當(dāng)世界即將邁入21世紀(jì)之際，回顧人類發(fā)展的歷史，就可發(fā)現(xiàn)其中一個顯著的特點(diǎn)就是其活動空間的不斷改善與擴(kuò)充。遠(yuǎn)古伊始，人類或挖洞穴居、或構(gòu)木為巢，僅是為爭取勝一個生存的空間，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們懂得運(yùn)用各種材料建造出更牢固、更舒適的空間。從古羅馬的圣彼得大教堂到當(dāng)今英國正在興建的“千年穹頂”，其直徑由42m擴(kuò)大到320m，就是一個鮮明的例證。20世紀(jì)人類的活動更加走向開放，人們已不再閉關(guān)自守，而是不斷擴(kuò)大國與國、洲與洲以至全世界范圍的交流。這種需求必然會影響人類建設(shè)的格局。在各種交流活動中，體育比賽無異是一種最激動人心的方式。因此，奧林匹克體育競賽館、世界杯足球比賽場……就在世界各地堀起。學(xué)術(shù)、文化、藝術(shù)與商業(yè)上的交流促使一些大城市建成了規(guī)模龐大的會議展覽中心，此外，各種臨時性與永久性的博覽會，也要求提供上萬平方米的面積。為了進(jìn)行交流，人們要更多地乖坐飛機(jī)旅行，20世紀(jì)是噴氣式客機(jī)的世紀(jì)，因而大規(guī)模的候機(jī)大廳與飛機(jī)庫就在本世紀(jì)誕生。
　　
　　這些建筑都有毫無例外地要求一個大的活動空間，因而跨度大、自重輕、造型富于變化就成為這些建筑的共同特征，有時還要求所圍護(hù)的空間能夠隨時開啟與閉合。縱觀建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史，三維的空間結(jié)構(gòu)是最能滿足以上要求的，往往成為眾多結(jié)構(gòu)方案中的首選。在人類古老的建筑中早就已經(jīng)出現(xiàn)了空間結(jié)構(gòu)的痕跡，例如我國半坡遺址的居屋就是一個原始的空間骨架，而北美印第安人從他們始祖繼承下來的棚屋，其以枝條搭成的穹頂與現(xiàn)代網(wǎng)殼則有驚人的類似。其后，自歐洲文藝復(fù)興時代所出現(xiàn)的教堂建筑，以磚石構(gòu)成的穹頂雖然又厚又重，但在某種程度上仍體現(xiàn)了空間作用。然而現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，應(yīng)該從20世紀(jì)初期興建的鋼筋混凝土薄殼算起，這應(yīng)該道德歸功于先進(jìn)建筑材料—鋼鐵與混凝土的誕生。第二次世界大戰(zhàn)之后，百廢待興，大量的建筑使空間結(jié)構(gòu)走向蓬勃發(fā)展的康莊大道.50年代后期以桿件組成的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)嶄露頭角，其中平板形的稱為網(wǎng)架，曲面形的稱為網(wǎng)殼。這種結(jié)構(gòu)的桿件以鋼、木或鋁合金制成，通過節(jié)點(diǎn)組合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。以后又陸續(xù)出現(xiàn)了以受拉來主要受力特征的張拉結(jié)構(gòu)，起初有以鋼索承重的懸索結(jié)構(gòu)，其后則有以合成材料制成建筑織物來受力的膜結(jié)構(gòu)。就結(jié)構(gòu)自重而言，從磚石穹頂?shù)?400㎏/㎡減少到膜結(jié)構(gòu)的10㎏/㎡，說明了建筑結(jié)構(gòu)飛躍的進(jìn)步。因此，空間結(jié)構(gòu)已成為本世紀(jì)建筑結(jié)構(gòu)學(xué)科中最重要與最活躍的發(fā)展領(lǐng)域之一。
　　
