建筑结构选型14-其它空间结构概述-悬索结构

建筑(jiànzhù)结构选型第14章悬索结构(jiégòu)精品资料2/4/20231李广军其它(qítā)空间结构精品资料2/4/20232李广军在三维世界里，任何结构物本质上都是空间性质(xìngzhì)的，只不过出于简化设计和建造的目的，人们在许多场合把它们分解成一片片平面结构来进行构造和计算。无法进行简单分解的空间体系日益显示出一般平面结构无法比拟的丰富多彩和创造潜力，体现着大自然的美丽和神奇。精品资料2/4/20233李广军空间结构的卓越工作性能不仅仅表现在三维受力，而且还由于它们通过合理的曲面形体来有效抵抗外荷载的作用。当跨度越大时，空间结构就愈能显示(xiǎnshì)出它们优异的技术经济性能。事实上，当跨度达到一定程度后，一般平面结构往往已难于成为合理的选择。从国内外工程实践来看，大跨度建筑多数采用各种形式的空间结构体系。精品资料2/4/20234李广军空间大跨结构的特点：①整体上是空间结构②跨度大，可覆盖巨大(jùdà)的室内空间③矢高小、曲率平缓，可有效利用空间④厚度薄、自重轻，节省材料⑤形式多样，可适合于各种形状的组合精品资料2/4/20235李广军14悬索结构(jiégòu)精品资料2/4/20236李广军柔性的悬索在自然(zìrán)状态下不仅没有刚度，其形状也是不确定的。必须采用敷设重屋面或施加预应力等措施，才能赋予一定的形状，成为在外荷作用下具

有必要刚度和形状稳定性的结构。因此也称其为张力结构。精品资料2/4/20237李广军一、悬索结构的概念悬索结构由受拉索、边缘构件(gòujiàn)和下部支承构件(gòujiàn)所组成，如图所示。拉索按一定的规律布置可形成各种不同的体系，边缘构件(gòujiàn)和下部支承构件(gòujiàn)的布置则必须与拉索的形式相协调，有效地承受或传递拉索的拉力。拉索一般采用由高强钢丝组成的钢绞线、钢丝绳或钢丝束，边缘构件(gòujiàn)和下部支承构件(gòujiàn)则常常为钢筋混凝土结构。精品资料2/4/20238李广军悬索结构(jiégòu)的组成精品资料2/4/20239李广军二、悬索结构具有以下特点1、悬索结构通过索的轴向受拉来抵抗外荷载的作用，可以最充分地利用钢材的强度。索一般都是采用高强度材料制成的，更可大大减少材料用量并可减轻结构自重。因而(yīnér)，悬索结构适用于大跨度的建筑物，如：体育馆、展览馆等。跨度越大，经济效果越好。2、悬索结构便于建筑造型，容易适应各种建筑平面，因而(yīnér)能较自由地满足各种建筑功能和表达形式的要求。钢索线条柔和，便于协调，有利于创作各种新颖的富有动感的建筑体型。精品资料2/4/202310李广军3、悬索结构施工比较方便。钢索自重很小，屋面构件一般也较轻，安装屋盖时不需要大型起重设备。施工时不需要大量脚手架，也不需要模板(múbǎn)。因而，与其他结构型式比较，施工费用相对较低。4、可以创造具有良好物理性能的建筑空间。双曲下凹碟形悬索屋盖具有极好的音响性能。因而可以用来遮盖对声学要求较高的公共建筑。悬索屋盖对室内采光也极易处理，故用于采光要求高的建筑物也很适宜。精品资料2/4/202311李广军5、悬索屋盖结构的稳定性较差。单根的悬索是一种几何可变结构，其平衡形式随荷载分布方式而变，特别是当荷载作用方向与垂度方向相反时，悬索就丧失了承载能力。因此，常常需要附加布置一些索系或结构来提高屋盖结构的稳定性。6、悬索结构的边缘构件和下部支承必须具有一定的刚度和合理的形式，以承受索端巨大的水平拉力。因此悬索体系的支承结构往往需要耗费较多的材料，无论是设计成钢筋混凝土结构或钢结构，其用钢量均超过钢索部分。当跨度小时，由于钢索锚固构造和支座(zhīzuò)结构的处理与跨度大时一样复杂，往往并不经济。精品资料2/4/202312李广军龙城大桥为拱门独塔自锚式悬索斜拉协作体系(tǐxì)桥梁，大桥全长664米，桥宽40米，双向六车道（预留八车道）。精品资料2/4/202313李广军精品资料2/4/202314李广军西陵长江大桥(dàqiáo)位于三峡大坝中轴线下游4.5公里处，是长江上的第一座悬索桥，为单跨900米的钢箱梁悬索桥。大桥(dàqiáo)全长1118.66米，桥宽18.5米，双向4车道。主跨900米，一跨过江，在已建成通车的悬索桥中，按跨径排名，目前居国内第五（2006年12月）。常水位最大通航净空30米。两根主缆总重4805吨，精品资料2/4/202315李广军上海南浦大桥张拉索结构(jiégòu)（夜景）精品资料2/4/202316李广军上海杨浦大桥(yánɡpǔdàqiáo)精品资料2/4/202317李广军

