悬索结构知识点

Ch9.5悬索结构•本章主要内容：•••••1、概述2、悬索的受力与变形特点3、悬索结构的型式4、悬索结构的稳定5、悬索结构的工程实例

1PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建9.5.1概述一、悬索结构的组成悬索结构是由一系列高强度钢索组成的

一种张力结构，由于其自重轻，用钢量 省，能跨越很大的跨度，是一种比较理 想的大跨度结构型式。

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2PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建ÿ3back索网是悬索结构的主要承重构件，是一个轴心受拉构件，既无弯矩也无剪力，完全柔性，其抗弯刚度可完全忽略不计。利用高强钢材去做“索”，就最能发挥钢材受拉性能好的特点。索网一般由每根直径为2.5、3、4、4.5、5毫米的高强碳素钢丝扭绞而成。边缘构件是索网的边框，无边框则索网不能成型。应注意对边缘构件的处理，采用合理的边缘构件型式以承重索网的巨大拉力。下部支承构件一般是钢筋混凝土立柱或框架结构，为保持稳定，有时还要采取钢缆锚拉的设施。单悬索结构是平面结构体系。如果利用很多单悬索相互交叉组成“索网”（比如利用桁架交叉组成网架一样），就形成多向受力的悬索结构。餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建•••••••二、悬索结构的特点1、悬索结构经济效果较好，充分利用钢材的强度。2、便于建筑造型，容易适应各种建筑平面。3、悬索结构施工比较方便。4、可以创造具有良好物理性能的建筑空间。5、悬索屋盖结构的稳定性较差。6、悬索结构的边缘构件和下部支承必须具有一定的刚餀

度和合理的形式，以承受索端巨大的水平拉力。

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4PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建悬索的受力与变形特点餀

•一、索的支座反力

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5PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建6二、索的拉力•三、悬索的变形back餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建7back9.5.3悬索结构的形式悬索结构的主要形式有：单曲面单层悬索结构、单曲面双层悬索结构、双曲面单层悬索结构、双曲面双层悬索结构和交叉索网悬索结构等。这些悬索结构的成型不同是边缘构件的形式不一样，同时引起屋盖建筑造型的不同。不论何种形式，都必须采取有效措施以保证屋盖结构在风荷载、地震作用下具有足够的刚度和稳定性。餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建back一、单曲面单层悬索结构

这种结构型式由许多平行的单根拉索构成，表面呈反向圆 筒形凹面，可向外排水。 拉索体系的优点是构造简单，传力明确，但屋面稳定性差，抗风 能力小。为了克服这一不足，可采用重屋盖（一般为装配式钢筋 混凝土屋面板）、或在大跨度结构中，对屋面板施加预应力，使屋面最后形成悬挂薄壳等。餀

8PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建9

back德国乌柏特市游泳馆1、拉索水平力通过竖向承重结构传至基础建筑实例有西德乌柏特市游泳馆，该建筑兴建于1956年，可容纳观众2000人，比赛大厅面积为65×40米。根据两端看台形式，屋盖设计成纵向单曲单层悬索结构，跨度为65米。大厅看台建在斜梁上，斜梁间距3.8米，一直通到游泳池底部并托着游泳池。结构对称布置。屋盖索网的拉力经由边梁传给斜梁，传到游泳池底部。使得斜梁基底的水平推力得以相互抵消，成对地取得平衡，地基只承受压力。这种屋盖形式不仅较好地适应了建筑内部平面布置，而且外形也比较美观。结构型式不仅受力合理，而且结构的形体、总体布置与建筑的使用空间、

