悬索结构代表建筑
第八章 悬索结构
第八章悬索结构第一节概述一．悬索结构的发展概况：二．悬索结构的适用范围：60～100M左右的体育馆、展览馆、会议厅等大型公共建筑。
目前，索结构的跨度已达160M。
――三、结构的关键问题：1．屋面刚度――刚柔是完全相对的，但必须做到索柔而屋面刚。
――对于单根柔索。
而多根柔索组合使用。
因此，悬索屋盖必须要有足够的刚度，既能保持其原有形状，又能使各索共同受力工作，且限制屋面变形不能过大，不致使屋面防水层开裂而影响使用。
2．结构的稳定性：柔索只能单向受力，即荷载q必须与悬索的垂度f同向，若反向（如：风吸力、地震荷载等），则其形状立即失去稳定，根本无能力反向荷载，非常危险严重者甚至屋盖局部被掀起或完全揭顶。
因此，刚度与稳定是悬索的首要问题，应二者结合起来予以考虑。
3．共振：风载与地震具有随机性。
悬索自身像绷紧的弦，会产生振动，一旦发生共振，房屋即遭破坏，故必须避免屋盖产生共振。
这个问题在桥梁建筑中尤为重要（――）。
4．悬索结构支座拉力的结构处理：这一问题与拱脚推力结构问题同等重要，若悬索支承拉力无可靠着落点，则悬索结构屋盖将全部报废。
第二节悬索结构的组成及受力特点一．悬索结构的组成：1．受拉索：一般采用高强钢丝组成的钢铰线、钢丝绳和钢丝束。
钢拉索按一定的规律布置可形成各种不同的体系，是结构的主要承重构件。
其特点是只承受拉力，抗弯刚度很小。
因此，对集中荷载及不均匀的分布荷载（风、地震荷载）比较敏感。
2．边缘构件和支承结构：拉索结构都设有支承在下部支承结构上的边缘构件，它的细微变化，都会引起拉索内力的变化；支承结构除了承受竖向力以外，还承受拉索传来的横向拉力。
因此，要求具有较强的侧向结构。
一般说来，拉索自身的用钢量很小，而边缘构件和支承结构却要耗费较多的材料。
二．悬索的基本力学原理：1．拉索是一个中心受拉构件，既无弯矩，也无剪力。
由于索本身是一个非常柔软的构件，抗弯刚度可忽略不计，而且其形状随荷载的性质不同而变化。
19-悬索结构
3．适应性强，造型美观。悬索结构适应于各种建筑平面 和外形轮廊。利用曲线索，采用不同的支承形式，可方便 地创造出各种新颖独特的建筑造型，是建筑师们乐于采用 的一种结构形式。 4．与桁架、刚架、拱和网架等常规结构相比，悬索结 构的工作性能有以下特点： (1)悬索的荷载与位移、荷载与索力的关系曲线呈非线性， 是动态变化的，计算悬索要采用几何非线性理论。 (2)悬索是一种可变体系，其平衡形式随荷载分布方式而 变化。悬索抵抗机构性位移的能力就是悬索的形状稳定性， 它与悬索的张紧程度有关。为使悬索结构具有足够的形状 稳定性，应在悬索体系内建立适当的预应力，使悬索绷紧。
2．双曲面双层拉索体系
双曲面双层拉索体系也称为双层辐射体系， 承重索和稳定索均沿辐射方向布置，周围 支承在周边柱顶的受压环梁上，中心则设 置受拉内环梁，整个屋盖支承于外墙或周 边的杆上．根据承重索和稳定索的关系所 形成的屋面可为上凸、下凹或交叉形，相 应地在周边柱顶应设置—道或两道受压环 梁．如图9-16所示，通过调控承重索、稳定 索或腹杆的长度并利用中心环受拉或受 压．也可以对拉索体系施加预应力。
悬索结构的形式
悬索屋盖结构按屋面几何形式的不同．可 分为单曲面和双曲面两类；根据拉索布置 方式的不同，可分为单层悬索体系、双层 悬索体系和交叉索网体系三类。
一、单层悬索体系
单层悬索体系的优点是传力明确，构造简 中，缺点是屋面稳定性差，抗风(上吸力)能 力小。为此常采用重屋面．适用于中小跨 度的屋盖。单层悬索体系有单曲面单层拉 索体系和双曲面单层拉索体系。
1．单曲面单层拉索体系
单曲面单层拉索体系也称单层平行索系。 它由许多平行的单根拉索组成。屋盖表面 为筒状凹面。需从两端山墙排水，如图9-4 所示。
悬索结构
吊索
主要的传力构件，柔性，可刚，直吊和斜吊
索塔
承重构件，恒载和活载大部分由主缆通过索塔传倒塔墩和基础，并承受 作用于塔身、加劲梁及主缆上的风力。
锚碇
将主缆的拉力传给地基。 重力式和隧洞式
鞍座： 塔顶鞍座
塔顶鞍座：将主缆传来的竖向力均匀分散到塔柱顶截面
主缆支架鞍座：改变主缆方向，分离主缆，引至锚固位置。 桥面
屋盖采用直径94m的圆形双层轮辐式悬索结构，中央钢 环直径16m，高11m，上下两层各有144束钢索， 目前 仍是我国跨度最大的悬索屋盖结构。 成都城北体育馆（圆形，直径61m）。
2双层悬索结构
双层双向悬索结构
将平面索桁架沿相互正交的两个方向布置 在动荷载作用下，具有较好的抗震性能 预应力双层悬索结构 承重索下凹，稳定索上凸，均受拉。 具有良好的结构刚度和形状稳定性，抗震性能较好。 张拉承重索和 / 或稳定索，均能提高结构刚度和形状稳定 性 布置方式有平行，辐射，网状
由柔性悬索与刚性构件组成 索拱体系，吊挂式混合结构，斜拉式混合结 构
8.3
悬索桥简介
桥面支承在悬索（通常称大缆）上的桥称为 悬索桥。
英文为Suspension Bridge，是“悬挂的桥梁”之 意，故也有译作“吊桥”的。 “吊桥”的悬挂系 统大部分情况下用“索”做成，故译作“悬索 桥”，但个别情况下，“索”也有用刚性杆或键 杆做成的。 简陋的只供人、畜行走用的悬索桥常把桥面直接 铺在悬索上。通行现代交通工具的悬索桥则不行， 为了保持桥面具有一定的平直度，是将桥面用吊 索挂在悬索上。
