大跨与空间钢结构讲义

空间结构体系空间结构能适应不同跨度、不同支承条件的各种建筑要求。形状上也能适应正方形、矩形、多边形、圆形、扇形、三角形以及由此组合而成的各种形状的建筑平面，同时，又有建筑造型轻巧、美观、便于建筑处理和装饰等特点。大跨度空间结构体系主要包括网架、网壳结构、悬索结构和索膜结构。

1网架及网壳结构

空间网架及网壳是一种空间网格结构，它以大致相同的格子或尺寸较小的单元重复组成，实质为一种空间受力的桁架结构，与平面结构比较，由于在荷载作用下三向受力，避免了在平面结构中的层层传力现象，且结构的刚度也较平面结构高。

空间结构中以网架和网壳结构应用最广，分为：

平板网架——平板型的空间网格结构；网壳——曲面型的空间网格结构。

1.1网架及网壳结构的特点（1）三维受力、能承受来至各个方向的荷载；（2）网架结构系高次超静定结构，整体性及稳定性好、空间刚度大；（3）体系稳定、抗震性能好，在7度及7度以下地区可不进行抗震验算；（4）结构高度小（约是平面桁架高度的2/3、自重轻、节约钢材；（5）杆件及配套零件规格化、便于工业化生产，但制造精度要求高；（6）适应性强、平面布置灵活。

1.2平板式空间网架的形式平板网架无论在设计、计算、构造还是施工制作等方面均较为简便，可适用于大、中、小各种跨度的屋盖结构体系。

网架结构的形式较多。按结构组成，通常分为双层或三层网架；按支承情况分，有周边支承、点支承、周边支承与点支承混合、三边支承一边开口等形式；按网架组成情况，可分为由两向或三向平面桁架组成的交叉桁架体系、由三角锥体或四角锥体组成的空间桁架角锥体系等等。

按结构组成分类

（1）双层网架由上、下两个平放的平面桁架作弦杆层，上、下两弦杆层间设有腹杆层相互联系。上、下层的杆件称为网架的上弦杆、下弦杆，位于两层之间的杆件称为腹杆。网架通常采用双层。（2）三层网架由三个弦杆层以及层间的两层腹杆杆件组成。一般用于跨度及荷载较大时，也可用于局部加强。按支承情况分类（1）周边支承网架

网架的所有节点均搁置在柱或梁上，因传力直接、受力均匀，是采用较多的一种形式。当网架周边支承于柱顶时，网格宽度可与柱距一致。网架周边支承于圈梁时，网格的划分比较灵活，可不受柱距的约束。

（2）点支承网架点支承网架可置于四个或多个支承上。a图称为四点支承网架，b图称为多点支承网架。（a）（b）

点支承网架主要用于大柱距工业厂房、仓库以及展览厅等大型公共建筑。由于支承点较少，支点反力较大。为了使通过支点的主桁架及支点附近的杆件内力不致过大，宜在支承点处设置柱帽以扩散反力。点支承网架周边应有适当悬挑以减少网架跨中挠度与杆件的内力。(3)周边边支支承承与与点点支支承承混混合合网网架架在点点支支承承网网架架中中，，当周周边边设设有有维维护护结结构构和抗抗风风柱柱时时，，可可采采用用周边边支支承承与与点点支支承承混混合的的形形式式。。这这种种支支承承方式式适适用用于于工工业业厂厂房房和展展览览厅厅等等公公共共建建筑筑。。(4)三边边支支承承或或两两边边支支承承网网架架由于于建建筑筑功功能能的的要要求求，，需需要要在在一一边边或或两两对对边边上上开开口口，，因因而而使使网网架架仅仅在在三三边边或或两两对对边边上上支支承承，，另另一一边边或或两两对对边边处处理理成成自自由由边边。。