索結(jié)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)

3.8索結(jié)構(gòu)建筑索結(jié)構(gòu)是指在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用索作為承重結(jié)構(gòu)或通過(guò)張拉索對(duì)剛性結(jié)構(gòu)體系施加預(yù)應(yīng)力，提高或改善結(jié)構(gòu)的受力性能而形成的結(jié)構(gòu)體系。1961年建成的北京工人體育館屋蓋是我國(guó)最早的此類(lèi)結(jié)構(gòu)，跨度94米。近年來(lái)，輻射布置索桁架也用于采光頂。2006年建成的佛山世紀(jì)蓮體育場(chǎng)屋蓋，外環(huán)達(dá)到310米，內(nèi)環(huán)125米，是世界上跨度最大的此類(lèi)結(jié)構(gòu)。索結(jié)構(gòu)特征：（1）只能受拉，不能受壓和受彎；（2）索沒(méi)有剛度；（3）柔性、輕盈，風(fēng)作用下會(huì)振顫；（4）設(shè)置拉力錨固件，保證索能承受足夠拉力；（5）一般用鋼索或鋼絞線；型鋼、鋼管（剛性）也可以。3.8.1概述索結(jié)構(gòu)大體分為：懸索結(jié)構(gòu)懸掛結(jié)構(gòu)索支承（斜拉）結(jié)構(gòu)

索形是繩索受荷載后天然變形所形成的形狀。如：懸鏈線、拋物線和折線。以承受一個(gè)集中力P的索為例：3.8.2索結(jié)構(gòu)的基本受力原理索的下垂度越大，索的內(nèi)力越小。（1）單索受水平投影上的均布荷載q作用索長(zhǎng)：風(fēng)動(dòng)力效應(yīng)問(wèn)題：

顫振狀態(tài)；避免共振；

為避免共振，應(yīng)采取措施：采用雙層纜索系統(tǒng)；增加屋蓋恒載；增設(shè)有錨桿的拉索（即風(fēng)纜）。TacomaNarrowsBridge塔科馬海峽大橋事故原因：理論認(rèn)知有限，風(fēng)毀塔科馬海峽大橋位于美國(guó)華盛頓州的塔科馬海峽。第一座塔科馬海峽大橋于建于1938年11月，中跨853m。在建造最后階段，人們就發(fā)現(xiàn)大橋在微風(fēng)的吹拂下會(huì)出現(xiàn)晃動(dòng)甚至扭曲變形的情況，司機(jī)在橋上駕車(chē)時(shí)可以見(jiàn)到另一端的汽車(chē)隨著橋面的扭動(dòng)一會(huì)兒消失一會(huì)兒又出現(xiàn)的奇觀。1940年11月7日，大橋在遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)風(fēng)速的19m/s(相當(dāng)于八級(jí)大風(fēng))風(fēng)速下發(fā)生強(qiáng)烈的風(fēng)致振動(dòng)，橋面經(jīng)歷了70min振幅不斷增大的反對(duì)稱扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，最終導(dǎo)致橋面折斷墜落到峽谷中。(2)斜拉索結(jié)構(gòu)的受力情況

當(dāng)建筑物的跨度超過(guò)橫梁或桁架正?？赡苓_(dá)到的跨度時(shí)，采用斜拉索可能是經(jīng)濟(jì)的。1)所有纜索都受拉；2）避免扁平的夾角；3）纜索也是立柱的支撐；4)橫梁是受彎的連續(xù)梁，有可能c處于受壓縮狀態(tài)；5）只有一組纜索時(shí)，橫梁可能受扭。（1）懸索結(jié)構(gòu)的組成：索網(wǎng)、邊緣構(gòu)件、支承構(gòu)件索網(wǎng)：鋼索用高強(qiáng)鋼絲組成（束索、鋼絞線、鋼絲繩）；

邊緣構(gòu)件：足夠剛度，承受索網(wǎng)內(nèi)拉力（鋼筋混凝土）；（2）懸索結(jié)構(gòu)分類(lèi)

1）單曲面懸索結(jié)構(gòu)（單、雙層，圖a、b）

2）雙曲面懸索結(jié)構(gòu)（單、雙層，圖c、d）

3）單層雙曲面交叉索網(wǎng)體系（圖e）懸索結(jié)構(gòu)的材料和結(jié)構(gòu)類(lèi)型（3）支承處理方式與拱結(jié)構(gòu)不同，懸索的作用產(chǎn)生支承處的向內(nèi)拉力；支承總在建筑物的高處。處理措施：1）采用斜向牽索將懸索拉到基礎(chǔ)上（圖99a、b）；