悬索桥世界之最
1 明石海峡大桥
1991m，日 本 1998， 桁架，上公6下铁2
2 大带桥(Great Belt)
建筑结构第七节悬索结构
错开布置，构成波形屋面
（3）、双曲面双层拉索索系
上索既是稳定索，又直接承载 a)双层内环梁 b)双层外环梁 c)双层内外环梁 d)单层外环梁网状布置 e)双层外环梁网状布置
3、预应力鞍形索网
• 由两组相互正交的、曲率相反的拉索直接 交叠组成，形成负高斯曲率的双曲抛物面。 • 两组拉索中，下凹者为承重索，上凸者稳 定索，稳定索应在承重索之上。
a)
四、悬索结构的尺度
• 主要是承重索的垂跨比与稳定索的拱跨比， 其各体系适宜的尺度如下：
五、悬索结构工程实例
1 、安徽省体育馆
2、北京奥林匹克体育中心综合 馆
• 该屋盖平面尺寸为80m×112m。屋盖结构由三部 分组成：一为两榀 • 双层圆柱面网壳，采用斜放四角锥结构体系；二为 设置在中间屋脊 • 部位的立体桁架，作为网壳一边的支座；三为8对 共16根斜拉索。
2、预应力双层悬索体系
• （1）、一般形式：平行布置，辐射布 置，网状布置 • 由下凹的承重索，上凸的稳定索及它们 之间的连系杆组成 • 承重索垂跨比一般取1/201/15 ， • 稳定索拱跨比一般取1/201/25
（2）、平行索系 • 优点：稳定性好，整体刚度大。适宜于采 用轻屋面 • 对于平行索系，承重索和稳定索可在同一 平面内，也可错开布置，构成波形屋面
二、悬索结构的特点
1、悬索结构的优点 (1)、悬索结构受力合理，用料经济 (2)、施工便捷、施工设施简单 (3)、适应性强，造型美观 (4）、与桁架、钢架、拱和网架等常规结构相比， 悬索结构有以下特点：a 悬索的荷载与位移、荷 载与索力的关系曲线呈非线性，是动态变化的， 计算悬索结构要采用几何非线性理论。 b 悬索是一种可变体系，其平衡形式随荷载分布 方式而变化。
大跨度建筑构造案例
1
2
受力特点：有多根杆以一定规律通过节点组成的结 构 优点：整体性强、利于抗震、节省材料、结构高度 小有效利用空间、便于生产、形式多样 缺点：支座条件复杂 使用范围：大跨度公共建筑屋顶
悬索结构
1日本代代木体育馆 2慕尼黑奥林匹克体育馆
1
2
受力特点：索网只承受轴向拉力，无弯矩无剪力 优点：节省材料，减轻自重、建筑造型丰富、跨越 巨大空间不需中间支点、施工快捷 缺点：强风吸引下易丧失稳定性而破坏 适用范围：覆盖体育馆、大会堂、展览馆等建筑屋 顶
天文馆展览馆体育馆会堂等大型折板结构1巴黎联合国教科文组织大厦总部会议厅悬挑结构1无锡市体育场受力特点
大跨度建筑构造案例
张帅 201031209031 建筑1006
拱结构
1伦敦水晶宫1851——1936 2东京tama大学图书馆
1
2
受力特点：内力变轴向压力，应力分布均匀 优点：跨越较大空间 缺点：会产生横向推力，建筑平面空间组合受约束 适用：商场、展览馆、体育馆、散装货仓等 形式：三铰拱、两铰拱、无铰拱
桁架结构
1南京国际展览中心 2新加坡国际会展中心
1
2
受力特点：杆件之间的结合假定为铰结，外力作用 下，杆件内力是轴向力，分布均匀 优点：材料强度充分利用，减少材料耗量和结构自 重 缺点：刚度差 适用范围：体育馆。影剧院。展览馆、食堂、菜场、 商场等
网架结构
1上海体育馆 2佛山岭南明珠体育馆
薄壳结构
1星海音乐厅 2金贝儿美术馆
1
2
受力特点：承受曲面轴向力，弯矩扭矩很小
优点：刚度强度好，自重轻，省材料，跨度大，外 形多样
缺点：形体复杂，费工费时费模板，结构计算复杂， 不宜承受集中荷载
悬索结构——精选推荐
悬索结构一、悬索结构的概念随着生产的发展和人民生活水平的提高，建筑事业也在不断发展。
作为建筑结构中的重要分支——钢筋混凝土结构在各个方面都发展得越来越完善，而具有经济指标低、施工快、便于建筑造型等优点，在国外应用很广的悬索结构，在我国却因实践和理论研究上的不足，均处于相对落后的地位。
土木建筑结构所指的悬索结构，就是指以一系列受拉的索作为主要承重构件，这些索按一定规律组成各种不同形式的体系，并悬挂在相应的支承结构体系边缘构件上的结构。
正是因为索主要承受轴向拉力，所以可以最充分地利用钢材的强度，如果再采用高强度材料时，更可大大减轻结构自重，因而，悬索结构可以较经济地跨越很大的跨度，是目前大跨建筑的主要结构形式之一。
二、悬索结构的特点(一)受力合理、节约材料悬索结构是一种受力比较合理的建筑结构形式，将悬索结构与简支梁两者的受力情况进行对比，就可以看出这种合理性。
如图I所示，简支梁在竖向荷载作用下，上纤维压应力的合力与下纤维拉应力的合力组成了截面的内力矩，合力间的距离即为内力臂，它总在截面高度的范围内，因此要提高梁的承载能力，就意味着要增加梁的高度。
但在悬索结构中，钢索在自重下就自然形成了垂度，由索中拉力与支承水平力间的距离构成的内力臂，总在钢索截面范围以外，增加垂度也就加大了力臂，从而可以有效地减少索中拉力和钢索截面面积。
