悬索结构的形式和设计选型
公路悬索桥设计规范
公路悬索桥设计规范公路悬索桥作为重要的桥梁形式之一，广泛应用于各类公路交通工程中，可以说是桥梁设计中的一种重要的结构形式。
公路悬索桥的设计必须遵循一定的设计规范，其中包括悬索桥的结构形式、载荷分布、桥面净高、桥梁变形等设计要求。
一、悬索桥的结构形式公路悬索桥的结构形式分为直线悬挂桥、回弯悬挂桥、双层线悬挂桥等三类型。
直线悬挂桥是由横跨路面梁和悬挂索组成，横跨路面梁通常采用箱形和肋形，悬挂索通常采用圆索或多股绞合索，其索型一般采用多个索束排列的形式。
回弯悬挂桥由横跨路面梁和悬挂索组成，横跨路面梁实现对桥面的灵活支持，其结构比较复杂，考虑到不同结构参数选择和复杂变形问题，回弯悬挂桥设计要求较高，一般不用于重要的大型公路交通工程。
双层线悬挂桥由上、下层悬挂索及横跨路面梁组成，其特点是上、下层悬挂索可以提高桥面的屈曲刚度，可以满足不同桥面变形要求，其索型一般选择直索和多股绞合索的组合。
二、载荷分布公路悬索桥的载荷分布主要取决于桥跨的类型、宽度、桥面变形和悬索桥的长度。
典型的单层线悬挂桥，其横跨路面梁两端结构层上的荷载只有自重力荷载，而桥面上的荷载则由桥面层上的横向荷载和桥斜坡的竖向荷载构成，同时也考虑了桥的横向变形来确定悬挂索的有效荷载。
三、桥面净高桥面净高是指桥面净高处距桥面最低点的高度，它是反映桥面净空位置的重要参数之一，尤其是对于大型公路悬索桥而言，其桥面净高是确定桥面外形的重要指标。
在规划过程中，要考虑地形、交通流量、环境因素等，并结合桥梁的结构变形，给出合理的桥面净高标准。
四、桥梁变形桥梁变形是指桥梁在荷载作用下的变形行为，它的变形不仅取决于材料的弹性模量和桥梁的结构参数，还取决于荷载的类型、大小等。
在悬索桥的设计中，要结合构件的结构变形和荷载的变化情况，确定合理的构件变形标准和控制变形的手段，以保证悬索桥的安全性和可靠性。
总之，公路悬索桥的设计必须遵循一定的设计规范，其中包括悬索桥的结构形式、载荷分布、桥面净高、桥梁变形等设计要求，才能保证设计的安全、可靠性及可行性。
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
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。
悬索结构介绍
第8章 悬索结构 3 悬索结构的型式 3.2 双层悬索体系
承重索和稳定索均沿辐射方向 布臵，周围支承在周边柱顶的受压 2）双曲面双层拉索体系 环梁上，中心则设臵受拉内环梁。 整个屋盖支承于外墙或周边的柱上。 根据承重索或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臵一道或两 道受压环梁。 通过调整承重索、 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。 图8-3-14 双曲面双层拉索体系
双曲面、单曲面双层索模型
第8章 悬索结构 3 悬索结构的型式 3.2 双层悬索体系
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)单层外环梁网状布臵 e)双层外环梁网状布臵
第8章 悬索结构 3 悬索结构的型式 3.3 交叉索网体系 交叉索网体系也 称为鞍形索网，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。
图8-3-3 德国乌柏特市游泳馆
1）锚固在足够重的大体积混凝土图a； 第 章 悬索结构 28 ）利用底板及回填土自重抵抗拉力图 b； 3）锚固于受拉摩擦桩或受弯摩擦桩上图c； 3 悬索结构的型式 4）锚固在岩石层的钻孔中。
3.1 单层悬索体系
图8-3-4 拉锚的锚固
图为德国多 特蒙的展览大厅， 屋盖跨度为80m， 单曲单层悬索结 构，悬索拉力通 过斜柱拉锚至地 下基础。屋盖采 用普通混凝土肋 加浮石混凝土屋 面板，以保证悬 索的稳定性。
