悬索和膜

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穹顶天幕的结构体系

穹顶天幕的结构体系什么是穹顶天幕穹顶天幕是一种具有特殊结构的建筑组成部分，通常用于覆盖大型建筑物的顶部。

它是一种弯曲、连续的结构，可以提供稳定的支撑和高度的耐力，使得建筑物能够承受重力和外力的作用。

穹顶天幕的结构体系是设计师在考虑建筑物功能和美观的基础上，选择合适的材料和构造方式，使得穹顶天幕在不影响建筑物稳定性的情况下，能够形成独特的造型和视觉效果。

穹顶天幕的类型穹顶天幕的类型多种多样，根据其结构和材料的不同，可以分为以下几种：1. 钢结构穹顶天幕钢结构穹顶天幕是最常见的一种类型。

它由钢材构成，具有优秀的强度和刚度。

钢结构穹顶天幕可以根据需要进行加固和调整，适用于各种跨度的建筑。

2. 膜结构穹顶天幕膜结构穹顶天幕采用柔性材料，如聚氨酯薄膜或聚酯纤维等，以及轻质支撑结构，例如钢索或钢管桁架。

这种结构具有轻便灵活、造型多样的特点，适用于大跨度建筑。

3. 家具建筑穹顶天幕家具建筑穹顶天幕通常用于室内空间，如体育馆、会议中心等。

它通常由钢材及玻璃构成，能够提供良好的采光和视野。

4. 传统穹顶天幕传统穹顶天幕多用于古代建筑，如寺庙、教堂等。

它们通常采用石材、砖瓦等传统材料，以手工艺术和建筑技术的结合，形成独特的历史文化韵味。

穹顶天幕的结构体系穹顶天幕的结构体系是由支撑结构和覆盖材料组成的。

下面介绍几种常见的结构体系：1. 悬索结构体系悬索结构体系是利用钢索或钢缆悬挂起穹顶天幕，通过索力的平衡支撑整个结构。

这种结构体系具有较好的承重能力和适应性，适用于大跨度的穹顶。

2. 穹悬结构体系穹悬结构体系是将钢索或钢管桁架嵌入穹顶材料内部，构成整体的框架结构。

穹悬结构体系能够提供较好的稳定性和刚度，适用于中小跨度的穹顶。

3. 桁架结构体系桁架结构体系是将钢材或铝材制成桁架结构，再覆盖以穹顶材料。

桁架结构体系具有良好的承重能力和抗震能力，适用于各种跨度的穹顶。

4. 布拉蒙结构体系布拉蒙结构体系是将支撑构件以多个方向布置，形成网状结构。

体育馆结构

二、柔性结构
1、悬索结构
悬索结构是以一系列受拉钢索为主要承重构件，按一定规律布置，并悬挂在边缘构件或支撑结构上面形成的一种空间结构。 2、膜结构和索-膜结构；当膜结跨度较大时，需用索加强，可称为索-膜结构；悬索结构、膜结构和索-膜结构等柔性体系均以张力来抵抗外荷载的作用，总称为张力结构。
2、空间网格结构
• 由多根杆件按照某种规律的几何图形通过节点连接起来的空间结构称之为空间网格结构。 • 按外形分为平板网架结构和网壳结构。 • 平板网架结构一般为双层的，有时也为三层的。可分为交叉桁架体系和角锥体系。交叉桁架体系是由两向或三向相互交叉的平面桁架所组成；角锥体系是分别由三角锥、死角锥、六角锥等组成。网壳结构即为网状的壳体结构，是以杆件为基础，按一定规律组成网络，按壳体坐标进行的空间构架。网壳结构分为单曲面（筒网壳）和双曲面（球网壳和扭网壳）
• 屋盖采用两片预应力鞍形索网组合而成的屋盖结构方案，每片索网由两个互不对称的平面抛物线拱围成索网悬挂在中央索一拱结构和外缘的周边构件之间。
体育馆结构
结构形式大体分类
• 大跨空间结构的类型和形式十分丰富多彩，习惯上分为如下类型： • 刚性结构 • 柔性结构 • 混合结构
一、刚性结构
1、钢筋混凝土空间薄壁结构
薄壁结构是指结构的厚度远较长度和宽度为小，一般由金属或钢筋混凝土制成，并布置成空间受力体系。主要有两种类型：由曲面形薄板构成的薄壳结构；由平板构成的折板、雁行板、幕结构。壳体结构一般是由上下两个几何曲面所构成的薄壁空间结构，当两个曲面之间的距离远小于壳体的最小曲率半径时就称为薄壳。钢筋混凝土薄壳结构在50年代后期和60年代前期在我国有所发展，但因为施工比较费时费事，目前应用较少。折板结构由多块条形平板组合而成的空间结构，是一种既能承重，又可围护，用料较省，刚度较大的薄壁结构。

