第一篇:大跨空间结构的发展回顾与展望
大跨空间结构的发展——回顾与展望 来源:中国论文下载中心
[ 06-03-20 08:42:00 ]
作者:沈世钊
编辑:studa9ngns 摘要:大跨空间结构是目前发展最快的结构类型。大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展状况是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。本文就空间网格结构和张力结构两大类介绍了国内外(但主要是国外)空间结构的发展现状和前景。对这一领域几个重要理论问题,包括空间结构的形态分析理论、大跨柔性属盖的动力风效应、网壳结构的稳定性和抗震性能等问题的研究提出了看法。
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。
我们对悬索结构的风振问题做过一定研究,针对这种大跨柔性结构频域宽且频率分布密集的特点,提出了适用的随机风振反应分析方法;并且,针对悬索结构这种非线性体系,提出了广义风振系数的概念,通过大规模参数分析,为椭圆形及菱形平面的常用索网结构提出了简便的实用计算方法。还组织过相应的刚性模型和气弹模型的风洞实验。
对于不同的结构体系,其风振特性也有差别。采用传统屋面材料的悬索结构整体工作性能相对较好(局部变形较小),结构的整体位移对气流场的改变不大。这类结构在风作用下的振动一般属于限幅随机振动。膜和索-膜结构具有不同特点,膜既是受力构件又是覆面材料,且质轻面薄,结构的局部刚度很小,在风作用下,局部膜单元的加速度和速度反应较大,可能对周围的空气紊流速度产生影响,导致气弹反应和颤振。因此在研究膜结构和索-膜结构的风振问题时,应对可能的动力失稳问题进行深入的理论分析和风洞实验研究。
第二篇:大跨空间结构的发展
大跨空间结构的发展--回顾与展望
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”(GeogiaDome,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(IA)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”(CableDome)实际上也是一种特殊形式的索-膜结构;混合结构(HybridStructure),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(108mx564m),柱网36mx18m,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14Omx835m,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”(Skydome)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(Teegrity)概念发展起来的所谓“索穹顶”(CableDome),也许是近10年来最为脍炙人口的一种新颖张拉体系。Teegrity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Teegrity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。
我们对悬索结构的风振问题做过一定研究,针对这种大跨柔性结构频域宽且频率分布密集的特点,提出了适用的随机风振反应分析方法;并且,针对悬索结构这种非线性体系,提出了广义风振系数的概念,通过大规模参数分析,为椭圆形及菱形平面的常用索网结构提出了简便的实用计算方法。还组织过相应的刚性模型和气弹模型的风洞实验。
对于不同的结构体系,其风振特性也有差别。采用传统屋面材料的悬索结构整体工作性能相对较好(局部变形较小),结构的整体位移对气流场的改变不大。这类结构在风作用下的振动一般属于限幅随机振动。膜和索-膜结构具有不同特点,膜既是受力构件又是覆面材料,且质轻面薄,结构的局部刚度很小,在风作用下,局部膜单元的加速度和速度反应较大,可能对周围的空气紊流速度产生影响,导致气弹反应和颤振。因此在研究膜结构和索-膜结构的风振问题时,应对可能的动力失稳问题进行深入的理论分析和风洞实验研究。
