四、理論研究
（1）空間結(jié)構(gòu)的應(yīng)用是同相應(yīng)的理論研究同步發(fā)展的。應(yīng)該說我們?cè)诳臻g結(jié)構(gòu)理論研究大面做了許多工作。主要研究?jī)?nèi)容偏重于靜力作用下的結(jié)構(gòu)性狀和分析方法，以滿足一般設(shè)計(jì)工作的要求為主要目標(biāo)。這些研究為我國(guó)空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供了基本的理論支持。早期的工作偏重于以連續(xù)化理論為基礎(chǔ)的各種解析方法的研究，例如平板網(wǎng)架的擬板解法、網(wǎng)殼的擬殼解法；懸索結(jié)構(gòu)在荷載作用下要產(chǎn)生較大位移，因而計(jì)算中應(yīng)考慮幾何非線性，當(dāng)時(shí)發(fā)展了一系列適用于不同形式懸索結(jié)構(gòu)的考慮大位移的解析方法。在一段時(shí)期內(nèi)，當(dāng)計(jì)算機(jī)尚未廣泛運(yùn)用于結(jié)構(gòu)計(jì)算以前，各種解析方法曾對(duì)空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展起過重要作用，但解析方法終究有其局限性，它們具有不同程度的近似性，而且往往僅適用于某些特定的結(jié)構(gòu)形式。
計(jì)算機(jī)的普及和有限元分析方法的廣泛運(yùn)用為空間結(jié)構(gòu)的加速發(fā)展創(chuàng)造了真正的條件。許多大型的和特殊形式的新穎空間結(jié)構(gòu)只能用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行分析。我國(guó)從80年代開始陸續(xù)編制出適用于不同空間結(jié)構(gòu)的各種計(jì)算機(jī)分析程序和CAD軟件，且功能日益完備?，F(xiàn)在我們?cè)O(shè)計(jì)空間結(jié)構(gòu)幾乎全部依靠計(jì)算機(jī)。事實(shí)上，當(dāng)設(shè)計(jì)由成千桿件和結(jié)點(diǎn)組成的大型空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，尤其是當(dāng)采用螺栓球結(jié)點(diǎn)時(shí)，離開適用的CAD軟件是無法想象的。但也應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)某些形式的懸索結(jié)構(gòu)來說，簡(jiǎn)單實(shí)用的解析方法仍然有意義；對(duì)于像雙層索系等比較簡(jiǎn)單的體系，解析力法已完全可以提供準(zhǔn)確而完整的計(jì)算結(jié)果。例如，吉林滑冰館的大型懸索屋蓋設(shè)計(jì)是由簡(jiǎn)單的手籌來完成的。
十余年來關(guān)于空間結(jié)構(gòu)研究的一個(gè)特點(diǎn)是做了大量的試驗(yàn)。這是我國(guó)結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域的一個(gè)優(yōu)良傳統(tǒng)。80年代乃至90年代初期建造的幾乎每一個(gè)有代表性的大型空間結(jié)構(gòu)，都作過模型試驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。這些試驗(yàn)研究同理論分析工作一起，以及它們之間的相互印證，使我們對(duì)原來可能比較生疏的各種新穎空間結(jié)構(gòu)的基本性能了解得越來越全面，為設(shè)計(jì)這些結(jié)構(gòu)積累起比較豐富的理論儲(chǔ)備。
（2）除了關(guān)于各種類型空間結(jié)構(gòu)的基本性狀和計(jì)算方法的研究以外，一些更為基礎(chǔ)性的理論研究也受到了重視，例如關(guān)于網(wǎng)殼穩(wěn)定性的研究已取得許多重要成果。
穩(wěn)定性是網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、尤其是單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題，也是國(guó)內(nèi)外十多年來的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能可以從其荷載-位移全過程曲線中得到完整的概念；這種全過程曲線要由較精確的非線性分析得出。從非線性分析的角度來考察，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題和強(qiáng)度問題是相互聯(lián)系在一起的。結(jié)構(gòu)的荷載-位移全過程曲線可以把結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性以至于剛度的整個(gè)變化歷程表示得清清楚楚。當(dāng)考察創(chuàng)始缺陷和荷載分布方式等因素對(duì)實(shí)際網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能的影響時(shí)，也均可從全過程曲線的規(guī)律性變化中進(jìn)行研究。
