第三章-2 懸索結(jié)構(gòu)

1、懸索結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) 懸索結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)懸索結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)第二節(jié)第二節(jié) 懸索結(jié)構(gòu)的組成和受力特點(diǎn)懸索結(jié)構(gòu)的組成和受力特點(diǎn)第三節(jié)第三節(jié) 懸索結(jié)構(gòu)的型式與建筑實例懸索結(jié)構(gòu)的型式與建筑實例第四節(jié)第四節(jié) 懸索結(jié)構(gòu)的柔性和屋面材料懸索結(jié)構(gòu)的柔性和屋面材料是一種古老橋型。早期是一種古老橋型。早期制索材料為藤條、竹子、制索材料為藤條、竹子、皮革、鐵鏈等。至今我皮革、鐵鏈等。至今我國四川灌縣安瀾竹索橋國四川灌縣安瀾竹索橋仍保持著原始的風(fēng)貌。仍保持著原始的風(fēng)貌。建于公元建于公元1705年的四川年的四川大渡河的瀘定鐵索橋，大渡河的瀘定鐵索橋，主跨達(dá)主跨達(dá)103m，很可能，很可能是當(dāng)時世界跨度最大的是當(dāng)時世界跨度最

2、大的懸索橋。懸索橋。該橋已屬于第一批國家該橋已屬于第一批國家保護(hù)的重要文物。保護(hù)的重要文物。懸索橋懸索橋現(xiàn)代懸索橋現(xiàn)代懸索橋組成：主纜、塔架、加組成：主纜、塔架、加勁梁和錨碇。勁梁和錨碇。荷載傳遞：橋面吊索荷載傳遞：橋面吊索主纜基礎(chǔ)主纜基礎(chǔ)施工特點(diǎn)施工特點(diǎn)1、主塔施工、主塔施工2、主纜、主纜 施工施工3、橋面施工、橋面施工4、竣工、竣工大貝爾特東橋大貝爾特東橋錨碇施工主纜施工懸索結(jié)構(gòu)的概念懸索結(jié)構(gòu)的概念 懸索懸索結(jié)構(gòu)由結(jié)構(gòu)由受拉索、邊緣構(gòu)件和下部支承構(gòu)件受拉索、邊緣構(gòu)件和下部支承構(gòu)件所組所組成。成。 如圖所示，拉索按一定的規(guī)律布置可形成各種不同的體如圖所示，拉索按一定的規(guī)律布置可形成各種不同的

3、體系，邊緣構(gòu)件和下部支承構(gòu)件的布置則必須與拉索的形式相系，邊緣構(gòu)件和下部支承構(gòu)件的布置則必須與拉索的形式相協(xié)調(diào)，協(xié)調(diào)，有效地承受或傳遞拉索的拉力。有效地承受或傳遞拉索的拉力。 拉索拉索一般采用由高強(qiáng)鋼絲組成的鋼絞線、鋼絲繩或一般采用由高強(qiáng)鋼絲組成的鋼絞線、鋼絲繩或鋼絲束，邊緣構(gòu)件和下部支承構(gòu)件則常常為鋼筋混凝土鋼絲束，邊緣構(gòu)件和下部支承構(gòu)件則常常為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。第一節(jié)第一節(jié) 懸索結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)懸索結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)第一節(jié)第一節(jié) 懸索結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)懸索結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)l單索結(jié)構(gòu)是平面結(jié)構(gòu)體系；懸索結(jié)構(gòu)是空單索結(jié)構(gòu)是平面結(jié)構(gòu)體系；懸索結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)體系。間結(jié)構(gòu)體系。懸索結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：懸索結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：（1 1）主要

4、受力構(gòu)件是）主要受力構(gòu)件是“索索”，索網(wǎng)只受，索網(wǎng)只受軸向拉軸向拉力，即無彎矩、也無剪力力，即無彎矩、也無剪力；（2 2）結(jié)構(gòu)自重小，用料省，強(qiáng)度大，適用大跨）結(jié)構(gòu)自重小，用料省，強(qiáng)度大，適用大跨度結(jié)構(gòu)，造型美等優(yōu)點(diǎn)度結(jié)構(gòu)，造型美等優(yōu)點(diǎn) ；（3 3）采用合理的支座型式，抵抗拉索的水平反）采用合理的支座型式，抵抗拉索的水平反力；力；（4 4）支座是索網(wǎng)的必要邊緣構(gòu)件。）支座是索網(wǎng)的必要邊緣構(gòu)件。第二節(jié)第二節(jié) 懸索結(jié)構(gòu)的組成和受力特點(diǎn)懸索結(jié)構(gòu)的組成和受力特點(diǎn)一、懸索結(jié)構(gòu)的組一、懸索結(jié)構(gòu)的組成：成：l索網(wǎng)：索網(wǎng)：多股鋼絞多股鋼絞線、鋼絲繩；線、鋼絲繩；l邊緣構(gòu)件：邊緣構(gòu)件：梁、梁、拱或桁架拱或桁架l