作者相信,在做好上面这些理论研究工作以后,将使我国大跨空间结构领域形成较完整的理论体系并进入世界先进行列,为我国大跨度建筑的进一步发展提供充分的理论支持。
第三篇:回顾与展望
回顾与展望
----2004-2005第二期学年总结
随着2004-2005第二学期的结束,我参加工作的第一个年头也顺利的划上句号。在这一学年里,我们系经过不断的摸索,从一棵树苗长为参天大树。回顾本学年,我就自身的问题和工作中的成绩和不足一一汇报。
【2004-2005第二学期工作中的成绩】
1、毕业生教学档案的管理和修正:
在2004-2005第一学期的教学管理中,我们系一切从零开始,不断的揣摩和探索,总结出一套自己的经验。因此,在本学年中我系虽然毕业生达到808人之多,位居全校第三,且对于我系而言,毕业生的教学档案修正和处理又是第一次。但是,在本学年的毕业生教学档案的管理和修正中,我们秉承“严谨、认真、负责”的态度,沿用以往的教学管理模式,采取灵活多变的方法,将毕业生教学档案一一落实到实处。
2、期末考试的安排和监考:
期末考试是大学生整个学期学习的大检阅。期末考试成绩的好坏直接影响到学生下一学年的学习和学校教学工作的开展。做好期末考试安排,是促进我系稳定发展的关键。我系教务办公室根据教师教学计划和学生课程安排,合理利用教师、教室的不同时间段,将我系教师所任班级的考试细致认真的安排下去。
监考是期末考试的另一大事,为了确保学生能在公平、公开和公正的场合下顺利的完成本学年学习的检阅。我们采取严格、严厉和严禁的态度,对每个学生都严厉要求遵守考场制度。因为本学期的期末考试安排中,我系教务工作繁忙,加之学校事务较多,因此在监考中,监考人员严重不足,我系老师皆以大局为重,不顾身体疲乏,一周之内监考了十多堂考试,确保了期末考试的顺利完成。
3、毕业生资格审查和毕业证学位证的办理:
在XX老师的带领下,我系根据学校的规定,对每个毕业生的资格都进行了严谨和慎重的审查,确保没有学生因为资格审查的问题而导致其证件的发放。
7月1日,我跟随教务处到校本部办理毕业生毕业证和学位证。在其中,为了准确的办理其证件,我采取认真负责的态度,严谨对待工作,使我系毕业生的证件办理正确率达到100%,顺利的完成了学生毕业证件的办理。
【2004-2005第二学期工作中的不足之处】
本学年工作中,我的缺点和不足之处也透过工作表现出来。
1、同事间沟通不够,工作进展不顺利:
正确处理同事之间的人际关系,是工作顺利开展的保证。但是在工作中常常和XX老师发生争执,不懂得利用委婉的语气和委婉的方式进行沟通,从而导致在工作中进展不够顺利。
2、缺乏稳重、性格毛躁:
本学年,因为毕业生的事情较为繁多,工作进展较为缓慢。因而在工作中,当事情紧迫时,不能抑止自己的脾气,表现出性格毛躁的一面,不能保持应该有的持重。
3、工作效率有待提高:
本学期,我出任XX级计维班主任,因而在工作中,有些时候不能正确处理好工作中的各种关系,从而导致某些工作延滞,效率不高。因此在下一学年中,应该积极主动寻求提高工作效率的方式方法,达到锻炼和提高自己的目的。
当然,我还有许多的缺点和不足之处,敬请XX老师和各位同事指出批评。
【对2005-2006第一学期工作的几点建议】
1、泾渭分明、各司其职:
在本学年中我们教务这一块,虽然分工比较上学期有了很大的提高,但是仍然做得不好。从而导致在教学工作中出现重复、吃回锅肉的问题,也容易导致因分工不明而出现失误时推卸责任。新的学年中,我们应该分工更加明确,避免吃回锅肉现象和相互推卸情况的发生。
2、次重分清、缓急分明:
2005-2006第一学期的工作中,我觉得应该把持住缓急分明、次重分清这条思路。这样,在开展工作中就能够避免避重就轻、主谓不明的问题,我们也能够及时、准确的干好我们的工作。
3、奖惩明确、责任连带:
在本学年中,我们工作中的失误就没有规定有明确的责任关系。我以为,在今后的工作中,我们应该将各项工作所带来的责任与工作挂钩,严格要求。这样我们应该严厉指出和批评工作中的错误和所带来的负面影响,就能在开展某项工作同时就不用担心另一项工作的进展或者失误。
4、合理搭配、协调发展:
合理的搭配能够使工作中能够取得非常好的效果,而协调发展则是正确处理各项工作的保障。因此,我们必须采取合理的方式、充分发挥协调的精神,大家互补,做到协调发展、合理搭配,进一步提高工作效率。