但是當(dāng)利用計(jì)算機(jī)對(duì)具有大量自由度的復(fù)雜體系進(jìn)行有效的非線性有限元分析尚未能允分實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，要進(jìn)行網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的全過程分析是十分困難的。在較長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，人們不得不求助于連續(xù)化理論（“擬殼法”）將網(wǎng)殼轉(zhuǎn)化為連續(xù)殼體結(jié)構(gòu)，然后通過某些近似的非線性解析方法來求出殼體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性承載力。這種方法顯然有較大局限性：連續(xù)化殼體穩(wěn)定性理論本身并未完善，事實(shí)上僅對(duì)少數(shù)特定的殼體（例如球面殼）才能得出較實(shí)用的公式；此外，所討論的殼體一般是等厚度的和各向同性的，無法反映實(shí)際網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的不均勻構(gòu)造和各向異性的特點(diǎn)。因此，在許多重要場(chǎng)合還必須依靠細(xì)致的模型試驗(yàn)來測(cè)定穩(wěn)定性承載力，講與可能的計(jì)算結(jié)果相互印證。
隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，非線性有限元分析方法興起，并逐漸成為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析中的有力工具。我國(guó)從80年代后期開始也積極開展以非線性全過程分析為基礎(chǔ)的網(wǎng)殼穩(wěn)定性研究。在總結(jié)國(guó)外已取得成果的基礎(chǔ)上，在理論表達(dá)式的精確化、合理選用平衡路徑跟蹤的計(jì)算方法、靈活的迭代策略等方面進(jìn)行了深入細(xì)致的探索，使具有大量自由度的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系的全過程分析成為可能；并編制出相應(yīng)的分析程序。此外，在研究初始缺陷對(duì)網(wǎng)殼穩(wěn)定性的影響時(shí)，對(duì)所提出的“一致缺陷模態(tài)祛”（即認(rèn)為初始缺陷按低屈曲模態(tài)分布時(shí)可能具有不利影響）的合理性和有效性進(jìn)行了仔細(xì)論證，并使之規(guī)范化。
在上述理論成果的基礎(chǔ)上，采用大規(guī)模參數(shù)分析的方法，進(jìn)行了網(wǎng)殼穩(wěn)定性分所實(shí)用方法的研究。即結(jié)合不同類型的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，在其基本參數(shù)（幾何參數(shù)、構(gòu)造參數(shù)、荷載參數(shù)等）的常用變化范圍內(nèi)，進(jìn)行大規(guī)模的實(shí)際結(jié)構(gòu)全過程分析，對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和歸納，考察網(wǎng)殼穩(wěn)定性的變化規(guī)律，后通過回歸分析提出網(wǎng)殼穩(wěn)定性驗(yàn)算的實(shí)用公式。近幾年來，共計(jì)對(duì)2800余例各種形式的實(shí)際尺寸網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全過程分析，得到了相當(dāng)規(guī)律性的結(jié)果。所提出的實(shí)用公式用起來比較簡(jiǎn)便，然而是建立在精確分析方法的基礎(chǔ)之上的。這一工作很受廣大設(shè)計(jì)部門歡迎。這些公式已列入正在編制的“網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程”（征求意見稿）。應(yīng)該說，我國(guó)關(guān)于網(wǎng)殼穩(wěn)定性的研究是相當(dāng)深入和細(xì)致的。
