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1、第九章第九章悬索结构悬索结构建筑结构与选型建筑结构与选型9.1概概述述9.2悬索结构的受力和变形特点悬索结构的受力和变形特点9.3悬索结构的形式悬索结构的形式9.4悬索结构的稳定悬索结构的稳定1 1悬索结构课件悬索结构课件2 2悬索结构课件悬索结构课件9.1概述概述9.1.1悬索结构的概念悬索结构的概念9.1.2悬索结构的发展悬索结构的发展9.1.3悬索结构的特点悬索结构的特点3 3悬索结构课件悬索结构课件9.1.19.1.1悬索结构的概念悬索结构的概念悬索结构的概念悬索结构的概念悬索结构由悬索结构由悬索结构由悬索结构由受拉索、边缘构件和下部支承构件受拉索、边缘构件和下部支承构件受拉索、边缘构
2、件和下部支承构件受拉索、边缘构件和下部支承构件所组成。拉索一所组成。拉索一所组成。拉索一所组成。拉索一般采用高强钢丝组成的钢铰线、钢丝绳或钢丝束；边缘构件和下部般采用高强钢丝组成的钢铰线、钢丝绳或钢丝束；边缘构件和下部般采用高强钢丝组成的钢铰线、钢丝绳或钢丝束；边缘构件和下部般采用高强钢丝组成的钢铰线、钢丝绳或钢丝束；边缘构件和下部支承构件则常为钢筋混凝土结构。支承构件则常为钢筋混凝土结构。支承构件则常为钢筋混凝土结构。支承构件则常为钢筋混凝土结构。4 4悬索结构课件悬索结构课件9.1.29.1.2悬索结构的发展：悬索结构的发展：悬索结构的发展：悬索结构的发展：最早应用于桥梁工程中最早应用于桥
3、梁工程中最早应用于桥梁工程中最早应用于桥梁工程中房屋建筑中，蒙古包、帐篷可看做悬索结构的雏形房屋建筑中，蒙古包、帐篷可看做悬索结构的雏形房屋建筑中，蒙古包、帐篷可看做悬索结构的雏形房屋建筑中，蒙古包、帐篷可看做悬索结构的雏形5 5悬索结构课件悬索结构课件现代大跨度悬索屋盖结构的广泛应用，则只有半个世纪的历史。现代大跨度悬索屋盖结构的广泛应用，则只有半个世纪的历史。现代大跨度悬索屋盖结构的广泛应用，则只有半个世纪的历史。现代大跨度悬索屋盖结构的广泛应用，则只有半个世纪的历史。第一个现代悬索屋盖是第一个现代悬索屋盖是第一个现代悬索屋盖是第一个现代悬索屋盖是19531953年建成的雷里竞技馆，采用以
4、两个年建成的雷里竞技馆，采用以两个年建成的雷里竞技馆，采用以两个年建成的雷里竞技馆，采用以两个斜置的抛物线拱作为边缘构件的鞍形正交索网。斜置的抛物线拱作为边缘构件的鞍形正交索网。斜置的抛物线拱作为边缘构件的鞍形正交索网。斜置的抛物线拱作为边缘构件的鞍形正交索网。6 6悬索结构课件悬索结构课件我国现代悬索结构之发展始于我国现代悬索结构之发展始于50年代后期和年代后期和80年代。北京的工年代。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。人体育馆和杭州的浙江人民体育馆是当时的两个代表作。北京工人体育馆：建于北京工人体育馆：建于1961年，其屋盖为圆形平面，直径年，其屋盖为圆形平面，直径
5、94m，采用车辐，采用车辐式双层悬索体系，由截面为式双层悬索体系，由截面为2mX2m的钢筋混凝土圈梁、中央钢环，以及辐的钢筋混凝土圈梁、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，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，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。并在上、下索之间起撑杆的作用。7 7悬索结构课件悬索结构课件9.1.39.1.3悬索结构的特点悬索结构的特点悬索结构的特点悬索结构的特点索索索索轴向受拉轴向受拉
