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土木工程目前面临的形势范文1
通过对学校留学生3年的专业课（结构设计原理、桥梁工程）的教学实践以及和不同国家、不同年级的留学生相处，因留学生群体的特殊性，现针对学校在留学生教育教学方面存在的一些不足和改进对策进行探讨。
1.加强留学生的进校管理教育
如本科生入校时对学生进行学前教育，使学生树立明确的目标，让学生知道什么是大学生活，在大学期间什么是可以做的、什么是不可以做的。另外，学生了解学校的各种规章制度。但是留学生入校后，似乎因学前教育工作不足，学生没有明确的学习动力和目标，部分学生甚至以为来中国是度假的，有的学生在正常上课期间出去旅游。如何管理留学生是一个非常突出的问题。因留学生本身首先是本科生，进入大学学习需要具有学生管理经验的老师对留学生进行管理，使其了解大学文化、校园规章制度以及本科生的责任和义务。另外，从事留学生管理的教师需要具备英语交流和熟悉海外文化特点，能够深入留学生生活，指导留学生日常的行为，便于将留学生纳入正常管理范畴。
2.采用中西结合的自编教材
目前留学生主要是来自非洲和中东地区的留学生。学生中文基础差，尽管进校后进行中文培训，但对于专业课学习仍很难采用中文授课，需采用英语为主的双语授课，采用的教材也是英文教材。但是，土木工程专业是一门专业性、技术性强的学科，在很多领域都涉及规范问题，而且很多英文原版教材的教学思路与国内的教学内容不一致。如果都使用国外的规范，对教师是一个挑战，而且留学生来中国学习需对我国的设计规范有所了解，特别是很多留学生受中国海外项目资助来华学习。另外，使用英文授课，学生课余查询专业资料也是一个棘手问题，学生无法自主学习。如果采用中文授课，教材选用、教师配置、自主学习等一系列问题都解决了，但是不利于教学水平的提高，也不符合国际发展趋势。由于留学生采用英语为主的双语授课，教学特点和专业术语要求采用原版教材，而原版教材又有许多不适应教学需要的问题存在，所以，应该组织相关专家编写适合国内留学生土木工程教学的高水平教材。目前，学校结构设计原理有适合双语教学的教材，但国内专业主干课桥梁工程英文教材普遍缺乏，组织相关专家编写教材是目前留学生英语授课的当务之急。另外，教师也可选用部分原版教材的内容，再结合国内的发展现状以及规范内容编写部分有针对性的讲义，需要把教材内容与国际接轨。这需要教师投入大量的精力、时间准备课件和教学内容。
3.提高师资素质和积极性
目前，学校留学生土木工程专业教学采用英文教学，教师准备课件、讲义需要花费大量的工作时间，而且学生人数较少，导致教师的积极性不高。另外，据了解，国内高校对双语教学的工作量计算是常规教学的2～3倍，而学校目前留学生工作量是常规教学基数的1.5倍。按留学生人数教学，其人数系数为1，计算下来时间花费很多，但是工作量却很少。而且，常规本科生的教学相对成熟，如果教龄相对较长，在备课以及课前准备等方面投入相对容易。诸多因素导致教师对留学生的课程投入积极性需要进一步提高。高水平的师资是实施留学生教学的重要基础条件。高校双语教学师资的大量缺乏是普遍现象，因此，必须想尽一切办法和措施引进、培养高水平的留学生教师。在现有师资力量下，可以做好以下两方面的工作：一是留学生教学工作量折合成普通教学工作量的系数应在3～4，这样才能调动留学生教学教师的主动性和积极性；二是要制订留学生授课教学内容和评估标准，并规范教学内容，可以尝试听课方式，帮助教师把好教学关，保证留学生教学质量。
4.合理设置专业课程
目前学校留学生土木工程专业的课程设置为：专业基础课结构设计原理，72个学时；专业课桥梁工程（上），72个学时；桥梁工程（下），48个学时；钢结构原理，24学时；桥梁电算，24学时；还有1个月的桥梁工程实习、2周的毕业实习。最后为毕业设计。目前面临的一个问题是，学校留学生是中国企业合作资助，学生对桥梁实践课程感兴趣，多数认为桥梁实习1个月不够，有的甚至想去施工单位实习半年。但是专业课程设置中没有开设桥梁施工课程。
5.改进教学方法
要将现代教学改革精神贯彻到留学生专业教学中去，提倡课堂上教师与学生之间的互动，增强学生学习的自信心，注重学生主动学习。由于留学生教学的课堂时间十分紧张。为此，应尽量采用多媒体教学，同时将讲稿分发给学生，以提高课堂利用率。对于非英语为母语的学生，在学生英语水平参差不齐的情况下，任课教师应当表现出更多的耐心，采用循序渐进式的教学方法。对于专业课程的重要概念需要多次讲解，接着进行课后作业训练，使留学生对重要概念有一个逐步适应和认知的过程。另外，在教学过程中多注重与学生互动，经常进行课堂提问。如何提问是留学生教学研究中值得研究的问题。所提问题必须准确明白，无论在含义上还是在语言本身。尽量少用一般疑问句，宜用特殊疑问句，多用Why、Whynot、How、Howabout等发问，易于引出开放性问题，引导学生保持积极的思维状态，积极参与课堂教学，激发学生学习的积极性。追问时可采用选择问句。它有某种限定作用，引导学生定向思考。确认学生因英文语言障碍而未能准确表达的真实意思，可以用反意疑问句追问，以便检验。[1]
6.合理选择教学内容
土木工程目前面临的形势范文2
（石河子大学，新疆 石河子 832003）
