悬索结构VIP

8悬索结构 8 1概述 定义以一系列受拉钢索为主要承重构件 按照一定的规律组成各种不同形式的布置方式 并悬挂在边缘构件或支撑结构上而形成的一种空间结构 8 1概述 历史最早应用于桥梁工程中泸定桥 康熙年间净跨100m 宽2 8m 8 1概述 历史最早应用于桥梁工程中金门大桥 1937年 主跨1280m 8 1概述 历史最早应用于桥梁工程中江阴长江大桥 1999年 主跨1385m 8 1概述 历史应用于建筑工程中雷里竞技馆 1953年 8 1概述 特点1悬索结构受力合理 用料经济 当采用高强度材料时 更可大大减轻结构自重 因而可以较经济地跨越很大的跨度 但悬索体系的文承结构往往需要耗费较多的材料 其用钢量均超过钢索部分 2施工便捷 施工设施简单 由于钢索自重很小 索的架设按装利用简便的施工机具便可完成 不需要大型起重设备和搭设大量脚手架 也不需要模板 还可利用架设好的钢索安装屋面材料 第一节概述 特点3适应性强 造型美观 悬索结构适应于各种建筑平面和外形轮廓 利用曲线索 采用不同的支承形式 可方便地创造出各种新颖独特的建筑造型 4与桁架 刚架 拱和网架等常规结构相比 悬索的荷载与位移 荷载与索力的关系曲线呈非线性 5悬索结构的稳定性较差 是一种可变体系 其平衡形式随荷载分布方式而变化 8 1概述 特点6悬索结构的形状稳定性 与悬索的张紧程度有关 悬索内拉力愈大 其抵抗局部荷载引起的机构性位移的能力愈大 即形状稳定性愈好 7悬索结构的边缘构件和下部支承体系必须具有一定的刚度和合理的形式 以承受索段巨大的水平拉力 8 2受力与变形特点 支座反力H1与索的下垂度f成反比 2与索的跨度l的平方成正比 索的拉力1与索的下垂度f成反比 2与索的跨度l的平方成正比 索的变形索属于柔性构件 索内仅有拉力 无弯矩和剪力 抗弯刚度可以忽略不计 索的形状随荷载的不同而改变 8 3悬索结构的形式 分类按钢索的平面布置和索力的传递方向单向悬索结构 双向悬索结构 轮辐式悬索结构按几何形态单曲面 双曲面悬索结构按钢索的竖向布置方式单层悬索结构 双层悬索结构 交叉索网 1单层悬索结构 单层单向悬索结构由一群平行走向的承重索组成 曲面下凹 山东淄博体育馆 54m跨单层平行索系 采用预加荷载方法使钢索与钢筋混凝土形成具有抗弯刚度的预应力悬挂薄壳 单层辐射状悬索结构悬索按辐射状布置 曲面下凹 排水不利 中间可设柱 内环受拉 外环受压 并与悬索形成一自平衡体系 山东淄博长途汽车站 圆形 跨径50m 单层网状悬索结构网状布置的单层索形成下凹曲面 索正交 山东淄博化纤厂餐厅 30 x30m 1单层悬索结构 特点单层悬索结构是一种几何可变体系 单层悬索结构的稳定性与索的初始拉应力有关抗风能力差 1单层悬索结构 拉索水平力的传递通过竖向承重结构传至基础 1单层悬索结构 拉索水平力的传递通过拉锚传至基础 1单层悬索结构 拉索水平力的传递通过刚性水平构件传至抗侧力墙 1单层悬索结构 提高稳定性的措施A采用重屋面 如装配式钢筋混凝土屋面板 B采用预应力钢筋混凝土悬挂薄壳 山东淄博体育馆 54m跨单层平行索系 采用预加荷载方法使钢索与钢筋混凝土形成具有抗弯刚度的预应力悬挂薄壳 C采用横向加劲构件安徽体育馆 外包尺寸72m 53m不等边6角形 长向采用单曲承重索 横向按柱距6m设置轻型钢屋架作为加劲构件 调整两端支座位移使索建立预应力 2双层悬索结构 组成由一系列承重索和相反曲率的稳定索组成 单曲面双层悬索结构无锡体育馆 43m 40m 单曲面双层悬索结构 其上下索位于同一竖面内 承重索与稳定索在跨中交接 类似拉索衍架 受力属平面体系 吉林冰球馆 76 8m 67 4m 承重和稳定索不在同一竖面上 相互错开半个柱距 形成空间 立体 拉索桁架 在跨中间2 3范围内稳定索高于承重索 靠近两端稳定索则低于承重索 2双层悬索结构 双层辐射状悬索结构中心环环向受拉 也可以为不受拉构件 稳定索不仅用于保持承重索的稳定性 而且直接承受屋面传来的荷载 北京工人体育馆 1962年建成屋盖采用直径94m的圆形双层轮辐式悬索结构 