Ch9.5懸索結(jié)構(gòu)?本章主要內(nèi)容：?????1、概述2、懸索的受力與變形特點(diǎn)3、懸索結(jié)構(gòu)的型式4、懸索結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定5、懸索結(jié)構(gòu)的工程實(shí)例

1PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建9.5.1概述一、懸索結(jié)構(gòu)的組成懸索結(jié)構(gòu)是由一系列高強(qiáng)度鋼索組成的

一種張力結(jié)構(gòu)，由于其自重輕，用鋼量 省，能跨越很大的跨度，是一種比較理 想的大跨度結(jié)構(gòu)型式。

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2PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建?3back索網(wǎng)是懸索結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件，是一個(gè)軸心受拉構(gòu)件，既無彎矩也無剪力，完全柔性，其抗彎剛度可完全忽略不計(jì)。利用高強(qiáng)鋼材去做“索”，就最能發(fā)揮鋼材受拉性能好的特點(diǎn)。索網(wǎng)一般由每根直徑為2.5、3、4、4.5、5毫米的高強(qiáng)碳素鋼絲扭絞而成。邊緣構(gòu)件是索網(wǎng)的邊框，無邊框則索網(wǎng)不能成型。應(yīng)注意對邊緣構(gòu)件的處理，采用合理的邊緣構(gòu)件型式以承重索網(wǎng)的巨大拉力。下部支承構(gòu)件一般是鋼筋混凝土立柱或框架結(jié)構(gòu)，為保持穩(wěn)定，有時(shí)還要采取鋼纜錨拉的設(shè)施。單懸索結(jié)構(gòu)是平面結(jié)構(gòu)體系。如果利用很多單懸索相互交叉組成“索網(wǎng)”（比如利用桁架交叉組成網(wǎng)架一樣），就形成多向受力的懸索結(jié)構(gòu)。餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建???????二、懸索結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1、懸索結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)效果較好，充分利用鋼材的強(qiáng)度。2、便于建筑造型，容易適應(yīng)各種建筑平面。3、懸索結(jié)構(gòu)施工比較方便。4、可以創(chuàng)造具有良好物理性能的建筑空間。5、懸索屋蓋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較差。6、懸索結(jié)構(gòu)的邊緣構(gòu)件和下部支承必須具有一定的剛餀

度和合理的形式，以承受索端巨大的水平拉力。

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4PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建懸索的受力與變形特點(diǎn)餀

?一、索的支座反力

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5PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建6二、索的拉力?三、懸索的變形back餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建7back9.5.3懸索結(jié)構(gòu)的形式懸索結(jié)構(gòu)的主要形式有：單曲面單層懸索結(jié)構(gòu)、單曲面雙層懸索結(jié)構(gòu)、雙曲面單層懸索結(jié)構(gòu)、雙曲面雙層懸索結(jié)構(gòu)和交叉索網(wǎng)懸索結(jié)構(gòu)等。這些懸索結(jié)構(gòu)的成型不同是邊緣構(gòu)件的形式不一樣，同時(shí)引起屋蓋建筑造型的不同。不論何種形式，都必須采取有效措施以保證屋蓋結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載、地震作用下具有足夠的剛度和穩(wěn)定性。餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建back一、單曲面單層懸索結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)型式由許多平行的單根拉索構(gòu)成，表面呈反向圓 筒形凹面，可向外排水。 拉索體系的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單，傳力明確，但屋面穩(wěn)定性差，抗風(fēng) 能力小。為了克服這一不足，可采用重屋蓋（一般為裝配式鋼筋 混凝土屋面板）、或在大跨度結(jié)構(gòu)中，對屋面板施加預(yù)應(yīng)力，使屋面最后形成懸掛薄殼等。餀

8PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建9

back德國烏柏特市游泳館1、拉索水平力通過豎向承重結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)建筑實(shí)例有西德烏柏特市游泳館，該建筑興建于1956年，可容納觀眾2000人，比賽大廳面積為65×40米。根據(jù)兩端看臺形式，屋蓋設(shè)計(jì)成縱向單曲單層懸索結(jié)構(gòu)，跨度為65米。大廳看臺建在斜梁上，斜梁間距3.8米，一直通到游泳池底部并托著游泳池。結(jié)構(gòu)對稱布置。屋蓋索網(wǎng)的拉力經(jīng)由邊梁傳給斜梁，傳到游泳池底部。使得斜梁基底的水平推力得以相互抵消，成對地取得平衡，地基只承受壓力。這種屋蓋形式不僅較好地適應(yīng)了建筑內(nèi)部平面布置，而且外形也比較美觀。結(jié)構(gòu)型式不僅受力合理，而且結(jié)構(gòu)的形體、總體布置與建筑的使用空間、

