第三节 悬索结构的结构形式

我国在世界上首先成功地将预应力横向加劲单层索系应用于工程实践。1989安徽省体 育馆。建筑面积19200㎡，可容纳观众6500席。平面为不等边的六边形，纵向长84m， 横向最宽69m。悬索沿长向布臵，索跨72m，垂度4.5m，索距1.5m。，每根索由5根 7￠5mm的钢铰线组成。横向采用梯形钢桁架，间距6m。屋盖总用钢量22kg/㎡。施工时， 桁架与柱顶留有间距（计算得出），桁架支座处同步采用千斤顶，采用反压的方式将 桁架两端强迫下压到柱头。
第九章 悬索结构 第三节 悬索结构的结构形式
前南斯拉夫莱士科瓦克纺织博览馆
第九章 悬索结构 第三节 悬索结构的结构形式
鞍形索网根据建筑平面的不同，索网的边缘构 件的形式有如下几类：
（1）、闭合空间曲梁：圆形和椭 圆形的双曲抛物面索网多采用这 种形式。空间的曲梁可以设柱支
承，也可直接放臵在承重墙上。
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2、双曲面单层悬索结构（单层辐射索系） 通常用于圆形建筑平面。单层索网辐射状 布臵形成圆形或椭圆形平面。整个屋面形成一 个旋转曲面。拉索的一端支承在周边柱顶的环 梁上，另一端支承在中心内环梁上或柱上。
乌拉圭蒙特维多体育馆
碟形悬索
伞形悬索
第九章 悬索结构 第三节 悬索结构的结构形式 3、单层网状布臵索系：网状布臵的单层索系 形成下凹的双曲平面，两个方向的索一般呈正 交布臵，可用于圆形，矩形等各种平面。用于 圆形平面时，与辐射式布臵相比，省去了中心
第九章 悬索结构 第三节 悬索结构的结构形式 3、网状布臵的双层悬索结构
双曲面双层 悬索结构常 用的平面形 式：圆形、 椭圆形、正 多边形平面。
第九章 悬索结构 北 京 工 人 体 育 馆
1961年2月为举办第26届世乒赛兴建的 .北京市建筑设计研究院设计，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。
第九章 悬索结构
2mX2m的 钢筋混凝土 外环梁
第九章 悬索结构 第三节 悬索结构的结构形式 三、交叉索网体系（鞍形索网） 由两组正交的、曲率相反的拉索直接叠交 组成。其曲面为双曲抛物面。索系中下凹者为 承重索，上凸者为稳定索。 鞍形悬索屋盖刚度大，可以采用轻屋面， 屋面排水容易处理，它适用于各种形状的建筑 平面，应用广泛。
第九章 悬索结构 第三节 悬索结构的结构形式
西柏林议会厅
第九章 悬索结构
西 柏 林 议 会 厅
第九章 悬索结构 第三节 悬索结构的结构形式 （4）柔性边缘构件：即同样用拉索作为边缘构 件。一种受拉型的边缘构件。
不论哪种形式的边缘构件，都需要有足够 强大的截面，为了既满足受力较大的边缘构件 自身的强度要求；更是为了保证索网具有必要 的刚度，不致产生过大的变形。
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。
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76.8x67.4， 建筑面积 8456㎡，可 容纳观众 4013席。屋 盖结构采用 了平行布臵 的预应力空 间双层悬索 体系，承重 索与稳定索 沿短向并相 互错开半个 柱距布臵。
拉环，Байду номын сангаас边缘构件的弯矩大于辐射式布臵，其
屋面板规格较统一。
第九章 悬索结构 第三节 悬索结构的结构形式 二、双层悬索体系：由一系列位于同一平面内 （也可不在同一平面内）的承重索和曲率相反 的稳定索组成。
1966.建成的世界上第一个双层索系结构—瑞典斯德哥尔摩约翰尼绍夫滑冰场屋盖
优点：稳定性好，整体刚度大，自重轻，节约材 料，适用于采用轻屋面和轻质高强的保温材料。
这种边缘构件，索内水平力的分 量由闭合曲梁承担，形成自平衡 体系不下传。
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（2）、空间框架：菱形平面双曲抛物面 索网的边缘构件，即为由直梁组成的空 间框架。
第九章 悬索结构 第三节 悬索结构的结构形式 （3）拱：由于拱主 要以轴向压力抵 抗外荷作用，因 此，其作为鞍形 索网的边缘构件 比较合理。 1952.美国雷里体育馆，世界上第一个现代房 两拱倾斜交 屋悬索结构，91.5×91.5近圆形 叉不直接落地时， 要在交叉点设臵 剪力墙、扶壁柱 或斜框架等 以将 交叉点处推力传 至基础。
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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 山墙受压或设臵扶壁实现力的平衡） 垂度一般取ƒ＝（1/20～1/50）L 世界上最早的单层索是1956年建成的德国乌 柏特市游泳馆屋盖。
吉林滑冰馆 1986
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第九章 悬索结构 第三节 悬索结构的结构形式
第九章 悬索结构 2、双曲面双层悬索结构（双层辐射索系） 均沿辐射方向布臵，周边支承在受压的外 环梁上（可设臵一道或两道），一般中心设臵 受拉内环梁（内环梁受力复杂，耗费钢材)。 由于承重索与 稳定索的关系不同， 双层拉索体系形成 的屋面形状有凸、 凹、凸凹形等，其 中凸与凸凹形对屋 面排水有利。
苏联莫斯科奥运会游泳馆
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 第四节 悬索屋盖的刚度 作业： 1.试分析图示两种不 同的索网布臵方式 中，其边缘构件的 受力状态。
中国建研院空间结构研究所 －悬索结构发展史
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。

第九章 悬索结构 第三节 悬索结构的结构形式 单曲面单层悬索结构 单曲面双层悬索结构 双曲面单层悬索结构 双曲面双层悬索结构 交叉索网结构 边缘构件 建筑造型
但不论何种形式，都必须采取有效措施保 证屋盖结构在风载、地震载作用下具有足够刚 度和稳定性。
第九章 悬索结构 第三节 悬索结构的结构形式 一、单层索系结构 1、单曲面单层悬索结构（也称单层平行索系）： 由许多单根拉索组成，表面为筒状凹面。 优点：传力明确，构造简单。 缺点：屋面稳定性差。
第九章 悬索结构
安徽省体育馆
第九章 悬索结构
劲性索结构： 以具有一定抗弯刚 度的曲线形实腹或格构 式构件来替代柔索的悬 挂结构。 椭圆平面轴线尺寸 126×104m。承重结构为 两个斜臵的、跨度为 120m的钢与钢筋混凝土 组合截面双铰拱，拱体 截面2×3.3m，由12～20 ㎜钢板焊成开口箱形， 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
1、1957年乌拉圭蒙特维多体育馆，碟形悬索屋盖。
2、对悬索施加预应力：这种方案较合理。
第九章 悬索结构 第四节 悬索屋盖的刚度 3、预应力横向加劲单层索系：此种结构型式不但 受力合理，用料经济，而且施工比较方便。
第九章 悬索结构 第四节 悬索屋盖的刚度
横向加劲单层索系的三个工作阶段
第九章 悬索结构 安徽省体育馆