第8章 悬索结构 3 悬索结构的型式 3.1 单层悬索体系
水平梁和框架一起 承受悬索拉力 水平梁 1）单曲面单层拉索体系(跨度可达80m ，德国多特蒙 承受悬索拉力 特一展览厅，1956)
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
第三节悬索结构的结构形式
第九章 悬索结构 第四节 悬索屋盖的刚度 一．采用重屋面: 即通过加重屋面荷载（如：采用 钢筋混凝土屋面板、增加吊顶重量等）的方法。 当屋盖自重超过最大风吸力1.1～1.3倍时，即 是安全的，屋面不会被掀起。
第三节悬索结构的结构形式
第九章 悬索结构 第四节 悬索屋盖的刚度
二．预应力方案：
靠增加屋盖自重即使保证了结构稳定性，仍 不能确保屋面刚度与抗裂性。 1、1957年乌拉圭蒙特维多体育馆，碟形悬索屋 盖。
箱体内浇注C40混凝土。 劲性索采用槽钢平行
弦平面桁架形式，截面 高度2.5m
第三节悬索苏结构联的结莫构形斯式 科奥运会游泳馆
第九章 悬索结构 第四节 悬索屋盖的刚度
本章学习要点： 1.掌握悬索结构的各种结构形式及其应用范围 2.掌握索结构的特点和组成 3.掌握悬索结构的刚度和稳定性问题的处理方法
第九章 悬索结构
北 京 工 人 体 育 馆
1961年2月为举办第26届世乒赛第兴三建节悬的索结.北构京的结市构建形式筑设计研究院设计，国 内首次采用车辐式双层悬索结构。建筑平面为圆形、直径94m，建筑面积 42000㎡，可容纳观众15000席。屋盖结构采用了圆形双层悬索体系，由 钢悬索、边缘构件和内环三部分组成。
缺点：屋面稳定性差。
第三节悬索结构的结构形式
第九章 悬索结构 第三节 悬索结构的结构形式
索的水平拉力不能在上部结构实现自平衡。因 此，一般采用下列方式处理悬索端的拉力：
A、通过具有足够抗侧刚度的竖向承重结构传至 基础。
B、拉索在柱顶改变方向直接通过拉锚传至基础。
C、通过刚性水平构件集中传至抗侧力墙（利用 山墙受压或设置扶壁实现力的平衡）
第九章 悬索结构 第三节 悬索结构的结构形式 1、单曲面双层拉索体系（也称双层平行索系）： 承重索与稳定索在同一平面，也可不在同一 平面（后者有利于屋面排水），双层索系的两 端仍必须锚固在侧边构件上或通过锚索固定于 基础上。
【精品】悬索结构的形式与设计选型
悬索结构的形式与设计选型建筑结构选型结课论文悬索结构的形式和设计选型姓名：李超学号：1401102-01所在院系：建筑与城市规划学院学科专业：城乡规划指导教师：张弘二〇一六年十二月标题：悬索结构的形式和设计选型申明：本人申明提交作业文章所有内容均有本人完成，文中引用他人观点均已标明出处。
签字：日期：悬索结构的形式和设计选型摘要：本文在简述悬索结构构成和受力特点的基础上,根据索网曲面形式和结构特征,何恳索结构迸仃了分类,介绍了各种单(双)曲面单(双)层悬索结构、交叉索网、斜拉结构的组成特点和国内外卜程应用状况。
文章还对悬索结构设计选型的若干主要问题,如建筑平面形状、结构跨度、刚度与稳定性、边缘构件与支承结构、片画材料与排水等进行了论述,并提供了一些可供设计参考的有效措施。
关键词：悬索结构设计选型索网杂交结构1．悬索结构的组成与发展土木建筑结构所指的悬索结构,就是指以柔性拉索或将拉索按一定规律布置成索网来直接承受屋面荷载作用的结构(见图1)这些索或索网均悬挂在支承结构体系的边缘构件上。
在竖向荷载作用下,索或索网均承受轴向拉力,并通过边缘构件和支承结构将这些拉力传递到建筑物的基础上去。
悬索结构中承受轴向拉力的柔性拉索多采用高强度钢丝组成的钢铰线、钢丝绳、钢丝束等,有的也可以采用圆钢筋或带状薄钢板。
边缘构件是用来锚固拉索(索网)的,起到承受索在支座处的拉力作用。
根据建筑平面和结构类型的不同,边缘构件可以选用圈梁、拱、析架、刚架等劲性构件,也可以直接选用柔性拉索。
支承结构主要是用作承受边缘构件传来的压力和水平推力引起的弯矩。
常选用钢筋混凝土独立柱、框架、拱等结构形式。