（3）相對(duì)來說，國(guó)內(nèi)外關(guān)于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在風(fēng)和地震荷載作用下的反應(yīng)研究得較少。作者個(gè)人認(rèn)為，對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)來說，風(fēng)荷載的動(dòng)力作用可能不是設(shè)計(jì)中的主要問題，但隨著網(wǎng)殼尺度的增大，深入研究其抗地震性能則具有重要意義。在抗震領(lǐng)域，對(duì)高層和高聳結(jié)構(gòu)研究得比較透徹；但網(wǎng)殼等大跨結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能具有不同特點(diǎn)，例如其頻率分布比較密集，往往從低階算起前面數(shù)十個(gè)振型都可能對(duì)其地震反應(yīng)有貢獻(xiàn)，因而一般的振型分解法是否適用是一個(gè)值得探討的問題，不同方法（包括豎向）的地震作用引起的反應(yīng)往往是同量級(jí)的，因此考慮多維輸入可能是一個(gè)相當(dāng)重要的問題；國(guó)外已建的和我國(guó)今后將要建的一些超大跨度網(wǎng)殼尺度十分巨大，因而在計(jì)算中也許有必要考慮地震動(dòng)力的空間相關(guān)性；此外，單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在靜力作用下的穩(wěn)定性是設(shè)計(jì)中的重要因素，它們?cè)诘卣鹱饔孟峦瑯哟嬖趧?dòng)力失穩(wěn)問題，其嚴(yán)重性如何？對(duì)于某些動(dòng)力反應(yīng)過大的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，是否有必要采取適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)控制措施？諸如此類問題都是我國(guó)學(xué)術(shù)界正在深入思考或已著手進(jìn)行研究的問題。
（4）具有曲面形狀的空間結(jié)構(gòu)是充分地利用形狀來抵抗外力作用的結(jié)構(gòu)形式，所以空間結(jié)構(gòu)的形體設(shè)計(jì)（或從理掄分析角度稱作形態(tài)分析）具有十分重要的意義。對(duì)于鋼筋混凝土薄殼和鋼網(wǎng)殼等較剛性的體系，其形態(tài)分析主要涉及結(jié)構(gòu)幾何形狀的優(yōu)化。對(duì)索網(wǎng)、膜和索-膜等柔性結(jié)構(gòu)體系，形態(tài)分析具有更基本的意義，因?yàn)樵谝欢ㄟ吔鐥l件下，柔性體系僅當(dāng)存在適當(dāng)預(yù)應(yīng)力時(shí)才具有確定的形狀，且其幾例形狀是隨支承條件和預(yù)應(yīng)力分布形態(tài)而變化的；因而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要內(nèi)容就是所謂的“找形”（ Form-finding），借此來確定形狀-預(yù)應(yīng)力-支承條件這一綜合系統(tǒng)與使用要求之間的優(yōu)化組合?！罢倚巍币话悴捎梅蔷€性有限元分析方法，但理論上遠(yuǎn)未定型。英國(guó)Barnes等提出的動(dòng)力松弛法和德國(guó)Linkwitz等提出的力密度法等近似方法也能成功地應(yīng)用于一些特定類型問題。日本半谷近年來提出形態(tài)分析的概念試圖使空間結(jié)構(gòu)的形體設(shè)計(jì)理論進(jìn)一步系統(tǒng)化，很有意義。這一理論有待繼續(xù)發(fā)展。我國(guó)在懸索結(jié)構(gòu)和膜結(jié)構(gòu)的“找形分析”或更確切地說“初始平衡狀態(tài)分析”方面作過不少工作，并編制了一些相應(yīng)的軟件。今后似應(yīng)在下列兩方面進(jìn)行更系統(tǒng)的理論研究工作：一方面是在總結(jié)現(xiàn)有分析方法的基礎(chǔ)上，建立起統(tǒng)一的形態(tài)分析理論，與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)相結(jié)合，系統(tǒng)跟蹤柔性空間結(jié)構(gòu)的成形——受力全過程并形成相應(yīng)的軟件；另一方面是在形態(tài)分析理論的基礎(chǔ)上，提出空間結(jié)構(gòu)幾何形狀的優(yōu)化準(zhǔn)則和分析方法。
