导读:现代大跨空间结构的发展大致是在20世纪七八十年代左右，基于采用轻质高强的膜材、钢索、钢棒应用新技术而发展起来的轻盈、高效的结构体系，譬如气承式充气膜结构、索膜结构、索桁结构、张弦梁结构、弦支网壳结构等。对于20世纪中叶获得大量应用的近代空间结构，譬如薄壳结构、网架结构、网壳结构、一般悬索结构等是通过采用多种结构形式和建筑材料的组合、预应力技术、结构概念和形体的创新，从而提出并得到工程实践应用的新颖空间结构体系也可认为是现代空间结构。本文以空间结构单元组成分类为序，分别对现代刚性空间结构、现代柔性空间结构、现代刚柔性组合空间结构的特点及在中国大陆的应用与发展作了全面阐述。全文将分3次刊登，敬请关注。

一、引言

空间结构的发展历史可分成古代空间结构、近代空间结构和现代空间结构三个阶段，分割的时间节点大致为1925年、1975年前后。这是基于1925年在德国耶拿玻璃厂建成历史上第一幢40米直径的钢筋混凝土薄壳结构，1924年在德国蔡司天文馆建成世界上首个直径为15米的半球形单层钢（生铁）网壳以及1975年在美国庞蒂亚克建成很有代表性的巨型首例168米×220米气承式充气膜结构体育馆。可以说，现代大跨空间结构大致是在20世纪七八十年代左右，基于采用轻质高强的膜材、钢索、钢棒，应用新技术而发展起来的轻盈、高效的结构体系，诸如气承式充气膜结构、索膜结构、索桁结构、张弦梁结构、弦支穹顶结构、索穹顶结构等。

对于20世纪中叶获得大量应用的近代空间结构，如薄壳结构、网架结构、网壳结构、一般悬索结构等，从20世纪七八十年代起，通过采用多种结构形式和建筑材料的组合而协同工作、预应力技术、结构概念和形体的创新，从而提出并得到工程实践应用的新颖空间结构体系，也可认为是现代空间结构，诸如组合网架结构、斜拉网格（壳）预应力网格（壳）结构、局部双层网壳结构、树状结构、预应力装配弓式结构多面体空间刚架结构等。笔者认为，空间结构的年代可分为古代空间结构（1900年~1925年）、近代空间结构（1925年~1975年）、现代空间结构（1975年~）三个阶段。现代空间结构是由充气膜结构、索膜结构、张弦梁结构、索穹顶结构、弦支网壳结构等和组合网架结构、斜拉网格结构、树状结构、多面体空间刚架结构等两大部分结构体系组成；近代空间结构是由薄壳结构、网架结构、网壳结构、一般悬索结构组成；古代空间结构为拱券式穹顶。

按照组成空间结构的基本单元分类，即按板壳单元、梁单元、杆单元三种刚性单元和索单元、膜单元两种柔性单元分类，现代空间结构又可分为现代刚性空间结构、现代柔性空间结构和现代刚柔性组合空间结构三大类，本文对这三类现代空间结构主要形体、结构特性、在中国大陆的应用与发展分别作了阐述。

二、现代空间结构的分类

现代空间结构的分类必然要涉及空间结构的分类。近年来，国内外空间结构蓬勃发展，建筑选型新颖、形式和种类繁多，按传统的空间结构形式和分类方法把空间结构划分为薄壳结构、网架结构、网壳结构、悬索结构、薄膜结构的分类方法已很难囊括和反映现有各种形式的空间结构。

据统计，国内外现有各种形式的空间空间结构共38种，它们都有具体的名称，并在工程实践中获得应用。如采用组成空间结构的基本构件或基本单元即板壳单元、梁单元、杆单元、索单元和膜单元来分类就可避免传统分类方法的局限性，而且具有鲜明的直观性、实用性、包容性和开放性。因此，空间结构按基本单元组成分类，不仅可确知各种形式空间结构的组成，而且可初步框定利用哪些计算方法和程序进行结构分析；它不仅可包络当前所有各种形式的空间结构，而且也可包容、囊括今后开发和创造的新型空间结构。

由于板壳单元、梁单元和杆单元可认为是刚性单元，索单元和膜单元可认为是柔性单元，因而各种具体形式的空间结构又可归属为由刚性单元组成的刚性空间结构（薄壳结构、单层网壳、网架结构等）、由柔性单元组成的柔性空间结构（悬索结构、气囊式膜结构等）和由刚、柔性单元杂交组合而成的刚柔性组合空间结构（悬挂薄壳、张弦梁结构等）三大类空间结构。

由20世纪七八十年代发展起来的现代空间结构，其鲜明的特点是轻盈、高效、创新和实用。空腹网壳、组合网架等17种空间结构可划分为现代刚性空间结构、现代柔性空间结构和现代刚柔性组合空间结构，其特点、应用与发展将分别加以说明。