当然,以上建议谨为自己一时之想法,还不够成熟,还望XX主任指正。
这就是我2004-2005第二学期的工作总结,虽然不如人意,但我想终是我肺腑之言。我真诚的希望,在2005-2006第一学年中,我们的各项工作能蓬勃的开展下去,我们系在XX主任的领导下茁长成长。
第四篇:我国物流业发展回顾与展望
我国物流业发展回顾与展望
2017年,在以习近平同志为核心的党中央坚强领导下,我国国民经济稳中有进、持续向好,全年国内生产总值实现82.7万亿元,比上年增长6.9%中国制造业采购经理指数(PMI)连续15个月保持在51%以上的较高水平经济发展的稳定性、协调性和可持续性明显增强。
过去的一年,我国物流业全面贯彻落实党中央、国务院决策部署,坚持稳中求进工作总基调,贯彻新发展理念,以供给侧结构性改革为主线,推动结构优化、动力转换和质量提升,主要指标稳中向好、提质增效,实现了平稳健康发展。
一、2017年我国物流业发展回顾
(一)总体运行平稳健康。物流需求持续增长。全年社会物流总额252万亿元,同比增长6.7%社会物流总费用12.1万亿元,同比增长9.2%全国货运量471亿吨,同比增长9.3%。中国沿海散货运价指数呈逐月上涨态势,全年均值1148点,较上年上涨22%。
物流运行质量稳步提升。社会物流总费用与GDP的比率从2015年的16%,2016年的14.9%,进一步下降到2017年的14.6%全年物流业总收入8.8万亿元,同比增长11.5%12月份中国物流景气指数达56.6%,全年均值为55.3%,始终保持在50%以上的景气区间。
(二)结构调整趋于优化。消费成为物流需求增长的重要推动力。单位与居民物品物流总额同比增长29.9%。消费物流中的电商物流增势明显,中国电商物流指数中的总业务量指数全年均值为143.4。电商物流带动快递业务加速扩张,12月中国快递物流指数为106.3%全年快递业务量达401亿件,同比增长28%。冷链物流成为吸引社会投资的热点,全国冷库总容量可达4775万吨。与消费相关的快速消费品、医药、汽车、服装等细分市场增势良好。
工业制造业物流仍然是物流需求的主要来源。全年工业品物流总额235万亿元,同比增长6.6%,占社会物流总额的92.7%。工业品物流中的高技术产业、装备制造业等物流需求增长较快,高耗能产品、大宗商品物流需求延续回落走势。
运输结构调整见效。多式联运上升为国家战略,交通运输部、国家发改委先后确定了两批、共46个示范项目。首批16家示范工程企业累计开行示范线路140余条,完成集装箱多式联运量60万TEU。2014年以来,重点港口集装箱铁水联运量年均增长16.8%。《“十三五”铁路集装箱多式联运发展规划》发布,铁路集装箱日均装车量占比超过10%。国家铁路全年货物发送量达29.18亿吨,较上年增长10.1%。全年重型卡车销量首次突破100万辆,车辆大型化、标准化、现代化步伐加快。全国四批共209个甩挂运输试点项目深入推进,试点企业货运车辆平均里程利用率超过80%。挂车租赁、卡车航班、大车队等新模式试水,中物联公路货运分会组织“星级车队”评选。星级车队所有入网车辆平均月均行驶里程8956公里,重型牵引车月均行驶里程达1.1万公里,运输效率稳步提升。
(三)资本和科技助推物流升级。多只物流产业基金上市,物流企业“扎堆”进入证券市场。全年有8家物流企业跻身国内主板,5家在境外上市,45家登陆“新三板”。上市企业加大网络建设、设备购置和基础设施投资,增强自身实力。企业兼并重组渐趋活跃。中国远洋海运集团收购东方海外,中国外运长航集团和招商局集团完成战略重组,铁路总公司18个铁路局完成公司制改革,东航物流“混改”启动,普洛斯完成私有化,海航收购扩充物流板块,顺丰控股与UPS成立合资公司等。
科技引领未来。我国已有超过500万辆载重货车安装了北斗定位装置,智能快件箱超过19万组,还有大量托盘、智能柜、货物接入互联网。交通运输部组织的首批283家无车承运人试点企业平均整合运力近2000辆,平均等货时间缩短,车月均行驶里程提高,司机收入增加,传统货运交易成本有效降低。国家发改委开展骨干物流信息平台试点,规范和引领互联网+高效物流发展。易流科技打造易流云平台,推动线下物流在线化。全行业以设施互联、人员互联、信息互联带动物流互联,互联网+高效物流成效显著。