（5）膜結(jié)構(gòu)和索-膜結(jié)構(gòu)等柔性體系自振頻率較低，是風(fēng)敏感性結(jié)構(gòu)，因而研究這類結(jié)構(gòu)在風(fēng)作用下的反應(yīng)及其抗風(fēng)設(shè)計(jì)方法十分重要。這一課題具有較大理論難度，國(guó)內(nèi)外研究尚少，在許多方面基本上是空白，因而開展這一研究尤具重要意義。
我們對(duì)懸索結(jié)構(gòu)的風(fēng)振問題做過一定研究，針對(duì)這種大跨柔性結(jié)構(gòu)頻域?qū)捛翌l率分布密集的特點(diǎn)，提出了適用的隨機(jī)風(fēng)振反應(yīng)分析方法；并且，針對(duì)懸索結(jié)構(gòu)這種非線性體系，提出了廣義風(fēng)振系數(shù)的概念，通過大規(guī)模參數(shù)分析，為橢圓形及菱形平面的常用索網(wǎng)結(jié)構(gòu)提出了簡(jiǎn)便的實(shí)用計(jì)算方法。還組織過相應(yīng)的剛性模型和氣彈模型的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。
對(duì)于不同的結(jié)構(gòu)體系，其風(fēng)振特性也有差別。采用傳統(tǒng)屋面材料的懸索結(jié)構(gòu)整體工作性能相對(duì)較好（局部變形較?。?，結(jié)構(gòu)的整體位移對(duì)氣流場(chǎng)的改變不大。這類結(jié)構(gòu)在風(fēng)作用下的振動(dòng)一般屬于限幅隨機(jī)振動(dòng)。膜和索-膜結(jié)構(gòu)具有不同特點(diǎn)，膜既是受力構(gòu)件又是覆面材料，且質(zhì)輕面薄，結(jié)構(gòu)的局部剛度很小，在風(fēng)作用下，局部膜單元的加速度和速度反應(yīng)較大，可能對(duì)周圍的空氣紊流速度產(chǎn)生影響，導(dǎo)致氣彈反應(yīng)和顫振。因此在研究膜結(jié)構(gòu)和索-膜結(jié)構(gòu)的風(fēng)振問題時(shí)，應(yīng)對(duì)可能的動(dòng)力失穩(wěn)問題進(jìn)行深入的理論分析和風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)研究。
（1）空間結(jié)構(gòu)的應(yīng)用是同相應(yīng)的理論研究同步發(fā)展的。應(yīng)該說我們?cè)诳臻g結(jié)構(gòu)理論研究大面做了許多工作。主要研究?jī)?nèi)容偏重于靜力作用下的結(jié)構(gòu)性狀和分析方法，以滿足一般設(shè)計(jì)工作的要求為主要目標(biāo)。這些研究為我國(guó)空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供了基本的理論支持。早期的工作偏重于以連續(xù)化理論為基礎(chǔ)的各種解析方法的研究，例如平板網(wǎng)架的擬板解法、網(wǎng)殼的擬殼解法；懸索結(jié)構(gòu)在荷載作用下要產(chǎn)生較大位移，因而計(jì)算中應(yīng)考慮幾何非線性，當(dāng)時(shí)發(fā)展了一系列適用于不同形式懸索結(jié)構(gòu)的考慮大位移的解析方法。在一段時(shí)期內(nèi)，當(dāng)計(jì)算機(jī)尚未廣泛運(yùn)用于結(jié)構(gòu)計(jì)算以前，各種解析方法曾對(duì)空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展起過重要作用，但解析方法終究有其局限性，它們具有不同程度的近似性，而且往往僅適用于某些特定的結(jié)構(gòu)形式。
計(jì)算機(jī)的普及和有限元分析方法的廣泛運(yùn)用為空間結(jié)構(gòu)的加速發(fā)展創(chuàng)造了真正的條件。許多大型的和特殊形式的新穎空間結(jié)構(gòu)只能用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行分析。我國(guó)從80年代開始陸續(xù)編制出適用于不同空間結(jié)構(gòu)的各種計(jì)算機(jī)分析程序和CAD軟件，且功能日益完備?，F(xiàn)在我們?cè)O(shè)計(jì)空間結(jié)構(gòu)幾乎全部依靠計(jì)算機(jī)。事實(shí)上，當(dāng)設(shè)計(jì)由成千桿件和結(jié)點(diǎn)組成的大型空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，尤其是當(dāng)采用螺栓球結(jié)點(diǎn)時(shí)，離開適用的CAD軟件是無法想象的。但也應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)某些形式的懸索結(jié)構(gòu)來說，簡(jiǎn)單實(shí)用的解析方法仍然有意義；對(duì)于像雙層索系等比較簡(jiǎn)單的體系，解析力法已完全可以提供準(zhǔn)確而完整的計(jì)算結(jié)果。例如，吉林滑冰館的大型懸索屋蓋設(shè)計(jì)是由簡(jiǎn)單的手籌來完成的。
