浅谈悬索结构体系

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1、浅谈悬索结构体系摘要：随着当今世界的发展，为满足人们生产、活动的需要，越来越多的新型结构体系涌现出来。其中就包括悬索体系，这种结构体系是由柔性受拉索及边缘构件或支承塔架所组成的承重结构。合理的运用这种结构的受力方式，在极大程度上满足了人们对于建筑外观造型、建筑结构跨度等方面的要求，因此，这种结构体系的推广和运用，将具有很大的发展前景。关键词：悬索结构;预应力;施工要点中图分类号：U448.25文献标识码:A引言如今随着科学技术、结构设计理论、建筑材料的迅速发展，人们对建筑造型、建筑设计外观和跨度的耍求也越来越高，这也意味着对建筑结构体系的合理性提

2、出了更高的要求。为解决这些问题，诸多新型体系应运而生，投入到生产生活当中去。在本文中，将对我所更加看好的悬索结构体系进行一些浅尝辄止的论述。一、悬索结构的类型和选型悬索结构从儿何形状、组成方法、悬索材料以及受力特点等不同介度可有多种不同的分类方法。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、预应力鞍型索网、劲性悬索、预应力横向加劲单层索系、预应力索拱体系、组合悬索结构、悬挂薄壳以及混合悬挂结构等形式。（一）单层悬索体系1、单层悬索体系概述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，悬索两端锚挂在稳固的支承结构

3、上。单层索系有平行布置、辐射式布置和网状布置三种形式。平行布置的单层索系形成下凹的单曲率曲面，适于短形或多边形的建筑平面，可用于单跨建筑，也可用于两跨及两跨以上的结构；单索辐射式布置而形成的卜•凹双曲率碟形屋面适用于圆形、椭圆形平面，但此种结构显然不利于排水；网状布置的单层索系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，网状布置的单层索系屋面板规格统一，但边缘构件的弯矩大于辐射式布置。2、受力方式上的缺陷首先，悬索是一种可变体系，其平衡形状随荷载分布方式而变。例如,在均布恒载的作用下，悬索呈悬链线形式；此时如再施

4、加某种不对称的活荷载或局部荷载，原来的悬链线或抛物线形式即不能再保持平衡，悬索将产生相当大的位移，形成与新的与荷载分布相对应的新的平衡形状。其次,其抗风能力差，作用在悬挂屋盖上的风力主要是吸力，而且分布不均匀，会引起较大的机构性位移。为解决这些问题，可通过采用重屋面、预应力钢筋混凝土悬挂薄壳、横向加劲肋构件等方式来进行处理。(-)预应力双层悬索体系1、预应力双层悬索体系概述双层悬索体系山一系列下凹的承重索和上凸的稳定索，以及它们Z间的连系杆组成。其布置的方式也有平行布置、辐射式布置和网状布置等三种形式，三种方式的适用性与单层悬索体系相似，在此便不

5、再赘述。与单层悬索体系相比，双层悬索体系中设置稳定索不仅可以抵抗风吸力的作用，而且由于设置了相反曲率的稳定索及相应的联系杆，可以对体系施加预应力，这可使索系张紧，在承重索和稳定索内保持足够的预拉力,以保证索系具有必要的形状稳定性。此外，由于存在预应力，稳定索能与承重索一起抵抗竖向荷载作用，从而使整个体系的刚度得到提高。2、双层悬索体系应用实例世界上最大跨度的平行布置的双层索系结构式1966年建成的瑞典斯德哥尔摩约翰尼绍夫滑冰场屋盖，跨度达83m；最大跨径的辐射式布置的双层悬索是美国加州的英格伍德体育场屋盖，跨径大124m；我国为举办第26届乒乓球

6、锦标赛于1961年建成的北京工人体育馆、为举办全国第六届冬季运动会于1986年建成的吉林滑冰馆，都采用了预应力双层悬索体系。(三)预应力鞍型网索1、预应力鞍型网索概述鞍型网索是由相互止交、曲率相反的两组钢索直接叠交，而形成的一种负高斯曲率的曲面悬索结构。两组索中，下凹的承重索在下，上凸的稳定索在上，两组索在交点处相互连接在一起，索网周边悬挂在强大的边缘构件上。此种结构体系的几何形状取决于所覆盖的建筑物平面形状、支撑结构形式、预应力的大小和分布以及外荷载作用等因素。可以把预应力索网视为一张网式蒙皮，它可以覆盖任意平面形状，绷紧并悬挂在任意空间的边缘

7、构件上。2、施工时注意事项影响悬索结构受力性能的主要因素之一是预拉力。如果给钢索以超过所要求的预应力值，不仅不能节约材料，还会走向反面。这是因为悬索结构有形成内部平衡力系的特点，超预应力不仅无用，反而使结构不经济，所以预应力值必须选用恰当。当施加预应力的大小用变形來表示时，则大约在1/10000^1/20000索长之间。只要稳定索不出现松弛，预拉力变化既不会引起位移的显著变化，也不会引起承重索和稳泄索内力增量的显著改变；但若预拉力过小，稳定索可能会出现松弛，使结构为宜和承重索内力显著增大。下图便为预应力鞍型网索的示意图。其边缘构件为一对交叉斜拱获

8、得的马鞍形网索，该结构覆盖形式随意，具有灵活多变的优势。（四）含劲性构件的悬索结构此种结构体系主要分为劲性索结构与预应力索拱体系。此类结