科技和资本助推企业提质增效,做大做强。“中国物流企业50强”主营业务收入达8300亿元,进入“门槛”提至28.5亿元,市场集中度进一步提高。按照国家标准评审认定的A级物流企业近5000家,一批综合实力强、引领行业发展的标杆型物流企业不断涌现。
(四)新旧动能加快转换。理念创新引领发展。海尔集团提出“人单合一”概念,推动内部“自组织、自驱动”小微创业。菜鸟网络推动“新物流”,提出大数据、智能和协同,服务新零售战略。京东物流提出“下一代物流”,将主要呈现短链、智慧和共生三大特征。国家发改委、商务部委托中物联评选认定首批10家智能化仓储物流示范基地。
人工智能为物流赋能。国务院印发《新一代人工智能发展规划》(国发〔2017〕35号),要求大力发展“智能物流”。无人仓、无人港、无人机、无人驾驶、物流机器人等一批国际领先技术试验应用。全球最大自动化码头上海洋山港四期开港试运营,京东首个全流程无人仓投入使用,顺丰建设大型物流无人机总部基地,菜鸟网络将在雄安新区建设“智慧物流未来中心”,圆通牵头设立物流领域首个国家工程实验室。
现代供应链创新应用。2017年,国务院办公厅发出《关于积极推进供应链创新与应用的指导意见》(国办发〔2017〕84号),现代供应链创新应用进入新阶段。海尔、华为、怡亚通等代表性企业强化供应链服务宝供、南方、远成、德利得、佳怡等物流企业向供应链转型物流领域互联网与供应链深度融合,服务模式正在由“链主主导型”,向平台服务型、智慧供应链“生态圈”转型发展。
共享众包服务升级。继苏宁物流、菜鸟网络之后,京东物流实现独立运营,平台开放。神华货车驮背运输探索多式联运新路径,狮桥物流“超级大车队”集中优质运力资源,东方驿站、中集挂车帮等助推甩挂运输发展,地上铁、熊猫新能源等推广绿色新能源车,日日顺物流搭建“车小微”开放的创业平台,中铁快运联手顺丰速运推出“高铁极速达”、“高铁顺手寄”服务产品。运满满、货车帮、天地汇、福佑卡车、中储智运、正广通等平台型企业线上线下增值服务延伸。美团外卖、饿了吗、点对点直达的闪送物流等即时生活物流服务进入千家万户。
(五)综合运输体系加速成网。“五纵五横”综合运输大通道基本贯通。到2017年底,全国铁路营业里程达12.7万公里,其中高铁2.5万公里,占世界总量的66.3%公路总里程477.15万公里,其中高速公路13.6万公里,覆盖全国97%的20万以上人口城市及地级行政中心港口万吨级以上泊位达2317个,通江达海、干支衔接的航道网络进一步完善民航运输机场发展到229个,覆盖全国88.5%的地市。全球第四、亚洲第一,以顺丰航空为主的湖北国际物流核心枢纽开工建设。
物流网络“节点”加快布局。我国各类物流园区超过1200家,园区平台化、网络化、智慧化初步显现。传化物流打造覆盖全国的“传化网”,卡行天下枢纽达到200家。由中物联牵头,林安物流等17家网络化经营的物流园区发起互联互通服务平台“百驿网”。万科地产、普洛斯、深赤湾、平安银行等加大物流地产投入。德邦物流、安能物流、“三通一达”等服务网点不断下沉,编织城乡一体化服务网络。粤港澳大湾区写入政府报告,有望协同共建世界级港口群。中欧班列连接“一带一路”沿线国家,已累计开行6235列,其中当年开行3271列。
(六)政策环境持续改善。国务院办公厅发出《关于进一步推进物流降本增效,促进实体经济发展的意见》(国办发〔2017〕73号),提出27条具体政策措施。大件运输联网审批、年检和年审“两检合并”、规范公路执法、减费清税等政策正在落实。交通运输部牵头促进道路货运行业健康稳定发展,提出降本减负10件实事。车辆异地年审、驾驶员异地考核、车辆异地年审提上日程。国家发改委等20个部门签署对严重违法失信主体联合惩戒备忘录,首批270家“黑名单”公布。工业和信息化部开展服务型制造试点,提升工业物流发展水平。国家税务总局、交通运输部连续发文,破解道路运输企业“营改增”后遇到的问题。国家质检总局联合11部门出台《关于推动物流服务质量提升工作的指导意见》,扩大高质量物流服务供给等。随着“放管服”改革深入推进,制约行业发展的制度环境逐步好转。
总体来看,我国物流业许多指标已排在世界前列,论规模已成为全球“物流大国”。但必须清醒地认识到,我国物流运行质量和效率不高、服务供给能力不强、基础设施联通不够、创新能力不足等问题依然存在,发展不平衡、不充分的矛盾比较突出,体制政策环境有待进一步改善。传统的以数量规模、要素驱动的粗放发展方式难以为继,与人民日益增长的美好生活对物流服务的需求,以及“物流强国”的建设目标还有很长的路要走。