自自由由边边的的存存在在对对网网架架的的受受力力是是不不利利的的,为此此一一般般应应对对自自由由边边作作出出特特殊殊处处理理。。普遍遍的的做做法法是是，，在在自自由由边边附附近近增增加加网网架架的的层层数数（（见见a图）），，或或者者在在自自由由边边加加设设托托梁梁、、托托架架（（见见图图b）。。对中中、、小小型型网网架架亦亦可可选选择择增增加加网网架架高高度度或或局局部部加加大大杆杆件件截截面面等等方方法法。。按网格组组成分类类1交叉桁架架体系这类网架架由若干干平面桁架相相互交叉叉组成。。竖向平面面桁架的的形式与与一般平面面桁架相相似，根根据平面桁桁架布置置方式及及交角的不不同，可可分为几几种形式。。（1）两向正正交正放放网架两向正交交正放网网架的构构成特点点是：两两个方向向的平面面桁架垂垂直交叉叉，且分分别与边边界方向向平行。。这种网网架的上上、下弦弦平面呈呈正方形形，基本本单元为为六面体体，属几几何可变变。为保保证结构构的几何何不变性性以及增增加空间间刚度，，应适当当设置水水平支撑撑，以有有效传递水平平力。对对周边支支承网架架，水平支撑撑宜在上上弦或下下弦网格格内沿周边边设置；；对点支支承网架架，水平支撑撑则应在在通过支支承点的的主桁架附附近设置置。两向正交交正放网网架的受受力状况况取决于于平面尺尺寸及支支承情况况。对于于周边支支承、正正方形平平面的网网架，其其受力类类似于双双向板。。两向正交交正放网网架沿两两个方向向的杆件件内力差差别不大大，受力力比较均均匀。但但随着边边长比的的变化，，单向传传力作用用渐趋明明显，两两方向杆杆件内力力差别也也随之加加大。对对于点支支承网架架，支承承附近的的杆件及及主桁架架跨中弦弦杆的内内力最大大，其它它部位杆杆件的内内力很小小。两向正交交正放网网架适用用于正方方形或接接近正方方形以及及狭长矩矩形的建建筑平面面。（2）两向正正交斜放放网架两向正交交斜放网网架的构构成特点点是：两两个方向向的竖向向平面桁桁架垂直直交叉，，且与边边界成45°夹角。两向正交交斜放网网架中平平面桁架架与边界界斜交，，各片桁桁架长短短不一，，靠近角角部的短短桁架相相对刚度度较大，，对与其其垂直的的长桁架架有一定定的弹性性支承作作用，从从而减小小了长桁桁架中部部的正弯弯矩。在在周边支支承情况况下，它它较两向向正交正正放网架架刚度大大、用料料省。对对矩形平平面其受受力也较较均匀。。当长桁桁架直通通角柱时时，四个角支支座会产产生较大大向上拉拉力，设设计中应应予注意意。如采采用图b所示布置置方式，，拉力可可由两榀榀桁架承承受。适用于正正方形和和长方形形的建筑筑平面。。（3）三向网架架三向网架架的构成成特点是是：三个个方向的的竖向平平面桁架互成成60°角斜向交交叉。在三三向网架架中，上上、下弦平面面的网格格均为正正三角形，，因此这这种网架架是以若干干稳定的的三棱体体作为基本本单元所所组成的的几何不变变体系。。2四角锥体体系这类网架架以四角角锥为其其组成单单元。网网架的上上、下弦平面均均为正方方形网格格，上、下弦弦网格相相互错开半格使使下弦平平面正方形的四四个顶点点对应于上弦平平面正方方形的形心，并并以腹杆杆连接，，即形成若若干四角角锥体。。