外观形象完全结合起来，值得欣 赏。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建ÿ10back餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建11back餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建12back2、拉索水平力通过拉锚传至基础索的拉力也可在柱顶改变方向后通过拉锚传至基础，拉锚可用下列方法锚固于地基：①锚固在足够重的大体积混凝土中；②利用底板及回填上自重抵抗拉力；③锚固于受拉摩擦桩或受弯摩擦桩上；④锚固在岩石层的粘孔中。餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建13back3、拉索水平力通过刚性水平构件集中传至抗侧力墙餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建14back二、双曲面单层拉索体系－单层辐射索系双曲面单层索网体系，常用于圆形建筑平面，拉索按辐射状布置，使屋面形成一个旋转曲面，拉索的一端锚固在受压的外环梁上，另一端锚固在中心的受拉环上，形成碟形悬索结构。锚固在中心柱上形成的伞形悬索结构。在均布荷载作用下，圆形平面的全部拉索内力相等，内力的大小随垂度的减小而增大。餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建15back三、双层悬索体系双层悬索体系是由一系列承重索和相反曲率的稳定索组成。每对承重索和稳定索一般位于同一竖向平面内，二者之间通过受拉钢筋混凝土或受压撑杆联系，联系杆可以斜向布置，构成犹如屋架的结构体系，故常称为索桁架。双层悬索体系的特点是稳定性好，整体刚度大，反向曲率的索系可以承受不同方向的荷载作用，通过调整承重索、稳定索或腹杆的长度，可以对整个屋盖体系施加预应力，增强了屋盖的整体性，因此，双层悬索体系适宜于采用轻屋面，如铁皮、铝板等屋面材料和轻质高效的保温材料．以减轻屋盖自重，节约材料，降低造价。餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建16back双层悬索体系也称双层平行索系，常用于矩形平面的单跨或多跨建筑。承重索的垂度一般取跨度的1/15一l/20，稳定索的拱度则取1/20一l/25。餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建17back1．单曲面双层拉索体系单曲面双层拉索体系中的承重索和稳定索也可以不在同一竖向平面内．而是相互错开布置，构成波形屋面，这样可有效地解决屋面排水问题，承重索与稳定索之间靠波形的系杆连接，并借以施加预应力。餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建18back餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建19ba鼻ck2．双便曲面国双层雁拉索捡体系－双层辐射体隔系承重扔索和驼稳定那索均跑沿辐冒射方撕向布置，被周围支喘承在周朽边柱顶禾的受压借环梁隐上，走中心块则设怎置受谣拉内环梁抽，整个写屋盖支偿承于外役墙或周边施的杆上呼．根据山承重索乐和稳定索冰的关系姨所形成露的屋面雅可为上凸脏、下凹恋或交叉蝴形，相愈应地在周淘边柱顶农应设置步一道或详两道受压分环梁，富通过调预整承重索、隔稳定班索或丑腹杆打的长灿度并歪利用中心抹环受拉肿或受压注，也可累以对拉缠索体旨系施速加预辟应力凯。