中国空间结构行业迅速发展 首创球形全方位加载装置

上海世博会的世博轴、杭州奥体中心的大莲花、中国天眼FAST的反射面背架……区别于一根横梁撑起整个屋盖，由索、杆、梁、膜等单元组成的现代空间结构，形式多样、造型美观且工业化程度高。
 
 
 
结构好比是建筑物的骨架。然而，从科学设计到高效施工，一系列难点长期困扰着我国空间结构行业的发展。
 
浙江大学建筑工程学院罗尧治教授团队，经过30年产学研联合攻关，在新型结构理论与设计、建造技术等方面取得多项系统性、引领性成果，并广泛应用于机场、高铁、会展、能源等领域及国家科学工程，极大地推动了我国从空间结构大国向强国迈进。
 
在11月3日召开的2020年度国家科学技术奖励大会上，罗尧治领衔的“现代空间结构体系创新、关键技术与工程应用”项目获得国家科技进步一等奖。
 
自20世纪90年代以来，中国空间结构行业快速发展。进入21世纪，各类会展、机场、高铁项目更如雨后春笋般在全国各地涌现，也呼唤着空间结构技术的进一步提升。
 
2007年,位于浙江绍兴的曹娥江大闸兴修，按照传统的方案是做成梁板结构的平面受力体系，罗尧治团队却将空间结构体系“移植”过来，设计成了仿鱼的双拱形空间桁架结构闸门，仅在闸门用钢量上就节省1600万元，由于整体重量的降低，机电设备又省了一大笔成本，同时还解决了涌潮造成的结构疲劳和泥沙淤积问题。团队凭此获得浙江省科技进步一等奖。
 
“空间结构体系的创新离不开新型节点形式，新的节点形式是否有足够的承载力，相应的加工工艺与构造是否满足设计的要求，一般要做足尺试验来验证。”罗尧治介绍说，传统方案是“一把钥匙开一把锁”，根据不同工程项目的不同节点形式定制不同的加载反力装置，做完试验后，相应的反力装置也就报废了。
 
为此，团队首创了球形全方位加载装置，解决了多点多向精准加载问题。就像一个“通用模板”，它可以满足空间全方位、十个加载点的试验需求，同时一体化集成了机电和数据采集设备，不同形式的空间结构节点只要采用同一装备就能完成试验。这套全世界独一无二的试验装备，可以降低试验成本50%以上，提高效率4倍以上。