5、支承結(jié)構(gòu)：支承結(jié)構(gòu)：鋼筋鋼筋混凝土立柱，框混凝土立柱，框架結(jié)構(gòu)。架結(jié)構(gòu)。第二節(jié)第二節(jié) 懸索結(jié)構(gòu)的組成和受力特點(diǎn)懸索結(jié)構(gòu)的組成和受力特點(diǎn)二、索網(wǎng)的基本力學(xué)原理二、索網(wǎng)的基本力學(xué)原理（1）中心受拉構(gòu)件）中心受拉構(gòu)件（2）索的支座反力）索的支座反力yqlyMH2081qlVVBA210y812Hql（3 3）索的拉力）索的拉力cosHN 第二節(jié)第二節(jié) 懸索結(jié)構(gòu)的組成和受力特點(diǎn)懸索結(jié)構(gòu)的組成和受力特點(diǎn)三、邊緣構(gòu)件的內(nèi)力分三、邊緣構(gòu)件的內(nèi)力分析析v水平和垂直方向受彎水平和垂直方向受彎( (圖圖11112)2)四、柱子是受壓構(gòu)件四、柱子是受壓構(gòu)件五、錨拉繩是受拉構(gòu)件五、錨拉繩是受拉構(gòu)件v錨固基礎(chǔ)也是設(shè)計重

6、錨固基礎(chǔ)也是設(shè)計重點(diǎn)點(diǎn)第二節(jié)第二節(jié) 懸索結(jié)構(gòu)的組成和受力特點(diǎn)懸索結(jié)構(gòu)的組成和受力特點(diǎn)第三節(jié) 懸索結(jié)構(gòu)的型式與建筑實例一、單向懸索結(jié)構(gòu)一、單向懸索結(jié)構(gòu)1 特點(diǎn)特點(diǎn) 軸向拉伸抵抗外荷作用，充分利用鋼材強(qiáng)度軸向拉伸抵抗外荷作用，充分利用鋼材強(qiáng)度 施工方便，費(fèi)用低施工方便，費(fèi)用低 便于建筑造型便于建筑造型2 單層單層懸索結(jié)構(gòu)：懸索結(jié)構(gòu)：平行布置形式(跨度可達(dá)跨度可達(dá)80m，德國多特蒙特一展覽廳，德國多特蒙特一展覽廳，1956)水平梁和框架一起水平梁和框架一起承受懸索拉力承受懸索拉力水平梁水平梁承受懸索拉力承受懸索拉力懸索直接懸索直接錨掛于框架錨掛于框架斜拉索將斜拉索將懸索拉力懸索拉力拉向地錨拉向地錨幅

7、射式布置幅射式布置(適用于圓形，橢圓形平面適用于圓形，橢圓形平面)下凹雙曲率碟形屋面下凹雙曲率碟形屋面不便于排水，最大的不便于排水，最大的碟形屋面：碟形屋面：美國阿拉美國阿拉美達(dá)比賽館，跨徑美達(dá)比賽館，跨徑128m( (1967)傘形屋面?zhèn)阈挝菝孀畲蟮膫阈挝菝妫鹤畲蟮膫阈挝菝妫呵疤K聯(lián)伊利姆斯克前蘇聯(lián)伊利姆斯克汽車庫，跨徑汽車庫，跨徑206m受拉內(nèi)環(huán)采用鋼制，受壓外環(huán)采用鋼筋混凝土制作?？杀绕叫胁际芾瓋?nèi)環(huán)采用鋼制，受壓外環(huán)采用鋼筋混凝土制作。可比平行布置做到較大跨度置做到較大跨度。網(wǎng)狀布置形式網(wǎng)狀布置形式(適用于圓形，矩形等平面適用于圓形，矩形等平面)設(shè)計要點(diǎn)設(shè)計要點(diǎn) 單層懸索體系垂跨比經(jīng)驗取值