二、今后一个时期我国物流业发展展望
党的十九大开启了中国特色社会主义建设的新时代,确定了全面建设社会主义现代化强国的新目标。物流业作为支撑国民经济发展的基础性、战略性、先导性产业,是社会主义现代化强国的必备条件。我们要充分认识新时代对物流业发展提出的新要求,把建设“物流强国”作为战略目标,把高质量发展作为实现途径。要着力解决物流发展不平衡、不充分问题,带动和引领关联产业转型升级,更好满足现代化经济体系建设和人民日益增长的物流服务需求,从整体上促进我国由“物流大国”向“物流强国”迈进。今后一个时期,有以下几个方面应该引起高度重视:
一要从规模数量向效率提升转变,推动效率变革。当前,我国物流效率相对于发达国家仍有一定差距,降本增效仍然是工作重点。未来一段时期,优化经济结构、提升物流运作水平,降低制度性交易成本将是降本增效的重要途径。物流企业应把现代供应链创新应用,与相关产业深度融合,提升物流运作效率作为主攻方向。争取经过3—5年的努力,使我国社会物流总费用与GDP的比率再降低1—2个百分点。
二要大力发展智慧物流,推动动力变革。当前,新一轮科技革命和产业变革形成势头,互联网与物流业深度融合,智慧物流蓬勃发展。未来一个时期,物联网、云计算、大数据、区块链等新一代信息技术将进入成熟期,全面连接的物流互联网将加快形成,“万物互联”呈指数级增长。物流数字化、在线化、可视化成为常态,人工智能快速迭代,“智能革命”将重塑物流行业新生态。
三要创新应用现代供应链,推动质量变革。随着经济转向高质量发展,产业升级、消费升级,服务经济、体验经济对物流服务方式和质量提出了新的要求。物流业与上下游制造、商贸企业深度融合,需要延伸产业链、优化供应链,提升价值链。互联网与供应链融合的智慧供应链将成为下一轮竞争的焦点,有望形成一批上下游协同、智能化连接、面向全球的现代供应链示范企业和服务平台。
四要加强物流基础设施网络建设,发挥协同效应。党的十九大报告明确提出:加强水利、铁路、公路、水运、航空、管道、电网、信息、物流等基础设施网络建设。要促进各种运输方式合理分工,“线路”与“节点”衔接配套,实现全程物流“一单到底”,无缝对接。要推动物流园区、配送中心、末端网点等多级物流网络与综合运输体系互联互通。实施重点通道联通工程和延伸工程,打造国际、国内物流大通道,形成一批具有战略意义的国家物流枢纽,统筹推进国际性、全国性、区域性交通运输物流网络建设。
五要坚持人与自然和谐共生发展理念,发展绿色低碳物流。随着环境负荷日益加重,物流业面临严峻挑战。重型柴油货车开始执行国五排放标准,多地对柴油货车实行环保新政。《巴黎协定》正式生效,多个国家将制定燃油车退出时间表。未来3-5年,自然环境与政策措施“倒逼”绿色物流加快发展。节能降耗、新能源替代、可再生能源利用、减量化包装等绿色物流技术,带板运输、共同配送、多式联运、逆向物流等绿色物流模式将进入快速发展期。
六要坚持以人民为中心的发展思想,满足人民对美好生活的物流需要。推动物流业高质量发展,本质上是为了满足人民对美好生活的向往。安得智联在内的物流企业要积极配合制造强国、乡村振兴、区域协调、美丽中国等重大国家发展战略,主动服务于精准脱贫、消费升级、民生改善、污染防治等物流需求。要进一步提高服务质量,不断开发新的物流产品,增强客户满意度。同时要激发和保护企业家精神,弘扬劳模精神和工匠精神。要关爱卡车司机、快递小哥等基层从业人员,使他们能够得到应有的尊重,更加体面地工作,幸福地生活,增加“获得感”,吸引更多市场主体自觉投身“物流强国”建设。
2018年是贯彻党的十九大精神的开局之年,是改革开放40周年,也是决胜全面建成小康社会、实施“十三五”规划承上启下的关键一年。新的一年,我们要按照党中央、国务院决策部署,全面贯彻党的十九大精神,以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,坚持稳中求进工作总基调,坚持新发展理念,迈向高质量发展新阶段。我们要认清中国特色社会主义的历史方位,不忘初心、牢记使命,把建设“物流强国”作为新时代物流发展的新目标,务实创新,砥砺前行。中国物流与采购联合会作为行业社团组织,将始终与行业企业和广大从业人员站在一起,更好地服务行业、服务企业、服务员工、服务社会,携手共创我国物流业更加美好的明天!