十余年來關(guān)于空間結(jié)構(gòu)研究的一個(gè)特點(diǎn)是做了大量的試驗(yàn)。這是我國(guó)結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域的一個(gè)優(yōu)良傳統(tǒng)。80年代乃至90年代初期建造的幾乎每一個(gè)有代表性的大型空間結(jié)構(gòu)，都作過模型試驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。這些試驗(yàn)研究同理論分析工作一起，以及它們之間的相互印證，使我們對(duì)原來可能比較生疏的各種新穎空間結(jié)構(gòu)的基本性能了解得越來越全面，為設(shè)計(jì)這些結(jié)構(gòu)積累起比較豐富的理論儲(chǔ)備。
（2）除了關(guān)于各種類型空間結(jié)構(gòu)的基本性狀和計(jì)算方法的研究以外，一些更為基礎(chǔ)性的理論研究也受到了重視，例如關(guān)于網(wǎng)殼穩(wěn)定性的研究已取得許多重要成果。
穩(wěn)定性是網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、尤其是單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題，也是國(guó)內(nèi)外十多年來的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能可以從其荷載-位移全過程曲線中得到完整的概念；這種全過程曲線要由較精確的非線性分析得出。從非線性分析的角度來考察，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題和強(qiáng)度問題是相互聯(lián)系在一起的。結(jié)構(gòu)的荷載-位移全過程曲線可以把結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性以至于剛度的整個(gè)變化歷程表示得清清楚楚。當(dāng)考察創(chuàng)始缺陷和荷載分布方式等因素對(duì)實(shí)際網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能的影響時(shí)，也均可從全過程曲線的規(guī)律性變化中進(jìn)行研究。
但是當(dāng)利用計(jì)算機(jī)對(duì)具有大量自由度的復(fù)雜體系進(jìn)行有效的非線性有限元分析尚未能允分實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，要進(jìn)行網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的全過程分析是十分困難的。在較長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，人們不得不求助于連續(xù)化理論（“擬殼法”）將網(wǎng)殼轉(zhuǎn)化為連續(xù)殼體結(jié)構(gòu)，然后通過某些近似的非線性解析方法來求出殼體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性承載力。這種方法顯然有較大局限性：連續(xù)化殼體穩(wěn)定性理論本身并未完善，事實(shí)上僅對(duì)少數(shù)特定的殼體（例如球面殼）才能得出較實(shí)用的公式；此外，所討論的殼體一般是等厚度的和各向同性的，無法反映實(shí)際網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的不均勻構(gòu)造和各向異性的特點(diǎn)。因此，在許多重要場(chǎng)合還必須依靠細(xì)致的模型試驗(yàn)來測(cè)定穩(wěn)定性承載力，講與可能的計(jì)算結(jié)果相互印證。
隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，非線性有限元分析方法興起，并逐漸成為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析中的有力工具。我國(guó)從80年代后期開始也積極開展以非線性全過程分析為基礎(chǔ)的網(wǎng)殼穩(wěn)定性研究。在總結(jié)國(guó)外已取得成果的基礎(chǔ)上，在理論表達(dá)式的精確化、合理選用平衡路徑跟蹤的計(jì)算方法、靈活的迭代策略等方面進(jìn)行了深入細(xì)致的探索，使具有大量自由度的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系的全過程分析成為可能；并編制出相應(yīng)的分析程序。此外，在研究初始缺陷對(duì)網(wǎng)殼穩(wěn)定性的影響時(shí)，對(duì)所提出的“一致缺陷模態(tài)祛”（即認(rèn)為初始缺陷按低屈曲模態(tài)分布時(shí)可能具有不利影響）的合理性和有效性進(jìn)行了仔細(xì)論證，并使之規(guī)范化。
在上述理論成果的基礎(chǔ)上，采用大規(guī)模參數(shù)分析的方法，進(jìn)行了網(wǎng)殼穩(wěn)定性分所實(shí)用方法的研究。即結(jié)合不同類型的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，在其基本參數(shù)（幾何參數(shù)、構(gòu)造參數(shù)、荷載參數(shù)等）的常用變化范圍內(nèi)，進(jìn)行大規(guī)模的實(shí)際結(jié)構(gòu)全過程分析，對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和歸納，考察網(wǎng)殼穩(wěn)定性的變化規(guī)律，后通過回歸分析提出網(wǎng)殼穩(wěn)定性驗(yàn)算的實(shí)用公式。近幾年來，共計(jì)對(duì)2800余例各種形式的實(shí)際尺寸網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全過程分析，得到了相當(dāng)規(guī)律性的結(jié)果。所提出的實(shí)用公式用起來比較簡(jiǎn)便，然而是建立在精確分析方法的基礎(chǔ)之上的。這一工作很受廣大設(shè)計(jì)部門歡迎。這些公式已列入正在編制的“網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程”（征求意見稿）。應(yīng)該說，我國(guó)關(guān)于網(wǎng)殼穩(wěn)定性的研究是相當(dāng)深入和細(xì)致的。
（3）相對(duì)來說，國(guó)內(nèi)外關(guān)于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在風(fēng)和地震荷載作用下的反應(yīng)研究得較少。作者個(gè)人認(rèn)為，對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)來說，風(fēng)荷載的動(dòng)力作用可能不是設(shè)計(jì)中的主要問題，但隨著網(wǎng)殼尺度的增大，深入研究其抗地震性能則具有重要意義。在抗震領(lǐng)域，對(duì)高層和高聳結(jié)構(gòu)研究得比較透徹；但網(wǎng)殼等大跨結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能具有不同特點(diǎn)，例如其頻率分布比較密集，往往從低階算起前面數(shù)十個(gè)振型都可能對(duì)其地震反應(yīng)有貢獻(xiàn)，因而一般的振型分解法是否適用是一個(gè)值得探討的問題，不同方法（包括豎向）的地震作用引起的反應(yīng)往往是同量級(jí)的，因此考慮多維輸入可能是一個(gè)相當(dāng)重要的問題；國(guó)外已建的和我國(guó)今后將要建的一些超大跨度網(wǎng)殼尺度十分巨大，因而在計(jì)算中也許有必要考慮地震動(dòng)力的空間相關(guān)性；此外，單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在靜力作用下的穩(wěn)定性是設(shè)計(jì)中的重要因素，它們?cè)诘卣鹱饔孟峦瑯哟嬖趧?dòng)力失穩(wěn)問題，其嚴(yán)重性如何？對(duì)于某些動(dòng)力反應(yīng)過大的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，是否有必要采取適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)控制措施？諸如此類問題都是我國(guó)學(xué)術(shù)界正在深入思考或已著手進(jìn)行研究的問題。