这样受拉的索网和以受压、受弯为主的边缘构件和支承结构,就可以分别采用受拉强度较高的钢材和抗压强度较好的钢筋混凝土,使不同材料的力学性能能得到合理利用。
由于对柔性拉索与刚性结构的优化组合,就可以用较少的材料(一般索的用钢量仅为普通钢结构的l/5一1/7,11一般都在10kg/m以下)做成较大跨度的悬索结构。
一建悬索桥知识点
一建悬索桥知识点悬索桥是一种常见的桥梁形式，其特点是以悬挂在主塔或桥塔上的主悬索来支撑桥面荷载。
作为工程师或建筑师，了解悬索桥的基本知识点是必不可少的。
本文将介绍一建悬索桥的相关知识，包括结构形式、悬索桥的优点和限制、设计要素以及建设过程中需要考虑的因素。
一、悬索桥结构形式悬索桥的形式多种多样，根据支撑结构和悬索的布置方式可以分为多孔不等支撑点悬索桥、两孔悬索桥和单孔悬索桥。
其中，多孔不等支撑点悬索桥分为主悬索支承和辅悬索支承两种。
这些结构形式都有其独特的特点和适用范围。
二、悬索桥的优点和限制悬索桥相较于其他桥梁形式有其独特的优点。
首先，悬索桥能够充分利用悬挂的悬索进行荷载支撑，减少了桥面结构的自重。
其次，悬索桥具有跨度大、视觉效果好等特点，可以成为城市的标志性建筑。
然而，悬索桥也存在一些限制，如需要高大的桥塔和强大的主悬索来承载荷载，施工难度大等。
三、悬索桥的设计要素悬索桥的设计要素包括主塔高度、主悬索的索径和张力、桥面结构的刚度等。
主塔的高度直接影响到主悬索的索径和张力，需要根据桥梁跨度和设计要求进行综合考虑。
主悬索的索径和张力的选择与桥面结构的刚度和施工过程的安全性有关，需要进行详细的计算和分析。
四、悬索桥的建设过程悬索桥的建设过程涉及到多个环节，包括设计、施工和验收等。
设计阶段需要进行跨度分析、荷载分析、结构优化等，确保桥梁的安全可靠。
施工过程中需要注意桥面结构的临时支撑和悬索的悬挂，以及其他施工安全措施的落实。
最后，在桥梁的验收过程中，需要进行结构安全性的评估和检测，确保悬索桥的正常运行和使用。
总之，了解一建悬索桥的相关知识点对于从事工程建筑领域的专业人士来说至关重要。
通过了解悬索桥的结构形式、优点和限制、设计要素以及建设过程中需要考虑的因素，可以更好地理解和应用悬索桥的原理和技术。
希望本文对您有所帮助，谢谢阅读！。
悬索结构
悬索结构简介
1986年 吉林滑冰馆 当年修建悬索结构统计：数量：2座 面积：6300平米
悬索结构简介
• 1989年 安徽省体育馆 当年修建悬索结构统计：数量：4座面积：10261平米
都昌人民广场膜结构小品
尽管存在如上面介绍的一些杰出工程，现在来回顾 80年代初期我国悬索结构以致整个空间结构的总体发展 水平，仍然只能承认当时仅有平板网架结构的发展是比较 成熟的；由于60年代以后全国在平板网架方面投入了不 少力量，在工程实践和理论分析方面均积累了较多经验。 但在悬索结构、网壳结构、薄壳结构和薄膜结构等其它空 间结构类型方面，则相对比较落后，工程实践既有限，理 论储备也不足，同国际发展水平相比差距较大。这种状态 同当时蓬勃兴起的新的建设形势形成了明显的反差。在设 计日益增多的如体育馆等一些大型公共建筑时，普遍感到 结构形式的选择余地很有限，无法满足日益发展的对建筑 功能和建筑选型多样化的要求。
（二）索预拉力的施加方案 一般采用张拉钢索法对大跨度张弦梁结构施加预拉力。 钢索可以在张弦梁结构各构件装配在结构支座处后一次张拉; 也可以在临时支架上进行张拉，张拉完毕后再提升并滑移至 结构支座处。对在临时支架上张拉的张弦梁结构，可能还有 必要在其安装到结构支座处后再次张拉，即分批张拉。进行 分批张拉的原因有二：其一，考虑到张弦梁整体刚度形成后 的强几何非线性和屋面荷载尚未施加等因素，若在临时支架 上将全部预拉力一次施加上去，可能导致结构变形太大，无 法获得理想的几何位形；其二，对安装在支座上的张弦梁结 构再次张拉可以调整几何位形方面的施工误差，提高施工质 量。 索内预拉力的施加方法和方案应根据结构特点、张拉机 具、锚具特点和吊装能力等综合确定，必要时可以采用不同 方法的组合方式以施加预拉力。
悬索桥的型式与结构组成.
