索结构(2)-结构体系

单层悬索体系
预应力 双层索系
预应力索网
2
新型 悬索结构
劲性索系
横向加劲 单层索系
索拱体系& 张弦体系
悬挂体系& 斜拉体系
3
Single -layer Cable Single-layer Cable System System
1. 1.单层悬索体系 单层悬索体系
• 最简单的一种悬索结构形式，结构思想来源于 悬索桥。
外环
内环
稳定索


撑杆
73.2
承重索
The Auditorium in Utica, USA，1960
美国纽约由提喀市大会堂
18
★ 车辐式双索体系的几种变化
建成年份：1958 圆形平面：D=104, d=20, h=8.5m 耗钢量：53kg/m2
布鲁塞尔世博会美国馆
建成年份：1960 圆形平面：D=73.2m, h=6.1m 耗钢量：17.1kg/m2
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2. 预应力双索体系 2.预应力双索体系
Pre -stressed Double -layer Cable Pre-stressed Double-layer Cable System System
2.1 平面双索系统 Plane Double-Cable System
主索 (承重索） 拉杆 副索 (稳定索）
主索 (承重索）
副索 (稳定索）
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¾ 几种不同形式的平面双索结构
凸式
凸凹式
凹式
索桁架 （Jawerth体系）
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Johanneshov Ice Stadium in Stockholm，1962
瑞典斯德哥尔摩约翰尼绍夫滑冰场
• 近似矩形平面118×83 m，采用Jawerth体系 • 屋面采用预制轻质混凝土板 • 屋面索耗钢量2.98kg/m2
a) 平行布置
b) 辐射布置
c) 网状布置
4
德国乌柏特市游泳馆
Swimming Hall at Wuppertal, German, 1956
最早的单层悬索结构,L=65m
5
德国多特蒙德展览大厅
Exhibition Hall at Dortmund, German, 1956 跨度最大的单层单向悬索结构,L=80m
①
②
③
9
Dulles International Airport Terminal，1957
华盛顿杜勒斯机场候机厅
• 矩形平面195.2×51.5m • 屋面采用预制轻质混凝土板，灌缝处理。
10
★ 结构设计关键参数
索的垂度与跨度之比（垂跨比）是影响单层悬 索体系工作性能的重要参数。 • 垂跨比小——屋面较平，索拉力大，稳定性 和刚度较差； • 垂跨比大——索拉力小，稳定性和刚度好但 结构空间大，经济性不好； • 合理垂跨比 1/20~1/10
5.3 悬索结构体系
Structural System of Cable Structures
主讲人：武 岳
哈尔滨工业大学
(a)
(d)
索结构的核心问题是形状稳定性问题，为使其 能够有效抵抗机构性位移，就必须采取不同的构造 措施，由此就形成各种不同的悬索体系。
(b) (e)
(c)
(f)
1
传统 悬索结构
20
Pre -stressed Cable Pre-stressed Cable Net Net
3. 3. 预应力鞍形索网 预应力鞍形索网
¾ 双层索系的工作原理类似；区别在于后者属于平 面体系，而前者属于空间体系。
P 承重索 稳定索
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a)
Baidu Nhomakorabea
b)
c)
d)
e)
f)
g)
a) 空间曲梁支承 b) 直线梁支承 c) 抛物线形拱支承 d) 倾斜大拱支承
全部空调电气设备放在悬索上，目的是增加屋盖 重量，增强悬索稳定性。
• 重屋面使悬索截面增大，支承结构的受力也相应 增大，从而影响经济效果。
8
★ 采用预应力钢筋混凝土悬挂薄壳
1) 挂屋面板 2) 加超载，然后灌缝 3) 待缝结硬后卸去超载 形成悬挂薄壳 是重屋面体系的进一步 演进，其屋面不仅提供重 力，而且参加结构工作。
e) 两对抛物线拱支承 f) 柔性边界索支承 g) 桅杆支承
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美国雷里体育馆
The Raleigh Arena, USA, 1953
• 第一个具有现代意义的大跨度索网屋盖结构 • 近圆形平面 92×97 m，索网格1.83×1.83m • 稳定索拱跨比1/10，承重索垂跨比1/9 • 钢筋混凝土拱截面4.27×0.76m，与地面呈 21.8°角。
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加拿大卡尔加里滑冰馆
Pengrowth Saddle Dome, Calgary, Canada, 1983
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2.2 园形平面的双层索系
Double-layer Cable System with Circular Plan
辐射布置
网状布置
17
★ 车辐式双层悬索体系

是圆形平面的屋盖中常 用的结构形式之一。 由外环、内环及联系内 外环的两层辐射方向布 置的钢索组成。 外环受压，一般用钢筋 混凝土做成，支承在周 边的柱列上。内环受 拉，一般采用钢结构。
6
Oakland Coliseum Arena，California，1966
美国奥克兰市比赛馆
最大跨径的碟形单层悬索结构，D=128m
7
★ 设置重屋面
• 设置重屋面的作用——使均布重力荷载具有优势 以保证初始形状的相对稳定性。
建成年份：1967 圆形碟状：D=123m 垂跨比：1/11
美国纽约Madison广场公园体育馆
纽约Utica市大会堂
建成年份：1980 圆形平面：D=61, d=8，h=6m 耗钢量：32.6kg/m2
成都城北体育馆
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The Workers’ Gymnasium, Beijing, 1961
首都工人体育馆
• 车辐式双层索系 • 圆形平面：D=94m • 耗钢量：54kg/m2
该结构设计在当时达到了 很好的技术经济指标，受到 国内、外工程界的好评。迄 今为止，仍是我国跨度最大 的悬索屋盖结构。
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★ 稳定索的作用

可以抵抗风吸力的作用； 可以通过张拉稳定索对体系施加预张力； 稳定索与承重索一起抵抗竖向荷载作用，从而 使体系的刚度得到提高。 可以采用轻屋面，因而具有较好的抗震性能。
主索 (承重索）

副索 (稳定索）
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★ 结构设计关键参数
承重索的垂跨比和稳定索的拱跨比是影响 双层索系工作性能的重要几何参数。 承重索垂跨比：1/15~1/20 稳定索拱跨比：1/20~1/25