《悬索结构实用教案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《悬索结构实用教案（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、8.1 8.1 概述概述(i sh)(i sh)定义(dngy)以一系列受拉钢索为主要承重构件，按照一定的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撑结构上而形成的一种空间结构。第1页/共34页第一页，共35页。8.1 8.1 概述概述(i sh)(i sh)历史最早应用于桥梁工程中泸定桥，康熙(Kngx)年间净跨100m，宽2.8m第2页/共34页第二页，共35页。8.1 8.1 概述概述(i sh)(i sh)历史(lsh)最早应用于桥梁工程中金门大桥，1937年，主跨1280m第3页/共34页第三页，共35页。8.1 8.1 概述概述(i sh)(i sh)历史(lsh)最早应
2、用于桥梁工程中江阴长江大桥，1999年，主跨1385m第4页/共34页第四页，共35页。8.1 8.1 概述概述(i sh)(i sh)历史应用(yngyng)于建筑工程中雷里竞技馆，1953年第5页/共34页第五页，共35页。8.1概述(ish)特点1悬索结构( jigu)受力合理，用料经济。当采用高强度材料时，更可大大减轻结构( jigu)自重，因而可以较经济地跨越很大的跨度。但悬索体系的文承结构( jigu)往往需要耗费较多的材料，其用钢量均超过钢索部分。2施工便捷、施工设施简单。由于钢索自重很小，索的架设按装利用简便的施工机具便可完成，不需要大型起重设备和搭设大量脚手架，也不需要模板；
3、还可利用架设好的钢索安装屋面材料第6页/共34页第六页，共35页。第一节第一节 概述概述(i sh)(i sh)特点3适应性强，造型(zoxng)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(zoxng)。4与桁架、刚架、拱和网架等常规结构相比，悬索的荷载与位移、荷载与索力的关系曲线呈非线性。5悬索结构的稳定性较差，是一种可变体系，其平衡形式随荷载分布方式而变化。第7页/共34页第七页，共35页。8.1 8.1 概述概述(i sh)(i sh)特点6悬索结构的形状稳定性，与悬索的张紧程度有关(yugun)。悬索内拉力愈大，其抵
4、抗局部荷载引起的机构性位移的能力愈大，即形状稳定性愈好。7悬索结构的边缘构件和下部支承体系必须具有一定的刚度和合理的形式，以承受索段巨大的水平拉力。第8页/共34页第八页，共35页。8.2 8.2 受力与变形受力与变形(bin xng)(bin xng)特点特点支座反力H1与索的下垂度f成反比，2与索的跨度l的平方成正比。索的拉力1与索的下垂度f成反比，2与索的跨度l的平方成正比。索的变形(binxng)索属于柔性构件，索内仅有拉力，无弯矩和剪力，抗弯刚度可以忽略不计。索的形状随荷载的不同而改变。第9页/共34页第九页，共35页。8.3 8.3 悬索结构悬索结构(jigu)(jigu)的形式的
5、形式分类按钢索的平面布置和索力的传递方向单向悬索结构，双向悬索结构，轮辐式悬索结构按几何( jh)形态单曲面、双曲面悬索结构按钢索的竖向布置方式单层悬索结构，双层悬索结构，交叉索网。第10页/共34页第十页，共35页。1单层悬索结构(jigu)单层单向悬索结构由一群平行走向的承重索组成，曲面(qmin)下凹。山东淄博体育馆，54m跨单层平行索系，采用预加荷载方法使钢索与钢筋混凝土形成具有抗弯刚度的预应力悬挂薄壳。单层辐射状悬索结构悬索按辐射状布置，曲面(qmin)下凹。排水不利。中间可设柱。内环受拉，外环受压，并与悬索形成一自平衡体系。山东淄博长途汽车站（圆形，跨径50m）单层网状悬索结构网状
