性支承，形成斜拉結(jié)構(gòu)。

⑶索穹頂結(jié)構(gòu)

索穹頂結(jié)構(gòu)是由連續(xù)的拉索和間斷的壓桿構(gòu)成的一種自平衡、自應力結(jié)構(gòu)體系，是目前最接近Fuller張拉整體結(jié)構(gòu)思想的結(jié)構(gòu)體系。由于該結(jié)構(gòu)體系主要以拉桿為主，因而構(gòu)件材料強度得以充分發(fā)揮，尤其是采用強度本身就很高的拉索材料（拉索材料的抗拉強度通常可高出普通鋼材強度5~8倍），因此索穹頂結(jié)構(gòu)的自重較輕，跨越能力較大。

索穹頂結(jié)構(gòu)的概念是由美國工程師Geiger提出的，他認為空間的跨越能力是由連續(xù)的張拉索和不連續(xù)的壓力桿完成的。在這一理論基礎上，提出了索穹頂結(jié)構(gòu)基本概念，即索穹頂結(jié)構(gòu)是中央張拉環(huán)經(jīng)由數(shù)目為四的倍數(shù)的脊索、環(huán)索、壓桿和斜索而到達受壓環(huán)梁，從而形成一個完整封閉的張拉結(jié)構(gòu)體系，上述索穹頂結(jié)構(gòu)形式又稱為Geiger索穹頂或肋環(huán)形索穹頂。

對于Geiger索穹頂結(jié)構(gòu)而言，索網(wǎng)平面外剛度不足，容易失穩(wěn)、承受如風荷載、地震作用等非對稱荷載性能較差，針對上述缺點，美國工程師M.P.Levy和T.F.Jing對其進行了改進，將輻射狀脊索改為聯(lián)方型布置，消除了結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在的機構(gòu)，取消了起穩(wěn)定作用的谷索。

截止到目前，從公開發(fā)表的相關文獻來看，國內(nèi)外已有12項索穹頂工程應用，其中國外8項、國內(nèi)4項（含臺灣），中國大陸最大的索穹頂結(jié)構(gòu)為鄂爾多斯伊金霍洛旗體育活動中心索穹頂，跨度71.2米，遠落后于美國喬治亞索穹頂（240米×93米）。

①鄂爾多斯伊金霍洛旗體育活動中心索穹頂

該工程是目前我國第一個大型索穹頂結(jié)構(gòu)工程，屋蓋建筑平面呈圓形，直徑為71.2米，屋蓋矢高約5.5米。由外環(huán)梁、內(nèi)環(huán)梁、斜索、脊索及兩圈撐桿組成，表面覆蓋PTFE和ETFE兩種膜材。經(jīng)過模擬分析及方案優(yōu)化，擬采用地面組裝、整體提升、外脊索、外斜索分步張拉的安裝方法。該屋蓋承包單位為北京紐曼帝蒙膜建筑技術有限公司，索張拉單位為北京建筑工程研究院，索生產(chǎn)廠家為廣東堅朗五金制品有限公司。

②無錫科技交流中心索穹頂

無錫太湖國際高科技園區(qū)科技交流中心鋼結(jié)構(gòu)設計中，24米的采光頂采用了索穹頂結(jié)構(gòu)。根據(jù)工程特點，選用了Geiger型索穹頂，結(jié)合下部結(jié)構(gòu)考慮，結(jié)構(gòu)采用10道脊索、兩道環(huán)索及相應的斜索、壓桿。

③中國（太原）煤炭交易中心索穹頂

中國煤炭交易中心——展覽中心中央?yún)^(qū)采光頂為玻璃幕墻次索網(wǎng)與索穹頂組合的索網(wǎng)穹頂結(jié)構(gòu)，平面為圓形，直徑36米，矢高1.636米，結(jié)構(gòu)中心點標高25.8米。結(jié)構(gòu)的主要特點為在索穹頂主結(jié)構(gòu)的基礎上，增加了上層幕墻次索網(wǎng)，屋蓋覆蓋材料采用點支式玻璃屋面。索穹頂為Geiger型。結(jié)構(gòu)由上海寶冶集團工安分公司承擔，并于2011年1月18日開始了整體索結(jié)構(gòu)的提升工作。該結(jié)構(gòu)體系在索穹頂主結(jié)構(gòu)基礎上，增加了上層幕墻次結(jié)構(gòu)網(wǎng)，屋面覆蓋材料采用點支式玻璃屋面。

⑷索桁架結(jié)構(gòu)

索桁架是由飛柱和索組成的索結(jié)構(gòu)，可分為平面索桁架結(jié)構(gòu)和空間索桁架結(jié)構(gòu)。平面索桁架結(jié)構(gòu)多用于玻璃幕墻結(jié)構(gòu)，屬于雙層索系結(jié)構(gòu)，包含魚腹式索桁架和自平衡索桁架。

近年來，索桁架結(jié)構(gòu)在建筑采光頂中應用逐漸增多，常用的索桁架結(jié)構(gòu)形式有魚腹式索桁架、張弦拱索桁架以及輪輻式索桁架。從結(jié)構(gòu)構(gòu)成來看，前兩種屬于純平面受力，而輪輻式已經(jīng)具有空間受力的特點了。

索桁架結(jié)構(gòu)在大跨度建筑結(jié)構(gòu)領域的工程應用有1993年建成的德國斯圖加特納卡體育場罩棚膜結(jié)構(gòu)、1997年建成的馬來西亞吉隆坡室外體育場罩棚結(jié)構(gòu)以及2002年韓日世界杯的韓國釜山體育場和仁川體育場罩棚結(jié)構(gòu)。國內(nèi)的典型工程應用有深圳寶安體育場。（待續(xù)）

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