第五篇:广州城市规划发展回顾与展望
日新月异南大门
——广州城市规划发展回顾与展望
广州,是一座具有2000多年文明史的历史文化名城,也 是华南的政治、经济和文化中心,中国对外开放的南大门,是一座具有历史魅力和现代色彩的中心城市。
50年风风雨雨不停步
广州市自1949年10月14日解放以来,在不同的经济社会 背景下,先后14次编制过城市总体规划。这些总体规划在不 同的历史时期对城市的建设与发展发挥过巨大作用。特别是 1984年经国务院审批的广州城市总体规划,对促进广州市改 革开放以来经济社会与城市建设的持续高速发展起到十分重 要的作用。通过实施城市总体规划,广州市作为广东省的政 治、经济、文化中心功能得到进一步增强,城市经济社会得 到进一步发展,人民生活水平得到较大提高,城市面貌得到 较大改观。
广州城市总体规划确定广州市沿珠江组团式发展,重点 向东向南发展的总体空间布局的格局已基本形成。1986年至 1998年,广州城市建成区面积由170平方公里发展到276.4平方公里,现代化大城市已初具规模。
首先,按照总体规划,大力发展新区,使第二组团(天 河)、第三组团(黄埔)已基本形成。按照规划将大型建设 项目主要安排在新区,在天河区建设体育中心、火车第二客 运站,并对天河机场一带5.2平方公里用地按规划统一进行 综合开发,按规划控制了珠江新城的用地。目前,6.6平方 公里的珠江新城已按规划逐步实施。天河地区已初步形成广 州市文化体育、商业办公、居住服务中心。在黄埔区按规划 安排了广州经济技术开发区、新沙港、云埔工业区,这些项 目的建设,使黄埔区已基本成为广州市工业、港口业基地。
其次,在旧城改造中,坚持“加强维护,合理利用,调 整布局,逐步改善”的原则,旧城区的城市功能有了进一步 加强,旧城区的生活配套服务设施和市政基础设施水平有了 一定的提高。
在城市总体规划指导下,城市道路、交通建设取得长足 进步。近十年来,广州市新建改建了一大批城市道路、立交、桥梁,完成了北环高速公路,地铁1号线已建成。自1988年至 1998年,道路长度由545公里增长到1887公里,道路面积由6 51万平方米增长到2234万平方米,人均道路面积达6.82平方 米。城市公共交通线路由156条增长到292条,全市拥有营运 的公共汽(电)车4632辆,万人拥有公共汽车16标台,居全 国十大城市前列。
城市园林绿化建设也取得很大成绩,1980年至1998年建 成区人均公共绿地由3.51平方米提高到6.3平方米,绿化覆 盖率由23%提高到28.06%。
城市市政基础建设也得到大力发展。自来水普及率达98 .66%,日供水能力达到382万立方米,燃气普及率达93%,按规划建成大坦沙和经济技术开发区两个污水处理厂(日处 理污水33万吨),城市污水处理率达到16.7%;日处理66万 吨的猎德污水处理厂一期工程进展顺利。
城市公共服务设施也取得巨大成就。城市文化、教育、体育、卫生设施水平得到较大提高,大力改善和提高了城市 的生活工作条件。
长期以来,广州市坚持以房地产住宅建设为中心,带动 城市建设,先后兴建了300多个住宅小区,建设了一批经济适 用的住房,1998年底,经抽样调查,广州市人均居住面积已 接近13平方米,是1978年3.82平方米的3.4倍。
广州城市规划启示录
城市规划的有效实施必须基于规划的科学性和超前指导 性。由于广州市城市总体规划符合广州市城市发展的客观实 际,从而保证从宏观上引导城市的有序发展,促进了城市经 济发展和城市建设。天河新区的建设和黄埔、芳村新区的建 设实践都充分证明了这一点。尤其是珠江新城6.6平方公里 用地的长期规划控制,更充分说明了广州市城市总体规划的 超前指导性。
有效实施城市总体规划,还必须进一步深化总体规划。近十几年,广州市城市规划局在这方面开展了卓有成效的工 作。在旧城改建、新区开发建设、道路交通、环境保护与园 林绿化等方面,都科学地编制了更详细、更具体的专项规划 和实施性规划。