正放四角角锥网架架正放四角角锥网架架的构成特特点是：：以倒四角锥体体为组成成单元，，上、下弦弦杆均与与相应边界平行行。正放放四角锥网架的的上、下下弦节点均分别别连接八八根杆件。正放四角角锥网架架的杆件件受力比比较均匀匀，空间间刚度较较其它类类型四角角锥网架架及两向向网架为为好。当当采用钢钢筋混凝凝土板作作屋面板板时，板板的规格格单一，，便于起起拱，屋屋面排水水相对容容易处理理。但因因杆件数数目较多多其用钢钢量可能能略高些些。正放四角角锥网架架一般适适用于建建筑平面面呈正方方形或接接近于正正方形的的周边支支承、点点支承（（有柱帽帽或无柱柱帽）大大柱距、、以及设设有悬挂挂吊车的的工业厂厂房与有有较大屋屋面荷载载的情况况。正放抽空空四角锥锥网架构成特点点：在正正放四角锥网架架的基础础上，除除周边网格不不动外，，适当抽抽掉一些四角角锥单元元中的腹腹杆和下弦杆杆，使下下弦网格格尺寸比上弦弦网格尺尺寸大一一倍。其受力与与正交正正放交叉叉梁系相似。。正放抽空空四角锥锥网架的的杆件数数目较少少，构造造简单，，经济效效果好，，起拱比比较方便便。不过过抽空以以后，下下弦杆内内力的均均匀性较较差，刚刚度比未未抽空的的正放四四角锥网网架小些些，但能能够满足足工程要要求。正放抽空空四角锥锥网架适适用于中中、小跨跨度或屋屋面荷载载较轻的的周边支支承、点点支承以以及周边边支承与与点支承承混合等等情况。。斜放四角角锥网架架斜放四角角锥网架架的构成特特点：以以倒四角锥体为为组成单单元，由锥底构构成的上上弦杆与边界成成45°夹角，而连接各各锥顶的的下弦杆则与相相应边界界平行。。斜放四角角锥网架架上弦杆杆长度比比下弦杆杆长度小小，在周周边支承承的情况况下，通通常是上上弦杆受受压，下下弦杆受受拉，因因而杆件件受力合合理。此此外，节节点处汇汇交的杆杆件（上上弦节点点六根，，下弦节节点八根根）相对对较少，，用钢量量较省。。周边支承承的斜放放四角锥锥网架，，在支承承沿周边边切向无无约束时时，四角角锥体可可能绕Z轴旋转而而造成网网架的几几何可变变，因此此必须在在网架周周边布置置刚性边边梁；点点支承的的斜放四四角锥网网架，可可在周边边设置封封闭的边边桁架。。3三角锥网网架三角锥网网架的构成特点点是：以以等腰三角锥锥体为组组成单元，由由于三角角形的稳定性性，因而而整体抗弯、、抗扭刚刚度好。抽空三角角锥网架架构成特点点是：在在三角锥网网架的基基础上，除周周边网格格不动外，适适当抽掉掉一些三角锥锥单元中中的腹杆和下下弦杆。。1.3网架几何何不变性性分析网架结构构在外力力作用下下必须是是几何不不变体系系，但是是许多形形式的网网架就其其结构本本身而言言是结构构几何可可变的，，只有加加上适当当的支座座约束后后才成为为几何不不变体系系。因此此，对网网架的机机动分析析非常重重要。网架几何何不变的的必要条条件网架的力力学模型型是一个个铰接的的空间杆杆系结构构，因为为一个刚刚体在空空间的自自由度为为6，一个空空间简单单铰的自自由度为为3，故网架架任一节节点有3个自由度度。对于于具有J个节点m根杆件的的网架，，支承于于有r根连杆的的支座上上时，其其几何不不变的必必要条件件可由下下式计算算：m+r-3J0或m3J-r当m=3J-r时为静定结构构，当m>3J-r时为超静定结构构，m<3J-r时为几何可变变体系。。