摘 要：“建筑抗震设计”是一门理论性、实践性、综合性都很强的课程，震害分析在教学过程中处于核心地位，是培养学生分析解决问题的重要手段。文章结合石河子大学“建筑抗震设计”课程建设经验，介绍了基于震害分析的建筑抗震设计教学方法的基本思路，并以在混凝土结构抗震设计中的实践应用为例，具体分析以震害分析为核心的教学方法在概念设计、抗震计算，以及抗震构造措施等方面的应用。
关键词：建筑抗震设计；震害分析；教学思路；教学实践
中图分类号：G642.0 文献标识码：A文章编号：1002-4107（2015）09-0009-02
收稿日期：2014-12-28
作者简介：袁康（1982—），男，重庆合川人，石河子大学水利建筑工程学院土木工程系主任，博士，副教授，国家一级注册结构工程师，主要从事建筑结构工程研究。
基金项目：石河子大学一类课程“建筑抗震设计”
新疆地处亚欧大陆腹地，受南印度洋板块与欧亚板块碰撞作用以及来自北西伯利亚板块的挤压，构造运动强烈，是我国主要的内陆地震活动区域，也是国务院确定的地震重点监视防御区之一。进入20世纪以来，新疆境内发生6级以上地震100多次，平均每年一次以上，全区抗震设防烈度在6度以上的区域占全区总面积的80%以上，其中7度以上高烈度区域面积占60%以上，面临严峻的抗震形势[1]。因此，新疆地处地震高发区和高烈度区的抗震形势对当地建筑设计、施工等技术人员提出了更高要求。因而，建筑抗震设计在当地本科教学中的重要性更加突出。
随着近年来全球地震进入活跃期，强震频发，大量的工程震害为学生学习抗震知识和技能提供了生动的教学素材，尤其是汶川、玉树等一系列大震灾害引起了大家的重视，对典型震害的分析成为了促使相关抗震设计、构造施工技术进步的重要因素，如汶川地震后，我国的《建筑抗震设计规范》（GB2010 0011-2010）就进行了相应的修编[2]。因此，开展基于震害分析的“建筑抗震设计”教学方法改革也是石河子大学建筑抗震设计课程组一直探索的目标，在多年课程建设过程中，取得了较好的教学效果。本文将在分析“建筑抗震设计”课程的特点，剖析存在问题的基础上，阐述基于震害分析的研究型教学思路，并以在混凝土结构抗震设计中的实践应用为例，具体分析以震害分析为核心的教学方法在概念设计、抗震计算，以及抗震构造措施等方面的应用，以供参考。
一、“建筑抗震设计”课程特点及现状
“建筑结构抗震设计”课程在石河子大学开课学时为48学时，包括理论教学40学时和试验教学8学时，是建筑工程专业必修课程之一，同时也是一门涉及学科较广、综合性较强的课程，经过本课程的学习，为后续的毕业设计奠定基础，是建筑工程专业学生知识结构中重要的组成部分。
（一）涉及知识面广，对学生理论基础知识要求高
该课程主要涉及数学、力学、材料、结构等方面的知识，其先修课主要有工程数学、理论力学、材料力学、结构力学、建筑材料、钢结构、钢筋混凝土结构设计原理、钢筋混凝土结构设计、砌体结构、施工技术等，尤其是“单自由度和多自由度弹性体系地震反应分析”章节与结构力学中的动力学部分联系密切，是典型的“老师难教、学生难学”的章节。
（二）课程与规范联系紧密，条文规定多
该课程内容一般包括场地、地震作用计算、各种结构抗震设计，以及隔震减震技术等章节，其设置与《建筑抗震设计规范》的编排思路大致相同，可以说是规范的说明书。因此，教材中有大量的规范条文规定告诉学生应该如何去进行抗震设计，如何让学生印象深刻地去理解各种条文规定背后的含义是关键。
（三）实践教学缺失
该课程的另一特点是实践性极强，抗震设计事关人民生命财产安全，从学生阶段就培养学生的工程实践意识至关重要，而目前多数高校在抗震的实践教学方面存在缺失现象，其原因主要是抗震的试验手段主要有拟静力试验和振动台试验两种，均需要较长的试验准备周期和较高的经费投入。
综上，由于“建筑抗震设计”课程教学存在的上述问题，要“化繁为简、通俗易懂”地讲解这门看似枯燥、却对工程技术人员又十分重要的课程，需要借助地震灾害这个天然的试验场。工程震害分析与试验研究、理论分析是抗震技术发展的基本手段[3]，在地震灾害频发的今天，震害分析已经成为了抗震技术验证的最佳场所，如四川雅安芦山地震中，凡是按照新的抗震规范设计的建筑均实现了相应的抗震目标，没有出现房屋倒塌的现象。因此，在抗震教学环节中，专业教师更应当以震害分析为核心，来引导学生研究、学习工程震害，使学生能够有血有肉地理解书本知识。
二、基于震害分析的研究性教学思路
从各版“建筑抗震设计”教材不难发现，其在具体结构抗震设计中均是基于震害分析—概念设计—抗震计算—抗震构造的基本思路，可见震害分析是学习本课程的入手点，每种结构形式的震害现象对于后续的内容都具有强烈的指导意义。教学过程中尤其应当重视“分析”二字，在重视提高学生工程素质的当下，应当引导学生去理解每种震害发生的原因，设计、施工中如何去避免，从而使学生更加轻松地理解后续概念设计、抗震计算、抗震构造中大量的定量条文规定。
基于震害分析的研究型教学思路，即是在整个教学过程中始终紧扣震害分析这一前提，注重发挥学生的主观能动性去分析解决问题，在震害分析章节将震害现象归类为概念设计、抗震计算、抗震构造不符合规范要求的几种情况，设置研究问题，并告诉学生将在后续学习中逐步解决；在讲解到具体涉及前面设置问题的内容时，再带着学生一起解决问题。
三、基于震害分析的研究性教学实践
本文以混凝土框架结构抗震设计教学为例，阐述基于震害分析的研究型教学实践过程，具体教学思路如图1所示。