6、轴向受拉轴向受拉便于建筑造型，各种平面便于建筑造型，各种平面便于建筑造型，各种平面便于建筑造型，各种平面施工较方便。自重小（施工较方便。自重小（施工较方便。自重小（施工较方便。自重小（10kg/m210kg/m2），屋面构件一般也较轻。），屋面构件一般也较轻。），屋面构件一般也较轻。），屋面构件一般也较轻。可创造良好物理性能的建筑空间。可创造良好物理性能的建筑空间。可创造良好物理性能的建筑空间。可创造良好物理性能的建筑空间。稳定性较差。稳定性较差。稳定性较差。稳定性较差。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，以边缘构件和下部支承必
7、须具有一定的刚度和合理的形式，以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。承受索端巨大的水平拉力。承受索端巨大的水平拉力。承受索端巨大的水平拉力。8 8悬索结构课件悬索结构课件9.2.19.2.1索的支座反力索的支座反力索的支座反力索的支座反力9.2.29.2.2索的拉力索的拉力索的拉力索的拉力9.2.3索的变形索的变形索的变形索的变形9.2悬索结构的受力特点悬索结构的受力特点单根索的受力与拱的受力有相似之处，都是属于轴心受力构件。单根索的受力与拱的受力有相似之处，都是属于轴心受力构件。9 9悬索结构课件悬索结构课件9.2.19.2.1索的支座反力索的支座反力
8、索的支座反力索的支座反力计算简图计算简图由由，支座反力支座反力为 索中任一截面的弯矩索中任一截面的弯矩为零，以跨中零，以跨中截面截面为矩心，矩心，则有有 式中，式中，1010悬索结构课件悬索结构课件9.2.29.2.2索的拉力索的拉力索的拉力索的拉力将索在将索在计算截面切断，如算截面切断，如图所示，由所示，由，可得，可得索的索的轴力在支座截面（力在支座截面（值最大）最大）为最大，在跨中截面（最大，在跨中截面（ ）时为最小。最小。1111悬索结构课件悬索结构课件9.2.3变形特点变形特点悬索是一个轴心受拉构件，既无弯矩也无剪力。悬索是一个轴心受拉构件，既无弯矩也无剪力。悬索承受单个集中荷载，形成
9、三角形；悬索承受单个集中荷载，形成三角形；悬索承受多个集中荷载，形成索多边形；悬索承受多个集中荷载，形成索多边形；悬索自重作用时，处于自然悬垂状态，为悬链线；悬索自重作用时，处于自然悬垂状态，为悬链线；悬索承受均布竖向荷载，形成抛物线；悬索承受均布竖向荷载，形成抛物线；悬索承受的竖向荷载自跨中向两侧增加时，形成椭圆。悬索承受的竖向荷载自跨中向两侧增加时，形成椭圆。1212悬索结构课件悬索结构课件9.3.19.3.1单层悬索体系单层悬索体系单层悬索体系单层悬索体系9.3.29.3.2双层悬索体系双层悬索体系双层悬索体系双层悬索体系9.3.3交叉索网体系交叉索网体系9.3.4工程实例工程实例9.3
10、悬索结构的型式悬索结构的型式悬索结构按屋面几何形式的不同，可分为单曲面和双曲面两类；悬索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、交单层悬索体系、双层悬索体系、交叉索网体系叉索网体系1313悬索结构课件悬索结构课件9.3.19.3.1单层悬索体系单层悬索体系单层悬索体系单层悬索体系水平梁和框架一起水平梁和框架一起承受悬索拉力承受悬索拉力水平梁水平梁承受悬索拉力承受悬索拉力悬索直接悬索直接锚挂于框架锚挂于框架斜拉索将斜拉索将悬索拉力悬索拉力拉向地锚拉向地锚1.单曲面单层拉索体系单曲面单层拉索体系(跨
11、度可达跨度可达80m，德国多特蒙特一展览厅，德国多特蒙特一展览厅，1956)1414悬索结构课件悬索结构课件拉索水平力的传递的三种方式：拉索水平力的传递的三种方式：1、通过竖向承重结构传至基础、通过竖向承重结构传至基础2、通过拉锚传至基础、通过拉锚传至基础3、通过刚性水平构件集中传至抗、通过刚性水平构件集中传至抗侧力墙侧力墙1515悬索结构课件悬索结构课件下凹双曲率碟形屋面下凹双曲率碟形屋面不便于排水，最大的不便于排水，最大的碟形屋面：碟形屋面：美国阿拉美国阿拉美达比赛馆，跨径美达比赛馆，跨径128m( (1967)伞形屋面伞形屋面最大的伞形屋面：最大的伞形屋面：前苏联伊利姆斯克前苏联伊利姆斯