薄壳结构在工程中的应用资料

空间结构在工程中的应用摘要：随着科技的日新月异的发展，空间结构在工程中的应用也越来越多，占着很重要的位置。

空间结构指结构构件三向受力的大跨度的，中间不放柱子，用特殊结构解决的叫做空间结构。

有以下五种类型：网架结构、悬索结构、壳体结构、管桁架结构、膜结构。

下面让我们看一看空间结构在工程中的应用。

关键词：空间结构；应用；发展1、研究空间结构在工程中的应用的意义1.1空间结构在国内外科技创新发展概况和最新发展趋势当今国际新型空间结构发展的热点当属张拉整体结构体系、膜结构、玻璃采光顶钢网壳等轻型体系。

1.1.1张拉体结构体系1962年美国著名建筑大师R.B.Fuller提出张拉整体概念，并创造了Tensegrity 一词。

Fuller将此形象地定义为使压杆成为拉杆海洋中的孤岛。

1984年美国D．H．Geiger利用此概念构造了连续受拉索和不连续的压杆组成的预应力空间结构索穹顶，1988年用于汉城奥运会体育场馆与击剑馆以来，世界上已建索穹项十余幢。

美M．ELevy和T．EJing设计的1996年亚特兰大奥运会主场馆，平面尺寸240×192m，更是得到了世界各国的瞩目。

IASS--2004大会共有20多篇与此相关的论文。

主要研究开拓新的结构型式、结构体系的判定、找型分析的运动学和静力学方法、预应力模态和优化设计、温度效应分析、稳定问题、施工成形技术全过程分析等。

IASS委员会执委法国R．Morro经过十年研究，于2003年出版了索穹顶的专著，认为该类体系为结构的未来；2002年日本K．Kawaquchi等在Chiba建造了一对张拉整体框架，上有薄膜屋面，用以研究温度变化对结构的影响。

1.1.2 模结构膜结构以其造型千姿百态、施工安装快速、自重轻、透明度较好等优点受到建筑界的青睐，近十余年来在国内外得到较迅速发展。

IASS--2004大会就有12位教授应大会邀请作了“膜结构在中国的发展与现状”的报告。

悬索桥的计算方法及其历程1

悬索桥的计算方法及其发展悬索桥是一种古老的桥梁结构形式，也是目前大跨度桥梁的主要结构型式之一。

悬索桥主要是由缆索、吊杆、加劲梁、主塔、锚碇等构成。

从结构形式上看，它是一种由索和梁所构成的组合体系，在受力本质上它是一种以柔性索为主要承重构件的悬挂结构。

悬索桥随着跨度的增大，柔性加大，在荷载作用下会呈现出较强的非线性，所以悬索桥宜采用非线性方法来进行结构分析。

考虑悬索桥非线性因素的结构分析方法主要有挠度理论和有限位移理论。

挠度理论考虑了悬索桥几何非线性的主要因素，可用比较简便的数值方法来分析，又有影响线可资利用，故很适用于初步设计阶段的结构设计计算。

有限位移理论则全面地考虑了悬索桥几何非线性因素，计算结果较挠度理论精确，但计算过程复杂，直接用于设计计算有诸多不便和困难。

悬索桥挠度理论是一种古典的悬索桥结构分析理论。

这种理论主要考虑悬索和加劲梁变形对结构内力的影响，在中小跨度范围内其计算结果比较接近结构的实际受力情况，具有较好的精度。

悬索桥挠度理论主要分为多塔悬索桥挠度理论和自锚式悬索桥挠度理论。

最初的悬索桥分析理论是弹性理论。

弹性理论认为缆索完全柔性，缆索曲线形状及坐标取决于满跨均布荷载而不随外荷载的加载而变化，吊杆受力后也不伸长，加劲梁在无活载时处于无应力状态。

弹性理论用普通结构力学方法即可求解，计算简便，至今仍在跨径小于200米的悬索桥设计中应用[1]。

但弹性理论假定缆索形状在加载前后不发生变化，显然与悬索桥的可挠性不符，因此发展出计入变形影响的悬索桥挠度理论。

古典的挠度理论称为“膜理论”。

它是将悬索桥的全部近视看成是一种连续的不变形的膜，当缆索产生挠度时，加劲梁也随之产生相同的挠度。

由于根据作用于缆索单元上吊杆力与缆索拉力的垂直分力平衡以及作用于加劲梁单元上的外荷载及吊杆力与加劲梁弹性抗力平衡的条件建立力的平衡微分方程而求解。

挠度理论和弹性理论的最大区别是摒弃了弹性理论中关于缆索形状不因外荷载介入而改变的假设，相应建立缆索在恒载下取得平衡的几何形状将因外荷载介入而改变及同时计入缆索因外荷载所增索力引起的伸长量的假设，极大的接近悬索桥主索的实际工作状态，对悬索桥的发展起到了很大的推动作用。

大跨度建筑结构体系简述-各种大跨度结构类型

大跨度建筑结构体系简述-各种大跨度结构类型- 结构理论摘要：大跨度空间结构是目前发展最快的结构类型。

大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展战况是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。

而大跨度结构的表现形式是多种多样的，具体如下文所示：关键词：大跨度空间结构；拱券结构及穹隆结构；椼架结构与网架结构；壳体结构；悬索结构；膜结构一、拱券结构及穹隆结构从迄今还保存着的古希腊宏大的露天剧场遗迹来看，人类大约在两千多年前，就有扩大室内空间的要求。