若将网架作为为一个刚刚体考虑虑，则最最少的支支座约束束链杆数数为6，即上式式中的r6。如网架不不与支座座连接，，仅考虑虑网架内内部是否否几何可可变，则则由下式式计算：：K=3J-m-6当K=0时，网架架杆件数数恰好满满足其内内部几何何不变的的必要条条件；当当K<0时，内部部有多余余杆件；；当K>0时，内部部几何可可变。网架几何何不变的的充分条条件三角形是是几何不不变的，，因此，，以三根根不共面面的杆件件交出一一个新节节点所构构成的网网架单元元也为几几何不变变体系。。当网架架杆系组组成的形形体是由由三角形形界面组组成的多多面体时时，亦是是几何不不变的。。故对网网架结构构几何不不变问题题的分析析可变成成平面问问题进行行。网架几何何可变单单元可通通过加设设杆件或或适当加加设支承承链杆使使其成为为几何不不变体系系。*用程序计计算时，，如出现现挠度特特别大等等不合理理情况，，则该网网架有可可能为几几何可变变。1.4网架结构构的设计计特点（1）网架结结构的选选型根据建筑筑的造型型、平面面形状和和尺寸、、支承情情况、荷荷载大小小、屋面面材料等等综合考考虑。从材料用用量考虑虑宜采用用：斜放四角角锥正正放放四角锥锥两两向正正交正放放三向交叉叉梁系以上型式式当跨度度及荷载载都大时时较合理理，刚度度也比较较大。当当平面为为矩形时时两向正正交斜放放与斜放放四角锥锥网架最最经济。。从平面形形状和大大小考虑虑，当为为周边简简支时建建议：①平面面为方形形或接近近方形、、中小跨跨度（60m)：两向正交交斜放、、正放四四角锥、、斜放四四角锥②平面面为矩形形：两向正交交斜放或或斜放四四角锥③平面面为圆形形、正多多边形、、扇形：：三向交叉叉梁系或或三角锥锥当为四点点支承的的连续网网架：两向正交交正放或或正放四四角锥。。（2）网架结结构的网网格尺寸寸和高度度网格大小小直接影影响网架架的经济济性，应应综合考考虑。网网架高度度应使腹腹杆与弦弦杆的夹夹角在45左右。（3）网架结结构的杆杆件设计计杆件截面面：圆钢钢管、角角钢、方方钢管、、H型钢等。。计算长度度：螺栓栓球：1.0l弦杆0.9l焊接球：：腹杆0.8l长细比：：压杆180拉杆300（支座及及附近））、400（一般））（4）网架节节点设计计与构造造要点网架杆件件通过节节点（焊焊接钢板板节点、、焊接空空心球节节点、螺螺栓球节节点、焊焊接短钢钢管节点点等）把把杆件联联系在一一起组成成空间形形体。节节点上汇汇交的杆杆件数量量随网格格形式而而不同，，一般812根，至少少有6根。且节节点的重重量一般般为网架架总重量量的20～25%，所占用用钢量的的比重较较大，因因节点破破坏而造造成工程程事故的的例子也也不少，，所以节节点设计计是关键键。①焊接空心心球节点点空心球可可分为不不加肋和和加肋两两种，用用圆板经经压制成成型作成成半球，，再由两两个半球球对焊而而成。这这种节点点适用于于连接钢钢管杆件件。节点点构造是是将钢管管杆件直直接焊接接连接于于空心球球体上，，具有自自动对中中和‘万万向’性性质。直径D为120～500mm的焊接空空心球其其抗压承承载力设设计值Nc可按下式式计算：：D─空心球外外径（mm）；t─空心球壁壁厚（mm）；d─钢管外径径（mm）；ηc─受压空心心球加肋肋承载力力提高系系数，加加肋ηc=1.4，不加肋ηc=1.0。