第三节悬索结构结构形式

1、第三节悬索结构结构形式 n 单曲面单层单曲面单层悬索结构悬索结构 n 单曲面双层单曲面双层悬索结构悬索结构 n 双曲面单层双曲面单层悬索结构悬索结构 n 双曲面双层双曲面双层悬索结构悬索结构 n 交叉索网交叉索网结构结构 第三节第三节 悬索结构的结构形式悬索结构的结构形式 第九章第九章 悬索结构悬索结构 但不论何种形式，都必须采取有效措施保但不论何种形式，都必须采取有效措施保 证屋盖结构在风载、地震载作用下具有足够刚证屋盖结构在风载、地震载作用下具有足够刚 度和稳定性。度和稳定性。 建筑造型建筑造型 第三节悬索结构结构形式 一、单层索系结构一、单层索系结构 1 1、单曲面单层悬索结构（也称单层

2、平行索系）：、单曲面单层悬索结构（也称单层平行索系）： 由许多单根拉索组成，表面为筒状凹面。由许多单根拉索组成，表面为筒状凹面。 优点：传力明确，构造简单。优点：传力明确，构造简单。 缺点：屋面稳定性差缺点：屋面稳定性差。 第三节第三节 悬索结构的结构形式悬索结构的结构形式 第九章第九章 悬索结构悬索结构 第三节悬索结构结构形式 索的水平拉力不能在上部结构实现自平衡。索的水平拉力不能在上部结构实现自平衡。 因此，一般采用下列方式处理悬索端的拉力：因此，一般采用下列方式处理悬索端的拉力： A A、通过具有足够抗侧刚度的竖向承重结构传至、通过具有足够抗侧刚度的竖向承重结构传至 基础。基础。 B B

3、、拉索在柱顶改变方向直接通过拉锚传至基础。、拉索在柱顶改变方向直接通过拉锚传至基础。 C C、通过刚性水平构件集中传至抗侧力墙（利用、通过刚性水平构件集中传至抗侧力墙（利用 山墙受压或设置扶壁实现力的平衡）山墙受压或设置扶壁实现力的平衡） 垂度一般取垂度一般取（1/201/201/501/50）L L 世界上最早的单层索是世界上最早的单层索是19561956年建成的德国乌年建成的德国乌 柏特市游泳馆屋盖。柏特市游泳馆屋盖。 第三节第三节 悬索结构的结构形式悬索结构的结构形式 第九章第九章 悬索结构悬索结构 第三节悬索结构结构形式 碟形悬索碟形悬索伞形悬索伞形悬索 2 2、双曲面单层悬索结构（单

4、层辐射索系）、双曲面单层悬索结构（单层辐射索系） 通常用于圆形建筑平面。单层索网辐射状通常用于圆形建筑平面。单层索网辐射状 布置形成圆形或椭圆形平面。整个屋面形成一布置形成圆形或椭圆形平面。整个屋面形成一 个旋转曲面。拉索的一端支承在周边柱顶的环个旋转曲面。拉索的一端支承在周边柱顶的环 梁上，另一端支承在中心内环梁上或柱上。梁上，另一端支承在中心内环梁上或柱上。 乌拉圭蒙特维多体育馆乌拉圭蒙特维多体育馆 第三节第三节 悬索结构的结构形式悬索结构的结构形式 第九章第九章 悬索结构悬索结构 第三节悬索结构结构形式 3 3、单层网状布置索系：网状布置的单层索系、单层网状布置索系：网状布置的单层索系

5、形成下凹的双曲平面，两个方向的索一般呈正形成下凹的双曲平面，两个方向的索一般呈正 交布置，可用于圆形，矩形等各种平面。用于交布置，可用于圆形，矩形等各种平面。用于 圆形平面时，与辐射式布置相比，省去了中心圆形平面时，与辐射式布置相比，省去了中心 拉环，但边缘构件的弯矩大于辐射式布置，其拉环，但边缘构件的弯矩大于辐射式布置，其 屋面板规格较统一。屋面板规格较统一。 第三节第三节 悬索结构的结构形式悬索结构的结构形式 第九章第九章 悬索结构悬索结构 第三节悬索结构结构形式 二、双层悬索体系：由一系列位于同一平面内二、双层悬索体系：由一系列位于同一平面内 （也可不在同一平面内）的（也可不在同一平面内