外觀形象完全結(jié)合起來，值得欣 賞。PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建?10back餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建11back餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建12back2、拉索水平力通過拉錨傳至基礎(chǔ)索的拉力也可在柱頂改變方向后通過拉錨傳至基礎(chǔ)，拉錨可用下列方法錨固于地基：①錨固在足夠重的大體積混凝土中；②利用底板及回填上自重抵抗拉力；③錨固于受拉摩擦樁或受彎摩擦樁上；④錨固在巖石層的粘孔中。餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建13back3、拉索水平力通過剛性水平構(gòu)件集中傳至抗側(cè)力墻餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建14back二、雙曲面單層拉索體系－單層輻射索系雙曲面單層索網(wǎng)體系，常用于圓形建筑平面，拉索按輻射狀布置，使屋面形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)曲面，拉索的一端錨固在受壓的外環(huán)梁上，另一端錨固在中心的受拉環(huán)上，形成碟形懸索結(jié)構(gòu)。錨固在中心柱上形成的傘形懸索結(jié)構(gòu)。在均布荷載作用下，圓形平面的全部拉索內(nèi)力相等，內(nèi)力的大小隨垂度的減小而增大。餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建15back三、雙層懸索體系雙層懸索體系是由一系列承重索和相反曲率的穩(wěn)定索組成。每對承重索和穩(wěn)定索一般位于同一豎向平面內(nèi)，二者之間通過受拉鋼筋混凝土或受壓撐桿聯(lián)系，聯(lián)系桿可以斜向布置，構(gòu)成猶如屋架的結(jié)構(gòu)體系，故常稱為索桁架。雙層懸索體系的特點(diǎn)是穩(wěn)定性好，整體剛度大，反向曲率的索系可以承受不同方向的荷載作用，通過調(diào)整承重索、穩(wěn)定索或腹桿的長度，可以對整個(gè)屋蓋體系施加預(yù)應(yīng)力，增強(qiáng)了屋蓋的整體性，因此，雙層懸索體系適宜于采用輕屋面，如鐵皮、鋁板等屋面材料和輕質(zhì)高效的保溫材料．以減輕屋蓋自重，節(jié)約材料，降低造價(jià)。餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建16back雙層懸索體系也稱雙層平行索系，常用于矩形平面的單跨或多跨建筑。承重索的垂度一般取跨度的1/15一l/20，穩(wěn)定索的拱度則取1/20一l/25。餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建17back1．單曲面雙層拉索體系單曲面雙層拉索體系中的承重索和穩(wěn)定索也可以不在同一豎向平面內(nèi)．而是相互錯(cuò)開布置，構(gòu)成波形屋面，這樣可有效地解決屋面排水問題，承重索與穩(wěn)定索之間靠波形的系桿連接，并借以施加預(yù)應(yīng)力。餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建18back餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建19ba鼻ck2．雙便曲面國雙層雁拉索撿體系－雙層輻射體隔系承重扔索和駝穩(wěn)定那索均跑沿輻冒射方撕向布置，被周圍支喘承在周朽邊柱頂禾的受壓借環(huán)梁隱上，走中心塊則設(shè)怎置受謠拉內(nèi)環(huán)梁抽，整個(gè)寫屋蓋支償承于外役墻或周邊施的桿上呼．根據(jù)山承重索樂和穩(wěn)定索冰的關(guān)系姨所形成露的屋面雅可為上凸臟、下凹戀或交叉蝴形，相愈應(yīng)地在周淘邊柱頂農(nóng)應(yīng)設(shè)置步一道或詳兩道受壓分環(huán)梁，富通過調(diào)預(yù)整承重索、隔穩(wěn)定班索或丑腹桿打的長燦度并歪利用中心抹環(huán)受拉腫或受壓注，也可累以對拉纏索體旨系施速加預(yù)辟應(yīng)力凱。餀PD橫F藝文件此使用驚"潛pd社fF腳ac址to訊ry咬P換ro辭"或試用客版本纏創(chuàng)建20ba吼ck四、嘆交叉右索網(wǎng)萬體系也稱為燭鞍形索雪網(wǎng)，它睬是由兩欲組相互勝正交的剖、曲率妹相反的泛拉索直妻接交疊組成鐵．形迎成負(fù)暈高斯穩(wěn)曲率洋的雙縣曲拋派物面秧。交叉例索網(wǎng)烘體系瞧需設(shè)榴置強(qiáng)乎大的黨邊緣地構(gòu)件晉，以讓錨固并不同寇方向減的兩靈組拉理索，由于食交叉典索網(wǎng)真中每奔根索訪的拉詳力大縣小、辜方向遙均不雜一樣料，使悠得邊岔緣構(gòu)火件受力大而維復(fù)雜，捷常產(chǎn)生園相當(dāng)大古的彎矩嶼、扭矩犯，因此雄邊緣構(gòu)智件需要槳有強(qiáng)大的截面急，常需詢耗費(fèi)較瞎多的材樣料，邊短緣構(gòu)件麻過于纖強(qiáng)小，對磨索網(wǎng)的蔬剛度影響較大涉。交叉索水網(wǎng)體系悠中邊緣薪構(gòu)件的嶺形式很逗多，根宜據(jù)建筑圖造型的伏要求一悲般有以下幾種益布置方天式。餀PD曲F際文件珍使用驗(yàn)"僻pd扯fF時(shí)ac左to聰ry漿P孫ro劉"宗試用票版本朗創(chuàng)建211．跟邊緣構(gòu)礎(chǔ)件為閉隱合曲線形環(huán)此梁2．待邊緣構(gòu)也件為落廚地交叉拱3．做邊緣構(gòu)哲件為不巖落地交叉拱4．腐邊緣構(gòu)倉件為一浮對不相交的私落地碌拱5擔(dān)．邊起緣構(gòu)告件為刊拉索跌結(jié)構(gòu)交叉索擁網(wǎng)體系向剛度大壩、變形商小，具住有反向辯受力能啟力，結(jié)描構(gòu)穩(wěn)定性好，灘適用于盒大跨度覽建筑的脆屋蓋。殼交叉索家網(wǎng)體系殊適用于撇圓形、橢圓形飽、菱形符等建筑哨平面，刑邊緣構(gòu)喉件形式桌豐富多夢變，造核形優(yōu)美，德屋面礎(chǔ)排水磨容易榴處理史，因池而應(yīng)執(zhí)用廣齒泛。魯屋面艙材料膝一般山采用府輕屋面星，如奮卷材頸、鋁愈板、高拉力爬薄膜霞，以教減輕肉自重堆、節(jié)撕省造事價(jià)。PD絡(luò)F腦文件棒使用古"爽pd彎fF葉ac刊to裁ry頌P欲ro亭"襯試用工版本貓創(chuàng)建22bac病k餀PD投F爹文件智使用耳"六pd太fF拜ac中to靈ry刻P臨ro狹"拿試用屈版本珍創(chuàng)建23ba免ck浙江省雜人民體弟育館屋蓋為影鞍形懸弓索結(jié)構(gòu)絕。比賽際大廳為皆橢圓形鈴平面，論長軸8含0米，旁短軸6腦0米，歡比籍賽場略地的涌長邊餡平行引于橢鍋圓的漿短軸鈴，短踏邊平示行于原橢圓聽的長米軸，幼坐在短蠟軸上哲的座仇位數(shù)紛極少挎，絕蠻大部弟分的服座位認(rèn)處在享觀看漏效果散好的雪長軸戴上。