悬索桥（吊桥）是特大跨度桥梁的主要 型式之一。
常见单跨和三跨（简支或连续）两种结 构形式。
悬索桥由主缆、塔架、加劲梁和锚碇四 部分组成。
主缆制造：AS法（空中送丝法）； PPWS法（预制束股法）
（续）
塔架型式：一般采用门式框架；材 料用钢或混凝土。
加劲梁：主要有钢桁架梁和扁平钢 箱梁。
日本明石海峡大桥
中国现代悬索桥异军突起
20世纪90年代以前，已建60多座悬索桥。 特点：跨度小、桥面窄、荷载标准低。
1995年建成汕头海湾大桥，主跨452m； 五年内又相继建成11座大跨度悬索桥，如：
西陵长江大桥（主跨900m），虎门大桥 （主跨888m），宜昌长江大桥（主跨 960m），香港青马大桥（主跨1377m，公 铁两用，名列世界第五），江阴长江大桥 （主跨1385m，名列世界第四）。
构解体损毁，半跨坠落水中······
英国特色的悬索桥
1964年塞文桥（The Severn Bridge，主跨 988m ）结合抗风研究成果；
首选流线型扁平钢箱梁加劲； 采用斜吊索；混凝土桥塔； 1981年英国建成同类型的恒比尔悬索桥，
主跨1410m，保持跨度世界纪录16年。 1997年丹麦大海带桥以主跨1624m打破纪
汕头海湾大桥
广东虎门大桥
Байду номын сангаас
厦门海沧大桥（主跨648m）
主
跨
一 三 七
香 港
七 米
青
公
马
铁
大
两 用
桥
桥
江阴长江大桥
悬索桥建设跨入国际先进行列
我国已积累丰富的吊桥设计与施工经验； 正在建设润扬长江大桥（主跨1490m）； 正在规划：
第九章悬索结构
建 筑 结 构 选 型
（4）可以建造具有良好物理性能的建筑空间，双曲下 凹碟形悬索屋盖具有极好的音响性能，因而可以用来 遮盖对声学要求较高的公共建筑，悬索屋盖对室内采 光也极易处理，故用于彩光要求高的建筑物也很适宜。 （5）悬索屋盖的稳定性较差，但根的悬索是一种集和 可变结构，其平衡形式随荷载分布方式而变，特别是 当荷载作用方向与垂度方向相反时，悬索就丧失了承 载能力，因此，常常需要附加布置一些索系或结构来 提高屋盖结构的稳定性。 （6）悬索结构的边缘构件和下部支承必须具有一定的 刚度和合理的形式，以承受索端巨大的水平拉力，因 此悬索体系的支承结构往往需要耗费较多的材料，无 论是设计成钢筋混凝土结构或钢结构，其用钢量均超 过钢索部分。当跨度小时，由于钢索锚固构造和支座 结构的处理与大跨度时一样复杂，往往并不经济。
建 筑 结 构 选 型
第三节 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种类型。 一、单层悬索体系 单层悬索体系的优点是传力明确，构造简单，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。
建 筑 结 构 选 型
悬索结构有着悠久的历史，它最早应用于桥梁 工程中，我国人民早在1000年以前已经用竹索或 铁链建造悬索桥。 如建于公元1696～1705年间的四川泸定桥， 为跨越大渡河的铁索桥，单孔净跨100m，宽2.8m。 近代的悬索桥采用钢丝作缆索，如1937美国加利 福尼亚州的金门大桥，主跨达1280m。 在房屋建筑中，蒙古包、游牧民族的帐篷等可 以看成是悬索结构的雏形。
第四节 悬索结构的稳定 建 筑 结 构 选 型
结构设计知识：悬索桥结构设计原理与方法
结构设计知识：悬索桥结构设计原理与方法悬索桥结构设计原理与方法悬索桥，又称吊桥或索桥，是建筑工程中的一种重要结构形式，其特点是大跨度、高高度、轻重量、美观大方，常用于穿越山河、海域的桥梁工程中。
本文将介绍悬索桥结构设计的原理与方法，以帮助读者更好地了解悬索桥的设计过程与要点。
一、悬索桥的结构原理悬索桥结构原理主要涉及到桥梁本身的承载方式和预应力设计。