要保障城市的各项建设按照《城市规划法》实施,除了 要有权威的规划外,还必须有维护规划的法规。早在1984年,广州市便开始制定《广州市城市规划管理办法》及其实施细 则,广州市是全国最早编制城市规划管理法规的城市之一。经过3年的努力,《广州市城市规划管理办法》经市人大审议 并于1987年1月1日起实施。《实施细则》经市政府批准从19 88年1月1日起执行。《城市规划法》颁布实施后,广州市结 合实际,历时6年草拟了广州市城市规划管理的第一部地方性 法规———《广州市城市规划条例》,经省人大常委会批准 于1997年4月1日起正式实施。近年来,广州市还先后制定和 实施与《城市规划法》相配套的系列规章和规范性文件有《 广州市分区规划编制办法》等共约88项,为依法编制规划、依法建设、依法管理提供了强有力保障。
近十几年来,广州市不断探索强化规划管理的方法,取 得了突出的成效,广州市城市规划局连续3次被国家建设部评 为“城市规划管理先进单位”。广州市早在1987年就率先实 行土地有偿使用制度,通过土地有偿使用和综合开发,不但 提高合理利用土地,而且能为城市基础设施筹集资金。如芳 村花地湾、天河体育中心、恒福路等一些建设项目,均采用 此法筹集建设资金。
广州市自1989年开始,改革建筑管理方式,实行建筑报 建特许人制度、专业管理审批制度、建筑管理竣工验收制度,加强建筑规划管理工作。
为了提高规划管理水平,保证规划管理适应新形势的要 求,广州市把依靠科技管理作为提高规划管理水平的必备条 件。一是引进先进技术设备,吸收和培养人才。1987年,广 州市便从美国引进国内第一套城市规划地图信息系统,后又 聘请美国有证规划师协会前副主席卡罗尔·托马斯夫人和日 本世界知名建筑专家丹下健三为城市规划局的高级技术顾问。近十年来,广州市规划局和规划院从全国10多所院校吸收了 大学生近200名,共20多个专业,其中有60多名硕士研究生、2名博士生;二是健全科技管理机构。为了适应科技管理的需 要,先后批准市规划局成立了交通规划研究所、规划自动化 中心、广州航空遥感指挥中心等科技管理机构,并配备了专 业的技术人员;三是利用科研成果管理。目前,市规划局建 立的“广州市城市地图和总体规划信息库”、“广州市地下 管线信息系统”、“广州市城市规划办公自动化信息系统” 和“居住区详细规划计算机辅助设计系统”,已在规划管理 工作中广泛应用,这些系统经国内外专家评审认为具有“国 际先进水平”、“国内领先水平”。城市规划是城市建设的 灵魂,是城市管理的依据。实施城市规划的实践证明,各级 领导除了要认真按城市规划的要求布局各项建设外,还必须 带头维护规划的权威性和严肃性,支持规划部门开展工作; 只有树立城市规划的权威性和严肃性,才能使规划得以实施 和落实;只有充分发挥城市规划部门依法行政的职能作用,才能保证一切用地和建设活动符合城市规划的要求。
新形象步入新世纪
党的十五大期间,江泽民总书记在广东代表团讲话时指
出,广东要增创新优势,更上一层楼。1998年7月,广东省委、省政府进一步明确把广州建设成为现代化中心城市,充分发 挥广州作为全省经济发展重心和龙头的作用。围绕建设现代 化中心城市的发展目标,广州市进一步明确了城市建设和发 展新的指导思想,调整了广州城市建设与发展的思路,确立 了在高起点上发展的思路,着眼于50年不落后,强调城市规 划的科学性和超前性,进一步调整了城市发展布局,明确城 市的功能分区,合理规划布局城市新轴线,从瘦狗岭到火车 东站到河南赤岗一直延伸到洛溪大桥的新客运站,将规划一 条12公里的城市新轴线,通过国际招标选择最佳方案。