图1 筒支梁与悬索结构受力的合理性比较上——筒支梁(M=Nh0)；下——1II}素{M=Hf)(二)施工比较方便由于钢索自重很小，屋面构件一般也较轻，因而给施工架设带来了很大的方便。
安装时不需要大型起重设备，施工时不需要脚手架，也不需要模板。
这些都有利于加快施工进度，降低工程造价。
因而，与其它结构形式比较，施工费用相对较低。
(三)便于建筑造型悬索结构由于索网布置灵活，便于建筑造型，能适应多种多样的平面形状和外形轮廓，因而能较自由地满足各种建筑功能和表达形式的要求，使建筑与结构可以得到较完善的结合。
悬索结构
悬索结构一、悬索结构的概念随着生产的发展和人民生活水平的提高，建筑事业也在不断发展。
作为建筑结构中的重要分支——钢筋混凝土结构在各个方面都发展得越来越完善，而具有经济指标低、施工快、便于建筑造型等优点，在国外应用很广的悬索结构，在我国却因实践和理论研究上的不足，均处于相对落后的地位。
土木建筑结构所指的悬索结构，就是指以一系列受拉的索作为主要承重构件，这些索按一定规律组成各种不同形式的体系，并悬挂在相应的支承结构体系边缘构件上的结构。
正是因为索主要承受轴向拉力，所以可以最充分地利用钢材的强度，如果再采用高强度材料时，更可大大减轻结构自重，因而，悬索结构可以较经济地跨越很大的跨度，是目前大跨建筑的主要结构形式之一。
二、悬索结构的特点(一)受力合理、节约材料悬索结构是一种受力比较合理的建筑结构形式，将悬索结构与简支梁两者的受力情况进行对比，就可以看出这种合理性。
如图I所示，简支梁在竖向荷载作用下，上纤维压应力的合力与下纤维拉应力的合力组成了截面的内力矩，合力间的距离即为内力臂，它总在截面高度的范围内，因此要提高梁的承载能力，就意味着要增加梁的高度。
但在悬索结构中，钢索在自重下就自然形成了垂度，由索中拉力与支承水平力间的距离构成的内力臂，总在钢索截面范围以外，增加垂度也就加大了力臂，从而可以有效地减少索中拉力和钢索截面面积。
图1 筒支梁与悬索结构受力的合理性比较上——筒支梁(M=Nh0)；下——1II}素{M=Hf)(二)施工比较方便由于钢索自重很小，屋面构件一般也较轻，因而给施工架设带来了很大的方便。
安装时不需要大型起重设备，施工时不需要脚手架，也不需要模板。
这些都有利于加快施工进度，降低工程造价。
因而，与其它结构形式比较，施工费用相对较低。
(三)便于建筑造型悬索结构由于索网布置灵活，便于建筑造型，能适应多种多样的平面形状和外形轮廓，因而能较自由地满足各种建筑功能和表达形式的要求，使建筑与结构可以得到较完善的结合。
第三章 悬索结构
第三章悬索结构3.1悬索结构的发展和应用概况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。
在欧洲，十六世纪便开始出现悬索的计算理论，并广泛应用在悬索桥、索道、输电线等工程的计算分析中。
目前世界上最长的悬索桥——日本明石海峡大桥跨度达到1991米。
十九世纪末，俄国工程师苏霍夫系统提出了索网结构的计算理论。
悬索结构在房屋建筑结构中的应用是从二十世纪五十年代开始，世界上第一个现代悬索屋盖是美国于1952年建成的Raleigh竞技馆。
我国从上个世纪五十年代末开始研究悬索结构屋盖。
最早的代表性工程有1961年建成的北京工人体育馆。
工程实例（一）美国Raleigh竞技馆：平面为91.5m×91.5m的近似圆形，采用以两个斜放的抛物线拱为边缘构件的鞍形正交索网结构。
工程实例（二）德国多特蒙特展览大厅美国华盛顿杜勒斯机场候机楼工程实例（三）北京工人体育馆：屋盖为直径94m的圆形平面，采用的是车辐式双层悬索体系。
其他图片。
悬索结构的优点：1、悬索结构是通过索的轴向拉伸来抵抗外荷载的作用，结构中不出现弯矩和剪力效应，因此其可充分利用钢材的强度；2、悬索结构形式多样，布置灵活，并能适应多种建筑平面，因此能够较好地满足建筑功能和造型需求，是建筑师乐于采用的结构形式之一；3、当采用高强度钢材时，大大减轻结构的自重，同时由于屋盖结构一般也较轻，屋盖安装不需要大型起重设备，故可较为经济地跨越很大的空间；4、目前悬索结构连接节点的加工技术和锚固系统已很完善，预应力张拉工艺及控制技术也非常成熟，因此悬索结构的加工、制作和施工也比较方便。
3.2 悬索结构的形式与分类1.悬索屋盖的基本构成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) 悬索系统是指悬索屋盖中跨越水平距离、形成大空间的主要受力结构部分。
其由一系列按一定规律布置的高强钢索及联系钢索之间的杆件组成。
悬索系统起到形成屋面、承担屋面荷载并将其传至支承结构的作用。
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
悬索结构
2、大伯尔特桥（丹麦） 主跨1624米，1996年建成
大伯尔特桥,也叫斯托伯尔特桥、大带桥，它将丹麦第一大城市首都哥
本哈根所在的西兰岛和第三大城市欧登塞所在的菲英岛连接在一起。两岛海 面距离18公里。以1988年价格计算，大贝尔特桥实际耗资337亿丹麦克朗，
约合48亿美元，是欧洲当时预算最高的桥梁工程。大贝尔特桥分为东、西两
The and