6、）的承重索承重索和和曲率相反曲率相反 的稳定索的稳定索组成。组成。 优点优点：稳定性好，整体刚度大，自重轻，节约材：稳定性好，整体刚度大，自重轻，节约材 料，适用于采用轻屋面和轻质高强的保温材料。料，适用于采用轻屋面和轻质高强的保温材料。 1966.1966.建成的世界上第一个双层索系结构建成的世界上第一个双层索系结构瑞典斯德哥尔摩约翰尼绍夫滑冰场屋盖瑞典斯德哥尔摩约翰尼绍夫滑冰场屋盖 第三节第三节 悬索结构的结构形式悬索结构的结构形式 第九章第九章 悬索结构悬索结构 第三节悬索结构结构形式 1 1、单曲面双层拉索体系（也称双层平行索系）：、单曲面双层拉索体系（也称双层平行索系）： 承重索与稳

7、定索在同一平面，也可不在承重索与稳定索在同一平面，也可不在 同一平面（后者有利于屋面排水），双层索系同一平面（后者有利于屋面排水），双层索系 的两端仍必须的两端仍必须锚固在侧边构件锚固在侧边构件上或通过上或通过锚索固锚索固 定于基础上定于基础上。 第三节第三节 悬索结构的结构形式悬索结构的结构形式 第九章第九章 悬索结构悬索结构 第三节悬索结构结构形式 76.8x67.476.8x67.4， 建筑面积建筑面积 84568456，可，可 容纳观众容纳观众 40134013席。屋席。屋 盖结构采用盖结构采用 了平行布置了平行布置 的预应力空的预应力空 间双层悬索间双层悬索 体系，承重体系，承重 索

8、与稳定索索与稳定索 沿短向并相沿短向并相 互错开半个互错开半个 柱距布置。柱距布置。 吉林滑冰馆吉林滑冰馆 1986 第九章第九章 悬索结构悬索结构 第三节第三节 悬索结构的结构形式悬索结构的结构形式 第三节悬索结构结构形式 第三节第三节 悬索结构的结构形式悬索结构的结构形式 第九章第九章 悬索结构悬索结构 第三节悬索结构结构形式 第三节第三节 悬索结构的结构形式悬索结构的结构形式 第九章第九章 悬索结构悬索结构 第三节悬索结构结构形式 2 2、双曲面双层悬索结构（双层辐射索系）、双曲面双层悬索结构（双层辐射索系） 均沿辐射方向布置，周边支承在受压的外均沿辐射方向布置，周边支承在受压的外 环梁

9、上（可设置一道或两道），一般中心设置环梁上（可设置一道或两道），一般中心设置 受拉内环梁（内环梁受力复杂，耗费钢材受拉内环梁（内环梁受力复杂，耗费钢材) )。 由于承重索与由于承重索与 稳定索的关系不同，稳定索的关系不同， 双层拉索体系形成双层拉索体系形成 的屋面形状有凸、的屋面形状有凸、 凹、凸凹形等，其凹、凸凹形等，其 中凸与凸凹形对屋中凸与凸凹形对屋 面排水有利。面排水有利。 第九章第九章 悬索结构悬索结构 第三节悬索结构结构形式 第三节第三节 悬索结构的结构形式悬索结构的结构形式 第九章第九章 悬索结构悬索结构 3 3、网状布置的双层悬索结构、网状布置的双层悬索结构 双曲面双层双曲面双