（4）具有曲面形狀的空間結(jié)構(gòu)是充分地利用形狀來抵抗外力作用的結(jié)構(gòu)形式，所以空間結(jié)構(gòu)的形體設(shè)計(jì)（或從理掄分析角度稱作形態(tài)分析）具有十分重要的意義。對(duì)于鋼筋混凝土薄殼和鋼網(wǎng)殼等較剛性的體系，其形態(tài)分析主要涉及結(jié)構(gòu)幾何形狀的優(yōu)化。對(duì)索網(wǎng)、膜和索-膜等柔性結(jié)構(gòu)體系，形態(tài)分析具有更基本的意義，因?yàn)樵谝欢ㄟ吔鐥l件下，柔性體系僅當(dāng)存在適當(dāng)預(yù)應(yīng)力時(shí)才具有確定的形狀，且其幾例形狀是隨支承條件和預(yù)應(yīng)力分布形態(tài)而變化的；因而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要內(nèi)容就是所謂的“找形”（ Form-finding），借此來確定形狀-預(yù)應(yīng)力-支承條件這一綜合系統(tǒng)與使用要求之間的優(yōu)化組合?！罢倚巍币话悴捎梅蔷€性有限元分析方法，但理論上遠(yuǎn)未定型。英國(guó)Barnes等提出的動(dòng)力松弛法和德國(guó)Linkwitz等提出的力密度法等近似方法也能成功地應(yīng)用于一些特定類型問題。日本半谷近年來提出形態(tài)分析的概念試圖使空間結(jié)構(gòu)的形體設(shè)計(jì)理論進(jìn)一步系統(tǒng)化，很有意義。這一理論有待繼續(xù)發(fā)展。我國(guó)在懸索結(jié)構(gòu)和膜結(jié)構(gòu)的“找形分析”或更確切地說“初始平衡狀態(tài)分析”方面作過不少工作，并編制了一些相應(yīng)的軟件。今后似應(yīng)在下列兩方面進(jìn)行更系統(tǒng)的理論研究工作：一方面是在總結(jié)現(xiàn)有分析方法的基礎(chǔ)上，建立起統(tǒng)一的形態(tài)分析理論，與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)相結(jié)合，系統(tǒng)跟蹤柔性空間結(jié)構(gòu)的成形——受力全過程并形成相應(yīng)的軟件；另一方面是在形態(tài)分析理論的基礎(chǔ)上，提出空間結(jié)構(gòu)幾何形狀的優(yōu)化準(zhǔn)則和分析方法。
（5）膜結(jié)構(gòu)和索-膜結(jié)構(gòu)等柔性體系自振頻率較低，是風(fēng)敏感性結(jié)構(gòu)，因而研究這類結(jié)構(gòu)在風(fēng)作用下的反應(yīng)及其抗風(fēng)設(shè)計(jì)方法十分重要。這一課題具有較大理論難度，國(guó)內(nèi)外研究尚少，在許多方面基本上是空白，因而開展這一研究尤具重要意義。
我們對(duì)懸索結(jié)構(gòu)的風(fēng)振問題做過一定研究，針對(duì)這種大跨柔性結(jié)構(gòu)頻域?qū)捛翌l率分布密集的特點(diǎn)，提出了適用的隨機(jī)風(fēng)振反應(yīng)分析方法；并且，針對(duì)懸索結(jié)構(gòu)這種非線性體系，提出了廣義風(fēng)振系數(shù)的概念，通過大規(guī)模參數(shù)分析，為橢圓形及菱形平面的常用索網(wǎng)結(jié)構(gòu)提出了簡(jiǎn)便的實(shí)用計(jì)算方法。還組織過相應(yīng)的剛性模型和氣彈模型的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。
對(duì)于不同的結(jié)構(gòu)體系，其風(fēng)振特性也有差別。采用傳統(tǒng)屋面材料的懸索結(jié)構(gòu)整體工作性能相對(duì)較好（局部變形較?。?，結(jié)構(gòu)的整體位移對(duì)氣流場(chǎng)的改變不大。這類結(jié)構(gòu)在風(fēng)作用下的振動(dòng)一般屬于限幅隨機(jī)振動(dòng)。膜和索-膜結(jié)構(gòu)具有不同特點(diǎn)，膜既是受力構(gòu)件又是覆面材料，且質(zhì)輕面薄，結(jié)構(gòu)的局部剛度很小，在風(fēng)作用下，局部膜單元的加速度和速度反應(yīng)較大，可能對(duì)周圍的空氣紊流速度產(chǎn)生影響，導(dǎo)致氣彈反應(yīng)和顫振。因此在研究膜結(jié)構(gòu)和索-膜結(jié)構(gòu)的風(fēng)振問題時(shí)，應(yīng)對(duì)可能的動(dòng)力失穩(wěn)問題進(jìn)行深入的理論分析和風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)研究。