（一）基于震害分析的问题设置
混凝土框架结构是建筑工程领域最为常见的一种结构体系，尤其是在公共建筑当中。在历次地震中框架结构表现出了较好的抗震性能，但也有一些共性的震害现象得到了体现，因此，在讲述本章内容时，有必要将一些常见的震害现象集中梳理，设置研究问题（如下），在后续学习中不断解决。
1.框架结构中某一层集中倒塌现象。
2.建筑平面中角部破坏严重。
3.楼梯间框架柱剪切破坏。
4.邻近房屋碰撞破坏。
（二）基于震害分析的概念设计
中国的抗震设防采用“三水准设防、两阶段设计”[4]，其具体实施主要通过概念设计、抗震计算和构造措施三个方面，其中概念设计是对结构体型、结构体系、刚度分布、构件延性的总体把握，是结构抗震设计的最为重要问题。但由于学生对于知识的学习未通过毕业设计的综合实践锻炼，尚停留在碎片化的阶段，无法站在全局的高度来看待概念设计的重要性。此外，长久以来的应试教育模式培养出来学生更喜欢依靠计算解决问题的特性，认为只要进行了抗震计算就能够保证建筑结构的抗震能力，对概念设计的认识不足。因此，有必要从一开始就将各条概念设计规定与相应的震害对应起来，并逐条解决，基本主线为：概念设计条文—对应工程问题—工程震害现象—解决途径，即通过工程实例中发生的震害现象，追溯其在设计阶段不符合抗震概念设计的情况，引导学生探寻相关解决途径。
（三）基于震害分析的抗震计算
结构抗震计算包括地震作用计算，地震力分配、内力组合及调整、截面承载力抗震设计、节点设计等内容，其中内力调整是此部分内容的核心问题，是实现框架结构合理破坏模式的关键所在，主要包括了“强节点弱构件、强柱弱梁、强剪弱弯”的内力调整思路[5]，以及底层柱、角柱的内力放大。在讲述这些关键问题的时候可回到历次震害中发现的震害问题，引出震害分析中设置的问题：大量的结构并未实现梁端出铰的合理破坏模式，而是某一层柱集中倒塌的情况；以及底层柱和角柱的破坏往往更为严重的现象。带领学生以工程师的角度去从设计、施工角度查找出现上述问题的原因，理解按照合理破坏模式要求的内力放大调整方法。以汶川地震为例，当出现远超设防烈度的地震作用时，几乎没有一栋建筑实现了强柱弱梁的破坏形式，是值得工程人员深省的，因此，《建筑抗震设计规范》（GB2010 0011-2010）在内力调整系数上进一步放大。
（四）基于震害分析的抗震构造措施
抗震构造措施，是根据抗震概念设计原则，不需要计算而对结构和非结构部分必须采取的各种细部要求，主要包括对梁、柱截面尺寸的限制，钢筋直径、间距的限值等等，此部分内容与震害分析中的构件层面破坏密切相关，讲解中若采用完全“顺向讲授式”教学，学生很难记住相关的条文规定。教学中应结合震害分析，采用“反向研讨式”教学，即思考若不按条文规定会出现什么震害问题。例如，在讲授节点核心区配箍率的要求时，可联系震害中典型节点破坏的现象——由于节点区箍筋不足或间距过大，柱纵筋压曲外鼓，引导学生明白节点对结构维持大震不倒的重要性，以及箍筋体积配箍率可确保节点延性的意义。
“建筑抗震设计”是一门理论性、实践性、综合性都很强的课程，涉及大量的规范条文，如何生动地让学生理解相关条文背后的依据是关键，而大量的规范条文修编都是以无数次强震为代价。因此，震害分析在教学过程中处于核心地位，是培养学生分析解决问题的重要手段，课程组在教学改革过程中的成效表明，不断穿插震害分析不但可以提高学生的专业兴趣，更使学生在理论知识综合应用、工程质量意识等方面得到了锻炼，在毕业设计环节中更加得心应手。
参考文献：
[1]张勇.新疆农村抗震民居房屋结构类型及应用[J].震灾防御技术，2006，（4）.
[2][4]GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
土木工程目前面临的形势范文3
关键词：空间结构 回顾 展望
一、概 述
在这实际的三维世界里，任何结构物本质上都是空间性质的，只不过出于简化设计和建造的目的，人们在许多场合把它们分解成一片片平面结构来进行构造和计算。与此同时，无法进行简单分解的真正意义上的空间体系也始终没有停止其自身的发展，而且日益显示出一般平面结构无法比拟的丰富多彩和创造潜力，体现出大自然的美丽和神奇。空间结构的卓越工作性能不仅仅表现在三维受力，而且还由于它们通过合理的曲面形体来有效抵抗外荷载的作用。当跨度增大时，空间结构就愈能显示出它们优异的技术经济性能。事实上，当跨度达到一定程度后，一般平面结构往往已难于成为合理的选择。从国内外工程实践来看，大跨度建筑多数采用各种形式的空间结构体系。
近二十余年来，各种类型的大跨空间结构在美、日、欧等发达国家发展很快。建筑物的跨度和规模越来越大，目前，尺度达150m以上的超大规模建筑已非个别；结构形式丰富多彩，采用了许多新材料和新技术，发展了许多新的空间结构形式。例如 1975年建成的美国新奥尔良“超级穹顶”（Superdome），直径207m，长期被认为是世界上最大的球面网壳；现在这一地位已被1993年建成夏径为222m的日本福冈体育馆所取代，但后者更著名的特点是它的可开合性：它的球形屋盖由三块可旋转的扇形网壳组成，扇形沿圆周导轨移动，体育馆即可呈全封闭、开启1／3或开启2／3等不同状态。1983年建成的加拿大卡尔加里体育馆采用双曲抛物面索网屋盖，其圆形平面直径135m，它是为1988年冬季奥运会修建的，外形极为美观，迄今仍是世界上最大的索网结构。70年代以来，由于结构使用织物材料的改进，膜结构或索-膜结构（用索加强的膜结构）获得了发展，美国建造了许多规模很大的气承式索-膜结构；1988年东京建成的“后乐园”棒球馆，也采用这种结构技术尤为先进，其近似圆形平面的直径为204m；美国亚特兰大为1996年奥运会修建的“佐治亚穹顶”（Geogia Dome，1992年建成）采用新颖的整体张拉式索一膜结构，其准椭圆形平面的轮廓尺寸达192mX241m。许多宏伟而富有特色的大跨度建筑已成为当地的象征性标志和著名的人文景观。