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意大利南部凡纳弗罗市M&G研究试验室
美国巴尔的摩内港6号码头音乐厅
北京工人体育馆——我国第一座悬索屋盖结构建筑
北京工人体育馆建成 于1961年，其屋盖为 圆形平面，直径94m， 采用车辐式双层悬索 体系，由截面为2m X2m的钢筋混凝土圈 梁、中央钢环，以及 辐射布置的两端分别 锚定于圈梁和中央钢 环的上索和下索组成。 中央钢环直径16m， 高11m，由钢板和型 钢焊成，承受由于索 力作用而产生的环向 拉力，并在上、下索 之间起撑杆的作用。
约1,420,000立方。
视频1
1、明石海峡大桥
明石海峡大桥是世界上第一座主跨超过1英里(为1609m)及l海里(合l852m)的桥 梁。两边跨达960m，是目前世界上最长的边跨。钢桥塔高为297m，是世界上 第二高的桥塔（仅次于法国密佑高架橋 343米）。用钢桁式加劲梁，横截面尺 寸为35.5m×14.0m。其梁高比其它任何一座悬索桥都高。本桥桥面设有6车道， 通航净空高为65m。 原来曾计划在下层桥面上修建铁路，但并未采纳。因铁路 荷载要求有4条主缆，而公路交通只要2条主缆就足够了。该桥2根主缆直径为 1122mm，为世界上直径最大的主缆；主缆钢丝的极限强度为1800 MPa，也是 世界记录。主缆由预制平行钢丝束组成，这项工艺也适用于同样规模的悬索桥。 牵引钢丝由直升飞机牵引跨越明石海峡，这是世界上首次应用的新工艺 l995年1 月，日本神户地区发生里氏7．2级地震。造成5000多人死亡。震中位于明石海 峡大桥南端，距神户几公里。明石海峡大桥经历了一次严竣的抗震检验，因为 桥址处的震级也接近里氏8级，当时在距该桥50 km远的桥梁与建筑都已经倒塌。 地震发生时，该桥刚刚完成桥塔与主缆施工工作，开始架设加劲梁。 根据初步 研究，明石海峡大桥设计荷载可承受里氏8．5级地震，该桥在阪神地震中仅有 微小损坏，由于地面运动。两塔基础之间的距离增加了80 cm，桥塔顶倾斜了 10 cm，使主跨增加了近80 cm，从而接近于l991m，主缆垂度因此减少了130 cm。
大跨度建筑-悬索结构
辐射式布置：
辐射式布置的双层索系可用于圆形、椭圆形建筑平面。 为解决双层索在圆形平面中央的汇交问题。在圆心处通 常要设置受拉内环，双层索一点锚挂于内环上，另一端 锚挂在周边的受压外环上。根据所采用的索桁架形式不 同，对应承重索和稳定索可能要设置两层外环梁或两层 内环梁。
受力特点：
双层索体系中，设置了相反曲率的稳定索及相应的连 系杆，不仅能够有效地抵抗风吸力作用，而且可以对 体系施加预应力。通过张拉承重索或稳定索，或对他 们都施行张拉。均可使索系绷紧，在承重索和稳定索 内保持足够的预拉力，以使索系具有必要的形状稳定 性。此外，由于存在预应力整个体系的刚度得到提高。 采用预应力双层索系是解决悬索屋盖形状稳定性问题 的一个十分有效的途径。预应力双层索系具有良好的 结构刚度和形状稳定性，因此可以采用轻屋面，如石 棉板、纤维水泥板、彩色涂层压型钢板及高效能的保 温轻质材料。因此，双层悬索体系还具有较好的抗震 性能。
列下凹的的承重索和上凸的稳定索以及它们之间的连 系杆（拉杆的压杆）组成。
结构方案：
平行布置
辐射式
网状布置
双层悬索体系的一般布置
适用范围： 平行布置： 双层布置的双层索可用于矩形，多边形建筑平面，并可 用于单跨、双跨及多跨。双层索系的承重索与稳定索要 分别锚固在稳固的支撑结构上，支承结构形式与单层索 体系基本相同
网状布置单层悬索体系
受力特点： 仅有一系列下凹的单层柔索组成的悬索体系，其工作性能与 单索相似，属几何可变，所以形状稳定性不好。一方面，悬 索的局部荷载作用下会产生较大的机构性位移，另一方面， 索系的抗风能力也很差。
如何提高单层索系形状稳定性： 采用重屋面
设置横向加劲梁或加劲桁架
预应力双层悬索体系：双层悬索体系是由一系
悬索结构
23
交叉索网体系
• 双曲面交叉索网体系由两组相互正交的、曲率相 反的拉索交叉而成。
① 单曲面单层拉索体系
a) 拉索水平力由竖 向承重结构承担
b) 拉索水平力 由锚索承担
20
c) 拉索水平力通过刚性水平 构件集中传至抗侧力墙
水平桁架加山墙结构
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② 双曲面单层拉索体系
22
双层悬索体系
为了增强索本身的刚度，改单层索系为双层索系， 承重索与稳定索之间用圆钢或钢索联系，其形状如同 屋架的斜腹杆，因此也称为拉索桁架。
12
优点：
③ 悬索结构施工比较方便。钢索自重小，屋面 构件一般也较轻，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，与其他结构形式比较，施工 费用相对较低。 ④ 适应性强，造型美观。悬索结构适应于各种 建筑平面和外形轮廓。利用曲线索，采用不 同的支承形式，可方便地创造出各种新颖独 特的建筑造型。
5
应用于建筑工程中
• 雷里竞技馆，年
抛物线斜拱 承重索
承重索