2）設(shè)置懸臂柱或支腿柱（圖104a、b、c）

3）設(shè)置對(duì)稱的斜撐體系平衡內(nèi)拉力（圖d）

4）對(duì)稱的斜拱體系（圖e）5）設(shè)置封閉圓形環(huán)梁或馬鞍形曲線環(huán)梁平衡內(nèi)拉力（圖f、g）6）設(shè)置橫向水平桁架和縱墻體系或橫向水平框架和立柱體系平衡內(nèi)拉力（圖h）（4）懸索結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中注意的問(wèn)題：

1）一般用于屋蓋結(jié)構(gòu)，在水平風(fēng)力作用下，屋面將產(chǎn)生水平風(fēng)吸力；

2）避免風(fēng)振，使用雙曲懸索結(jié)構(gòu)，或?qū)Ψ€(wěn)定索施加預(yù)應(yīng)力；

3）屋面板構(gòu)造層和懸索的重力荷載應(yīng)大于（）倍風(fēng)吸力；

4）懸索結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：跨度大、充分利用材料的固有性能、減輕自重、節(jié)約鋼材、施工簡(jiǎn)捷、造型新穎等。美國(guó)舊金山金門(mén)大橋（GoldenGateBridge）主跨1280m，主索直徑910mm，懸索下垂122m1937年建成，曾保持27年世界記錄江陰長(zhǎng)江公路大橋

(1999年10月通車(chē))特大跨懸索橋世界排名第一：日本的明石海峽大橋，建成于1998年，主跨1990m；世界排名第二：丹麥的亨伯大橋，正在興建中，主跨1624m；世界排名第三：英國(guó)的亨伯爾（Hamber）橋，建成于1981年，主跨1410m；世界排名第四：江陰長(zhǎng)江公路大橋，建成于1999年，全長(zhǎng)2888m，主跨1385m。（1）懸掛載索結(jié)構(gòu)利用鋼持索直接宗受拉，饑吊起各餅樓層。無(wú)須考肉慮由于鋼受彎、榮壓屈造鉤成不穩(wěn)郵定而降圓低鋼索顯承載力義問(wèn)題；寨然而，哀由于鋼梁索無(wú)抗庸彎剛度宗，必須競(jìng)采取措鞏施保證震整個(gè)建錫筑結(jié)構(gòu)毒的穩(wěn)定喉性。懸掛職索結(jié)考構(gòu)和宜斜拉答索結(jié)向構(gòu)美國(guó)早期的其懸掛結(jié)啦構(gòu)荷載貿(mào)全部掛姻在核心民筒上香港匯舉豐銀行決大廈懸辟掛結(jié)構(gòu)男（19楚85年建病成）香港發(fā)匯豐琴銀行198腹5年建成妹，由諾疼爾曼·福斯特烘設(shè)計(jì)，喬預(yù)算達(dá)10億美倒元。春由于亦其獨(dú)站特的涼外形域和新雪型的炒結(jié)構(gòu)頌體系譽(yù)，受修到世鐘人關(guān)屢注。振甚至冬有報(bào)尖道稱抄它為犬“仿江佛是開(kāi)在引逼人注基目的令港口嘩停放忙的一冠艘宇睬宙飛谷船”霞。香港趕匯豐處銀行訪懸掛懸結(jié)構(gòu)器平面效為72唇m掃×5膊5刮m，高18狡0傅m，地面凍以上43層，干采用巨型配桁架，分五綢層懸掛嘆在八根巨也型格構(gòu)零式柱上。每根吉格構(gòu)際柱為4.8父m×5彈.1m，四角測(cè)為四根辜圓形鋼艙管，底蘇層鋼管言為ф1潮40聰0m蹈m×聚10輔0m笑m，向上胡逐漸減酒小，頂貓層鋼管不為ф80抖0mm慢×40硬mm。吊繡桿格構(gòu)柱每根格華構(gòu)柱為4.8逝m×5變.1m，四角都為四根原圓形鋼干管，底辣層鋼管撤為ф14領(lǐng)00m渾m×1夏00m扣m，向泡上逐撈漸減蹲小，怠頂層忠鋼管冰為ф80偽0mm虎×40袍mm。（2）斜阻拉索禮結(jié)構(gòu)受力簡(jiǎn)股捷、造史型新穎嚇。上海楊吳浦大橋早期稀鬼索體系賠斜拉橋法國(guó)諾頁(yè)曼底大擴(kuò)橋(N立or仰ma岸nd潑y健Br磨id禁ge璃)——世界勇第三休斜拉冤索橋諾曼底善大橋施屯工中Th汪e畜en懇d懸鏈線(Ca鉤ten姐ary延)是一拿種曲亭線，鞭它的嶺形狀干因與恩懸在腹兩端厘的繩辜子因溝均勻伯引力炕作用澡下掉將