古代建筑室内空间的扩大是和拱结构的演变发展紧密联系着的，从建筑历史发展的观点来看，一切拱结构-包括各种形式的券、筒形拱、交叉拱、穹隆-的变化和发展，都可以说是人类为了谋求更大室内空间的产物。

券拱技术是罗马建筑最大的特色及成就，它对欧洲建筑做出了巨大的贡献，影响之大无与伦比。

罗马建筑典型的布局方法、空间组合、艺术形式和风格以及某些建筑的功能和规模等等都是同券拱结构有密切联系。

拱形结构在承受荷重后除产生重力外还要产生横向的推力，为保持稳定，这种结构必须要有坚实、宽厚的支座。

例如以筒形拱来形成空间，反映在平面上必须有两条互相平行的厚实的侧墙，拱的跨度越大，支承它的墙则越厚。

很明显，这必然会影响空间组合的灵活性。

为了克服这种局限，在长期的实践中人们又在单向筒形拱的基础上，创造出一种双向交叉的筒形拱。

而之后为了建筑的发展热门又创造出了穹隆结构穹隆结构也是一种古老的大跨度结构形式，早在公元前14世纪建造的阿托雷斯宝库所运用的就是一个直径为14.5米的叠涩穹隆。

到了罗马时代，半球形的穹隆结构已被广泛地运用于各种类型的建筑，其中最著名的要算潘泰翁神庙。

神殿的直径为43.3米，其上部覆盖的是一个由混凝土做成的穹隆结构。

在大跨度结构中，结构的支点越分散，对于平面布局和空间组合的约束性就越强；反之，结构的支承点越集中，其灵活性就越大。

从罗马时代的筒形拱衍变成高直式的尖拱拱肋结构；从半球形的穹隆结构发展成带有帆拱的穹隆结构，都表明由于支承点的相对集中而给空间组合带来极大的灵活性。

悬索结构

悬索结构的组成
2悬索结构具有以下特点：悬索结构具有以下特点：悬索结构具有以下特点
1、悬索结构通过索的轴向受拉来抵抗外荷载的作用，可以最、悬索结构通过索的轴向受拉来抵抗外荷载的作用，充分地利用钢材的强度。索一般都是采用高强度材料制成的，充分地利用钢材的强度。索一般都是采用高强度材料制成的，更可大大减少材料用量并可减轻结构自重。因而，更可大大减少材料用量并可减轻结构自重。因而，悬索结构适用于大跨度的建筑物，体育馆、展览馆等。跨度越大，用于大跨度的建筑物，如：体育馆、展览馆等。跨度越大，经济效果越好。济效果越好。 2、悬索结构便于建筑造型，容易适应各种建筑平面，因而能、悬索结构便于建筑造型，容易适应各种建筑平面，较自由地满足各种建筑功能和表达形式的要求。钢索线条柔和，较自由地满足各种建筑功能和表达形式的要求。钢索线条柔和，便于协调，有利于创作各种新颖的富有动感的建筑体型。便于协调，有利于创作各种新颖的富有动感的建筑体型。 3、悬索结构施工比较方便。钢索自重很小，屋面构件—般也、悬索结构施工比较方便。钢索自重很小，屋面构件般也较轻，安装屋盖时不需要大型起重设备。较轻，安装屋盖时不需要大型起重设备。施工时不需要大量脚手架，也不需要模板。因而，与其他结构型式比较，手架，也不需要模板。因而，与其他结构型式比较，施工费用相对较低。相对较低。
钢索的抗拉强度标准值、表1 钢索的抗拉强度标准值、设计值和弹性模量
（4）悬索结构的计算应按初始几何状态、预应力状态和荷载）悬索结构的计算应按初始几何状态、状态进行，并充分考虑几何非线性的影响。状态进行，并充分考虑几何非线性的影响。（5）在确定预应力状态后，应对悬索结构在各种情况下的永）在确定预应力状态后，久荷载与可变荷载下进行内力、位移计算；并根据具体情况，久荷载与可变荷载下进行内力、位移计算；并根据具体情况，分别对施工安装荷载、地震和温度变化等作用下的内力、分别对施工安装荷载、地震和温度变化等作用下的内力、位移进行验算。进行验算。在计算各个阶段各种荷载情况的效应时应考虑加载次序的影响。悬索结构内力和位移可按弹性阶段进行计算。次序的影响。悬索结构内力和位移可按弹性阶段进行计算。作为悬索结构主要受力构件的柔性索只能承受拉力，计时应防止各种情况下引起的索松弛而导致不能保持受拉情况的发生。的发生。（7）设计悬索结构应采取措施防止支承结构产生过大的变形，）设计悬索结构应采取措施防止支承结构产生过大的变形，计算时应考虑支承结构变形的影响。计算时应考虑支承结构变形的影响。且基本风压超过0.7kN/ （8）当悬索结构的跨度超过）当悬索结构的跨度超过100m且基本风压超过且基本风压超过 m2时，应进行风的动力响应分析，分析方法宜采用时程分析时应进行风的动力响应分析，法或随机振动法。法或随机振动法。