10、层 悬索结构常悬索结构常 用的平面形用的平面形 式：圆形、式：圆形、 椭圆形、正椭圆形、正 多边形平面。多边形平面。 第三节悬索结构结构形式 19611961年年2 2月为举办第月为举办第2626届世乒赛兴建的届世乒赛兴建的 . .北京市建筑设计研究院设计，国内北京市建筑设计研究院设计，国内 首次采用车辐式双层悬索结构。首次采用车辐式双层悬索结构。建筑平面为圆形、直径建筑平面为圆形、直径94m94m，建筑面积，建筑面积 4200042000，可容纳观众，可容纳观众1500015000席。屋盖结构采用了圆形双层悬索体系，由钢席。屋盖结构采用了圆形双层悬索体系，由钢 悬索、边缘构件和内环三部分组成

11、。悬索、边缘构件和内环三部分组成。 北北 京京 工工 人人 体体 育育 馆馆 第九章第九章 悬索结构悬索结构 第三节悬索结构结构形式 2mX2m的的 钢筋混凝土钢筋混凝土 外环梁外环梁 第九章第九章 悬索结构悬索结构 第三节悬索结构结构形式 三、交叉索网体系（鞍形索网）三、交叉索网体系（鞍形索网） 由两组由两组正交正交的、的、曲率相反曲率相反的拉索的拉索直接叠交直接叠交 组成。其曲面为双曲抛物面。索系中组成。其曲面为双曲抛物面。索系中下凹者为下凹者为 承重索，上凸者为稳定索承重索，上凸者为稳定索。 鞍形悬索屋盖刚度大，可以采用鞍形悬索屋盖刚度大，可以采用轻屋面轻屋面， 屋面排水容易处理，它适用

12、于各种形状的建筑屋面排水容易处理，它适用于各种形状的建筑 平面，应用广泛。平面，应用广泛。 第三节第三节 悬索结构的结构形式悬索结构的结构形式 第九章第九章 悬索结构悬索结构 第三节悬索结构结构形式 前南斯拉夫莱士科瓦克纺织博览馆前南斯拉夫莱士科瓦克纺织博览馆 第三节第三节 悬索结构的结构形式悬索结构的结构形式 第九章第九章 悬索结构悬索结构 第三节悬索结构结构形式 鞍形索网根据建筑平面的不同，索网的边缘构鞍形索网根据建筑平面的不同，索网的边缘构 件的形式有如下几类：件的形式有如下几类： （1 1）、闭合空间曲梁：圆形和椭）、闭合空间曲梁：圆形和椭 圆形的双曲抛物面索网多采用这圆形的双曲抛物面

13、索网多采用这 种形式。空间的曲梁可以设柱支种形式。空间的曲梁可以设柱支 承，也可直接放置在承重墙上。承，也可直接放置在承重墙上。 这种边缘构件，索内水平力的分这种边缘构件，索内水平力的分 量由闭合曲梁承担，形成自平衡量由闭合曲梁承担，形成自平衡 体系不下传。体系不下传。 第三节第三节 悬索结构的结构形式悬索结构的结构形式 第九章第九章 悬索结构悬索结构 第三节悬索结构结构形式 （2 2）、空间框架：菱形平面双曲抛物面）、空间框架：菱形平面双曲抛物面 索网的边缘构件，即为由直梁组成的空索网的边缘构件，即为由直梁组成的空 间框架。间框架。 第三节第三节 悬索结构的结构形式悬索结构的结构形式 第九章

14、第九章 悬索结构悬索结构 第三节悬索结构结构形式 （3 3）拱：由于拱主）拱：由于拱主 要以轴向压力抵要以轴向压力抵 抗外荷作用，因抗外荷作用，因 此，其作为鞍形此，其作为鞍形 索网的边缘构件索网的边缘构件 比较合理。比较合理。 n 两拱倾斜交两拱倾斜交 叉不直接落地时，叉不直接落地时， 要在交叉点设置要在交叉点设置 剪力墙、扶壁柱剪力墙、扶壁柱 或斜框架等或斜框架等 以将以将 交叉点处推力传交叉点处推力传 至基础。至基础。 第三节第三节 悬索结构的结构形式悬索结构的结构形式 第九章第九章 悬索结构悬索结构 1952. 1952.美国雷里体育馆，世界上第一个现代房美国雷里体育馆，世界上第一个现