6、布置的单层索形成下凹曲面(qmin)，索正交。山东淄博化纤厂餐厅（30x30m）第11页/共34页第十一页，共35页。1单层悬索结构(jigu)特点单层悬索结构是一种几何可变体系(tx)。单层悬索结构的稳定性与索的初始拉应力有关抗风能力差第12页/共34页第十二页，共35页。1单层悬索结构(jigu)拉索水平力的传递通过(tnggu)竖向承重结构传至基础第13页/共34页第十三页，共35页。1单层悬索结构(jigu)拉索水平力的传递通过(tnggu)拉锚传至基础第14页/共34页第十四页，共35页。1单层悬索结构(jigu)拉索水平(shupng)力的传递通过刚性水平(shupng)构件传至抗
7、侧力墙第15页/共34页第十五页，共35页。1单层悬索结构(jigu)提高稳定性的措施A采用重屋面，如装配式钢筋混凝土屋面板。B采用预应力钢筋混凝土悬挂薄壳。山东淄博体育馆，54m跨单层平行索系，采用预加荷载方法使钢索与钢筋混凝土形成具有抗弯刚度的预应力悬挂薄壳。C采用横向加劲构件安徽体育馆，外包尺寸72m53m不等边6角形，长向采用单曲承重(chngzhng)索，横向按柱距6m设置轻型钢屋架作为加劲构件，调整两端支座位移使索建立预应力第16页/共34页第十六页，共35页。2双层悬索结构(jigu)组成由一系列承重索和相反曲率的稳定索组成。单曲面双层悬索结构无锡体育馆(43m40m)，单曲面双
8、层悬索结构，其上下索位于同一竖面内,承重索与稳定索在跨中交接，类似拉索衍架，受力属平面体系。吉林冰球馆(76.8m67.4m)，承重和稳定索不在同一竖面上(minshn)，相互错开半个柱距，形成空间(立体)拉索桁架。在跨中间2/3范围内稳定索高于承重索，靠近两端稳定索则低于承重索。第17页/共34页第十七页，共35页。2双层悬索结构(jigu)双层辐射状悬索结构中心环环向受拉，也可以(ky)为不受拉构件。稳定索不仅用于保持承重索的稳定性，而且直接承受屋面传来的荷载。北京工人体育馆,1962年建成屋盖采用直径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，
9、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）,中心环不受拉。第18页/共34页第十八页，共35页。2双层悬索结构(jigu)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。外形与受力特点类似于承受横向荷载的传统平面桁架具有良好的结构刚度(nd)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(nd)和形状稳定性布置方式有平行，辐射，网状第19页/共34页第十九页，共35页。2双层悬索结构(jigu)预应力鞍形悬索结构承重索下凹，稳定索上凸，均受拉。负高斯曲面必须
10、对索网施加预应力边缘构件可以是柔性构件浙江人民体育馆，1967年建成，杭州鞍形双曲抛物面正交索网悬索屋盖，平面为椭圆形，长轴80m，短轴60m。边缘构件是闭合空间曲梁(qlin)，截面2x0.8m。天津大学健身房卡尔加里滑冰馆长轴135.3m，短轴129.4m。世界第一。第20页/共34页第二十页，共35页。3组合(zh)悬索结构将悬索体系(tx)与中间支承结构组合在一起而形成的一种新型结构。中间支承结构承受荷载较大，采用刚度大，受理合理的拱，刚架，索拱体系(tx)。四川省体育馆(73.7m79.4m)，屋盖为索网结构，采用一对相互倾斜、跨度102.5m的钢筋混凝土拱作为中间支承(两片索网一边
11、支承在拱上，三边支承在梁上)。青岛体育馆(87m72m)，与四川省体育馆相似，采用一对跨度为109m交叉的钢筋混凝土箱形拱作为中间支承。第21页/共34页第二十一页，共35页。耶鲁大学(yldxu)冰球馆美国建筑师沙里宁设计，1958年建成。冰球馆采用悬索结构，钢索挂在中间一道拱形脊梁和周边的梁圈上。场内可容纳(rngn)3000名观众。冰球馆的外形象一只海龟似的甲壳动物。第22页/共34页第二十二页，共35页。北京(bijn)朝阳体育馆北京朝阳(choyng)体育馆(60m78m)采用预应力索拱体系作为索网的中间构架。第23页/共34页第二十三页，共35页。代代木体育馆日本著名建筑师丹下健三