进一 步明确划分城市功能分区,对城市各大组团和中心商务区、中心商业区、旅游休闲区、科学体育区、工业开发区、居民 住宅区等各种功能分区进一步调整完善,确定下来后就作为 长远的发展战略分步实施。确立了“新区先行,拉开建设,突出重点,以新城区建设带动旧城区改造”的思路,坚决把 城市结构拉开并有序地配套建设,重点向东向南发展。沿珠 江轴线作为城市建设的重点,逐步完善向南联系番禺、向东 联系东莞、向西联系佛山的经济发展轴线规划,从而强化中 心城市的功能,加强对珠江三角洲地区的经济辐射力。确立 了构建交通道路主体骨架,完善城市交通路网的思路,以内 环路、环城高速公路及7个方向联络道和若干条快速路构成道 路主骨架,完善高速路网、快速路网和主干道路网三大交通 路网系统;确立了城市建设的精品意识,积极规划建设广州 新国际机场、广州大剧院、广州艺术博物馆、新广州体育馆 等一批跨世纪的标志性形象工程。在此基础上,广州市按照 省委、省政府的要求,提出了城市建设实现“一年一小变,三年一中变,2010年一大变”的奋斗目标。“一年一小变” 重点在管理,以整治脏乱、拆除违章建筑为突破口,整治市 容环境,迎接建国50周年;“三年一中变”重点在建设、完 善城市交通道路网络,完成“迎九运”工程、“城市形象工 程”和标志性工程,整治白云山和珠江“一山一水”,建设 新的旅游观光带,迎接“九运会”;“2010年一大变”重点 在城市规划、建设、管理协调发展,完善城市布局,形成合 理的功能分区和城市空间结构,增强城市布局,形成合理的 功能分区和城市空间结构,增强城市服务功能,完善教育、文化、体育、卫生、市政、环卫等公共配套设施,基本实现 城市现代化。按照这些新的思路,广州市进一步完善了城市 规划,经过历时4年的努力,全面编制完成了79个地块的分区 规划,去年又完成了20个文明示范村镇、16个中心村镇、50 条自然村的规划,城市立体交通路网进行了全面规划。配合 “城市形象工程”建设,对珠江两岸景观、城市主干道路、绿化广场、主要“窗口”地区和商业街区等进行了城市设计。规划部门在充分论证的基础上提出了包括园林绿化、环境整 治、道路交通、“迎九运”工程等方面的109项“城市形象工 程”,经过努力,1998年已完成了32项。
为了实现广州市城市环境面貌“一年一小变”的目标,广州市委、市政府切实加强了这方面的领导工作。首先全市 上下统一认识。要求全市各级党政领导的思想认识和行动要 统一到省委、省政府现场办公会议精神上来,统一到市委、市政府的决心上来,以高度的政治责任感和紧迫感,全力以 赴,千方百计确保实现“一年一小变”的目标。二是学习先 进。广州市委、市政府先后两次组织学习考察团,分别赴上 海、中山市,认真学习他们在城市规划、建设和管理的先进 经验。成立了广州城市建设协调小组及办公室,建立了市创 建文明城市联席会议制度,下设办公室,负责具体组织、协 调、指挥。各区也迅速成立推进“一年一小变”工作领导小 组及办公室,由党政主要负责同志亲自挂帅,迅速推进这项 工作。广州市市长林树森同志和各区、市各有关部门的主要 负责同志签订《广州市城区整治脏乱,实现城市环境“一年 一小变”目标责任书》,将“一年一小变”目标分解为10大 专项整治工作(整治市容卫生、整治占道经营和乱摆乱卖、清拆违法建筑和违章搭建、整治机动车辆乱停乱放、整顿违 章户外广告、整顿建筑工地、整治市区道路进出口、治理市 内河涌、清理收容遣送“三无”人员、落实除“四害”工作),限期到今年国庆节前完成。市创建文明城市联席会议办公 室每月都对全市整治情况进行抽查,市人大、政协代表也不 定期参与检查。由于市委、市政府决心大、抓得紧,目前,全市党员、干部和市民群众已经全面发动起来,全市性整治 脏乱大行动已经展开,并初见成效。
潮平两岸阔,风正一帆悬。展望新世纪,广州,这座中 国的南大门,经过广州市人民的齐心协力,一定会营造一个 高效、舒适和美丽的城市环境,将以崭新的形象雄步21世纪。