由于经济和文化发展的需要，人们还在不断追求覆盖更大的空间，例如有人设想将整个街区、整个广场、甚至整个山谷覆盖起来形成一个可人工控制气候的人聚环境或休闲环境；为了发掘和保护古代陵墓和重要古迹，也有人设想采用超大跨度结构物将其覆盖起来形成封闭的环境。目前某些发达国家正在进行尺度为300m以上的超大跨度空间结构的设计方案探讨。
可以这样说，大跨空间结构是最近三十多年来发展最快的结构形式。国际《空间结构》杂志主编马考夫斯基（Z.S.Makowski）说：在60年代“空间结构还被认为是一种兴趣但仍属陌生的非传统结构，然而今天已被全世界广泛接受。”从今天来看，大跨度和超大跨度建筑物及作为其核心的空间结构技术的发展状况已成为代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。
世界各国为大跨度空间结构的发展投入了大量的研究经费。例如，早在20年前美国土木工程学会曾组织了为期 10年的空间结构研究计划，投入经费 1550万美元。同一时期，西德由斯图加特大学主持组织了一个“大跨度空间结构综合研究计划”，每年研究经费100万马克以上。这些研究工作为各国大跨度建筑的蓬勃发展奠定了坚实的理论基础和技术条件。国际壳体和空间结构学会（IASS）每年定期举行年会和各种学术交流活动，是目前最受欢迎的著名学术团体之一。
我国大跨度空间结构的基础原来比较薄弱，但随着国家经济实力的增强和社会发展的需要，近十余年来也取得了比较迅猛的发展。工程实践的数量较多，空间结构的类型和形式逐渐趋向多样化，相应的理论研究和设计技术也逐步完善。以北京亚运会（1990）、哈尔滨冬季亚运会（1996）、上海八运会（1997）的许多体育建筑为代表的一系列大跨空间结构——作为我国建筑科技进步的某种象征在国内外都取得了一定影响。
种种迹象说明，我国虽然尚是一个发展中国家，但由于国大人多，随着国力的不断增强，要建造更多更大的体育、休闲、展览、航空港、机库等大空间和超大空间建筑物的需求十分旺盛，而且这种需求量在一定程度上可能超过许多发达国家。这是我国空间结构领域面临的巨大机遇。
但与国际先进水平相比，我国大跨空间结构的发展仍存在一定差距。主要表现在结构形式还比较拘谨，较少大胆创新之作，说明新颖的建筑构思与先进的结构创造之间尚缺乏理想的有机结合，尤其是150m以上的超大跨度空间结构的工程实践还比较少；结构类型相对地集中于网架和网壳结构，悬索结构用得比较少，而一些有巨大前景的新颖结构形式如膜结构和索-膜结构、整体张拉结构、可开合结构等在国外已有不少成功的工程实践，在我国则还处于空白或艰难起步阶段。情况看来是，我国空间结构的发展经过十余年来在较为平坦的草原上的驰骋之后，似乎遇上了一个需要努力跃上的新台阶。这一新台阶包含材料和生产条件等技术问题，也包含尚未很好解决的一些理论问题。为促进我国空间结构进一步的更高层次的发展，有待科技工作者和企业家努力创造条件，以求得这些技术问题和理论问题较快较好地解决。
大跨空间结构的类型和形式十分丰富多彩，习惯上分为如下这些类型：钢筋混凝土薄壳结构；平板网架结构；网壳结构；悬索结构；膜结构和索－膜结构；近年来国外用的较多的“索穹顶”（Cable Dome)实际上也是一种特殊形式的索－膜结构；混合结构(Hybrid Structure)，通常是柔性构件和刚性构件的联合应用。
在上述各种空间结构类型中，钢筋混凝土薄壁结构在50年代后期及60年代前期在我国有所发展，当时建造过一些中等跨度的球面壳、柱面壳、双曲扁壳和扭壳，在理论研究方面还投入过许多力量，制定了相应的设计规程。但这种结构类型日前应用较少，主要原因可能是施工比较费时费事。平板网架和网壳结构，还包括一些未能单独归类的特殊形式，如折板式网架结构、多平面型网架结构、多层多跨框架式网架结构等，总起来可称为空间网格结构。这类结构在我国发展很快，且持续不衰。悬索结构、膜结构和索-膜结构等柔性体系均以张力来抵抗外荷载的作用，可总称为张力结构。这类结构富有发展前景。下面按这两个大类简要介绍我国空间结构的发展状况。
二、空间网格结构
网壳结构的出现早于平板网架结构。在国外，传统的肋环型穹顶已有一百多年历史，而第一个平板网架是1940年在德国建造的（采用Mero体系）。中国第一批具有现代意义的网壳是在50和60年代建造的，但数量不多。当时柱面网壳大多采用菱形“联方”网格体系，1956年建成的天津体育馆钢网壳（跨度52m）和l961年同济大学建成的钢筋混凝土网壳（跨度40m）可作为典型代表。球面网壳则主要采用助环型体系，1954年建成的重庆人民礼堂半球形穹顶（跨度46.32m）和1967年建成的郑州体育馆圆形钢屋盖（跨度64m）习能是仅有的两个规模较大的球面网壳。自此以后直到80年代初期，网壳结构在我国没有得到进一步的发展。