12、的作品，包括一座游泳馆和一座球类馆，1964年落成，它是为1964年东京(dnjn)奥运会而建。两座体育馆都采用悬索结构，游泳馆平面有如两个错置的新月形，球类馆平面如蜗牛形。第24页/共34页第二十四页，共35页。4混合(hnh)悬挂体系由柔性(ruxn)悬索与刚性构件组成索拱体系，吊挂式混合结构，斜拉式混合结构第25页/共34页第二十五页，共35页。8.3 8.3 悬索桥简介悬索桥简介(jin ji)(jin ji)桥面支承在悬索（通常称大缆）上的桥称为悬索桥。英文为SuspensionBridge，是“悬挂的桥梁(qioling)”之意，故也有译作“吊桥”的。“吊桥”的悬挂系统大部分情况下
13、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。第26页/共34页第二十六页，共35页。第四节第四节 悬索桥简介悬索桥简介(jin ji)(jin ji)和拱桥不同的是，作为承重结构的拱肋是刚性的，而作为承重结构的悬索则是柔性的。悬索的截面只承受拉力。为了避免在车辆驶过时，桥面随着悬索一起(yq)变形，现代悬索桥一般均设有刚性梁（又称加劲梁）。桥面铺在刚性梁上，刚性梁吊在悬索上。现代悬索桥的悬索一般均支承在两个塔柱上。塔顶设
14、有支承悬索的鞍形支座。承受很大拉力的悬索的端部通过锚碇固定在地基中，个别也有固定在刚性梁的端部者，称为自锚式悬索桥。第27页/共34页第二十七页，共35页。第四节第四节 悬索桥简介悬索桥简介(jin ji)(jin ji)悬索桥的优点内力传递(chund)明确在一定的垂度下，主索的内力与桥跨长度接近正比关系，工程量不应跨长而剧增。施工方便活载比例小外形美观主结构的部件重量和尺寸都小，运输、架设方便。第28页/共34页第二十八页，共35页。第四节第四节 悬索桥简介悬索桥简介(jin ji)(jin ji)组成及特点主缆：主要的承重构件加劲梁（桁架）提供桥面系和防止桥面发生过大的挠曲和扭曲变形吊索
15、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(zhngl)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。桥面第29页/共34页第二十九页，共35页。悬索桥世界之最1明石海峡大桥(dqio)1991m，日本1998，桁架，上公6下铁22大带桥(GreatBelt)1624m，丹麦1996，箱梁，63恒伯尔桥(Humber)1410m，英国1981，箱梁，44江阴长江公路大桥(dqio)1385m，
16、中国1999，箱梁，65香港青马大桥(dqio)1377m，中国1997，桁架，上公6下铁2公4第30页/共34页第三十页，共35页。悬索桥工程(gngchng)实例1日本明石大桥世界上跨度(kud)最大的钢结构悬索公路桥。总长3911米；索塔间跨度(kud)1991米，为世界第一；第31页/共34页第三十一页，共35页。悬索桥工程(gngchng)实例2江阴长江公路(gngl)大桥大跨径钢悬索桥桥型。主跨1385米，总长3071米；世界第四第32页/共34页第三十二页，共35页。悬索桥工程(gngchng)实例3金门大桥（GoldenGateBridge）地点(ddin)：旧金山海湾，193
17、7年通车主跨：4200ft，这一长度记录保持了29年第33页/共34页第三十三页，共35页。感谢您的欣赏(xnshng)第34页/共34页第三十四页，共35页。内容(nirng)总结8.1 概述。2施工便捷、施工设施简单。山东淄博体育馆，54m跨单层平行(pngxng)索系， 采用预加荷载方法使钢索与钢筋混凝土形成具有抗弯刚度的预应力悬挂薄壳。网状布置的单层索形成下凹曲面，索正交。吉林冰球馆(76.8m67.4m) ，。中心环环向受拉，也可以为不受拉构件。边缘构件可以是柔性构件。长轴135.3m，短轴129.4m。四川省体育馆(73.7m79.4m)，。重力式和隧洞式。主跨1385米，总长3071米第三十五页，共35页。