1.承载方式：悬索桥的承载方式为“主缆+斜拉索+桥面”，主缆以悬挂在桥塔上的二至四根，以锚塞（为了防止主缆被风吹动）挂于悬吊塔顶部，斜拉索则以斜向拉着主缆，并通过锁紧轮与锚点固定，承担了桥面荷载的部分负载，使悬挂在上面的主缆可以牢固支撑整个桥梁，为车辆行驶或行人通过提供便利。
2.预应力设计：悬索桥的预应力设计主要是为了解决桥面弯曲或扭转的问题。
预应力设计的核心是通过施加一定的张力或压力，使组成结构的元素受到良好的保护，从而达到提高桥梁结构整体性能的目的。
对于悬索桥而言，通过对桥面的预应力设计，可以使其具有优异的变形能力和承载能力，满足运输设施的使用需求。
二、悬索桥的结构设计方法悬索桥的结构设计方法涉及到桥墩、缆索、预应力并网、伸缩缝、钢桥面板等多个方面，下面我们来逐一介绍。
1.桥墩设计：桥墩的设计必须具备坚固、承载能力强、造型美观等要素。
具体而言，在选择桥墩时，应考虑桥墩核心部分的强度与固定方式以及阻止垮塌的措施，同时还需要考虑各种载荷条件下的安全性。
2.缆索设计：缆索既要满足强度要求，又需要满足外观美观的要求。
在设计缆索时，应注意缆索的负载分布、线性密度和预应力设置等参数的设置，保证缆索的稳定性和承载能力。
3.预应力并网：预应力设计时需要注意悬挂索与正R个方向或斜向张张缆的张力平衡，通常会在悬挂索和张缆之间设置紧缩装置，以保证整个悬挂缆的预应力张力的均衡。
4.伸缩缝：悬索桥在大跨度工程上必不可少，对于伸缩缝的选材也十分重要，应考虑伸缩缝的耐腐蚀性和机械性，以及其在不同温度环境下的膨胀和收缩特性等因素。
第九章-悬索结构
1 增加悬索结构上的荷载
一般认为，当屋盖自重超过最大风吸力的1.1～1.3倍，即可认为是安全的。
2 形成预应力索－壳组合结构
对钢筋混凝土屋面施加预应力，使之形成一倒挂的薄壳与悬索共同受力、整体工作。
北京工人体育馆：建于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。
椭圆形，24.6×36.6m 椭圆形，60m×80m 椭圆形，36m×50m
双曲抛物面索网 天津大学健身房 浙江人民体育馆 新疆化肥厂俱乐部
1961 1979 1991
圆形，直径94m 圆形，直径61m 圆形，直径44m
车辐式双层索系 北京工人体育馆 成都城北体育馆 广汉市文体馆
建成年份
平面及尺寸
工程名称
我国悬索结构工程一览表
1988 1990
六边形，74m×79m 卵形，73m×89m
鞍形索网、以拱作为中央支承 四川省体育馆 青岛市体育馆
1990
近似椭圆，66m×78m
鞍形索网、以索--拱体系作为中央支承 北京朝阳体育馆
闭合曲线形环梁
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 边缘构件的形式可分为：
交叉索网体系
垂跨比
优缺点
拉索水平力的传递
形式
组成Βιβλιοθήκη 1991矩形，43m×44m
平行双层平面索系（索桁架） 无锡市体育馆
浅谈悬索结构体系[权威]
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最新最全的学术论文期刊文献年终总结年终报告工作总结个人总结述职报告实习报告单位总结摘要：随着当今世界的发展，为满足人们生产、活动的需要，越来越多的新型结构体系涌现出来。
其中就包括悬索体系，这种结构体系是由柔性受拉索及边缘构件或支承塔架所组成的承重结构。
合理的运用这种结构的受力方式，在极大程度上满足了人们对于建筑外观造型、建筑结构跨度等方面的要求，因此，这种结构体系的推广和运用，将具有很大的发展前景。
关键词：悬索结构;预应力;施工要点: U448.25:A引言如今随着科学技术、结构设计理论、建筑材料的迅速发展，人们对建筑造型、建筑设计外观和跨度的要求也越来越高，这也意味着对建筑结构体系的合理性提出了更高的要求。
