定义
由柔性受拉索及其边缘构件所形成的承重结构。索的材料可以采用钢丝束、钢丝绳、钢铰线、链条、圆钢,以及其他受拉性能良好的线材。
平面悬索结构
主要在一个平面内受力的平面结构,多用于悬索桥和架空管道。按结构形式分为:①单层悬索结构。可用做柔式悬索桥,也可用于屋盖,结构刚度较小,在可变荷载作用下变形较大,宜在索上铺设重屋面。②加劲式单层悬索结构。通过在索下面若干吊杆吊有加劲桁架(或加劲梁),以增强结构的刚度。③双层悬索结构。其上索与下索曲率相反,并通过其间的受拉斜腹杆中施加预应力而具有较好的刚度。
空间悬索结构
一种处于空间受力状态的结构,多用于大跨度屋盖结构中。按结构形式分为:
①圆形单层悬索结构。用于圆形平面的屋盖,其索按辐射状布置,整个屋面形成下凹的旋转曲面。各根索的外端固定于周边的钢筋混凝土圈梁上,内端固定于圆心附近的拉环上。当圆心处允许设柱时,可形成伞形悬索结构(图1b)。②圆形双层悬索结构(图1c)。其外形与上述结构类似,只是有上下两层索,从而可以有不同布置形式的预应力拉杆以增强刚度。中国北京工人体育馆直径94米的比赛大厅屋盖即采用了这种结构形式(图2)。其圆心附近的拉环除承受环向拉力外,在竖直方向还承受压力。③双向正交索网结构。由互相正交的两组索组成。下凹的一组为承重索,上凸的一组为稳定索,两组索形成负高斯曲率的曲面。对其中一组索施加预应力时,另一组索也同时获得预应力的效果。通过施加预应力,可使两组索在屋面荷载作用下始终贴紧,且获得良好的刚度。这种索网可用于椭圆平面、矩形平面、菱形平面(图3)或其他平面的屋盖。意大利米兰体育馆屋盖采用了圆形平面的马鞍形索网结构,直径140米,是目前世界上最大的索网结构。中国浙江省人民体育馆屋盖采用80×60米椭圆平面的马鞍形索网,其索端固定于一个空间曲梁上。为了减小曲梁内的弯矩,在索网下还设置了一层水平拉索。
除上述悬索结构外,工程中还常用斜拉索结构,如斜张桥和斜拉索屋盖。这种斜拉索主要是用来减小屋面或桥面结构构件的跨度,以满足整个结构的大跨度要求和达到节省材料的目的。
随着卷材薄钢板的发展,近年来,有的国家采用悬挂板带结构。如联邦德国法兰克福航空港飞机库的屋盖,平面尺寸达270×100米,分为两跨,每跨由10条长13米、宽7.5米的板带组成,板带之间用3米宽的采光带隔开。
除上述各种悬索外,还有一种结构是利用钢索来吊挂混凝土屋盖的,这种结构叫悬挂式结构,其特点是:充分利用钢索所具有的抗拉特点,而减小钢筋混凝土屋盖所承受的弯曲力。下图所示日本代代木体育馆,采用高张力缆索为主体的悬索屋顶结构,创造出带有紧张感、力动感的大型内空间。
在各种形式的悬索结构中,索的边缘构件及地锚的合理性和可靠性具有极其重要的意义,在一定程度上决定着结构的技术经济指标和安全。
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知识点:悬索结构
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钢结构工程
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4种不同结构的抗震能力分析建筑结构抗震包括了地震及工程抗震设防的基本知识,场地与地基,结构地震反应分析与抗震验算,多层砌体房屋和底部框架,抗震墙房屋抗震设计,单层工业厂房抗震设计,多层和高层钢筋混凝土房屋结构抗震设计,多层和高层钢结构抗震设计,结构隔震、耗能减震控制等。我们所居住的房屋,由于结构的不同,其抗震能力不尽相同。 钢结构 特点:钢结构是以钢材为主要结构材料。钢材的特点是强度高、重量轻,同时,由于钢材料的匀质性和强韧性,可有较大变形,能很好地承受动力荷载,具有很好的抗震能力。
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