餀PD横F艺文件此使用惊"潜pd社fF脚ac址to讯ry咬P换ro辞"或试用客版本缠创建20ba吼ck四、叹交叉右索网万体系也称为烛鞍形索雪网，它睬是由两欲组相互胜正交的剖、曲率妹相反的泛拉索直妻接交叠组成铁．形迎成负晕高斯稳曲率洋的双县曲抛派物面秧。交叉例索网烘体系瞧需设榴置强乎大的党边缘地构件晋，以让锚固并不同寇方向减的两灵组拉理索，由于食交叉典索网真中每奔根索访的拉详力大县小、辜方向遥均不杂一样料，使悠得边岔缘构火件受力大而维复杂，捷常产生园相当大古的弯矩屿、扭矩犯，因此雄边缘构智件需要桨有强大的截面急，常需询耗费较瞎多的材样料，边短缘构件麻过于纤强小，对磨索网的蔬刚度影响较大涉。交叉索水网体系悠中边缘薪构件的岭形式很逗多，根宜据建筑图造型的伏要求一悲般有以下几种益布置方天式。餀PD曲F际文件珍使用验"僻pd扯fF时ac左to聪ry浆P孙ro刘"宗试用票版本朗创建211．跟边缘构础件为闭隐合曲线形环此梁2．待边缘构也件为落厨地交叉拱3．做边缘构哲件为不岩落地交叉拱4．腐边缘构仓件为一浮对不相交的私落地碌拱5担．边起缘构告件为刊拉索跌结构交叉索拥网体系向刚度大坝、变形商小，具住有反向辩受力能启力，结描构稳定性好，滩适用于盒大跨度览建筑的脆屋盖。壳交叉索家网体系殊适用于撇圆形、椭圆形饱、菱形符等建筑哨平面，刑边缘构喉件形式桌丰富多梦变，造核形优美，德屋面础排水磨容易榴处理史，因池而应执用广齿泛。鲁屋面舱材料膝一般山采用府轻屋面星，如奋卷材颈、铝愈板、高拉力爬薄膜霞，以教减轻肉自重堆、节撕省造事价。PD络F脑文件棒使用古"爽pd弯fF叶ac刊to裁ry颂P欲ro亭"衬试用工版本猫创建22bac病k餀PD投F爹文件智使用耳"六pd太fF拜ac中to灵ry刻P临ro狭"拿试用屈版本珍创建23ba免ck浙江省杂人民体弟育馆屋盖为影鞍形悬弓索结构绝。比赛际大厅为皆椭圆形铃平面，论长轴8含0米，旁短轴6脑0米，欢比籍赛场略地的涌长边馅平行引于椭锅圆的浆短轴铃，短踏边平示行于原椭圆听的长米轴，幼坐在短蜡轴上哲的座仇位数纷极少挎，绝蛮大部弟分的服座位认处在享观看漏效果散好的雪长轴戴上。涌另外，像马鞍捐形是貌双面伍抛物到面形岸状的仁，它虹在长溉轴方镜向是卵呈中始间低退而两匆端高肾的形状鲁，可顾随座格位标揪高的赖升高勺而升约高。污马鞍秋形态狠结构绞合理船地利惹用建仰筑平摘面和建钓筑空宿间，台充分控体现尝了建毕筑艺计术、粮使用闸功能愉与结征构效梅益三舍者的鞋完美并结合，是查一种颇政为理想帅的结构恢型式。PDF狗文件退使用遥"pd纷fFa居cto常ry产Pro桐"试港用版本久创建ÿ悬索阿结构兴的稳开定悬索屋赔盖结构预稳定性知差，主前要表现钻在两个宪方面：1、适莫应荷载飘变化的协能力差在索硬的自嗓重荷金载作抬用下绍，悬森索呈肃悬链拔线形赖式。翠如施件加某魂种不对破称的府活荷载顶或局范部荷魂载，斜则原洁来的弱悬链律线形椅式即残不能攻再保仅持平萝衡，壶悬索预将产生相当抛大的位弄移，形古成与新雪的荷载庆分布相聚适应的嫁新的平孤衡形式刊，这就会造纷成屋配面防眨水层供的损铁坏，棕也会荐造成御屋面臣防水鸡层的绑损坏艇。这拍种位锤移是由平衡鸟形式的鸟改变引份起的，鱼称为机仁构性位辅移。悬冠索抵抗导机构性颗位移的能力就范是索的拔稳定性衔，它与抖索的张售紧程度补（即索贩内初始轧拉力的羊大小）有关，领索内拉白力愈大塔，即稳裙定性愈袖好。24PDF跳文件颂使用祝"pd甩fFa膏cto抽ry眨Pro固"试靠用版本租创建252、抗吉风吸睁、风驴振能汤力差风力对冈屋面的悠吸力是渡一个重服要问题商。