建筑结构第七节悬索结构

1、第九章第九章 第七节第七节 悬索结构悬索结构王坤王坤悬索结构悬索结构 1、悬索结构的概念 2、悬索结构的特点 3、悬索结构的分类 4、悬索结构的尺度 5、悬索结构工程实例 悬索结构由受拉索、边缘构件和下部支承构件所悬索结构由受拉索、边缘构件和下部支承构件所组成。拉索按一定的规律布置可形成各种不同的组成。拉索按一定的规律布置可形成各种不同的体系，边缘构件和下部支承构件的布置则必须与体系，边缘构件和下部支承构件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、钢力。拉索一般采用由高强钢丝组成的钢绞线、钢丝绳或钢

2、丝束，边缘构件和下部支承构件则常常丝绳或钢丝束，边缘构件和下部支承构件则常常为钢筋混凝土结构。为钢筋混凝土结构。1、悬索结构的优点 (1)、悬索结构受力合理，用料经济 (2)、施工便捷、施工设施简单 (3)、适应性强，造型美观 (4）、与桁架、钢架、拱和网架等常规结构相比，悬索结构有以下特点：a 悬索的荷载与位移、荷载与索力的关系曲线呈非线性，是动态变化的，计算悬索结构要采用几何非线性理论。 b 悬索是一种可变体系，其平衡形式随荷载分布方式而变化。 2、悬索结构的缺点 悬索也存在在动荷载下的共振问题及不能承受反向荷载的弱点。 悬索结构分为单层悬索体系、预应力双层悬索体悬索结构分为单层悬索体系、

3、预应力双层悬索体系、预应力鞍形索网、预应力横向加劲单层索系、系、预应力鞍形索网、预应力横向加劲单层索系、预应力索拱及预应力索拱及 张弦结构、悬挂薄壳、张拉整体结张弦结构、悬挂薄壳、张拉整体结构、索膜结构及混合悬挂结构等形式构、索膜结构及混合悬挂结构等形式 1、单层悬索体系：单层悬索体系是由按一定规、单层悬索体系：单层悬索体系是由按一定规律布置得单根悬索组成，悬索两端锚挂在支撑结律布置得单根悬索组成，悬索两端锚挂在支撑结构上。构上。 索系布置有平行式、辐射式、网格式三种。索系布置有平行式、辐射式、网格式三种。（1）、平行布置）、平行布置 拉索水平力的传递的拉索水平力的传递的三种方式：三种方式：

4、1、通过竖向承重结构、通过竖向承重结构传至基础传至基础 2、通过拉锚传至基础、通过拉锚传至基础 3、通过刚性水平构件、通过刚性水平构件集中传至抗侧力墙集中传至抗侧力墙（2）、）、辐射式布置辐射式布置 受拉内环采用钢制，受压受拉内环采用钢制，受压外环采用钢筋混凝土制作。可比平行布置做到较外环采用钢筋混凝土制作。可比平行布置做到较大跨度。大跨度。（3）、网状布置形式）、网状布置形式 设计要点设计要点 单层悬索体系垂跨比单层悬索体系垂跨比经验取值：经验取值：1/20 1/10 加强形状稳定性的措加强形状稳定性的措施：施： 采用重屋面采用重屋面 采用预应力钢筋混采用预应力钢筋混凝土悬挂薄壳凝土悬挂薄壳

5、 采用横向加劲构件采用横向加劲构件2、预应力双层悬索体系 （1）、一般形式：平行布置，辐射布）、一般形式：平行布置，辐射布置，网状布置置，网状布置 由下凹的承重索，上凸的稳定索及它们由下凹的承重索，上凸的稳定索及它们之间的连系杆组成之间的连系杆组成 承重索垂跨比一般取承重索垂跨比一般取1/20 1/15 ， 稳定索拱跨比一般取稳定索拱跨比一般取1/20 1/25 （2）、平行索系）、平行索系 优点：稳定性好，整体刚度大。适宜于采优点：稳定性好，整体刚度大。适宜于采用轻屋面用轻屋面 对于平行索系，承重索和稳定索可在同一对于平行索系，承重索和稳定索可在同一平面内，也可错开布置，构成波形屋面平面内，

6、也可错开布置，构成波形屋面错开布置，构成波形屋面错开布置，构成波形屋面（3）、双曲面双层拉索索系）、双曲面双层拉索索系 上索既是稳定索，又直接承载上索既是稳定索，又直接承载a)双层内环梁双层内环梁 b)双层外环梁双层外环梁c)双层内外环梁双层内外环梁d)单层外环梁网状布置单层外环梁网状布置e)双层外环梁网状布置双层外环梁网状布置3、预应力鞍形索网 由两组相互正交的、曲率相反的拉索直接由两组相互正交的、曲率相反的拉索直接交叠组成，形成负高斯曲率的双曲抛物面。交叠组成，形成负高斯曲率的双曲抛物面。 两组拉索中，下凹者为承重索，上凸者稳两组拉索中，下凹者为承重索，上凸者稳定索，稳定索应在承重索之上。

7、定索，稳定索应在承重索之上。a) 主要是承重索的垂跨比与稳定索的拱跨比，其各体系适宜的尺度如下：2、北京奥林匹克体育中心综合、北京奥林匹克体育中心综合馆馆 该屋盖平面尺寸为该屋盖平面尺寸为80m112m。屋盖结构由三部。屋盖结构由三部分组成：一为两榀分组成：一为两榀 双层圆柱面网壳，采用斜放四角锥结构体系；二为双层圆柱面网壳，采用斜放四角锥结构体系；二为设置在中间屋脊设置在中间屋脊 部位的立体桁架，作为网壳一边的支座；三为部位的立体桁架，作为网壳一边的支座；三为8对对共共16根斜拉索。根斜拉索。 该屋盖平面尺寸为该屋盖平面尺寸为78m117m。斜拉索一。斜拉索一端锚固在钢筋混凝土塔筒端锚固在钢筋混凝土塔筒 上，另一端拉住沿建筑物纵向布置的中央上，另一端拉住沿建筑物纵向布置的中央箱形钢梁。横向布置的人箱形钢梁。横向布置的人 字平面钢桁架一端支承在中央钢桁架上，字平面钢桁架一端支承在中央钢桁架上，另一端支承在钢筋混凝土另一端支承在钢筋混凝土 框架柱上。框架柱上。3、明石海峡大桥、明石海峡大桥 明石海峡大桥全长明石海峡大桥全长3,911m，主跨，主跨1,991m，桥面宽桥面宽35m，往返，往返6车道，是目前世界最长车道，是目前世界最长的悬索桥，通航净空的悬索桥，通航净空65m。此桥是一座位。此桥是一座位于明石海峡上的于明石海峡上的3跨跨2铰钢桁加劲梁结构的铰钢