国开大学钢结构形考任务1-4答案

钢结构形考任务及模拟试题1、下面关于钢结构特点说法有误的一项是（耐热性差、耐火性好2、相比较来讲，最适合强震区的结构类型是（钢结构）3、下列均为大跨度结构体系的一组是（网壳、悬索、索膜）4、结构在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的能力，称为结构的（可靠性）5、下列均为承载能力极限状态范畴的一组是（构件或连接的强度破坏、疲劳破坏、脆性断裂）6、钢结构设计最基本的要求不包括（造型美观）7、用来衡量承载能力的强度指标指的是（屈服强度）8、钢材一次拉伸过程中可分为4个阶段，其中第2阶段是（弹塑性阶段）9、钢材拉伸过程中，随变形的加快，应力应变曲线出现锯齿形波动，直到出现应力保持不变而应变仍持续增大的现象，此阶段应为（塑性阶段）10、钢材的抗拉强度能够直接反映（钢材内部组织的优劣）11、钢材的强屈比越高，则钢材的安全储备（越大）12、钢材在外力作用下产生永久变形时抵抗断裂的能力称为（塑性）13、伸长率越大，则钢材的塑性越（越好）14、下列关于碳元素对钢材性质的影响说法有误的一项是（碳含量增加，可焊性增强）15、下列均为钢材中的有益元素的一组是（硅和锰）16、在高温时熔化于铁中的少量氮和碳，随着时间的增长逐渐从纯铁中析出，形成自由碳化物和氮化物，对纯铁体的塑性变形起遏制作用，从而使钢材的强度提高，塑性、韧性下降，这种现象称为（时效硬化）17、钢材在连续反复荷载作用下，应力还低于极限抗拉强度，甚至低于屈服强度，发生的突然的脆性断裂称为（疲劳破坏）18、下列各因素对钢材疲劳强度影响最小的是（静力强度）19、钢材的疲劳破坏属于（脆性破坏）20、高性能建筑结构用钢简称（高建钢）21、钢结构的连接按照连接的方法主要分为焊缝连接、螺栓连接、铆钉连接和销轴连接，其中出现最早的是（铆钉连接）22、摩擦型高强度螺栓抗剪连接的承载力取决于（高强度螺栓的预拉力和板件接触面间的摩擦系数的大小）23、摩擦型高强度螺栓连接和承压型高强度螺栓连接的不同之处体现在（设计计算方法和孔径方面）24、利用二氧化碳气体或其他惰性气体作为保护介质的电弧熔焊方法指的是（气体保护焊）25、与焊件在同一平面内，且焊缝金属充满母材的焊缝称为（对接焊缝）26、按施焊时焊缝在焊件之间的相对空间位置分为平焊、横焊、立焊及仰焊，其中操作条件最差的是（仰焊）27、常见的焊缝缺陷包括裂纹、焊瘤、烧穿、气孔等，其中焊缝连接中最危险的缺陷是（裂纹）28、焊缝的表示方法中，符号“V”表示的是（V形破口的对接焊缝）29、对接焊缝的构造规定主要包括（坡口、引弧板和过渡坡）30、焊缝长度方向与作用力垂直的角焊缝是（正面角焊缝）31、在弹性阶段，侧面角焊缝应力沿长度方向的分布为（两端大、中间小）32、直角角焊缝的强度计算公式，式中符号表示（正面角焊缝的强度设计值增大系数）33、焊接残余应力不影响结构（构件）的（静力强度）34、螺栓的排列方式说法有误的一项是（相比并列排列，错列排列截面削弱较大，是目前常用的排列形式）35、下列关于螺栓在构件排列的相关要求说法有误的一项是（受压构件，当沿作用力方向的螺栓距过小时，在被连接的板件间易发生张口或鼓曲现象）36、普通螺栓连接按螺栓的受力情况可分为（抗剪型连接、抗拉型连接和拉剪型连接）37、高强度螺栓连接分为（摩擦型连接和承压型连接）38、普通螺栓连接按螺栓的受力情况可分为抗剪型连接、抗拉型连接和拉剪型连接，其中最常见的是（抗剪型连接）39、螺栓群在轴力作用下的受剪连接，各个螺栓的内力沿螺栓群长度方向不均匀，分布特点为（两端大、中间小）40、轴心受力构件主要包括（轴心受压构件和轴心受拉构件）41、设计轴心压杆时需计算的内容有（强度、整体稳定性、局部稳定性、刚度（长细比））42、一般情况下，轴心受力构件满足刚度要求采取的措施是限制构件的（长细比）43、理想轴心受压构件可能的三种失稳形式分别是（弯曲失稳、扭转失稳、弯扭失稳）44、双轴对称截面的构件最常见的屈曲形式是（弯曲失稳）45、单轴对称T形截面构件，当绕非对称轴屈曲时，其屈曲形式为（弯曲屈曲）46、轴心受压杆件一般是由若干个板件组成，且板件的厚度与宽度相比都比较小，当杆件受压时，由于沿外力作用方向受压应力作用，板件本身也有可能发生翘曲变形而退出工作，这种现象称为轴心受压杆件的（局部失稳）47、选择实腹式轴心受压构件截面时，第一步应（根据轴心压力的设计值和计算长度选定合适的截面形式）48、格构式轴心受压构件缀条设计时，由于剪力的方向不定，斜缀条选择截面时应按（轴心受压杆）49、确定轴心受压实腹柱的截面形式时，应使两个主轴方向的长细比尽可能接近，其目的是（达到经济效果）50、当轴压构件的局部稳定不满足时,下列措施相对有效的是（增加板件厚度）51、格构式柱穿过分肢的轴称为实轴，一般记作（The correct answers are: y轴, z轴）52、格构式柱绕实轴的计算与实腹杆件完全相同，其承载力为两个分肢压杆承载力之（和）53、柱子与梁的连接节点称为（柱头）54、刚接柱脚与铰接柱脚的区别在于（能否传递弯矩）55、轴心受压构件柱脚底板的面积主要取决于（基础材料的抗压能力）56、下列关于柱脚底板厚度的说法错误的是（其它条件相同时，四边支承板应比三边支承板更厚些）57、轴心受压构件的靴梁的高度主要取决于（其与柱边连接所需的焊缝长度）58、梁的主要内力为（弯矩）59、受弯构件有实腹式和格构式之分,其中格构式受弯构件称为（桁架）60、梁在横向荷载作用下使截面受剪时，剪应力合力的作用点称为（剪切中心）61、如梁或杆件两端承受大小相等而方向相反的一对扭矩；而且两端的支承条件又不限制端部截面的自由翘曲，则杆件产生均匀的扭转，称为（自由扭转）62、横向荷载作用下，梁的受压翼缘和腹板都可能因弯曲压应力和剪应力的作用而偏离其平面位置，出现波形鼓曲，这种现象称为（梁局部失稳）63、构件和板件失稳的根本原因是截面存在（压应力）64、保证工字形截面梁受压翼缘局部稳定的方法是（限制其宽厚比）65、为避免腹板局部承压破坏，在支座和固定的集中荷载处应布置（支承加劲肋）66、工字形截面梁受压翼缘宽厚比限值为，式中为（翼缘板外伸宽度）67、组合梁截面选择时，一般首先考虑（抗弯强度要求）68、下列关于组合梁截面沿长度的改变说法正确的一项（单层翼缘板改变截面时宜改变翼缘板宽度而非厚度）69、工字形截面梁受压翼缘，对Q235钢，保证局部稳定的宽厚比限值为，对Q345钢，此宽厚比限值应为（比15更小）70、工业厂房和多层房屋的框架柱属于（压弯构件）71、对于单向压弯构件，如果在非弯矩作用方向有足够的支撑阻止构件发生侧向位移和扭转，就会在弯矩作用的平面内发生弯曲失稳破坏，破坏时构件的变形形式为（弯矩作用平面内的弯曲变形）72、偏心受力构件可采用多种截面形式，按截面几何特征分为（开口截面和闭口截面）73、偏心受力构件可采用多种截面形式，按截面分布连续性分为（实腹式截面和格构式截面）74、偏心受力构件如果截面沿两个主轴方向作用弯矩较接近，宜选用（双轴对称截面）75、计算拉弯、压弯构件强度时，根据不同情况，可以采用三种不同的强度计算准则，其中以构件最大受力截面形成塑性铰为强度极限的计算准则是（全截面屈服准则）76、单轴对称截面的压弯构件，当弯矩作用在对称轴平面内，且使较大翼缘受压时，构件达到临界状态的应力分布（可能在拉、压侧都出现塑性）77、框架柱在框架平面外（沿房屋长度方向）的计算长度取决于（支撑构件的布置）78、在其他条件相同时，通常刚架的有侧移屈曲荷载相比无侧移屈曲荷载要（小）79、高层建筑钢结构的框架梁和框架柱的主要连接应采用（刚性连接）80、1、钢结构是土木工程结构的主要形式之一，广泛应用于各类工程结构中，包括桥梁和房屋建筑等。