直径D为120～500mm的焊接空空心球其其抗拉承承载力设设计值Nt可按下式式计算：：Nt─受拉空心球轴轴向拉力设计计值（N）；f─钢管材料强度度设计值（N/mm2）；ηt─受拉空心球加加肋承载力提提高系数，加加肋ηt=1.1，不加肋ηt=1.0。一般空心球外外径D=（25～45）t；空心球壁厚t与钢管最大壁壁厚的比值宜宜为1.2～2.0；另外，空心心球壁厚t不宜小于4mm。在确定空心球球外径时，球球面上网架相相连接杆件与与杆件之间的的缝隙a不宜小于10mm。空心球直径也也可初步按下下式估算：D=（d1+d2+a）/θθ─汇集于空心球球节点任意两钢管杆件间间的夹角；d1、d2─组成θ角的钢管外径径；②螺栓球节点由螺栓、钢球球、销子（或或止紧螺钉））、套筒和锥锥头或封板组组成，适用于于连接钢管杆杆件。螺栓球节点的的套筒、锥头头和封板采用用Q235系列、Q345系列钢材；钢钢球采用45号钢；螺栓、销子或或止紧螺钉采用高高强度钢材如45号钢、40B钢、40Cr钢、20MnTiB钢等。螺栓直径一般般由网架中最最大受拉杆件件的内力控制制，一个螺栓栓受拉承载力力设计值按下下式计算：Ntb≤ψAeftbNtb─高强度螺栓的的拉力设计值值（N）；ψ─螺栓直径对承承载力影响系系数；当螺栓栓直径小于30mm时，ψ=1.0；当螺栓直径大大于等于30mm时，ψ=0.93；Ae─高强度螺栓的的有效截面面面积（mm2）；即螺栓螺纹处的的截面积；ftb─高强度螺栓经经热处理后的的抗拉强度设设计值。钢球的加工成成型分为锻压压球和铸钢球球两种。钢球球的直径大小小要满足按要要求拧入球体体的任意相邻邻两个螺栓不不相碰条件。。螺栓直径根根据计算确定定后，钢球直直径D取下面两式中中的较大值：：③焊接钢板板节点焊接钢板节点点一般由十字字节点板1和盖板2组成，主要用用于杆件采用用角钢的网架架，杆件与节节点板的连接接可以用焊接接，也可以采采用螺栓连接接。其受力情情况与角钢桁桁架的节点板板类似。④支座节点网架的支座节节点分为压力力支座节点和和拉力支座节节点两大类。。压力支座中中，平板压力支座座常用于较小跨度的情况况；球铰压力支座可用于于大跨度且带悬伸的四支支点或多支点网架。单面弧形压力力支座适用于于中等跨度；；双面弧形压压力支座适用用于大跨度。。拉力支座中中，较常用的的有平板拉力力支座和单面面弧形拉力支支座。支座出出现拉力情况况不多，但在在越来越多地地采用轻质屋屋面维护材料料以后，反号号荷载效应情情况应予充分分重视。板式橡胶支座座不仅可以沿沿切向及法向向位移，还可可绕两向转动动，较常用于于大跨及中等等跨度的网架架。当支座水水平推力较大大时，也可采采用橡胶支座座。1.5空间网壳结构构的形式网架结构的受受力是一个受受弯的平板，，而网壳结构构就整体而言言则是一个主主要承受膜内内力的壳体。。在大多数情情况下，网壳壳被设计为四四边简支，其其边界效应就就更小，因此此，同等条件件下，一般网网壳结构较网网架结构可节节约钢材约20%。此外，网壳结结构外型美观观，能适应各各种复杂的建建筑造型需要要。壳体的型体主主要采用典型型曲面，即几几何学曲面，，亦即不论其其曲面形式如如何，总可以以用几何学方方程表达。