索结构学习课件

索结构学习课件第1页/共21页第四专题悬索结构一、悬索结构的定义悬索结构是以一系列的受拉索为主要的承重构件；这些索按一定的规律组成不同形式的体系，并悬挂在响应的支撑结构上。悬索一般用高强度的钢丝组成钢绞线，钢丝绳或钢丝束，也可以采用钢丝绳或带状的薄钢板。

牛牛文库文档分享第2页/共21页二、悬索结构的优点1、靠轴向拉伸来抵御外荷载，可充分利用材料强度，降低结构自重，可以实现大的跨度。2、施工方便，不需要大型起重设备，不需要大量的脚手架，施工费用相对较低。3、悬索结构便于建筑造型，适应于多种多样的建筑造型和外形轮廓，建筑师非常乐于采纳。4、截面受力均匀，可充分发挥钢索的高强性能，自重可大大减轻；无失稳问题；改变结构刚度可通过调节预应力来实现，不必改变构件的几何尺寸。

牛牛文库文档分享第3页/共21页三、悬索结构的发展历史公元前285年出现了悬挂竹索桥梁；公元前206年建造了悬挂铁链桥。1703年建造了由9根铁链悬挂的横渡大渡河的卢淀桥。国外1940年建造的美国旧金山大桥。房屋建筑的历史只有40几年，如美国的Raleigh大剧院和北京的工人体育馆等。

牛牛文库文档分享第4页/共21页见工程实例

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四、悬索结构的分类单层悬索体系双层悬索体系索网结构张拉整体结构（CT型张拉整体结构）

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牛牛文库文档分享第12页/共21页鞍山市网球训练馆（CT型张拉整体结构）

牛牛文库文档分享第13页/共21页鞍山市网球训练馆屋顶的计算简图

牛牛文库文档分享第14页/共21页五、索的组成索是受拉单元的统称。现代工程用索的严格定义涉及到三个术语：线材、线股、钢丝绳。线股由线材相互绞合而成；几根线股围绕着一个核心均匀放置后绞合形成钢丝绳。而索是对各种钢丝绳的总称。

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牛牛文库文档分享第16页/共21页六、索的强度可达到1600-1800MPa，弹性模量约190MPa。七、单索的计算理论1、计算假定索是理想柔性的，既不能受压也不能抗弯。索的材料符合虎克定律。

2、公式推导

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八索结构分析过程的三态;1、初始态即结构只有初始几何形状，无预应力、无自重、无外部荷载的状态。2、成型态即结构在预应力和自重作用下的状态。此时结构具有了初始刚度。3、荷载态即结构在成型态的基础上施加外部荷载后的状态。

牛牛文库文档分享第18页/共21页九、索结构的力学计算分析

1、索单元的理论2、非线性有限元方法找形分析。找形分析包括结构选形、外形表示和内力判定迭代等，目的是得到平衡的预应力几何形状。荷载分析。荷载分析则是基于已成形的结构，求外部荷载作用下结构的反应，同时需要进行结构松弛分析和判断。3、动力分析概况

牛牛文库文档分享第19页/共21页十、索结构的不足之处

计算分析难度较高；由于索结构的拉索在未施加预应力时，整个结构没有刚度，不能成形，因此施工比较困难；在承载之后，一部分拉索预应力不断降低，最终松弛而退出工作，为了提高结构的承载力，就必须增大索的预应力；预应力损失影响严重；较高的预应力使得外环圈梁的内力也非常大，其截面也必须相应地增加；索结构在荷载作用下会产生比较大的变形，如果采用刚性材料做屋面，在较大的变形下比较容易