索膜结构

2 2 l0 H dz0 dz0 dx t 1 dx 1 EA 0 dx 0 dx l0
l0
H H0 当为小垂度时, s l0 tl0 EA
1 dz dz0 s几 ur ul dx 20 zx zx H s物 l0 tl0 EA 由s几 s物有
2. 索的平衡方程
T
单索
T
dz
dH qx 0 dx d Hdz qz 0 dx dx
X 0 Z 0
两个方程，两个未知数 H、z
当只考虑竖向作用，则 qx 0, H C
d 2z H qz 0 2 dx
第二节悬索结构的分析计算
悬索结构的计算一般按弹性理论，假定索是理想柔性
的，既不能受压，也不能抗弯，但承重索和稳定索之间
的连杆绝对刚性。在基本假定的基础上可建立索曲线的平衡微分方程，再根据荷载及边界条件求出索的张力。
一．单索基本力学性质 1. 基本假定
索是理想柔性的，只能承受拉力，不能承受压力、剪力和弯矩；索材料的力学特性满足虎克定律。
q
ql 4f c H ，z 2 x l x x 8f l l
2
ds T H H dx
dx 2Biblioteka dz 22
dx
dz H 1 dx
2
4 f 2x c H 1 1 l l l
当竖向荷载沿索长均匀分布
二．悬索结构的分类
悬索屋盖结构通常由悬索系统，屋面系统和支承系统三部分构成。
1. 单层悬索体系