曲面可由位于于其主曲率方方向的正交曲曲线坐标系来来定义，与其其相应的曲率率半径表示为为R1和R2。网壳结构中常常用的形式有有：（1）柱面网壳柱面网壳按其其支承情况和和长度分为短短壳（L/R0.5）、中长壳（0.5<L/R2.5）、长壳（L/R>2.5）和筒壳。短壳常用单波波多跨的形式式，一般沿长长边多点支承承，荷载沿两两个方向传递递；长壳多为为端部支承，，荷载沿长度度方向传递，，结构主要起起梁的作用，，常用多波单单跨的形式；；筒壳是在周边边节点上均设设支座，受力力性能与单位位宽度的平行行拱类似，由由于其受力较较均匀，空间间刚度大，应应用较广。柱面网壳可以以采用单层，，也可以采用用双层。单层柱面网壳壳：（a）联方型；（b）单斜杆型；（c）弗普尔型悉尼国际水上上运动中心双层柱面网壳壳正放四角锥抽空四角锥清华大学游泳泳馆柱面网壳的组组合应用——成渝高速路二二郎收费站大英博物馆（2）球面网壳当跨度较小时时可以采用单单层，也可采采用双层。球面网壳的网网格分割方法法很多，主要要有：联方型球面网网壳——无纬向杆肋环型球面网网壳联方型球面网网壳——有纬向杆凯威特型球球面网壳斯威德勒型型球面网壳壳蒙特利尔世博会球面网壳通通过一定形形式的切割割，还可以以切割出各各种不同的的平面形状状及造型。。重庆商学院院艺术学院院报告厅（（椭球壳））（3）双曲抛物物面网壳（（扭壳）双曲抛物面面网壳在几几何学上的的特点是其其曲面的形形成方式属属移动式，，具有直纹纹性，即其其曲面是由由无数根斜斜交的直线组成。。通过一定的的组合，双曲曲抛物面网壳壳还可以发展展出不同的造造型。1.6网壳结构的的内力分析析和设计网壳结构的的分析不仅仅仅是强度度的分析，，通常还必必须包括刚刚度和稳定定性。在某某些条件下下，结构的的刚度和稳稳定性甚至至比强度更更为重要。。此外，在在既定荷载载下结构力力流的分析析、导向和和控制也与与结构外形形设计及刚刚度的分配配密切相关关。分析的基础础仍然是基基于经典弹弹性理论。。即：方法①连续化假定定——比拟为连续续光面实体体薄壳的的拟壳法；拟壳法将格构式的的球面、柱柱面或双曲曲抛物面网网壳比拟为为连续的光光面实体球球壳、柱壳壳或双曲抛抛物面薄壳壳。拟壳法按弹性薄壳壳理论分析析求得壳体体的内力和和位移，再再根据应力力值折算为为球面或柱柱面网壳的的杆件内力力，此法须须经过连续续化再离散散化的过程程。方法②离散化假定定——杆系结构的的矩阵位移法法或有限单单元法。矩阵位移法法或有限单单元法是将网格结结构离散为为各个单元元，分别求求得各单元元刚度矩阵阵及结构的的总刚度矩矩阵，根据据边界条件件修正总刚刚度矩阵后后求解基本本方程，以以得到各单单元节点的的位移进而而得到杆件件的内力。。（1）网壳结构构的静力特特性影响网壳结结构静力特特性的因素素很多，主主要有：结结构的几何何外形、荷荷载类型及及边界条件件等。网壳的类型型和形式很很多，型式式不同的网网壳，结构构的变形规规律及内力力分布规律律相差甚远远。即使是是同一种型型式的网壳壳，当几何何外型尤其其是矢跨比比不同时，，都将有不不同的结构构反映。此此外，网壳壳结构是一一类边界条条件敏感型型的结构，，边界约束束条件的细细微变化将将有可能使使结构的静静力性能产产生相当的的变化。