8、：單層懸索體系垂跨比經(jīng)驗取值： 1/20 1/10 加強(qiáng)形狀穩(wěn)定性的措施：加強(qiáng)形狀穩(wěn)定性的措施： 采用重屋面采用重屋面 采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土懸掛薄殼采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土懸掛薄殼 采用橫向加勁構(gòu)件采用橫向加勁構(gòu)件兩向索正交布置兩向索正交布置屋面板規(guī)格統(tǒng)一屋面板規(guī)格統(tǒng)一邊緣構(gòu)件彎矩大邊緣構(gòu)件彎矩大于幅射式布置于幅射式布置3 3 雙層雙層懸索結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)一般形式一般形式 由下凹的承重索，上凸的穩(wěn)定索及它們之間的連系桿組成由下凹的承重索，上凸的穩(wěn)定索及它們之間的連系桿組成 承重索垂跨比一般取承重索垂跨比一般取1/20 1/15 ，穩(wěn)定索拱跨比一般取，穩(wěn)定索拱跨比一般取1/20 1/25 平行布置形式平

9、行布置形式 幅射式及網(wǎng)狀布置形式幅射式及網(wǎng)狀布置形式上索既是穩(wěn)定索，又直接承上索既是穩(wěn)定索，又直接承載載a)雙層內(nèi)環(huán)梁雙層內(nèi)環(huán)梁 b)雙層外環(huán)梁雙層外環(huán)梁c)雙層內(nèi)外環(huán)梁雙層內(nèi)外環(huán)梁d)單層外環(huán)梁網(wǎng)狀布置單層外環(huán)梁網(wǎng)狀布置e)雙層外環(huán)梁網(wǎng)狀布置雙層外環(huán)梁網(wǎng)狀布置a ) 鞍形索網(wǎng)布置形式鞍形索網(wǎng)布置形式 東京代代木國立綜合體育館（東京代代木國立綜合體育館（64年奧運(yùn)年奧運(yùn)會球類館、游泳館）會球類館、游泳館） 日本著名建筑師丹下健三的作品，包括一座游泳館和一日本著名建筑師丹下健三的作品，包括一座游泳館和一座球類館，兩座體育館都采用懸索結(jié)構(gòu)，游泳館平面有如兩座球類館，兩座體育館都采用懸索結(jié)構(gòu)，游泳館

10、平面有如兩個錯置的新月形，球類館平面如蝸牛形。代代木體育館采用個錯置的新月形，球類館平面如蝸牛形。代代木體育館采用新型結(jié)構(gòu)，又具有獨(dú)特的日本風(fēng)格，因而受到廣泛贊譽(yù)新型結(jié)構(gòu)，又具有獨(dú)特的日本風(fēng)格，因而受到廣泛贊譽(yù).游泳場館內(nèi)景游泳場館內(nèi)景建筑剖面圖、總平面圖建筑剖面圖、總平面圖代代木游泳館正面代代木游泳館正面代代木游泳館入口代代木游泳館入口 建筑師沙里寧設(shè)計，建筑師沙里寧設(shè)計，19581958年建成。冰球館采用懸索結(jié)構(gòu)，鋼索年建成。冰球館采用懸索結(jié)構(gòu)，鋼索掛在中間一道拱形脊梁和周邊的梁圈上。場內(nèi)可容納掛在中間一道拱形脊梁和周邊的梁圈上。場內(nèi)可容納30003000名觀眾。名觀眾。冰球館的外形象一只

11、海龜似的甲殼動物。冰球館的外形象一只海龜似的甲殼動物。v美國耶魯大學(xué)冰球館美國耶魯大學(xué)冰球館二、車輪形懸索結(jié)構(gòu)二、車輪形懸索結(jié)構(gòu) 建于建于19611961年，是我國懸索結(jié)構(gòu)的代表作。屋蓋形如自行年，是我國懸索結(jié)構(gòu)的代表作。屋蓋形如自行車輪，圓形屋蓋采用車幅式雙層懸索體系，直徑達(dá)車輪，圓形屋蓋采用車幅式雙層懸索體系，直徑達(dá)94m94m。v北京工人體育館北京工人體育館體育館平面圖體育館平面圖體育館剖面圖體育館剖面圖三、馬鞍形懸索結(jié)構(gòu)三、馬鞍形懸索結(jié)構(gòu)第四節(jié)第四節(jié) 懸索結(jié)構(gòu)的柔性和屋面材料懸索結(jié)構(gòu)的柔性和屋面材料一、最大特點(diǎn)一、最大特點(diǎn)v輕（輕（30kg/m30kg/m2 2，而薄殼達(dá)，而薄殼達(dá)150kg/m150kg/m2 2）v軟（被風(fēng)掀起，可能產(chǎn)生共振）軟（被風(fēng)掀起，可能產(chǎn)生共振）二、如