• 美国北卡罗来纳州雷里竞技馆模型：1953年建成，跨度91.5m， 高31.24m，建筑面积6500m2 。为世界上第一个现代化房屋悬索 结构，采用鞍形索网体系。
6
雷里竞技馆
7
中国悬索结构的发展
悬索结构之发展始于50年代后期和80年代。 北京的工人体育馆和杭州的浙江人民体育馆是 当时的两个代表作。我国建造的上述两个悬索 结构无论从规模大小或技术水平来看，在当时 都可以说是达到国际上较先进水平的。此后(文 革时期) 我国悬索结构的发展停顿了较长一段时 间，一直到1980年才建成成都城北体育馆。
1988年四川省体育馆，屋盖以钢筋砼落地大拱和四周边梁 作支承组成两个对称的索网，屋盖平面尺寸为102×85m。 每个索网有45束承重索和10束稳定索。主索锚固在拱和南、 北边梁上，呈下凹曲线；副索置于主索之上，锚在东、西边 梁上，呈上凸曲线。
结构成就建筑之美
结构成就建筑之美——建筑结构选型案例分析位于葡萄牙里斯本的葡萄牙大帐篷建筑（如图1）是一个巧妙运用线索结构的经典案例。
悬索结构类似于膜结构，通过张力将荷载传递到支座。
在作为1998年世界博览会所建造的葡萄牙大帐篷的南端，一个长65m，宽58米的典礼广场由200mm厚钢筋混凝土重曲板所覆盖（如图2）。
由于它的著名超薄特点以及悬垂线形式而被描述各种版本的“帐篷”。
两个柱廊分列两端，作为厚重的端部挡块来承受垂曲线张力。
每一个柱廊内，9面平行的墙或扶墙承受悬吊板所产生的拉力。
柱廊的设计细节始终贯彻简单的原则，却一点儿也不让人注意到其重要的构造作用。
如果采用了减小随高度变化的扰度而使扶墙逐渐变细的通常程序，这种简单的正交性变得以实现。
图1：西班牙大帐篷建筑实景图图2：西班牙大帐篷建筑的大挑篷葡萄牙大帐篷广场的遮蔽物由垂悬挑篷和柱廊两种结构形式组成。
这两种形式，简单朴素，代表了建筑形式与结构的融合位于中国香港的香港中国银行大厦（如图3）是一个高层建筑运用混合结构“大型立体支撑体系”的典型案例，由贝聿铭建筑师事务所设计，1990年完工。
总建筑面积12.9万平方米，地上70层，楼高315米，加顶上两杆的高度共有367.4米。
建成时是香港最高的建筑物，亦是美国地区以外最高的摩天大厦。
结构采用4角12层高的巨形钢柱支撑，室内无一根柱子。
大厦是一个正方平面，对角划成4组三角形，每组三角形的高度不同，节节高升，使得各个立面在严谨的几何规范内变化多端，外型像竹子的“节节高升”，象征著力量、生机、茁壮和锐意进取的精神；基座的麻石外墙代表长城，代表中国。
图3：中银大厦实景图整座大楼采用由八片平面支撑和五根型钢混凝土柱所组成的混合结构“大型立体支撑体系”，此一混凝土——钢结构立体支撑体系，在改进结构性能方面具有如下独到之处：1.采用几何不变的轴力代替几何可变的弯曲杆系，来抵抗水平荷载，更加经济有效；2.利用多片平面支撑的组合，形成一个立体支撑体系，使立体支撑在承担全部水平荷载的同时，还承担了高楼的几乎全部的重力，从而进一步增强了立体支撑抵抗倾覆力矩的能力；3.将抵抗倾覆力矩用的抗压和抗拉竖杆件，布置在建筑方形平面的四个角，从而在抵抗任何方向的水平力时，均具有最大的抗力矩的力偶臂；4.利用立体支撑及各支撑平面内的钢柱和斜杆，将各楼层重力荷载传递至角柱，加大了楼层重力荷载作为抵抗倾覆力矩平衡重的力偶臂，从而提高了作为平衡重的有效性。
悬索结构代表建筑
悬索结构代表建筑南京长江三桥南京长江三桥，是长江南京段继南京长江大桥、二桥之后建设的又一座跨江通道，2005年10月，三桥建成通车。
南京三桥位于现南京长江大桥上游约19km 处的大胜关附近，横跨长江两岸，南与南京绕城公路相接，北与宁合高速公路相连，全长约15.6km，其中跨江大桥长4.744km，主桥采用主跨648m的双塔钢箱梁斜拉桥，桥塔采用钢结构，为国内第一座钢塔斜拉桥，也是世界上第一座弧线形钢塔斜拉桥。
浙江黄龙体育中心主体育场工程概况主体育场（Main Stadium）浙江省新建的大型体育场，系省重点工程项目，总用地面积15公顷总建筑面积近10万平方米，该工程于1997年6月启动建设2000年10月建成并投入使用。
该体育场是座建筑造型新颖，设施齐全、设备先进的现代化体育场，可容纳观众近6万人。
结构类型及特点观众席上部建有双塔斜拉索悬吊式挑蓬，气势雄伟壮观。
结构上首次将斜拉桥的结构概念用于体育场的挑蓬结构，为斜拉网壳挑蓬式，由塔、斜拉索、内环梁、网壳、外环梁和稳定索组成。
网壳结构支撑于钢箱形内环梁和预应力钢筋混凝土外环梁上，通过斜拉锁悬挂在两端的吊塔上。
吊塔为85m搞的预应力混凝土通体结构，筒体外侧施加预应力，外环梁支承于看台框架上的预应力钢筋混凝土箱型梁；网壳采用双层类四角锥焊接球节点形式；斜拉索与稳定索采用高强度钢绞线，由此形成了一个复杂的空间杂交结构。
美国华盛顿DULLES机场美国华盛顿DULLES 机场，是现代主义者芬兰建筑师Eero Saarinen设计，1962 年建造的。
屋盖为平行布置的悬索结构。
华盛顿杜勒斯国际机场得名于1888年——1959年时，美国当时的国务卿约翰·福斯特·杜勒斯。
华盛顿杜勒斯国际机场位于华盛顿市区以西约43千米处，是美国联合航空公司的主要枢纽。
机场的柱子是向外倾斜的。
索拉紧外倾的柱子，在自重和屋面载荷下自然下垂成悬链状。