5.9索膜结构

二、索－膜结构
景观雕塑
图2
（一）索－膜结构的概念
索－膜结构是以膜材为主体并与钢结构及钢
索共同组成的全新结构体系。
并于二十世纪后期成为国际上大跨度空间建
筑及景观建筑的主要形式之一，具有强烈的
时代感和代表性。
（二）发展概况
设计理念的起源
1917年有一位名为兰彻斯特（Federick W. Lanchester)的美国人建议利用新发明的电力鼓风机将膜布吹胀,作野战医院。这只是一种构思，而没有真正正成为使用的产品。美国军方做了一个直径15m圆形充气的雷达罩（Radome)，可以保护雷达不受气候侵袭, 又可让电波无阻的通过，从而使相隔了19年的专利付诸实用。
伦敦千嬉穹顶（Millennium Dome)是英国政府为迎接21 世纪而兴建的标志性建筑，位于伦敦东部泰晤士河畔的格林威治半岛上。该建筑是大型综合性展览建筑。穹顶直径320m，有12根穿出屋面高达100m的桅杆，屋盖采用圆球形的张力膜结构，膜面支承在72根辐射状的钢索上。
青岛市颐中体育中心索膜建筑设计
索膜建筑将是２１世纪空间结构发展的主流
索膜建筑设计方案实质上同时是索膜结构体系方案，因此要求从事索膜建筑设计的建筑师了解索膜结构技术并能熟练地将其运用到建筑设计中。目前索膜建筑在世界上得到了广泛应用。它采用先进的预张力结构技术与轻质膜材料，其形式具有极高的艺术感染力，是建筑艺术与结构形式的完美结合。
，再加上膜结构特有的柔顺的曲面、广阔的空间、半透明
的室内环境，使得膜结构具有广阔的发展前景，将是２１
世纪空间结构发展的主流。
（三）膜节构主要类型
气承式索—膜结构在薄膜覆盖的空间内充气，利用内外气差来承受荷载，并与钢索共同形成结构。

污水池膜结构之悬索反吊膜

污水池膜结构之悬索反吊膜污水池密封罩有许多种密封工艺，其中膜结构便是其中一种。

根据不同业主需求和现场环境，悬索反吊膜也延伸出多种密封方式。

今天靓晟泰反吊膜小编就为大家介绍一下悬索反吊膜。

悬索反吊膜是一种将膜布平铺覆盖污水池的集气罩，周边采用钢构件、螺栓等固定，中间部位配备悬杆、索等调节膜面压力，并在悬杆底部预留排水系统，以应对恶劣环境。

因悬索反吊膜，材料更为单一、膜材用量最少，是全行业公认的性价比最高的污水池密封方案。

缺点是，悬索反吊膜并不适合所有污水池密封，比如，污水池内有设备，需要定时检修的污水池等。

第四章悬索结构091.

（3）采用横向加劲构件
设置横向加劲梁或加劲桁架，使原来单独工作的悬索连接成整体，在集中力和不均匀荷载作用下，荷载能重新分配，让更多的索参加工作。
安徽省体育馆
桁架加劲的单曲面悬索结构
平面尺寸为 72m 53m的六边形。
安徽省体育馆剖面示意图
5 垂跨比
悬索的垂度与跨度之比是影响单层悬索体系工作的重要几何参数。
4 单层悬索体系具有必要形状稳定性应采用的措施
（1）采用重屋面
恒载克服了风的卸荷作用，使索保持较大的张紧力，提高了抵抗机构变形的能力。但重屋面使悬索截面和支承结构的受力增大，影响了经济效果。（2）采用预应力钢筋混凝土悬挂薄壳在钢索上安放预制屋面板，在板上加额外的临时荷载，使索伸长,板缝增大，再灌缝。待混凝土达到预定强度时，卸去临时荷载，板内就产生预应力，屋面就形成了一个预应力混凝土薄壳。
双曲抛物面完全壳体
六抗震和抗风
1 自身抗震性能好，考虑水平力对下部结构的影响。
2 风吸力，考虑风振系数、不同体态分布系数的不同。
思考题:
1 什么是悬索结构? 有哪些特点? 2 处理悬索结构水平推力的方法有哪些?
第二节悬索结构形式
悬索结构形式划分的方法很多，可根据几何形状、组成方法、悬索材料以及受力特点等划分。
特尔蒙特展览馆
ⅱ) 承重索具有抗弯刚度
东京代代木体育馆承重索由工字钢分段连接而成。
ⅲ) 加一根稳定索，构成索桁架或索梁
斯德哥尔摩溜冰场
3）利用稳定索加强刚度
在单层双向悬索屋盖中，布置一群与承重索交叉、曲率相反的稳定索，并给索网施加预应力，提高屋盖的刚度，限制钢索的松动，减少钢索的伸缩变形。
辐射式布置的单层索系在圆形的中心设中心拉环；在外围设受压外环。