相对而言自第一个平板网架（上海师范学院球类房，31.5mx40.5m）于1964年建成以来，网架结构一直保持较好发展势头。1967年建成的首都体育馆采用斜放正交网架，其矩形平面尺寸为99mx112m，厚6m，采用型钢构件，高强螺栓连接，用钢指标65kg每平米（1kg每平米≈9.8pa）。1973年建成的上海万人体育馆采用圆形平面的三向网架净架110m，厚6m，采用圆钢管构件和焊接空心球结点，用钢指标47kg每平米。当时平板网架在国内还是全新的结构形式，这两个网架规模都比较大，即使从今天来看仍然具有代表性，因而对工程界产生了很大影响。在当时体育馆建设需求的激励下，国内各高校、研究机构和设计部门对这种新结构投入了许多力量，专业的制作和安装企业也逐渐成长，为这种结构的进一步发展打下了较坚实的基础。改革开放以来的十多年里是我国空间结构快速发展的黄金时期而平板网架结构就自然地处于捷足先登的优先地位。甚至80年代后期北京为迎接1990年亚运会兴建的一批体育建筑中，多数仍采用平板网架结构。在这一时期，网架结构的设计已普遍采用计算机，生产技术也获得很大进步，开始广泛采用装配式的螺栓球结点，大大加快了网架的安装。
但事物总是存在两个方面。在平板网架结构一枝独秀地加快发展的同时，随着经济和文化建设需求的扩大和人们对建筑欣赏品位的提高，在设计日益增多的各式各样大跨度建筑时，设计者越来越感觉到结构形式的选择余地有限，无法满足日益发展的对建筑功能和建筑造型多样化的要求。这种现实需求对网壳结构、悬索结构等多种空间结构形式的发展起了良好的刺激作用。由于网壳结构与网架结构的生产条件相同，国内已具备现成的基础，因而从80年代后半期起，当相应的理论储备和设计软件等条件初步完备，网壳结构就开始了在新的条件下的快速发展。建造数量逐年增加，各种形式的网壳，包括球面网壳、柱面网壳、鞍形网壳（或扭网壳）、双曲扁网壳和各种异形网壳，以及上述各种网壳的组合形式均得到了应用；还开发了预应力网受、斜拉网壳（用斜拉索加强网壳）等新的结构体系。近几年来建造了一些规模相当宏大的网壳结构。例如1994年建成的天津体育馆采用肋环斜杆型（Schwedler型）双层球面网壳，其圆形平面净跨108m，周边伸出13.5m，网壳厚度3m，采用圆钢管构件和焊接空心球结点，用钢指标55kg每平米。1995年建成的黑龙江省速滑馆用以覆盖400m速滑跑道，其巨大的双层网壳结构由中央柱面壳部分和两端半球壳部分组成，轮廓尺寸86.2mx191.2m，覆盖面积达15000平米，网壳厚度2.1m，采用圆钢管构件和螺栓球结点，用钢指标50kg每平米。1997年刚建成的长春万人体育馆平面呈桃核形，由肋环型球面网壳切去中央条形部分再拼合而成，体型巨大，如果将外伸支腿计算在内，轮廓尺寸达146mx191.7m，网壳厚度2.8m，其桁架式“网片”的上、下弦和腹杆一律采用方（矩形）钢管，焊接连接，是我国第一个方钢管网壳。这一网壳结构的设计方案是由国外提出的，施工图设计和制作安装由国内完成。
在网壳结构的应用日益扩大的同时，平板网架结构并未停止其自身的发展。这种目前来看已比较简单的结构有它自己广泛的使用范围，跨度不拘大小；而已近几年在一些重要领域扩大了应用范围。例如在机场维修机库方面，广州白云机场80m机库（199年）、成都机场 140m机库（1995年）、首都机场2Zmx150m机库（1996年）等大型机库都采用平板网架结构。这些三边支承的平板网架规模巨大，且需承受较重的悬挂荷载，常采用较重型的焊接型钢（或钢管）结构，有时需采用三层网架；其单位面积用钢指标可达到一般公用建筑所用网架的一倍或更多。单层工业厂房也是近几年来平板网架获得迅速发展的一个重要领域。为便于灵活安排生产工艺，厂房的柱网尺寸有日益扩大的趋向，这时平板网架结构就成为十分经济适用的理想结构方案。1991年建成的第一汽车制造厂高尔夫轿车安装车间面积近8万平米（189.2mx421.6m），柱网21mx12m，采用焊接球结点网架，用钢指标31kg每平米。该厂房是目前世界上面积最大的平板网架结构。1992年建成的天津无缝钢管厂加工车间面积为6万平米（108m x 564m），柱网36m x 18m，采用螺栓球结点网架，用钢指标32kg每平米，与传统的平面钢桁架方案比较，节省了47％。鉴于这类厂房的巨大圆积，它们确实为平板网架结构的发展提供了广阔的新领域。十分明显，包括网架和网壳在内的空间网格结构是我国近十余年来发展最快，应用最广的空间结构类型。这类结构体系整体刚度好，技术经济指标优越，可提供丰富的建筑造型，因而受到建设者和设计者的喜爱。我国网架企业的蓬勃发展也为这类结构提供了方便的生产条件。据估计，近几年我国每年建造的网架和网壳结构达800万平方米建筑面积，相应钢材用量约20万t。这么大的数字是任何其它国家无法比拟的，无愧于“网架王国”这一称号，难怪国外有关企业对这一巨大市场垂涎欲滴。
如此大的发展势头自然也会带采一些问题。与国际水平相比，我国目前网架生产的工艺水平和质量管理水平尚有一定距离。尤其是在市场需求带动下，大量小型网架企业雨后春笋般成立起来，难免良莠不齐，设计也非总由有经验人士担任。因而大力加强行业管理，切实把握住设计制作和安装质量，是促进我国空间结构进一步健康发展的重要课题。
三、张力结构