在柱子之间，有倾斜的梁板，这个板状梁倾斜方向是沿着索的方向的。
大型公共建筑为什么常常采用悬索结构
大型公共建筑为什么常常采用悬索结构大型公共建筑为什么常常采用悬索结构公共建筑是指供人们进行各种公共活动的建筑。
一般包括办公建筑、商业建筑、旅游建筑、科教文卫建筑、通信建筑、交通运输类建筑等。
下面是小编为大家整理的大型公共建筑为什么常常采用悬索结构，仅供参考，欢迎阅读。
人们很早就开始采用悬索结构制造桥梁了。
早在1000多年前，中国先民就已经用竹索和铁链来建造悬索桥，而蒙古包这样的帐篷则被看成是悬索结构建筑的原型。
现代悬索结构的主要承重构件是一系列高强度的钢索，按照一定规律悬挂在支撑结构上，因此很容易做到大跨度。
这种结构自重很轻，耗钢量又少，本身占用空间也不多，所以是一种比较理想的大跨度结构形式，且跨度越大，经济效益就越显著。
悬索结构在桥梁中的运用最为广泛，比如，堪称当今世界第四、中国第一的江阴长江大桥就是一座钢悬索桥，主跨度达1385米。
像体育馆、展览馆、飞机库这样的大跨度建筑之所以采用悬索结构，就是为了最大可能地形成室内无柱的大空间，以满足容纳飞机、大型展示和比赛场地的需要。
中国悬索结构大跨度建筑的经典之作是完成于1961年的北京工人体育馆，当时是为举办第26届世界乒乓球锦标赛而建造的。
建筑平面为圆形，面积40200平方米，可容纳15000名观众。
屋面采用轮辐式双层悬索结构，跨度达到94米，共有144根悬索。
经改造更新，该馆成为2008年北京奥运会的'拳击主赛场和残奥会盲人柔道比赛场地。
悬索结构的建筑还能形成强烈的雕塑感。
比如日本著名建筑师丹下健三设计的东京代代木国立综合体育馆，一座为两个相对错位的新月形，一座为螺旋形，像只大蜗牛。
两馆均采用悬索结构，创造出了富有紧张感和灵动感的大型内部空间和独特的外部形态。
该作品被誉为20世纪最美的建筑之一。
11第十一章悬索结构
悬索结构是大跨度屋盖的一种理想结构型式。 悬索在工程上的应用最早是桥梁。我国古代汉 朝(公元463—473年)已经有用链索建造桥梁。以后 又有铁索、绳索桥等相继出现。大渡河泸定桥 (跨
度104m)就是著名的铁索桥。在国外，19世纪以后
也有一些跨越海峡的比较大的铜缆桥出现。
悬索应用于房屋建筑上也是很早就有的 事情，追溯历史上的蒙古包、游牧民族的帐 篷及富有热带色彩的桅杆圆帐等，这些都是
不过，单悬索结构与拱结构一样，它 们都是平面结构体系。如果我们利用很多 单悬索互相交叉组成“索网”(好像利用桁架 交叉组成网架一样)，就形成多向受力的空 间结构——悬索结构。
由此可见，悬索结构的特点是： (1) 索网只受轴向拉力，既无弯矩，受力简单，更有 利于采用钢材做“索”。 (2)钢索材料采用高强度的钢绞线或钢丝绳，因而整 个索网的结构自重小，能够跨越很大的跨度。 (3) 索网的支座叫“边缘构件”，即应注意对边缘构 件的处理；采用合理的边缘构件型式以承受索网拉力。 (4)边缘构件是索网的边框，无边框则索网不能成型 。所以，边缘构件是悬索结构的重要组成部分，而且是 决定悬索结构型式的重要依据。
第三节 悬索 结构的型式 与建筑实例
一、单向悬索结构 单向悬索结构 的索网是由单向平 行的钢索构成(图 11—4)。其边缘构 件就是钢索两端的 水平梁(横梁)。支 承结构是立柱及拉 缆，或框架等。
二、车轮形悬索结构
车轮形悬索结构的边缘构件为闭合的圆环，因其体形如车 轮，因而得名。
它的索网是由上凸下凹两层呈辐射形布置的钢索组成。钢 索一端锚固于车轮的外环，另一端锚固于车轮的中央内环。
马鞍形悬索结构多适用于椭圆形、圆形等建筑平面。
悬索结构是大跨度建筑中较好的结构型式，
第十二章 悬索结构
塔科马大桥主 跨853m，宽 ， 跨比1： ， 跨比 ：79， 高跨比为1； 高跨比为 ； 350，比金门 ， 大桥还要柔。 大桥还要柔。 大桥建成后即 显柔度太大， 显柔度太大， 最初在风中行 车的震荡还是 竖向的， 竖向的，使用 几个月后， 几个月后，震 荡突然变为扭 转。
照片说明中跨的扭曲 运动导致它首先破坏
屋面形式：上凸、 下凹或交叉形 周边柱项应设置一道 或两道受压环梁
工程实例p151图8-3-14
3、交叉索网体系 、 交叉索网体系也称为鞍形索网，它是由两组 相互正交的、曲率相反的拉索直接交叠组成， 形成双曲抛物面 1．双曲环梁 浙江省 体育馆 2．落地交叉拱 雷里 竞技馆 3．不落地交叉拱 柏 林瑞士展览馆 4．不相交落地拱 5．两对立落地竖拱 6．设中间物体，在中 部设落地拱桁架等
该照片反映了 大桥塌落之后 东跨下垂的情 况
This photograph shows the sag in the east span after the failure. With the centre span gone there was nothing to counter balance the weight of the side spans. The sag was 45 feet (13.7m). Also the immense size of the anchorages is illustrated.