图为障某游泳填池屋盖宴的风压纲分布图炊，吸力主浑要分布伟在向风拾面的屋优盖部分妇，局部母风吸力溉可能达眠到风压洗的1.符6—1沟.9倍，因面而对比梢较柔软砖的悬索农结构屋珠盖有被牌掀起的债危险。厅屋面还膊可能在昼风力、浩动荷尖载或成不对枣称荷肉载的览作用袄下产衫生很产大的犬变形超和波肚动，饥以致冬屋面瓜被撕裂而吗失去防头水效能奏，或导漏致结构牲损坏。某游泳喘池屋盖象风压分硬布图PDF纺文件扮使用冷"pd砌fFa予cto真ry凝Pro塑"试派用版本若创建ÿ263、风晓力或愚地震选力的威动力是作用桌而产颜生的蛮共振居现象在其筑它的妨结构僚型式桥中，俗由于化自重么较大阴，在四一般馅外荷个载作笑用下，共外振的可锹能性较筒小，但声是，悬划索结构杂却有由倡于共振地而破坏美的实武例。勉例如194袖0年1留1月美宇国的塔私考姆大阔桥，跨缴长840著米，在扫结构应衡力远远利没有达湿到设计兼强度的突情况下修，由于弱风求作用产维生共振抹而破坏渠。因此芹，对悬宾索的共侮振问题星必须予以雅重视。PD扔F乔文件迷使用俯"津pd航fF扩ac捕to立ry木P匠ro养"狂试用鞋版本收创建271、增加担悬索结锦构上的倍荷载可通申过在要索上捞加重怒荷载摸（如洋采用取钢筋掘混凝贡土屋北面板常），蠢或在较索下吊挂休重荷载嫁（如增离加吊顶轿重量）艺等方法抽，增加沈屋盖自粱重，以达到么增加迹索的源稳定之之目遭的。暑一般固认为于，当菊屋盖浊自重票超过促最大宗风吸力的黎1沟.1技～1晕.3劈燕倍，桶即可认牛为是安订全的，开同时，版较大的分布捎恒荷波载使没悬索筑始终毁保持巾较大鸽的张吴紧力小，可狼加强拜其维叼持原报始形状益的能戚力，鹊即提酬高了筋抵抗谨机构殿性变吴形的备能力殖，采纤用重贡屋面言的缺点竞是使恐悬索立的截宵面增忙大，彻支承高结构妹的受荡力也相应增罩大，从支而影响愉经济骂效果滥。增加稳固定性的界措施PDF识文件板使用等"pd有fFa遣cto脊ry梢Pro六"试雨用版本徒创建282、形氧成预应简力索-随壳组合搂结构在铺桃好的尸屋面常板上首加临乖时荷单载，治使承对重索错产生汁预应么力。鸣当屋面板捕之间缝引隙增大议时，用绕水泥砂愉浆灌缝食，待砂愚浆达到净强度后，胆卸去临睡时荷载雹，使屋浸面回弹祝，使屋释面受到蹲一个挤茫紧的预压源力而构苍成一个脂整体的顺弹性悬串挂薄壳检，具有忙很大的荒刚性，征能较剖好的应承受汪风吸页力和这不对里称荷侄载的泡作用缓。PDF欢文件体使用播"pd奔fFa岭cto糊ry荡Pro策"试仅用版本伙创建293、形言成索梁扫或索-辉桁架组芒合结构对于单危曲面单免层拉索皮结构体佣系可在钟索上搁高置横向院加劲梁赔或横向灿加劲蚁桁架斥，形毛成所璃谓的峰索－均梁体疾系。PD部F肾文件半使用务"狱pd菠fF交ac东to肯ry锡P衫ro摔"冶试用喊版本酿创建304、增设源相反曲偷率的稳燥定索双层拉泼索体系糟或交叉铺索网体哑系，通啊过调整害受拉钢四索或受别压撑杆的汗长度，奶可对悬阻杆索体用系施加控预应力晕，使承均重索和床稳定索求内始抄终保理持足尝够大标的拉层应力教，提崖高了棕整个土体系赵的稳锈定性和疼抗震肥能力蔑，此胆外，适由于借存在紧预应叛力，讲稳定反索能纲同时车与承重拢索一之起抵滩抗竖本向荷纠载的脸作用剥，从焦而提怕高整晓个体郑系的禽刚度。PD氏F吐文件扔使用腾"离pd三fF拿ac执to捕ry榴P跟ro井"俗试用声版本咬创建9.坝5.狮5血悬擦索结菊构的漠工程欣实例北京：卫亚运会沙英东游昏泳馆(主要袜承重结瓦构为1淹.8m仆×1.升8m的乖箱形截毯面钢梁算，支承派在两端弟的筒体围上，跨知度达1斑00m赖。钢梁命每侧设坛四排斜朴拉索为廊钢梁提鞠供中间