法国诺曼底大桥(NormandyBridge)——世界第三(dìsān)斜拉索桥精品资料2/4/202318李广军世界(shìjiè)各主要桥型十大跨径桥梁排行榜（斜拉桥）桥型序号桥名主跨跨径建成时间所在地斜拉桥1苏通长江大桥1088m预计2008年中国江苏2昂船洲大桥1018m预计2008年中国香港3鄂东长江大桥926预计2010年中国湖北4多多罗大桥8901999年日本5诺曼底大桥8561995法国6南京第三长江大桥6482005中国江苏7南京第二长江大桥6282001中国江苏8白沙洲长江大桥6182000中国湖北9青州闽江大桥6052001中国福建10杨浦大桥6021993中国上海精品资料2/4/202319李广军江阴长江(chánɡjiānɡ)公路大桥(1999年10月通车)全长3071m，桥面宽33.8m,按6车道高速公路设计，主跨跨度1385m，门式钢筋混凝土塔柱高193m，桥下通航净高50m。每根主缆由二万多根直径5.35mm的镀锌高强(gāoqiáng)钢丝组成，直径0.9m,两根主缆总重达17000t；主桥箱形截面钢梁（36.9m×3m）,用钢达18000t。北锚碇采用大型深沉井基础，平面尺寸为69m×51m×58m，为世界第一大沉井；南锚碇为90000m3混凝土的重力锚。

特大跨悬索桥

世界排名第一：日本明石海峡大桥，建成于1998年，主跨1990m；世界排名第二：丹麦的亨伯大桥，正在兴建中，主跨1624m；世界排名第三：江苏润扬长江大桥，建成于2005年，主跨1490m；世界排名第四：英国的亨伯尔（Hamber）桥，建成于1981年，主跨1410m；

世界排名第五：江阴长江公路大桥，建成于1999年，全长3071m，主跨1385m。精品资料2/4/202320李广军江苏润扬长江大桥，建成于2005年，主跨1490m；精品资料2/4/202321李广军世界各主要(zhǔyào)桥型十大跨径桥梁排行榜（悬索桥）桥型序号桥名主跨跨径建成时间所在地悬索桥1明石海峡大桥1991m1998年日本2舟山西堠门大桥1650m预计2008年中国浙江3大带桥1624m1996年丹麦4润扬长江大桥1490m2005年中国江苏5亨伯尔桥1410m1981年英国6江阴长江大桥1385m1999年中国江苏7青马大桥1377m1997年中国香港8韦拉扎诺桥1298m1964年美国9金门大桥1280m1937年美国10阳逻长江大桥1280m预计2007年中国湖北精品资料2/4/202322李广军悬索结构：五十年代以后，由于钢材强度不断提高(tígāo)，国外已开始试用高强钢丝悬索结构来覆盖大跨度空间。这种建筑原来是受悬索桥的启示。由于主要结构构件均承受拉力，以致外形常常与传统的建筑迥异。建筑实例：美国罗利市牲畜展赛馆（1953～1954）精品资料2/4/202323李广军精品资料2/4/202324李广军西柏林会堂(huìtánɡ)（1957，）精品资料2/4/202325李广军华盛顿，杜勒斯国际(guójì)机场候机厅（19