第六章索膜结构

z
— qz与梁的关系方程
M
—
qz
索
H
d2z dx 2
qz
0
梁
d 2M dx 2
qz
0
zM H
对于（b）图有索曲线方程
z M x简 c x
Hl
3. 索长计算
ds dx2 dz2 dx 1 dz 2
dx
B
l
s ds
1 dz 2 dx
A
0
dx
由f x f 0
f n 0xn有
稳定索可以抵抗风吸力的作用，同时，相反曲率的稳定索和相应的索杆能对体系施加预应力，使每对索均保持足够大的张紧力，提高了整个结构的稳定性与刚度。
承重索的垂跨比：1/20～1/15；稳定索的矢跨比 1/25～1/20。
➢双层单向布置
索桁架的一般形式索桁架的平面布置与交错布置
➢双层辐射式布置
凸形布置
第一节悬索结构的形式与选型
悬索结构是以只能受拉的索作为基本承重构件，并将索按照一定规律布置所构成的一类结构体系。一．结构特点
➢受力合理，材料强度利用效率高； ➢结构重量轻，适作各式大跨建筑；
➢施工方便，不需要大型起重设备； ➢边缘构件或支承构件受力较大，且其刚度对结构受力影响较大； ➢属于柔性结构，受力时大变位、小应变，计算复杂。
系，其平衡形状随荷载分布方式而变。在恒载作用下呈悬链线形式，在不对称荷载或局部荷载作用下产生大的位移（机构性位移）。索的张紧程度与索的稳定性（抵抗机构位移的能力）成正比。
单层悬索结构的抗风能力差，在风吸力作用下悬索内的拉力下降，稳定性进一步降低。
垂跨比的影响：垂跨比大，稳定性和刚度大，索拉

建筑结构类型讲解ppt详细课件

框架结构
剪力墙结构
剪力墙结构通过剪力墙提供竖向承载力和抗侧力，较之于框架结构，墙的抗侧力比柱子抗侧力好，适合做高层建筑，如图所示。
框架-剪力墙结构
既有框架柱又有剪力墙的结构称之为框架 -剪力墙结构，框架和剪力墙组成了多道防线，如图所示。
框架-斜撑结构 (小斜撑结构)
小斜撑结构用斜撑代替部分剪力墙，达到提高抗侧力的效果，如图所示。
大跨空间楼盖
门式钢架
门式刚架是厂房、大棚多用的一种结构，类似
于钢构桥跨越大跨度，门市刚架是梁柱节点刚接，如图所示。
排架
类似于桁架桥，排架一般通过桁架跨越一定距离，如图所示。
桁架可以跨越较大距离，一般用于车站、机场大厅等。
桁架
张弦结构（鱼腹式）
张弦结构原理与图上承式悬索桥（鱼腹式）类似。将上承式索桥的鱼腹梁原理用于空间结构即为张弦结构，如图所示。
悬挂结构
数层楼层通过悬挂的方式悬挂于主结构之上的结构称之为悬挂结构，如图所示。
悬索（拉索）结构
利用索受拉承载，图中为美国 Minneapolis联邦储备银行大厦悬索结构，有专家建议在上面做拱结构加层，拱的推力能够抵消一部分索的拉力。
美国Minneapolis联邦储备银行大厦加层建议图
代代木体育馆内景
日本代代木体育馆
辐射式单层拉索结构模型
拉索结构仿生蜘蛛网
加拿大马鞍形单层索网体育馆及索网示意图
羽毛球拍
该结构与斜拉桥原理类似，
将斜拉桥结构原理用于空间结构即为斜拉结构，如图所示。
斜拉结构
斜拉结构-杭州黄龙体育场

悬索结构和膜结构施工技术

悬索结构和膜结构施工技术
课程内容
悬索结构和膜结构施工技术
1 2 3 4 5 悬索结构的形式和特点悬索结构的构造悬索结构施工悬索桥的构造悬索桥的施工
6
空间膜结构
5.1 悬索结构的形式和特点 5.1.1 概述悬索结构：以一系列受拉钢索为主要承重构件，按照一定规律组成各种不同形式的布置方式，并悬挂在边缘构件或支承结构上而形成的一种空间结构。钢索一般采用由高强钢丝组成的钢丝束，钢绞线或钢线绳用圆钢筋或带状的薄钢板。边缘构件或支承结构用于锚固钢索并承受悬索的拉力，其结构形式可依据建筑物不同类型采用圈梁、拱、桁架或框架等。
5.1.2 悬索结构的分类
单层悬索结构悬索结构双层悬索结构
一、单层悬索体系:
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上。在悬索结构中，单层悬索体系在构造和理论计算上都比较简单。单层悬索体系又可细分为单层单向悬索结构、单层辐射状悬索结构和单层网状悬索结构三种。
图5-87
骨架支撑膜结构
“水的立方”外墙特殊材料亮相
二、悬挂膜结构
一般采用独立的桅杆或拱作为支承结构将钢索与膜材悬挂起来，然后利用钢索向膜面施加张力将其绷紧，这样就形成了具有一定刚度的屋盖
图5-86 悬挂膜结构
三、骨架支承膜结构
以钢骨架代替了空气膜结构中的空气作为膜的支承结构，骨架可按建筑要求选用拱、网壳之类的结构，然后在骨架上敷设膜材并绷紧，适用于平面为方形、圆形或矩形的建筑物。
a)采用重屋面，如装配式钢筋混凝土屋面板等
b)采用预应力钢筋混凝土悬挂薄壳
伦敦塔桥
London Tower Bridge
福建龙海锦江混凝土悬索桥