中国现代悬索结构的发展始于50年代后期和60年代，北京的工人体育馆和杭州的浙江人民体育馆是当时的两个代表作。北京工人体育馆建成于1961年，其圆形屋盖采用车辐式双层悬索体系，直径达94m。浙江人民体育馆建成于1967年，其屋盖为椭圆平面，长径80m，短径60m．采用双曲抛物面正交索网结构。
世界上最早的现代悬索屋盖是美国于1953年建成的Raleigh体育馆，采用以两个斜放的抛物线拱为边缘构件的鞍形正交索网。我国建造的上述两个悬索结构无论从规模大小或技术水平来看在当时都可以说是达到国际上较先进水平的。但此后我国悬索结构的发展停顿了较长一段时间，一直到80年代，由于大跨度建筑的发展而提出的对空间结构形式多样化的要求，这种形式丰富的轻型结构重新引起了人们的热情，工程实践的数量有较大增长，应用形式趋于多样化理论研究也相应地开展起来形势相当喜人。
柔性的悬索在自然状态下不仅没有刚度，其形状也是不确定的。必须采用敷设重屋面或施加预应力等措施，才能赋予一定的形状，成为在外荷作用下具有必要刚度和形状稳定性的结构。值得称道的是，我国的科技人员在学习和吸收国外先进经验的同时，在结合工程具体条件创造更加符合中国国情的结构应用形式方面做了不少尝试和创新。
例如，山东省淄博等地把悬索结构应用于中小型屋盖结构中，颇具特色。他们主要采用单层平行索系或伞形辐射索系加钢筋混凝土屋面板的构造方式。施工时先将屋面板挂在索上（使索正好位于板缝中），在板上临时加载使索伸长，然后在板缝中浇灌细石混凝土，待达到一定强度后卸去临时荷载，即形成具有一定预应力的“悬挂薄壳”。这种构造和施工方法不需要复杂的技术和设备，造价也比较低。
为了提高单层悬索的形状稳定性，在单层平行索系上设置横向加劲梁（或桁架）的办法也是十分有效的。横向加劲构件的作用有二：一是传递可能的集中荷载和局部荷载使之更均匀地分配到各根平行的索上；二是通过下压横向加劲构件的两端到预定位置或通过对索进行张拉使整个体系建立预应力，从而提高屋盖的刚度。从安徽体育馆等几个工程的实践来看这种混合结构体系施工方便，用料经济，是一种成功的创造。
由一系列承重索和曲率相反的稳定索组成的预应力双层索系，是解决悬索结构形状稳定性的另一种有效形式。其工作机理与预应力索网有类似之处。1966年瑞典工程师Jawerth首先在斯德哥尔摩滑冰馆采用由一对承重索和稳定索组成被称为“索桁架”的专利体系，其后这种平面双层索系在各国获得相当广泛刚用。我国无锡体育馆也采用了这种体系。作为对这种体系的改进，吉林滑冰馆采用了一种新型的空间双层索系，它的承重索与稳定索在不同一阵平面内，而是错开半个柱距，从而创造了新颖的建筑造型，而且很好地
解决了矩形平面悬索屋盖通常遇到的屋面排水问题。这一新颖结构参加了1987年在美国举行的国际先进结构展览。
我国悬索结构发展的另一个特点是在许多工程中运用了各种组合手段。主要的方式是将两个以上预应力索网或其它悬索体系组合起来，并设置强大的拱或刚架等结构作为中间支承，形成各种形式的组合屋盖结构。例如四川省体育馆和青岛市体育馆的屋盖是由两片索网和作为中间支承的一对钢筋混凝土拱组合起来的。北京朝阳体育馆由两片索网和被称为“索拱体系”的中央支承结构组成。中央索拱体系由两条悬索和两个钢拱组成，本身是一种混合结构，其概念也具有创新意义。采用各种组合式屋盖不仅进一步丰富了建筑
造型，而且往往能更好地满足某些建筑功能上的要求，例如为体育馆建筑提供了“最优”的内部空间。单纯从技术经济角度，单片索网或其它悬索体系可以经济地跨越很大的跨度，本非必须采用中间支承结构。所以，采用组合式屋盖在很多场合毋宁说主要是出于建筑造型和使用功能方面的考虑。从我国这几年的实践效果来看，它在这方面是起到了预期作用的。
将斜拉体系引用到屋盖结构中来，可形成一系列混合结构形式。这种体系利用由塔柱顶端伸出的斜拉索为屋盖的横跨结构（主梁、桁架、平板网架等）提供了一系列中间弹性支承，使这些横跨结构不需靠增大结构高度和构件截面即能跨越很大的跨度。前面提到的斜拉网壳也属于这类混合结构。
尽管十余年来悬索结构取得了可喜的发展，但与网架和网壳结构比较其发展相对较慢，分析起来可能有两方面的原因：（1）悬索结构的设计计算理论相对复杂一些，又缺少具有较高商品化程度的实用计算程序，因而难于为一般设计单位普遇采用；（2）尽管悬索结构的施工并不复杂，但一般施工单位对它不够熟悉，更没有形成专业的悬索结构施工队伍，这也影响建设单位和设计单位大胆采用这种结构形式。
与此同时，同属于张力结构体系、在国外应用很广的膜结构或索-膜结构在我国则处于艰难起步阶段。除了设计理论储备和生产条件方面的原因外，缺少符合建筑要求的国产膜材是一个主要的制约因素。从国外情况看，1970年大阪万国博览会上的美国馆采用气承式膜结构（俗称充气结构），首次使用以聚氯乙烯（PVC）为涂层的玻璃纤维织物，受到广泛注意，其准椭圆平面的轴线尺寸达14Om x 835m，一般认为是第一个现代意义的大跨度膜结构。70年代初杜邦公司开发出以聚四氟乙烯（PTFE，商品名称Teflon）为涂层的玻璃纤维织物，这种膜材强度高，耐火性、自洁性和耐久性均好，为膜结构的应用起到了积极推动作用。从那时起到1984年，美国建造了一批尺度为138m-235m的体育馆，均采用气承式索-膜结构，取得了极佳的技术经济效果。但这种结构体系也出现了一些问题，主要是田于意外漏气或气压控制系统不稳定而使屋面下瘪，或由于暴风雪天气在屋面形成局部雪兜而热空气融雪系统又效能不足导致屋面下瘪甚至事故。这些问题使人们对气承式膜结构的前途产生怀疑，美国自1985年以后在建造大型体育馆时没有再使用这种结构形式。人们把更多的注意力转到张拉式的膜结构或索-膜结构。但如前面所提，日本在1988年建成的东京后乐园棒球馆仍然采用气承式索-膜结构，不过应用了极为先进的自动控制技术，而且采用双层膜结构，中间可通热空气融雪；中央计算机自动监测风速、雪压、室内气压、膜和索的变形及内力，并自动选择最佳方法来控制室内气压和消除积雪。
