世界上许多先进国家著名城市的标志性建筑，以及很多优秀旅游景区的建筑始终与大跨度空间结构密不可分，历届奥林匹克运动会、世界各国的各种经济贸易会、世界博览会也无不成为各国最先进的大跨度空间结构竞相亮相的舞台。

日本是现代空间结构发展很快的国家，2001年1 0 月在日本名古屋举行的IASS 2001 国际空间结构大会。大会展现了现代空间结构无不充分体现了宏伟、美观、富有艺术想象力，无论哪一个空间结构都充分体现了结构设计技术的进步，体现应用了优质、高强、最新的建筑材料，体现了空间结构施工技术的进步，也体现了每一个现代空间结构均建立在合理的结构设计概念、合理的结构布置的基础之上。

跨度东京穹顶

施工：Takenaka 集团

⒈工程概况：

东京穹顶又称“大蛋”，是日本第一个充气穹顶的体育场，是全天候多用途的体育馆。当用于扇形垒球场使用可容纳50 000座，当用于其它体育项目时可容纳56 000座。穹顶跨度超过200m，室内空间124万立方米，穹顶全年处于充气状态，充气系统保证日常室内空气压力比室外提高30mmAq(300N/

，或约0.3% 的大气压力)。而在强风或堆雪条件下提高到90mmAq。另外膜结构装备了融雪系统(在二层膜间输送暖空气)，以减小屋顶结构上的雪荷载。

⒉结构系统：

屋顶结构在平面上为方形带圆抹角的平面，其边长为180.6m，对角线长为201.0m，穹顶矢高与对角线跨度比为0.124，屋顶周围为斜放的压环，与水平面夹角为5.68°，屋顶结构为双向沿平面对角线方向各布置直径为80mm 钢铰线14根，总共为28 根，钢索间距为8.5m，屋面平均荷载为140N/

，屋面材料采用双层强力、耐用、防水的特氟隆(teflon)玻璃纤维膜材，厚度为0.8mm。

⒊结构特点：

⑴屋面结构采用全索－膜结构，具有如下优点：在正常使用时，室内增压3 0 m m A q ( 相当0.3kN/

的力)使索与膜均处于受拉和稳定状态，充分发挥了钢索与膜材均具有很高抗拉强度的性能。索－膜结构本身自重较小，仅为140N/

(还不到一般空间钢结构的1/3～1/4)。屋面采用双层膜材，在两层间增设空气调节系统，可防止结露及提供屋面融雪的条件。索－膜结构施工安装较方便。该结构在1987年6月28日上午5:30在地面组装完成，开始由10台风机充气，仅用3小时，即上午8:30就安全地使结构中心截面升到60m 高。

⑵为了平衡钢索的向内拉力，沿建筑周边设置抗压环。

⑶由于建筑周边为带圆抹角的方形平面，设计者将双向主钢索布置在平面对角线方向，大大减小了平面直边压环内的弯矩，为了平衡直边的侧向力作用，在直边部分设支撑系统，将索的向内拉力传递给下部结构。

⑷充气索膜结构由于索和膜在不同受力条件，索的不同的预张力，结构有不同的体型，因此对设计方法如找形、裁剪、非线性大变形的设计计算方法，均有相当难度。

跨度秋田天空穹顶

建筑与结构：Kajima 设计

施工：Kajima

⒈工程概况：秋田县位于日本北部西海岸，该地区冬天长期积雪，秋田县组织了一次设计竞赛，要求在秋田中心公园体育场地上覆盖一个室内明亮、开放的大空间，以使市民全年可在室内活动，同时从室外观赏上为城市增色。

⒉结构系统：

秋田天空穹顶被设计为单层索－膜结构，并设计了方便的屋面排雪系统，该屋面结构平面为130m × 100m 的半球面，矢高为32m，按日本建筑规范，穹顶上的雪荷载为450kgf/

，这个穹顶由受拉的屋面膜材、管状空间拱架及钢筋砼基座结构组成，空间拱架由双向拱结构组成，一个方向是空腹拱架(一个月牙形，最大矢高为2m)，具有较高刚度，另一个方向为单层拱与空腹拱架的下弦横交，空腹拱的上弦用斜撑与单层拱相接，空腹拱竖杆的端部和单层拱及上下弦均为刚性连接，在T 节点连结处，杆件厚度增加以提供较高刚度和强度。

⒊结构特点：

屋面采用半透明的膜材，达到了建筑上对开放、明亮、大空间的要求。膜材利用空腹拱的上弦及施加预应力的谷索定形。屋面为球面的一部分，充分发挥拱的受力特点，拱的横向推力由周边的圆形环梁和另一方向的空间桁架承受，空间桁架拱拱脚利用立面玻璃幕墙分隔处设水平梁来平衡，圆形环梁通过钢筋混凝土结构将水平力传递至基础。空腹桁架和单层拱均采用管结构法兰螺栓连接，可在地面分片组装成3 部分或5 部分，然后用160t的起重机提升就位并组装。