为解决这些问题，诸多新型体系应运而生，投入到生产生活当中去。
在本文中，将对我所更加看好的悬索结构体系进行一些浅尝辄止的论述。
一、悬索结构的类型和选型悬索结构从几何形状、组成方法、悬索材料以及受力特点等不同角度可有多种不同的分类方法。
按组成方法和受力特点将悬索结构大致分为：单层悬索体系、预应力双层悬索体系、预应力鞍型索网、劲性悬索、预应力横向加劲单层索系、预应力索拱体系、组合悬索结构、悬挂薄壳以及混合悬挂结构等形式。
（一）单层悬索体系1、单层悬索体系概述单层悬索体系是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。
单层索系有平行布置、辐射式布置和网状布置三种形式。
平行布置的单层索系形成下凹的单曲率曲面，适于矩形或多边形的建筑平面，可用于单跨建筑，也可用于两跨及两跨以上的结构；单索辐射式布置而形成的下凹双曲率碟形屋面适用于圆形、椭圆形平面，但此种结构显然不利于排水；网状布置的单层索系形成下凹的双曲率曲面，两个方向的索一般呈正交布置，可用于圆形、矩形等各种平面，网状布置的单层索系屋面板规格统一，但边缘构件的弯矩大于辐射式布置。
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建筑结构选型结课论文悬索结构的形式和设计选型姓名：李超学号：1401102-01所在院系：建筑与城市规划学院学科专业：城乡规划指导教师：张弘二〇一六年十二月标题：悬索结构的形式和设计选型申明：本人申明提交作业文章所有内容均有本人完成，文中引用他人观点均已标明出处。
签字：日期：悬索结构的形式和设计选型摘要：本文在简述悬索结构构成和受力特点的基础上,根据索网曲面形式和结构特征,何恳索结构迸仃了分类,介绍了各种单(双)曲面单(双)层悬索结构、交叉索网、斜拉结构的组成特点和国内外卜程应用状况。
文章还对悬索结构设计选型的若干主要问题,如建筑平面形状、结构跨度、刚度与稳定性、边缘构件与支承结构、片画材料与排水等进行了论述,并提供了一些可供设计参考的有效措施。
关键词：悬索结构设计选型索网杂交结构1．悬索结构的组成与发展土木建筑结构所指的悬索结构,就是指以柔性拉索或将拉索按一定规律布置成索网来直接承受屋面荷载作用的结构(见图1)这些索或索网均悬挂在支承结构体系的边缘构件上。
在竖向荷载作用下,索或索网均承受轴向拉力,并通过边缘构件和支承结构将这些拉力传递到建筑物的基础上去。
悬索结构中承受轴向拉力的柔性拉索多采用高强度钢丝组成的钢铰线、钢丝绳、钢丝束等,有的也可以采用圆钢筋或带状薄钢板。
边缘构件是用来锚固拉索(索网)的,起到承受索在支座处的拉力作用。
根据建筑平面和结构类型的不同,边缘构件可以选用圈梁、拱、析架、刚架等劲性构件,也可以直接选用柔性拉索。
支承结构主要是用作承受边缘构件传来的压力和水平推力引起的弯矩。
常选用钢筋混凝土独立柱、框架、拱等结构形式。
这样受拉的索网和以受压、受弯为主的边缘构件和支承结构,就可以分别采用受拉强度较高的钢材和抗压强度较好的钢筋混凝土,使不同材料的力学性能能得到合理利用。
由于对柔性拉索与刚性结构的优化组合,就可以用较少的材料(一般索的用钢量仅为普通钢结构的l/5一1/7,11一般都在10kg/m以下)做成较大跨度的悬索结构。
由于钢索自重很轻,屋面构件也不很大,囚而给施工架设带来了很大的方便。
安装时不需大型起重设备,也不需另设脚手架。
这些都有利于加快施工进度,降低工程造价。
同时索网布置灵活,便于建筑造型,能适应平面形状与外形轮廓的各种变化,这使建筑与结构可以得到较完美的结合。
因此悬索结构在友跨度建筑中得到了越来越多的应用。
悬索结构是一种受力比较合理的建筑结构形式。
它与简支梁受力情况对比,就可以看出这种合理性。
众所周知,图2中的简支梁住竖向荷载作用下,上纤维压应力的合力与「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。