张拉式膜（或索-膜）结构自80年代以来在发达国家获得极大发展。这种体系与索网结构类似，张紧在刚性或柔性边缘构件上，或通过特殊构造支承在若干独立支点上，通过张拉建立预应力，并获得确定形状。1985年建成的沙特阿拉伯利雅得体育场外径288m，其看台挑蓬由24个连在一起的形状相同的单支柱帐篷式膜结构单元组成。每个单元悬挂于中央支柱，外缘通过边缘索张紧在若干独立的锚固装置上，内缘则蹦紧在直径为133m的中央环索上。1993年建成的美国丹佛国际机场候机大厅采用完全封闭的张拉式膜结构平面尺寸305mx67m，由17个连成一排的双支柱帐篷式单元组成，每个长条形的单元由相距45.7m的两根支柱撑起。这两个工程是比较典型的大型张拉式膜结构的例子。另外还有一类骨架支承式膜结构。例如日本秋田县的“天穹”（Sky dome）是一个切去两边的球面穹顶（D=130m），其主要承重结构是一系列平行的格构式钢拱架，蒙以膜材后，用设在两拱中间的钢索向下拉紧，并在屋面上形成V形排水（雪）沟槽。这种骨架是支承式膜结构的例子也是很多的。然而由美国工程师Geiger根据Fuller的张拉集合体（Tensegrity)概念发展起来的所谓“索穹顶”（Cable Dome），也许是近10年来最为脍炙人口的一种新颖张拉体系。Tensegrity原是指由连续的拉杆与分散的压杆组成的自平衡体系，其指导思想是充分发挥杆件的受拉作用。然而严格意义上的Tensegrity体系未能在工程中实现。Geiger进行了适当改造，提出了支承在圆形刚件周边构件上的预应力拉索-压杆体系，索沿辐射方向布置，并利用膜材作为屋面，他称之为“索穹顶”，并首先用于1988年汉城奥运会的两个体育馆工程。美国的Levy进一步发展这种体系，改用联方形拉索网格，使屋面膜单元呈菱形的双曲抛物面形状，并用于1996年亚特兰大奥运会体育馆，其平面呈准椭圆形，尺寸达24lmx192m。这类张拉式索-压杆-膜体系，重量极轻，安装方便，在大跨度和超大跨度建筑中极具应用前景。
与世界先进水平相比，中国在膜结构方面的差距是十分明显的。几年来在理论研究方面做了不少工作，应该说已建立起一定的理论储备。在膜结构应用方面近年来也开始呈现比较活泼的势头。上海为迎接八运会于1997年建成的体育场其看台挑篷采用钢骨架支承的膜结构，总覆盖面积36100平米，是我国首次在大型建筑上采用膜结构；但所用膜材是进口的，施工安装也由外国公司进行，价格较昂贵。值得指出的是，中国已出现了专门从事膜结构制作与安装的企业，他们已兴建了几个较小型的膜结构。国产膜材的质量也正在改进。各种迹象表明，膜结构这一族富有潜力的大跨空间结构新成员在我国的发展已露出桅尖。
四、理论研究
（1）空间结构的应用是同相应的理论研究同步发展的。应该说我们在空间结构理论研究大面做了许多工作。主要研究内容偏重于静力作用下的结构性状和分析方法，以满足一般设计工作的要求为主要目标。这些研究为我国空间结构的发展提供了基本的理论支持。早期的工作偏重于以连续化理论为基础的各种解析方法的研究，例如平板网架的拟板解法、网壳的拟壳解法；悬索结构在荷载作用下要产生较大位移，因而计算中应考虑几何非线性，当时发展了一系列适用于不同形式悬索结构的考虑大位移的解析方法。在一段时期内，当计算机尚未广泛运用于结构计算以前，各种解析方法曾对空间结构的发展起过重要作用，但解析方法终究有其局限性，它们具有不同程度的近似性，而且往往仅适用于某些特定的结构形式。
计算机的普及和有限元分析方法的广泛运用为空间结构的加速发展创造了真正的条件。许多大型的和特殊形式的新颖空间结构只能用计算机程序进行分析。我国从80年代开始陆续编制出适用于不同空间结构的各种计算机分析程序和CAD软件，且功能日益完备。现在我们设计空间结构几乎全部依靠计算机。事实上，当设计由成千杆件和结点组成的大型空间网格结构，尤其是当采用螺栓球结点时，离开适用的CAD软件是无法想象的。但也应当指出，对某些形式的悬索结构来说，简单实用的解析方法仍然有意义；对于像双层索系等比较简单的体系，解析力法已完全可以提供准确而完整的计算结果。例如，吉林滑冰馆的大型悬索屋盖设计是由简单的手筹来完成的。
十余年来关于空间结构研究的一个特点是做了大量的试验。这是我国结构研究领域的一个优良传统。80年代乃至90年代初期建造的几乎每一个有代表性的大型空间结构，都作过模型试验或现场实测。这些试验研究同理论分析工作一起，以及它们之间的相互印证，使我们对原来可能比较生疏的各种新颖空间结构的基本性能了解得越来越全面，为设计这些结构积累起比较丰富的理论储备。
（2）除了关于各种类型空间结构的基本性状和计算方法的研究以外，一些更为基础性的理论研究也受到了重视，例如关于网壳稳定性的研究已取得许多重要成果。