涌另外，像馬鞍捐形是貌雙面伍拋物到面形岸狀的仁，它虹在長溉軸方鏡向是卵呈中始間低退而兩匆端高腎的形狀魯，可顧隨座格位標(biāo)揪高的賴升高勺而升約高。污馬鞍秋形態(tài)狠結(jié)構(gòu)絞合理船地利惹用建仰筑平摘面和建釣筑空宿間，臺充分控體現(xiàn)嘗了建畢筑藝計(jì)術(shù)、糧使用閘功能愉與結(jié)征構(gòu)效梅益三舍者的鞋完美并結(jié)合，是查一種頗政為理想帥的結(jié)構(gòu)恢型式。PDF狗文件退使用遙"pd紛fFa居cto常ry產(chǎn)Pro桐"試港用版本久創(chuàng)建?懸索阿結(jié)構(gòu)興的穩(wěn)開定懸索屋賠蓋結(jié)構(gòu)預(yù)穩(wěn)定性知差，主前要表現(xiàn)鉆在兩個(gè)憲方面：1、適莫應(yīng)荷載飄變化的協(xié)能力差在索硬的自嗓重荷金載作抬用下紹，懸森索呈肅懸鏈拔線形賴式。翠如施件加某魂種不對破稱的府活荷載頂或局范部荷魂載，斜則原潔來的弱懸鏈律線形椅式即殘不能攻再保僅持平蘿衡，壺懸索預(yù)將產(chǎn)生相當(dāng)拋大的位弄移，形古成與新雪的荷載慶分布相聚適應(yīng)的嫁新的平孤衡形式刊，這就會造紛成屋配面防眨水層供的損鐵壞，棕也會薦造成御屋面臣防水雞層的綁損壞艇。這拍種位錘移是由平衡鳥形式的鳥改變引份起的，魚稱為機(jī)仁構(gòu)性位輔移。懸冠索抵抗導(dǎo)機(jī)構(gòu)性顆位移的能力就范是索的拔穩(wěn)定性銜，它與抖索的張售緊程度補(bǔ)（即索販內(nèi)初始軋拉力的羊大?。┯嘘P(guān)，領(lǐng)索內(nèi)拉白力愈大塔，即穩(wěn)裙定性愈袖好。24PDF跳文件頌使用祝"pd甩fFa膏cto抽ry眨Pro固"試靠用版本租創(chuàng)建252、抗吉風(fēng)吸睜、風(fēng)驢振能湯力差風(fēng)力對岡屋面的悠吸力是渡一個(gè)重服要問題商。圖為障某游泳填池屋蓋宴的風(fēng)壓綱分布圖炊，吸力主渾要分布偉在向風(fēng)拾面的屋優(yōu)蓋部分婦，局部母風(fēng)吸力溉可能達(dá)眠到風(fēng)壓洗的1.符6—1溝.9倍，因面而對比梢較柔軟磚的懸索農(nóng)結(jié)構(gòu)屋珠蓋有被牌掀起的債危險(xiǎn)。廳屋面還膊可能在晝風(fēng)力、浩動荷尖載或成不對棗稱荷肉載的覽作用襖下產(chǎn)衫生很產(chǎn)大的犬變形超和波肚動，饑以致冬屋面瓜被撕裂而嗎失去防頭水效能奏，或?qū)┲陆Y(jié)構(gòu)牲損壞。某游泳喘池屋蓋象風(fēng)壓分硬布圖PDF紡文件扮使用冷"pd砌fFa予cto真ry凝Pro塑"試派用版本若創(chuàng)建?263、風(fēng)曉力或愚地震選力的威動力是作用桌而產(chǎn)顏生的蠻共振居現(xiàn)象在其筑它的妨結(jié)構(gòu)僚型式橋中，俗由于化自重么較大陰，在四一般餡外荷個(gè)載作笑用下，共外振的可鍬能性較筒小，但聲是，懸劃索結(jié)構(gòu)雜卻有由倡于共振地而破壞美的實(shí)武例。勉例如194袖0年1留1月美宇國的塔私考姆大闊橋，跨繳長840著米，在掃結(jié)構(gòu)應(yīng)衡力遠(yuǎn)遠(yuǎn)利沒有達(dá)濕到設(shè)計(jì)兼強(qiáng)度的突情況下修，由于弱風(fēng)求作用產(chǎn)維生共振抹而破壞渠。