悬索结构在桥梁中的应用已有悠久历史,但在建筑工程中的广泛应用还只是50年代以来的事情。
通过40多年来各国不断进行的研究和工程实践,它的应用范围正在不断扩大,结构形式在日趋丰富,计算理论与设计、施工技术亦趋于完善,现已成为一种成熟的建筑结构体系。
目前在大、中跨度的体育馆、展览馆、商场、机(车)库等公共建筑和一些工业厂房、仓库中得到了较多的应用,它是空间结构的一种重要结构形式。
在国外大跨度屋盖中,悬索结构一直是选用中的主要结构形式。
如1980年莫斯科奥运会有5项跨度在66M以上的主要体育建筑,都采用了悬挂钢板膜的或刚性索的悬挂结构;加拿大卡尔加里冬季奥运会的双曲抛物面索网屋盖(D=i20m),美国纽约麦迪逊广场的双层辐射式悬索屋盖(D二123m),日本东京代代木体育馆以两侧索网索为中间支承的悬索屋盖(120mxZ14m)等等,都是世界上比较著名的大跨度悬索结构。
我国从60年代以来也先后建成了30座左右的悬索结构工程。
除60年代建成的北京工人体育馆(D二94m),浙江体育馆(椭圆形平面,80rnx60rn),成都城北体育馆 (D二6lm)等屋盖外,近年来又有很多创新与发展。
新建的一批悬索结构形式就相当丰富:如吉林冰球馆(59mx76.8rn),采用了承重索和稳定索交错布置构成的立体拉索析架;安徽省体育馆(六边形平面,72mx69m)、上海杨浦体育馆(45m义48.6m),采用了横向加劲单曲悬索结构;四川省体育馆(六边形平面,72二、79.4m)、青岛市体育馆(卵形平面,87mx72m),采用了在中间相互倾斜或交叉的双拱两侧悬挂两片索网的形式;北京朝阳体育馆则采用了索拱组合体系作为索网屋盖的中间支承;淄博化纤厂餐厅采用的正方形对角线支承索网 (30mx3om)等等。
此外,伞形悬索、斜拉屋盖结构在我国也得到了应用与发展。
吉林冰球馆浙江省体育馆如此众多的悬索结构工程的建成,不仅大大丰富了我国建筑结构的形式,而且也为悬索结构的进一步应用与发展,积累了可贵的经验。
可以预料,随着我国建设事业的发展,大跨度空间建筑的社会需要不断增加,悬索结构必将会有更为广阔的应用前景。
2．悬索结构的形式悬索结构的形式很多,根据索网、边缘构件和下部支承结构的不同配置,可以构成一系列形式各异的悬索结构。
如果将悬索结构和其它结构形式结合,又可以进一步派生出许多形式新颖的结构体系。
例如,按悬索结构的表面形状和不同结构特征,可以组合成以下几种基本形式:若按不同的索网布置方式,则可以分为平行拉牢体系、拉索析架体系、幅射式拉索体系以及交叉索网体系等。
2.1单曲面单层悬索结构单曲面单层悬索结构是由许多单根拉索平行构成的一种平行拉索体系。
它的表面呈圆筒形,拉索两端支点可以等高,为了排水也可做成不等高。
达种结构形式一般用于矩形平面的单跨建筑。
平行拉索体系常呈平面受力状态,索中拉力放与跨中垂度成反比。
对于一定跨度的悬索结构,如垂度太小则曲面扁平,索中拉为将过大;如垂度太大则索中拉力减少,但支派结构的高度将随之增大。
因此适宜的垂跨比一般取1/10~1/20。
这种拉索体系,构造简单,排水方便。
但是屋面结构的稳定性不好,在不对称荷载或局部荷载作用下,有可能改变悬索屋盖的曲面形式;同时它的抗风能力也差,因此有必要采取有效措施来保证屋而的稳定性。
通常的做法是采用重屋盖,即在索间铺设预制钢筋流凝土板,使悬索在较大的均布恒软作用下始终保持张紧状态,既可增强屋面保持原来状态的能力,又有利于克服风力的卸载作用。
近年来我国在安徽体育馆、上海杨浦体育馆等工程中则进一步采用了横向加劲式单曲悬索屋盖(图3),即在平行拉索的基础上,增设了与之正交的横向加劲构件(梁或桁架),通过强迫其端支座的下压,而使结构建立预应力(图3(C))。
增设横向加劲构件不仅可以增强平行拉索屋盖的刚度,而且可使原来单独工作的索系形成整体,提高屋盖承受集中力和不均匀荷载的能力。