1、受力特点 ： 受力特点
（1）支座反力：
1 V 0 = V 0 = V = V = ql A B A B 2 l l 1 l 由∑ M = 0, q + Hy = ql , 得 跨中 24 2 2 2 M 0 1 2 ql 即Hy = ql , 则H = = C H与下垂度y成反比 8 8y y M 或y = c H
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悬索结构代表建筑南京长江三桥南京长江三桥，是长江南京段继南京长江大桥、二桥之后建设的又一座跨江通道，2005年10月，三桥建成通车。
南京三桥位于现南京长江大桥上游约19km 处的大胜关附近，横跨长江两岸，南与南京绕城公路相接，北与宁合高速公路相连，全长约15.6km，其中跨江大桥长4.744km，主桥采用主跨648m的双塔钢箱梁斜拉桥，桥塔采用钢结构，为国内第一座钢塔斜拉桥，也是世界上第一座弧线形钢塔斜拉桥。
浙江黄龙体育中心主体育场工程概况主体育场（Main Stadium）浙江省新建的大型体育场，系省重点工程项目，总用地面积15公顷总建筑面积近10万平方米，该工程于1997年6月启动建设2000年10月建成并投入使用。
该体育场是座建筑造型新颖，设施齐全、设备先进的现代化体育场，可容纳观众近6万人。
结构类型及特点观众席上部建有双塔斜拉索悬吊式挑蓬，气势雄伟壮观。
结构上首次将斜拉桥的结构概念用于体育场的挑蓬结构，为斜拉网壳挑蓬式，由塔、斜拉索、内环梁、网壳、外环梁和稳定索组成。
网壳结构支撑于钢箱形内环梁和预应力钢筋混凝土外环梁上，通过斜拉锁悬挂在两端的吊塔上。
吊塔为85m搞的预应力混凝土通体结构，筒体外侧施加预应力，外环梁支承于看台框架上的预应力钢筋混凝土箱型梁；网壳采用双层类四角锥焊接球节点形式；斜拉索与稳定索采用高强度钢绞线，由此形成了一个复杂的空间杂交结构。
美国华盛顿DULLES机场美国华盛顿DULLES 机场，是现代主义者芬兰建筑师Eero Saarinen设计，1962 年建造的。
屋盖为平行布置的悬索结构。
华盛顿杜勒斯国际机场得名于1888年——1959年时，美国当时的国务卿约翰·福斯特·杜勒斯。
华盛顿杜勒斯国际机场位于华盛顿市区以西约43千米处，是美国联合航空公司的主要枢纽。
机场的柱子是向外倾斜的。
索拉紧外倾的柱子，在自重和屋面载荷下自然下垂成悬链状。
在柱子之间，有倾斜的梁板，这个板状梁倾斜方向是沿着索的方向的。
其外侧形成屋檐的形状。
内侧承受屋面索的拉力。
日本代代木体育馆国立代代木竞技场位于东京都涩谷区，为东京著名的运动场馆，分为第一体育馆与第二体育馆两个部分。
由日本名建筑师丹下健三所设计，建造时间为1961年至1964年，为了作为1964年的东京奥运游泳与跳水的场馆。
全部可容纳10,500人，现在主要作为冰上曲棍球与篮球的比赛场所，也有许多歌手或艺人曾经在代代木竞技场举行演唱会。
日本建筑大师丹下健三设计的代代木体育馆是60年代的技术进步的象征，它脱离了传统的结构和造型，被誉为划时代的作品。
代代木国立室内综合体育馆的整体构成、内部空间以及结构形式，展示出丹下健三杰出的创造力、想象力和对日本文化的独到理解，它是由奥林匹克运动会游泳比赛馆、室内球技馆及其他设施组成的大型综合体育设施。
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、力动感的大型内部空间。
特异的外部形状加之装饰性的表现，似乎可以追溯到作为日本古代原型的神社形式和竖穴式住居，具有原始的想象力。
这可以说是丹下健三结构表现主义时期的顶峰之作，最大限度地发挥出材料、功能、结构、比例，直至历史观高度统一的杰出才能。
该建筑是丹下健三，也是日本现代建筑发展的一个顶点，日本现代建筑甚至以此作品为界，划分为之前与之后两个历史时期。
南京站始建于1968年9月，位于金陵古城城北，地处浩浩长江畔，巍巍紫金山下，前临玄武湖，后枕小红山，地理位置优越，景观环境优美。
2002年由铁道部、江苏省、南京市三方共同投资在原址改建，新站房改建工程总投资3.5亿元，历时三年，于2005年9月1日投入试运行。
新建成的站房外型采用法国AREP公司的设计方案，内部功能采用铁道第四勘察设计院的设计方案，充分体现了标志性、功能性、系统性、先进性和文化性的有机结合。
车站站房采用桅杆斜拉索悬挂结构，用18根桅杆（钢管混凝土构件）支撑起横向钢梁，像一艘竖起桅杆、拉满风帆的巨型帆船停泊在美丽的玄武湖畔，既具有江南文化特色，又融合现代化气息。
站房东西长270m，南北进深53.5m，地下1层，地上3层，站房总建筑面积41000m2，是原站房面积的6倍。
车站站房采用桅杆斜拉索悬挂结构，用18根桅杆（钢管混凝土构件）支撑起横向钢梁，像一艘竖起桅杆、拉满风帆的巨型帆船停泊在美丽的玄武湖畔，既具有江南文化特色，又融合现代化气息。
站房东西长270m，南北进深53.5m，地下1层，地上3层，站房总建筑面积41000m2，是原站房面积的6倍。
站房外型采用法国AREP公司的设计方案，内部功能采用铁道第四勘察设计院的设计方案，充分体现了标志性、功能性、系统性、先进性和文化性的有机结合。
车站站房采用桅杆斜拉索悬挂结构，用18根桅杆支撑起横向钢梁，象一艘竖起桅杆、拉满风帆的巨型帆船停泊在美丽的玄武湖畔，既具有江南文化特色，又融合现代化气息。
金门大桥是世界著名大桥之一，被誉为近代桥梁工程的一项奇迹。
金门大桥的设计者是工程师史特劳斯，人们把他的铜像安放在桥畔，用以纪念他对美国作出的贡献。