15、代房 屋悬索结构，屋悬索结构，91.591.591.591.5近圆形近圆形 第三节悬索结构结构形式 西柏林议会厅西柏林议会厅 第三节第三节 悬索结构的结构形式悬索结构的结构形式 第九章第九章 悬索结构悬索结构 第三节悬索结构结构形式 西西 柏柏 林林 议议 会会 厅厅 第九章第九章 悬索结构悬索结构 第三节悬索结构结构形式 （4 4）柔性边缘构件：即同样用拉索作为边缘构）柔性边缘构件：即同样用拉索作为边缘构 件。一种受拉型的边缘构件。件。一种受拉型的边缘构件。 第三节第三节 悬索结构的结构形式悬索结构的结构形式 第九章第九章 悬索结构悬索结构 不论哪种形式的边缘构件，都需要有足够不论哪种形式的

16、边缘构件，都需要有足够 强大的截面，为了既满足受力较大的边缘构件强大的截面，为了既满足受力较大的边缘构件 自身的强度要求；更是为了保证索网具有必要自身的强度要求；更是为了保证索网具有必要 的刚度，不致产生过大的变形。的刚度，不致产生过大的变形。 第三节悬索结构结构形式 一采用重屋面一采用重屋面: : 即通过加重屋面荷载（如：采即通过加重屋面荷载（如：采 用钢筋混凝土屋面板、增加吊顶重量等）的方用钢筋混凝土屋面板、增加吊顶重量等）的方 法。当屋盖自重超过最大风吸力法。当屋盖自重超过最大风吸力1.11.11.31.3倍时，倍时， 即是安全的，屋面不会被掀起。即是安全的，屋面不会被掀起。 第四节第四

17、节 悬索屋盖的刚度悬索屋盖的刚度 第九章第九章 悬索结构悬索结构 第三节悬索结构结构形式 二预应力方案：二预应力方案： 靠增加屋盖自重即使保证了结构稳定性，靠增加屋盖自重即使保证了结构稳定性， 仍不能确保屋面刚度与抗裂性。仍不能确保屋面刚度与抗裂性。 1 1、19571957年乌拉圭蒙特维多体育馆，碟形悬索屋年乌拉圭蒙特维多体育馆，碟形悬索屋 盖。盖。 第四节第四节 悬索屋盖的刚度悬索屋盖的刚度 第九章第九章 悬索结构悬索结构 2 2、对悬索施加预应力：这种方案较合理。、对悬索施加预应力：这种方案较合理。 第三节悬索结构结构形式 3 3、预应力横向加劲单层索系：此种结构型式不但、预应力横向加劲

18、单层索系：此种结构型式不但 受力合理，用料经济，而且施工比较方便。受力合理，用料经济，而且施工比较方便。 第四节第四节 悬索屋盖的刚度悬索屋盖的刚度 第九章第九章 悬索结构悬索结构 第三节悬索结构结构形式 横向加劲单层索系的三个工作阶段横向加劲单层索系的三个工作阶段 第四节第四节 悬索屋盖的刚度悬索屋盖的刚度 第九章第九章 悬索结构悬索结构 第三节悬索结构结构形式 安徽省体育馆安徽省体育馆 第九章第九章 悬索结构悬索结构 第三节悬索结构结构形式 苏联莫斯科奥运会游泳馆苏联莫斯科奥运会游泳馆 劲性索结构：劲性索结构： 以具有一定抗弯刚以具有一定抗弯刚 度的曲线形实腹或格构度的曲线形实腹或格构 式构件来替代柔索的悬式构件来替