对于纵向两端支撑结构水平刚度较大,而横向两端支撑较弱的矩形平面建筑物,采用横向加劲式单曲悬索屋盖尤其相宜。
国外应用单曲面单层悬索结构最大跨度的工程实例是德国法兰克福机场的5号双跨机库(图4),每跨由10个长135m、宽7.5M，厚8.c6m的预应力混凝土悬索带组成,每带净距3m,其间设置采光带。
索带两端悬挂在34m高的钢筋混凝土格构式墩座丰,中间则支承在跨度为78m的箱形截面J大梁一上。
在跨中最低处,将.22m宽的悬索带连成整体,做成有组织排水·为控制屋面的竖向变形,在板带中还设置了水平拉索。
2.2双曲面单层瓜索结构双曲面单层悬索结构,常用于圆形平面的建筑,钢索由圆心向四周按幅射状布置,屋面形成一个下凹的旋转面(图5(a))。
钢索两端分别锚固于周边外环和中央内环上。
由于在钢索拉力作用下外环受压,内环受拉,因此,外环与内环分别采用钢筋混凝土和钢材,以适应它们的受力需要;也有的工程是将内环支承于建筑物中央的单根或多根支柱上的,形成了伞形悬索结构(图5(b)),如淄博市长途汽车站候车厅(D=50。
)。
柳州水泥厂熟料库(D二80m)等都采用了这种伞形悬索结构(图6)。
在均布荷载作用下,、在圆形平面内呈幅射状布置的各条拉索内力相等,内力值随垂度的增加而减小。
但是在椭圆形的平面上,由于各条拉索内力不等,同时在受压外环上将存在较大的弯矩,因此椭圆形平面的双曲面单层悬索结构很少采用。
国外应用双曲面单层悬索结构最大跨度的工程实例有:美国阿拉美达郡体育馆 (D=13Om,它的钢筋混凝土外环是支承在32根X形的钢筋混凝土支柱上,钢内环直径为13.8m,内、外环间按幅射状设置了96功56钢铰线,钢索用钢量仅为6.6kg/m“;此外乌拉圭蒙地维多体育馆(D二94m)也采用了这种形式的悬索屋盖结构。
这种悬索结构因为是单层索,因此都采用了重屋盖来增强屋盖刚度,并且还施加了预应力2.3一单曲面双层雄卑结构单曲面双层悬索结构是在平行拉索体系的墓础上增设一层反向曲率的钢索构成的。
下凹一曲面为承重索,上凸曲面为稳定索,上下两层索间设有系杆(圆钢或钢索)。
通过这些系杆对上、下层索施加预应力,以增强双层悬索结构的刚度和稳定性。
这种形式的悬索结构大都做成轻屋盖,且抗震性能也较好,它多用于矩形平面的单跨建筑。
上承重索的垂度一般取跨度的l/17~1/20,下稳定索的拱度则取跨度的1/20一1/25。
我国江苏无锡市体育馆(43mx40m)就采用了单曲面双层悬索结构屋盖(图7(a))。
该设计的特点是将位于同一平面的承重索与稳定索在中点交接,可以提高结构抵抗不对称变形的能力和屋盖刚度。
这种承重索和稳定索组成的双层悬索结构,因双索均位于同一竖向平面内,索与系杆构成了类似索梁或索析架体系,属受力平面体系,因此也称此为拉索析架。
吉林冰球馆屋盖是在单面双层悬索结构形式基础上,采用了双层预应力悬索结构 (67.4mx76.8m)(图7(。
)),与无锡县体育馆不同之处是承重索和稳定索不在一个平面内,而是相互错开半个柱距,形成立体拉索析架。
国外瑞典的斯德哥尔摩冰球馆屋盖工程 (见图8)也是采用了上述这种形式的悬索结构,它的平面尺寸为83mx118m,这是国外具有代表性的单曲面双层悬索结构形式。
2.4双曲面双层瓜索结构双曲面双层悬索结构是在双曲面单层悬索结构的基础上增设了一层按辐射状布置的稳定索而形成的。
由于增设了一层稳定索,屋面刚度进一步有所提高,抗凤、抗震性能有所增强,这为悬索屋盖结构采用轻型屋面提供了条件。
这也是目前在圆形平面建筑中应用较多的一种悬索结构。
双曲面双层悬索结构的稳定索,可置于承重索之上,也可置于承重索之下,或使两层索相互交叉。
屋面形状也随之变化,或呈凸形、凹形或波形。
在索拉力作用下,受拉的中心内环多用钢材制作,受压的外环则根据索的布置情况,设置一道或两道钢筋混凝土圈梁。