（2）网壳结构构的刚度特特性传统结构一一般仅对结结构的刚度度提出控制制性要求，，但对于网网壳结构（（包括大跨跨度结构）），还应进进行刚度设设计，因为为刚度将影影响网壳结结构的稳定定性能，同同时直接影影响结构的的静力特性性。刚度设计需需兼顾两方方面：①从释放放温度应力力及次应力力考虑：支支承及约束束应减弱或或设计得柔柔一些；②从结构构的稳定性性考虑：结结构应设计计得刚一些些。为兼顾此两两方面，设设计时需要要对结构进进行刚度调调整。（3）几何参数数对网壳结结构静力性性能的影响响影响网壳结结构静力特特性的几何何参数主要要有结构的的跨度S、矢跨比F/S及波跨比有有关（F为柱面网壳壳的矢高））。筒拱中内力力分布很不不均匀，当当矢跨比F/S很小时，结构构主要呈梁梁的作用，，跨中弯矩矩及轴力均均很大且轴轴力分布不不均；当矢矢跨比F/S很大时（如如接近半圆圆），各杆杆轴力较小小，拱轴方方向的弦杆杆在跨中区域域受压，在在边缘区域受受拉。矢跨比F/S与耗钢量W的关系跨跨度S与耗钢量W的关系（4）柱面网壳壳的水平推推力圆柱面网壳壳由于环向力的作作用而产生生较大的水平平推力。水水平推力N的大小也与与矢跨比有关关。水平推力的的处理可采采用：①加水平平拉杆；②结构落落地；③增增加加下下部部柱柱的的柔柔度度；；④利利用用下下部部结结构构吸吸收收推推力力。。（5）网网壳壳结结构构的的稳稳定定分分析析整体体失失稳稳网壳壳失失稳稳局部部失失稳稳波状状失失稳稳条状状失失稳稳大波波状状失失稳稳小波波状状失失稳稳点失失稳稳杆件件失失稳稳网壳壳结结构构的的典典型型失失稳稳形形式式网壳壳结结构构的的稳稳定定分分析析，，基基础础仍仍然然是是结结构构稳稳定定理理论论，，但但由由于于影影响响因因素素较较多多，，如如初初始始缺缺陷陷的的影影响响、、多多参参数数体体系系的的多多重重临临界界点点问问题题、、多多种种工工况况下下的的多多重重临临界界点点问问题题等等，，对对此此的的研研究究尚尚不不足足。。目目前前，，基基本本上上只只能能进进行行定定性性分分析析。。2索膜膜结结构构承重重结结构构的的基基本本承承重重构构件件采采用用受受拉拉工工作作的的悬悬索索或或张张拉拉的的薄薄膜膜，，称称为为悬悬索索结结构构或或膜膜结结构构。。由由于于受受拉拉构构件件的的承承载载能能力力决决定定于于强强度度而而不不是是稳稳定定性性，，因因而而能能充充分分发发挥挥钢钢索索和和膜膜材材受受拉拉工工作作时时强强度度高高、、自自重重轻轻的的特特点点。。同同时时，，由由于于覆覆盖盖材材料料自自重重轻轻，，使使承承重重结结构构的的重重量量较较小小，，因因而而悬悬索索结结构构和和张张拉拉薄薄膜膜结结构构更更适适合合于于在在大大跨跨度度结结构构中中使使用用。。2.1悬索索结结构构悬索索结结构构通通过过索索的的轴轴向向拉拉力力抵抵抗抗外外荷荷，，最最早早用用于于桥桥梁梁，，50年代代开开始始用用于于房房屋屋建建筑筑，，用用钢钢量量一一般般在在10kg/m2以下下，，但但支支承承结结构构耗耗材材较较多多。。（1）单单层层悬悬索索体体系系特点点：由由许许多多平平行行的的单单根根拉拉索索组组成成，，拉拉索索两两端端悬悬挂挂在在稳稳定定的的支支承承结结构构上上。。