　　空間結(jié)構(gòu)建造及其所采用的技術(shù)往往反映了一個國家建筑技術(shù)的水平，一些規(guī)模宏大、形式新穎、技術(shù)先進(jìn)的大型空間結(jié)構(gòu)也成為一個國家經(jīng)濟(jì)實力與建筑技術(shù)水平的重要標(biāo)志。近年來，世界各國在體育場館、會議展覽中心與機(jī)場的大規(guī)模建筑中采用了不少引人注目功能的要求。集中反映了當(dāng)今的世界潮流，下面擬就體育建筑中采用空間結(jié)構(gòu)后些典型工程加以評述，并對中國今后空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展提出一些看法。
　　
　　體育建筑一直是空間結(jié)構(gòu)應(yīng)用的廣泛領(lǐng)域，其中網(wǎng)架又是在早期建造得最多的一種結(jié)構(gòu)類型，60年代在美國洛杉磯加利福尼亞大學(xué)體育館采用的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)啟發(fā)下，中國用自己的力量設(shè)計與建造了首都體育館。當(dāng)時加州大學(xué)體育館的尺寸是91m×122m，采用正放四角錐網(wǎng)架，而首都體育館的尺寸則是99m×112m，采用兩向正交斜放網(wǎng)架。這個大跨度網(wǎng)架的成功興建大大推動了網(wǎng)架在體育建筑中的應(yīng)用，此后一些省市的主體育館幾乎無一例外地都有采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu).1990年北京為亞運(yùn)會所建設(shè)的13項大中型體育館中，就有半數(shù)以上采用了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，可見其影響之深遠(yuǎn)。近年來，可能由于平板型網(wǎng)架的外形過于單調(diào)，失去了建筑師們的偏愛。另外，由于計算機(jī)的迅猛發(fā)民展使曲面形網(wǎng)殼的設(shè)計與制作大為方便，因而在體育建筑中網(wǎng)殼的應(yīng)用有逐步上升的趨勢，特別是穹頂幾乎風(fēng)靡了日本全國。穹頂（dome）就其原意來說是一個半圓形的頂蓋，而用網(wǎng)殼建造穹頂并非新事，早在本世紀(jì)初，德國工程師施威德勒（Schwedler）就發(fā)明了一 種肋環(huán)斜桿型的網(wǎng)殼，這種以他名字命名的網(wǎng)殼一直在圓形屋頂?shù)慕ㄔO(shè)流傳。70年代美國休斯頓的宇宙穹頂（Astrodome）和新奧爾良的超級穹頂（Superdome）也分別以196m和207m的直徑保持了多年的網(wǎng)殼大跨度記錄。90年代這種穹頂在日本得到了振興，其名稱為被音譯為“多姆”（卜-），其外形也不限制為圓形了。一些城市的體育館都有被稱為“多姆”，象大阪、名古屋、大館、熊本以及札幌、仙臺等地已建成或準(zhǔn)備興建的“多姆”就不下二來個。這種穹頂?shù)奶攸c(diǎn)是，不僅可以用作體育比賽，還可以用作多種文化活動與展覽的場所，這正符合了人們要求交流的需要，同時在建筑與結(jié)構(gòu)上也有所創(chuàng)新。
　　
　　日本名古屋穹頂是當(dāng)前世界上跨度最大的單層網(wǎng)殼。該體育館整個圓形建筑的直徑為229.6m，支承在看臺框架柱頂?shù)奈萆w直徑則有187.2m，采用以鋼管構(gòu)成的三向網(wǎng)格。每個節(jié)點(diǎn)上都有六根桿件相交，采用直徑為1.45m的加肋圓環(huán)，鋼管桿件與圓環(huán)焊接，成為能承受軸向力與彎矩的剛性節(jié)點(diǎn)。由于羅馬尼亞布加勒斯特穹頂?shù)膯螌泳W(wǎng)殼（直徑93.5m）在1961年的一次暴風(fēng)雪后出現(xiàn)過倒塌事故，大跨度的單層網(wǎng)殼一直被視為禁區(qū)。名古屋穹頂之所以獲得突破性的進(jìn)展是與科研工作分不開的。在設(shè)計中曾對各種荷載情況以及抗震、穩(wěn)定與施工過程中的缺陷進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計。