因此芹，對懸賓索的共侮振問題星必須予以雅重視。PD扔F喬文件迷使用俯"津pd航fF擴(kuò)ac捕to立ry木P匠ro養(yǎng)"狂試用鞋版本收創(chuàng)建271、增加擔(dān)懸索結(jié)錦構(gòu)上的倍荷載可通申過在要索上撈加重怒荷載摸（如洋采用取鋼筋掘混凝貢土屋北面板常），蠢或在較索下吊掛休重荷載嫁（如增離加吊頂轎重量）藝等方法抽，增加沈屋蓋自粱重，以達(dá)到么增加跡索的源穩(wěn)定之之目遭的。暑一般固認(rèn)為于，當(dāng)菊屋蓋濁自重票超過促最大宗風(fēng)吸力的黎1溝.1技～1暈.3劈燕倍，桶即可認(rèn)牛為是安訂全的，開同時(shí)，版較大的分布捎恒荷波載使沒懸索筑始終毀保持巾較大鴿的張吳緊力小，可狼加強(qiáng)拜其維叼持原報(bào)始形狀益的能戚力，鵲即提酬高了筋抵抗謹(jǐn)機(jī)構(gòu)殿性變吳形的備能力殖，采纖用重貢屋面言的缺點(diǎn)競是使恐懸索立的截宵面增忙大，徹支承高結(jié)構(gòu)妹的受蕩力也相應(yīng)增罩大，從支而影響愉經(jīng)濟(jì)罵效果濫。增加穩(wěn)固定性的界措施PDF識文件板使用等"pd有fFa遣cto脊ry梢Pro六"試雨用版本徒創(chuàng)建282、形氧成預(yù)應(yīng)簡力索-隨殼組合摟結(jié)構(gòu)在鋪桃好的尸屋面常板上首加臨乖時(shí)荷單載，治使承對重索錯(cuò)產(chǎn)生汁預(yù)應(yīng)么力。鳴當(dāng)屋面板捕之間縫引隙增大議時(shí)，用繞水泥砂愉漿灌縫食，待砂愚漿達(dá)到凈強(qiáng)度后，膽卸去臨睡時(shí)荷載雹，使屋浸面回彈祝，使屋釋面受到蹲一個(gè)擠茫緊的預(yù)壓源力而構(gòu)蒼成一個(gè)脂整體的順彈性懸串掛薄殼檢，具有忙很大的荒剛性，征能較剖好的應(yīng)承受汪風(fēng)吸頁力和這不對里稱荷侄載的泡作用緩。PDF歡文件體使用播"pd奔fFa嶺cto糊ry蕩Pro策"試僅用版本伙創(chuàng)建293、形言成索梁掃或索-輝桁架組芒合結(jié)構(gòu)對于單危曲面單免層拉索皮結(jié)構(gòu)體傭系可在鐘索上擱高置橫向院加勁梁賠或橫向燦加勁蟻桁架斥，形毛成所璃謂的峰索－均梁體疾系。PD部F腎文件半使用務(wù)"獄pd菠fF交ac東to肯ry錫P衫ro摔"冶試用喊版本釀創(chuàng)建304、增設(shè)源相反曲偷率的穩(wěn)燥定索雙層拉潑索體系糟或交叉鋪索網(wǎng)體啞系，通啊過調(diào)整害受拉鋼四索或受別壓撐桿的汗長度，奶可對懸阻桿索體用系施加控預(yù)應(yīng)力暈，使承均重索和床穩(wěn)定索求內(nèi)始抄終保理持足嘗夠大標(biāo)的拉層應(yīng)力教，提崖高了棕整個(gè)土體系趙的穩(wěn)銹定性和疼抗震肥能力蔑，此膽外，適由于借存在緊預(yù)應(yīng)叛力，講穩(wěn)定反索能綱同時(shí)車與承重?cái)n索一之起抵灘抗豎本向荷糾載的臉作用剝，從焦而提怕高整曉個(gè)體鄭系的禽剛度。PD氏F吐文件扔使用騰"離pd三fF拿ac執(zhí)to捕ry榴P跟ro井"俗試用聲版本咬創(chuàng)建9.壩5.獅5血懸擦索結(jié)菊構(gòu)的漠工程欣實(shí)例北京：衛(wèi)亞運(yùn)會沙英東游昏泳館(主要襪承重結(jié)瓦構(gòu)為1淹.8m仆×1.升8m的乖箱形截毯面鋼梁算，支承派在兩端弟的筒體圍上，跨知度達(dá)1斑00m賴。鋼梁命每側(cè)設(shè)壇四排斜樸拉索為廊鋼梁提鞠供中間