第4章 悬索结构(完海鹰)

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1、第4章悬索结构4.1 4.1 悬索结构悬索结构概述概述悬索结构定义是以一系列受拉的索作为主要受力构件，并将其按一定规律排列组成各种形式的体系后，悬挂到相应的支承结构上。索一般采用由高强度材料组成的钢铰线、钢丝绳或钢丝束，也可以采用高强度圆钢筋或预应力钢棒。4.1.1 悬索结构的发展和应用情况u目前世界上最长的悬索桥是日本1998年建造的明石海峡大桥，主跨1991m。哈理工建筑工程学院2011年4月16日1/81 第4章悬索结构u香港的青马大桥也是世界著名的悬索桥，于1997年4月建成的青马大桥，

2、该桥通往大屿山新机场，为世界最宽的悬索桥。u世界上第一个现代悬索屋盖是1952年建成的Raleigh竞技馆，平面为91.5mX91.5m的近似圆形。采用两个斜放的抛物线拱支承的鞍形索网。u1956年建成德国多特蒙德展览大厅，屋盖矩形平面尺寸80mX118m，采用平行布置单层悬索结构体系。u1957年建成美国华盛顿杜勒斯机场候机楼，屋盖矩形平面尺寸51.5mX195.2m，采用平行布置单层悬索结构体系。u1966年建成瑞典斯德哥尔摩约翰尼绍夫滑冰馆，屋盖平面(7283)mX118m矩形，采用平行布

3、置双层预应力悬索体系。哈理工建筑工程学院2011年4月16日2/81 第4章悬索结构u我国现代悬索结构发展于50年代末、六十年代初，代表作为北京工人体育馆和浙江人民体育馆。u1961年建成北京工人体育馆屋盖直径为94m的圆形平面，采用车辐式双层悬索体系。u1967年建成浙江人民体育馆椭圆形平面，长轴80m，短轴60m，采用双曲抛物面正交索网结构。u文革时期，屋盖的悬索结构陷入停顿。直到1980年，成都城北体育馆的建设（D=61m，双层车辐式悬索结构，比北京工人体育馆有所改进），拉开了我国悬索结构

4、的新的发展阶段。u1986年建成的吉林滑冰馆，为59mX77m的矩形平面，采用预应力双层悬索结构。u其他哈理工建筑工程学院2011年4月16日3/81 第4章悬索结构4.1.2 悬索结构的特点n受力合理，经济性好。悬索结构通过索的轴向拉伸来抵抗外荷载（作用），可以最充分地利用高强度钢材的承载能力，大大减轻结构的自重，较经济地跨越很大的跨度。是大跨度结构的主要结构形式。n用钢量低。对于悬挂屋盖，当结构跨度小于150m，屋盖悬索的用钢量一般小于10kg/m 2；但下部支承结构（RC、S）材料用量加大

5、。n悬索结构施工比较方便。结构自重小，屋面轻，安装时无需大型起重设备和模板、脚手架等，施工费用相对较低。n火灾后的破坏后果比普通钢结构小。哈理工建筑工程学院2011年4月16日4/81 第4章悬索结构n悬索结构便于创造优美的建筑造型，适应多种平面形状和外形轮廓，能较好地满足建筑表达和功能的要求。建筑师乐于采用。n动力特性比较复杂。在风荷载和地震作用下的结构分析和稳定性计算难度较大。n结构初始形状、预应力的建立及正常使用阶段的工作特性属于几何非线性问题。n施工技术要求较高，需要专业的施工队伍，需要

6、配合施工进行多工况、多阶段的分析计算。n结构变形较大，对屋面材料的变形性能要求高。n悬索结构的边缘构件或支承结构受力较大。哈理工建筑工程学院2011年4月16日5/81 第4章悬索结构4.2 4.2 悬索结构悬索结构的类的类型和选型型和选型4.2.1 悬索结构的形式和分类式和分类11 、悬索屋盖的基本组成组成悬索屋盖结构通常由悬索系统、屋面系统和支承系统三部分组成。1））悬索系统2）屋面系统3）支承系统支承系统22 、悬索结构的分类类哈理工建筑工程学院2011年4月16日6/81 第4章悬索结构

7、按组成方法和受力特点将悬索结构大致分为：单层悬索体系、、预应力双层悬索体系、、预应力鞍形索网、、劲性悬索索、预应力横向加劲单层索系、预应力索拱体系、拱体系、组合悬索结构、悬挂薄壳以及混合悬挂结构等。构等。（（11 ）单层悬索体系是由一系列按一定规律布置的单根悬索组成，两端锚挂在稳固的支承结构上。哈理工建筑工程学院2011年4月16日7/81 第4章悬索结构单层悬索体系分为平行布置、辐射式布置和网状布置三种形式。①平行布置的单层索形成下凹的单曲率曲面，适用于矩形或多边形建筑平面②单索辐射式布置是由

8、一系列沿径向辐射布置的承重索构成，形成一个下凹的正高斯曲率碟形屋面。③单索网状布置的单层索形成下凹的双曲率曲面，两个方向的索一般呈正交布置，可用于圆形、矩形等各种平面。哈理工建筑工程学院2011年4月16日8/81 第4章悬索结构单层悬索结构哈理工建筑工程学院2011年4月16日9/81 第4章悬索结构哈理工建筑工程学院2011年4月16日10/81 第4章悬索结构单层悬索的工作与单根悬索相似，是一种可变体系，在恒载作用下呈悬链线形式，在不对称荷载或局部荷载作用下产生大的位移（机构性位移）。因此