中央钢环直径16m 高11m 上下两层各有144束钢索 目前仍是我国跨度最大的悬索屋盖结构 成都城北体育馆 圆形 直径61m 中心环不受拉 2双层悬索结构 双层双向悬索结构将平面索桁架沿相互正交的两个方向布置在动荷载作用下 具有较好的抗震性能预应力双层悬索结构承重索下凹 稳定索上凸 均受拉 外形与受力特点类似于承受横向荷载的传统平面桁架具有良好的结构刚度和形状稳定性 抗震性能较好 张拉承重索和 或稳定索 均能提高结构刚度和形状稳定性布置方式有平行 辐射 网状 2双层悬索结构 预应力鞍形悬索结构承重索下凹 稳定索上凸 均受拉 负高斯曲面必须对索网施加预应力边缘构件可以是柔性构件浙江人民体育馆 1967年建成 杭州鞍形双曲抛物面正交索网悬索屋盖 平面为椭圆形 长轴80m 短轴60m 边缘构件是闭合空间曲梁 截面2x0 8m 天津大学健身房卡尔加里滑冰馆长轴135 3m 短轴129 4m 世界第一 3组合悬索结构 将悬索体系与中间支承结构组合在一起而形成的一种新型结构 中间支承结构承受荷载较大 采用刚度大 受理合理的拱 刚架 索拱体系 四川省体育馆 73 7m 79 4m 屋盖为索网结构 采用一对相互倾斜 跨度102 5m的钢筋混凝土拱作为中间支承 两片索网一边支承在拱上 三边支承在梁上 青岛体育馆 87m 72m 与四川省体育馆相似 采用一对跨度为109m交叉的钢筋混凝土箱形拱作为中间支承 耶鲁大学冰球馆 美国建筑师沙里宁设计 1958年建成 冰球馆采用悬索结构 钢索挂在中间一道拱形脊梁和周边的梁圈上 场内可容纳3000名观众 冰球馆的外形象一只海龟似的甲壳动物 北京朝阳体育馆 北京朝阳体育馆 60m 78m 采用预应力索拱体系作为索网的中间构架 代代木体育馆 日本著名建筑师丹下健三的作品 包括一座游泳馆和一座球类馆 1964年落成 它是为1964年东京奥运会而建 两座体育馆都采用悬索结构 游泳馆平面有如两个错置的新月形 球类馆平面如蜗牛形 4混合悬挂体系 由柔性悬索与刚性构件组成索拱体系 吊挂式混合结构 斜拉式混合结构 8 3悬索桥简介 桥面支承在悬索 通常称大缆 上的桥称为悬索桥 英文为SuspensionBridge 是 悬挂的桥梁 之意 故也有译作 吊桥 的 吊桥 的悬挂系统大部分情况下用 索 做成 故译作 悬索桥 但个别情况下 索 也有用刚性杆或键杆做成的 简陋的只供人 畜行走用的悬索桥常把桥面直接铺在悬索上 通行现代交通工具的悬索桥则不行 为了保持桥面具有一定的平直度 是将桥面用吊索挂在悬索上 第四节悬索桥简介 和拱桥不同的是 作为承重结构的拱肋是刚性的 而作为承重结构的悬索则是柔性的 悬索的截面只承受拉力 为了避免在车辆驶过时 桥面随着悬索一起变形 现代悬索桥一般均设有刚性梁 又称加劲梁 桥面铺在刚性梁上 刚性梁吊在悬索上 现代悬索桥的悬索一般均支承在两个塔柱上 塔顶设有支承悬索的鞍形支座 承受很大拉力的悬索的端部通过锚碇固定在地基中 个别也有固定在刚性梁的端部者 称为自锚式悬索桥 第四节悬索桥简介 悬索桥的优点内力传递明确在一定的垂度下 主索的内力与桥跨长度接近正比关系 工程量不应跨长而剧增 施工方便活载比例小外形美观主结构的部件重量和尺寸都小 运输 架设方便 第四节悬索桥简介 组成及特点主缆 主要的承重构件加劲梁 桁架 提供桥面系和防止桥面发生过大的挠曲和扭曲变形吊索主要的传力构件 柔性 可刚 直吊和斜吊索塔承重构件 恒载和活载大部分由主缆通过索塔传倒塔墩和基础 并承受作用于塔身 加劲梁及主缆上的风力 锚碇将主缆的拉力传给地基 重力式和隧洞式鞍座 塔顶鞍座塔顶鞍座 将主缆传来的竖向力均匀分散到塔柱顶截面主缆支架鞍座 改变主缆方向 分离主缆 引至锚固位置 桥面 悬索桥世界之最 1明石海峡大桥1991m 日本1998 桁架 上公6下铁22大带桥 GreatBelt 1624m 丹麦1996 箱梁 63恒伯尔桥 Humber 1410m 英国1981 箱梁 44江阴长江公路大桥1385m 中国1999 箱梁 65香港青马大桥1377m 中国1997 桁架 上公6