结构及形式特点：金门大桥是典型的悬索结构。
大桥雄峙于美国加利福尼亚州宽1900m多的金门海峡之上。
金门海峡为旧金山海湾入口处，两岸陡峻，航道水深，为1579年英国探险家弗朗西斯·德雷克发现，并由他命名。
金门大桥主跨为1280m，曾保持世界最大桥梁跨度记录达27年之久。
金门大桥的巨大桥塔高227m，每根钢索重6412t，由27000根钢丝绞成。
1933年1月始建，1937年5月首次建成通车。
江阴长江大桥，位于中国江苏江阴市与靖江市之间，是规划的沿海南北主干线跨越长江的位置。
桥型方案为中跨1385m的大跨径悬索桥。
它是中国的第一座跨经超千米的桥梁，全桥总长近3km。
主跨桥道梁采用带风嘴的扁钢箱梁结构，箱高3m，总宽37.7m。
一对缆索的垂跨比为1:10.5，由Φ5镀锌高强钢丝组成，采用平行钢丝束法(PWS法）架设。
大桥桥下通航净高50m。
桥塔高约190m，为门式钢筋混凝土结构。
南塔位于南岸边岩石地基上。
北塔位于北岸外侧的浅水区，采用筑岛施工的桩基础。
南锚台为重力式嵌岩锚碇结构。
北边孔由多跨预应力连续刚构组成。
南北引桥为预应力混凝土梁桥，分别长132m和1365m。
苏通大桥位于江苏省东部的南通市和苏州（常熟）市之间，是交通部规划的黑龙江嘉荫至福建南平国家重点干线公路跨越长江的重要通道，也是江苏省公路主骨架网“纵一”——赣榆至吴江高速公路的重要组成部分，是我国建桥史上工程规模最大、综合建设条件最复杂的特大型桥梁工程。
苏通大桥工程起于通启高速公路的小海互通立交，终于苏嘉杭高速公路董浜互通立交。
路线全长32.4km，主要由北岸接线工程、跨江大桥工程和南岸接线工程三部分组成。
1.跨江大桥工程——总长8206m，其中主桥采用（100+100+300+1088+300+100+100=2088m）双塔双索面钢箱梁斜拉桥。
斜拉桥主孔跨度1088m，列世界第一；主塔高度306m，列世界第一；斜拉索的长度580米,列世界第一；群桩基础平面尺寸113.75mX48.1m，列世界第一。
专用航道桥采用140+268+140=548m的T型刚构梁桥，为同类桥梁工程世界第二；南北引桥工程：采用30、50、75m预应力混凝土连续梁桥；2.北岸接线工程——路线总长15.1km，设互通立交两处，主线收费站、服务区各一处；3.南岸接线工程——路线总长9.1km，设立交一处。
主桥通航净空高62m，宽891m，可满足5万吨级集装箱货轮和48000t船队通航需要。
全线共需钢材约250000t，混凝土1.40×106m3，填方3.20×106m3。
工程总投资约64.5亿元，计划建设工期为六年。
苏通大桥创造了四项世界之最：1.最大主跨：苏通大桥跨径为1088m，是当今世界跨径最大斜拉桥。
2.最深基础：苏通大桥主墩基础由131根长约120m、直径2.5m至2.8m的群桩组成，承台长114m、宽48m，面积有一个足球场大，是在40m水深以下厚达300m的软土地基上建起来的，是世界上规模最大、入土最深的群桩基础。
3.最高桥塔：苏通大桥采用高300.4m的混凝土塔，比多多罗大桥224m的钢塔高70m多，为世界最高桥塔。
4.最长拉索：苏通大桥最长拉索长达577m，比日本多多罗大桥斜拉索长100m，为世界上最长的斜拉索。
天津泰达足球场，2004年1月竣工。
天津泰达足球场工程总投资约5.3亿元，总建筑面积61000m2，设有38000个席位。
包括赛场、休息室、检测室、多功能厅、新闻发布厅、贵宾包房、专卖店、餐厅等。
钢结构制作、安装内容包括东西看台、南北看台、四角区看台设备房、东区餐厅及四角灯塔等五大部分·结构形式及特点总耗钢量达4300t，其中东西看台为悬吊索斜拉结构，由22榀高达45米的月牙形主桁架、26榀屋面桁架、22根拉索和混凝土平衡块组成。
其中主桁架单重52t，安装离地高达5m，屋面桁架单重11.2t，安装离地高33.2m；桁架钢管相交节点采用交叉插板形式，部分主弦杆为弯圆，主桁架变直径钢管对接采用锥形过渡段，制作难度极高。
南北看台和东区餐厅为蜂窝形变截面、变曲率焊接H型大梁结构，曲率截面高1.5m，翼缘板厚达40mm，卷板圆弧度要求高，须用大型卷板设备制作，南北看台的7榀弧形环梁，南看台每榀重达23.9t，北看台每榀重达31.9t。
水平布置的单层悬索体系形成下凹的单曲率曲面，适用于矩形或多边形的建筑平面，可用于单跨和多跨以上的建筑。
索的水平力一般通过水平梁、框架等支撑结构来传递。
美国华盛顿DULLES 机场(Dulles International Airport)，现代主义者芬兰建筑师Eero Saarinen设计，1962 年建造的。
屋盖为平行布置的悬索结构。
法国米洛大桥，采用斜拉桥形式，横跨塔恩河（TarnRiver），桥面高270m，最高处达343m，比巴黎艾菲尔铁塔还高，是世界上最高的桥，大桥总长2.5km，重36000t，于2004年竣工开通。
小浪底水利枢纽工程位于河南省洛阳市以北40km的黄河干流上，坝后泄水渠渠顶宽约340 m，两岸为园林化活动中心，2002年在大坝下游泄水渠上修建了1座3跨连续平索索道人行桥，目前已成为连接坝后泄水渠两岸活动中心及花园的通道，观赏坝后出水口景观的最佳位置，并为水文观测提供了有利条件。
该桥型以其结构简捷、经济实用、美观等优点，在多种方案中脱颖而出，全桥长360．2 m，桥净宽为1 8m，是融观景、交通、水文观测为一体的实用性桥梁。
主体为悬索结构日本明石海峡大桥，大桥坐落在日本神户市与淡路岛之间(东经134度59分，北纬34度36分），全长3911m，主桥墩跨度1991m。