稳定性是网壳结构、尤其是单层网壳结构设计中的关键问题，也是国内外十多年来的热点研究领域。结构的稳定性能可以从其荷载-位移全过程曲线中得到完整的概念；这种全过程曲线要由较精确的非线性分析得出。从非线性分析的角度来考察，结构的稳定问题和强度问题是相互联系在一起的。结构的荷载-位移全过程曲线可以把结构的强度、稳定性以至于刚度的整个变化历程表示得清清楚楚。当考察创始缺陷和荷载分布方式等因素对实际网壳结构稳定性能的影响时，也均可从全过程曲线的规律性变化中进行研究。
但是当利用计算机对具有大量自由度的复杂体系进行有效的非线性有限元分析尚未能允分实现的时候，要进行网壳结构的全过程分析是十分困难的。在较长一段时期内，人们不得不求助于连续化理论（“拟壳法”）将网壳转化为连续壳体结构，然后通过某些近似的非线性解析方法来求出壳体结构的稳定性承载力。这种方法显然有较大局限性：连续化壳体稳定性理论本身并未完善，事实上仅对少数特定的壳体（例如球面壳）才能得出较实用的公式；此外，所讨论的壳体一般是等厚度的和各向同性的，无法反映实际网壳结构的不均匀构造和各向异性的特点。因此，在许多重要场合还必须依靠细致的模型试验来测定稳定性承载力，讲与可能的计算结果相互印证。
随着计算机的发展和广泛应用，非线性有限元分析方法兴起，并逐渐成为结构稳定性分析中的有力工具。我国从80年代后期开始也积极开展以非线性全过程分析为基础的网壳稳定性研究。在总结国外已取得成果的基础上，在理论表达式的精确化、合理选用平衡路径跟踪的计算方法、灵活的迭代策略等方面进行了深入细致的探索，使具有大量自由度的复杂结构体系的全过程分析成为可能；并编制出相应的分析程序。此外，在研究初始缺陷对网壳稳定性的影响时，对所提出的“一致缺陷模态祛”（即认为初始缺陷按最低屈
曲模态分布时可能具有最不利影响）的合理性和有效性进行了仔细论证，并使之规范化。
在上述理论成果的基础上，采用大规模参数分析的方法，进行了网壳稳定性分所实用方法的研究。即结合不同类型的网壳结构，在其基本参数（几何参数、构造参数、荷载参数等）的常用变化范围内，进行大规模的实际结构全过程分析，对所得结果进行统计分析和归纳，考察网壳稳定性的变化规律，最后通过回归分析提出网壳稳定性验算的实用公式。近几年来，共计对2800余例各种形式的实际尺寸网壳结构进行了全过程分析，得到了相当规律性的结果。所提出的实用公式用起来比较简便，然而是建立在精确分析方法的基础之上的。这一工作很受广大设计部门欢迎。这些公式已列入正在编制的“网壳结构技术规程”（征求意见稿）。应该说，我国关于网壳稳定性的研究是相当深入和细致的。
（3）相对来说，国内外关于网壳结构在风和地震荷载作用下的反应研究得较少。作者个人认为，对网壳结构来说，风荷载的动力作用可能不是设计中的主要问题，但随着网壳尺度的增大，深入研究其抗地震性能则具有重要意义。在抗震领域，对高层和高耸结构研究得比较透彻；但网壳等大跨结构的动力性能具有不同特点，例如其频率分布比较密集，往往从最低阶算起前面数十个振型都可能对其地震反应有贡献，因而一般的振型分解法是否适用是一个值得探讨的问题，不同方法（包括竖向）的地震作用引起的反应往往是同量级的，因此考虑多维输入可能是一个相当重要的问题；国外已建的和我国今后将要建的一些超大跨度网壳尺度十分巨大，因而在计算中也许有必要考虑地震动力的空间相关性；此外，单层网壳结构在静力作用下的稳定性是设计中的重要因素，它们在地震作用下同样存在动力失稳问题，其严重性如何？对于某些动力反应过大的网壳结构，是否有必要采取适当的振动控制措施？诸如此类问题都是我国学术界正在深入思考或已着手进行研究的问题。
（4）具有曲面形状的空间结构是最充分地利用形状来抵抗外力作用的结构形式，所以空间结构的形体设计（或从理抡分析角度称作形态分析）具有十分重要的意义。对于钢筋混凝土薄壳和钢网壳等较刚性的体系，其形态分析主要涉及结构几何形状的优化。对索网、膜和索-膜等柔性结构体系，形态分析具有更基本的意义，因为在一定边界条件下，柔性体系仅当存在适当预应力时才具有确定的形状，且其几例形状是随支承条件和预应力分布形态而变化的；因而结构设计的首要内容就是所谓的“找形”（ Form-finding），借此来确定形状-预应力-支承条件这一综合系统与使用要求之间的优化组合。“找形”一般采用非线性有限元分析方法，但理论上远未定型。英国Barnes等提出的动力松弛法和德国Linkwitz等提出的力密度法等近似方法也能成功地应用于一些特定类型问题。日本半谷近年来提出形态分析的概念试图使空间结构的形体设计理论进一步系统化，很有意义。这一理论有待继续发展。我国在悬索结构和膜结构的“找形分析”或更确切地说“初始平衡状态分析”方面作过不少工作，并编制了一些相应的软件。今后似应在下列两方面进行更系统的理论研究工作：一方面是在总结现有分析方法的基础上，建立起统一的形态分析理论，与计算机图形学相结合，系统跟踪柔性空间结构的成形——受力全过程并形成相应的软件；另一方面是在形态分析理论的基础上，提出空间结构几何形状的优化准则和分析方法。
（5）膜结构和索-膜结构等柔性体系自振频率较低，是风敏感性结构，因而研究这类结构在风作用下的反应及其抗风设计方法十分重要。这一课题具有较大理论难度，国内外研究尚少，在许多方面基本上是空白，因而开展这一研究尤具重要意义。