大跨度空间结构的主要形式及特点

部门职责 1、政府教育处：政府、教育行业的招投标、采购工作； 2、企业客户处：各行业的销售 3、技术安装组：公司销售机器的安装、调试，新产品的宣传，方案的撰写，网站建设，公司内部网络的维护。
膜结构的主要形式
膜结构形式上主要有气压式膜结构、气承式膜结构、混合式膜结构和悬挂薄膜结构。
膜结构主要特点
膜结构主要有自重轻、跨度大，建筑造型自由、丰富，施工方便，具有良好的经济性和较高的安全性，透光性和自结性好，耐久性较差等特点。
团结信赖创造挑战
4、悬索结构
悬索结构是以能受拉的索作为基本承重构件并将索按照一定规律布置所构成的一类结构体系。悬索屋盖结构通常由悬索系统、屋面系统和支撑系统三部分构成。用于悬索结构的钢索大多采用由高强钢丝组成的平行钢丝束、钢绞线或钢缆绳等，也可采用圆钢、型钢、带钢或钢板等材料。
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国家大剧院
团结信赖创造挑战
悉尼歌剧院
团结信赖创造挑战
本次结构分析总结
相对而言，网架结构和网壳结构在施工、结构
上比较简单，方便，稳定。但在造型上相对单
一，变化不大。而膜结构，悬索结构在造型上
较多变，灵活，适合多种形式，但对于结构受
力等要求更高。
在本次设计上，我们认为这几种结构对于我们
团结信赖创造挑战
2、网壳结构
曲面形网格结构称为网壳结构。有单层网壳和双层网壳之分，网壳的用材主要有钢网壳、木网壳、钢筋混凝土网壳等。
团结信赖创造挑战
球面网壳
双曲面网壳
圆柱面网壳
双曲抛物面鞍型网壳
单块扭网壳ຫໍສະໝຸດ 四块组合型扭网壳团结信赖创造挑战
网壳结构主要特点

悬索结构简介

薄膜结构还是一种理想的抗地震建筑物，它的自重轻，对地震反应很小，它为柔性结构，具有良好的变形性能，易于耗散地震能量，另外，薄膜结构即使破坏，也不会造成支承结构的下部承重结构的连锁性破坏，此外，由于膜材大多为不燃或阻燃材料，耐火性好，增强了建筑物的防火灾能力。
薄膜结构制作方便，施工速度快，造价经济。薄膜材料质轻，织物柔软，可在工厂裁剪、制作、打包成卷运往工地，搬运容易，而且现场施工非常方便。由于它的重量轻，施工时几乎不需要脚手架，使屋盖工程的施工工期大为缩短。
然而随着时代的发展，人们对建筑的要求已经不再仅仅是满足物质功能的需要，而是越来越高地提出了对建筑精神功能的要求，因此，可以预言，随着高强度材料的推广应用，随着建筑施工技术的完善，随着各种新型屋面材料的出现，随着人们对建筑精神功能要求的提高，大跨度建筑结构的形式将会越来越丰富多彩。
薄膜结构是张拉结构中最近发展起来的一种形式，它以性能优良的柔软织物为材料，可以向膜内充气，由空气压力支撑膜面，也可以利用柔软性的拉索结构或刚性的支撑结构将薄膜绷紧或撑起，从而形成具有一定刚度、能够覆盖大跨度空间的结构体系。
一些典型建筑单层悬索德国乌柏特市游泳馆德国多特蒙特展览大厅前苏联克达斯若牙尔斯克车库日本古川市民会馆双层悬索瑞典斯德哥尔摩约翰尼绍夫滑冰场芬兰赫尔辛基冰上运动场德国法兰克福机动车检修场罗马尼亚布加勒斯特文体宫前南斯拉夫莱士科瓦克纺织博览馆加拿大卡尔加里滑冰馆大跨度建筑是人类社会发展与进步的产物它能够最大限度地满足体育文化商贸社交活动的需要体现了一个城市甚至一个国家建筑技术的发展水平同时大跨度建筑对改善城市景观调节市民的生活环境起着重要的作用
两向索正交布置屋面板规格统一边缘构件弯矩大于幅射式布置