单层层悬悬索索的的工工作作与与单单根根悬悬索索相相似似，，是是一一种种可可变变体体系系，，在在恒恒载载作作用用下下呈呈悬悬链链线线形形式式，，在在不不对对称称荷荷载载或或局局部部荷荷载载作作用用下下产产生生大大的的位位移移（（机机构构性性位位移移））。。索索的的张张紧紧程程度度与与索索的的稳稳定定性性（（抵抵抗抗机机构构位位移移的的能能力力））成成正正比比。。单层悬索结构单层层悬悬索索结结构构的的抗抗风风能能力力差差，，在在风风吸吸力力作作用用下下悬悬索索内内的的拉拉力力下下降降，，稳稳定定性性进进一一步步降降低低。。单层层悬悬索索结结构构宜宜采采用用重重屋屋面面，，如如装装配配式式钢钢筋筋混混凝凝土土板板。。另另一一种种方方法法是是设设置置横横向向加加劲劲梁梁。。加加劲劲梁梁的的作作用用是是分分配配局局部部荷荷载载及及将将索索连连成成整整体体。。（2）双双层层悬悬索索体体系系由一一系系列列承承重重索索和和相相反反曲曲率率的的稳稳定定索索组组成成。。每每对对索索之之间间通通过过受受拉拉钢钢索索或或受受压压撑撑杆杆连连系系，，构构成成如如桁桁架架形形式式的的平平面面体体系系，，称称索索桁桁架架。。稳定定索索可可以以抵抵抗抗风风吸吸力力的的作用用，，同同时时，，相相反反曲曲率率的的稳稳定索索和和相相应应的的索索杆杆能能对对体体系系施加加预预应应力力，，使使每每对对索索均均保保持足足够够大大的的张张紧紧力力，，提提高高了了整个个结结构构的的稳稳定定性性。。悬索索结结构构的的计计算算一一般般按按弹弹性性理理论论，，假假定定索索是是理理想想柔柔性性的的，，既既不不能能受受压压，，也也不不能能抗抗弯弯，，但但承承重重索索和和稳稳定定索索之之间间的的连连杆杆绝绝对对刚刚性性。。在在基基本本假假定定的的基基础础上上可可建建立立索索曲曲线线的的平平衡衡微微分分方方程程，，再再根根据据荷荷载载及及边边界界条条件件求求出出索索的的张张力力。。车幅幅式式双双层层索索（3）混混合合悬悬挂挂体体系系采用用柔柔性性的的悬悬索索体体系系与与刚刚性性的的受受弯弯构构件件（（梁梁、、网网架架、、网网壳壳、、桁桁架架等等））相相结结合合，，可可组组成成共共同同抵抵抗抗外外荷荷载载的的各各种种混混合合体体系系。。此类结构构或用钢钢索悬挂挂其他构构件，或或由钢索索对其他他构件提提供附加加支点，，或用刚刚性的构构件来加加强悬索索的稳定定性，以以减小不不均匀荷荷载作用用下的机机构性位位移。桥桥梁中的的斜拉桥桥和悬索索桥也属属于这类类混合体体系。5.4万座，挑挑蓬外挑挑50m，外环梁跨跨度244m。浙江黄龙龙体育中中心体育育场吊塔及斜斜拉索2.2膜结构一般钢结结构屋顶顶的屋面面材料皆皆不承受受结构力力。但膜膜结构中中的膜本本身就承承受活荷荷载包括括风压、、温度应应力等，，膜既是是覆盖物物，亦是是结构的的一部分分。索膜建筑筑之所以以能满足足大跨度度自由空空间的技技术要求求，最关关键的一一点就是是其有效效的空间间预张力力系统。。有人把把索膜建建筑称为为“预应应力软壳壳”，预预张力使使“软壳壳”各个个部分（（索、膜膜）在各各种最不不利荷载载下的内内力始终终大于零零（永远远处于拉拉伸状态态）。以材质分分类，结结构膜有有以下两两种:（1）平面不不织膜：：由各种种塑料在在加热液液化状态态下挤出出的膜，，它有不不同厚度度、透明明度及颜颜色，最最通用的的是聚乙乙烯膜，