12、克汽车库，跨径汽车库，跨径206m2.幅射式布置形式幅射式布置形式(适用于圆形，椭圆形平面适用于圆形，椭圆形平面)受拉内环采用钢制，受压外环采用钢筋混凝土制作。可比受拉内环采用钢制，受压外环采用钢筋混凝土制作。可比平行布置做到较大跨度。平行布置做到较大跨度。1616悬索结构课件悬索结构课件2.幅射式布置形式幅射式布置形式1717悬索结构课件悬索结构课件3.3.网状布置形式网状布置形式( (适用于圆形，矩形等各种平面适用于圆形，矩形等各种平面) )设计要点设计要点单层悬索体系垂跨比经验取值：单层悬索体系垂跨比经验取值：1/201/20 1/101/10加强形状稳定性的措施：加强形状稳定性的措施：
13、采用重屋面采用重屋面 采用预应力钢筋混凝土悬挂薄壳采用预应力钢筋混凝土悬挂薄壳 采用横向加劲构件采用横向加劲构件两向索正交布置两向索正交布置屋面板规格统一屋面板规格统一边缘构件弯矩大边缘构件弯矩大于幅射式布置于幅射式布置1818悬索结构课件悬索结构课件德国乌柏特市游泳馆1919悬索结构课件悬索结构课件德国多特蒙特展览大厅德国多特蒙特展览大厅2020悬索结构课件悬索结构课件前苏联克达斯若牙尔斯克车库前苏联克达斯若牙尔斯克车库2121悬索结构课件悬索结构课件日本古川市民会馆日本古川市民会馆2222悬索结构课件悬索结构课件9.3.29.3.2双层悬索体系双层悬索体系双层悬索体系双层悬索体系1.一般形
14、式一般形式由下凹的承重索，上凸的稳定索及它们之间的连系杆组成由下凹的承重索，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承重索垂跨比一般取1/20 1/15 ，稳定索拱跨比一般取稳定索拱跨比一般取1/20 1/252323悬索结构课件悬索结构课件2 .平行索系平行索系优点：稳定性好，整体刚度大。适宜于采用轻屋面优点：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，构成波形屋面布置，构成波形屋面2424悬索结构课件悬索结构课件错开布置，构成波形屋面错开布置，构成波形屋面2525悬索结构课件
15、悬索结构课件错开布置，构成波形屋面吉林滑冰馆屋盖结构形式错开布置，构成波形屋面吉林滑冰馆屋盖结构形式2626悬索结构课件悬索结构课件3.双曲面双层拉索索系双曲面双层拉索索系2727悬索结构课件悬索结构课件3.双曲面双层拉索索系双曲面双层拉索索系上索既是稳定索，又直接承载上索既是稳定索，又直接承载a)双层内环梁双层内环梁 b)双层外环梁双层外环梁c)双层内外环梁双层内外环梁d)单层外环梁网状布置单层外环梁网状布置e)双层外环梁网状布置双层外环梁网状布置2828悬索结构课件悬索结构课件瑞典斯德哥尔摩约翰尼绍夫滑冰场瑞典斯德哥尔摩约翰尼绍夫滑冰场2929悬索结构课件悬索结构课件芬兰赫尔辛基冰上运动场
16、芬兰赫尔辛基冰上运动场3030悬索结构课件悬索结构课件德国法兰克福机动车检修场德国法兰克福机动车检修场3131悬索结构课件悬索结构课件罗马尼亚布加勒斯特文体宫罗马尼亚布加勒斯特文体宫3232悬索结构课件悬索结构课件9.3.3交叉索网体系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。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。承重索之上。3333悬索结构课件
17、悬索结构课件交叉索网体系的边缘构件：交叉索网体系的边缘构件：a)3434悬索结构课件悬索结构课件3535悬索结构课件悬索结构课件交叉索网体系交叉索网体系3636悬索结构课件悬索结构课件前南斯拉夫莱士科瓦前南斯拉夫莱士科瓦克纺织博览馆克纺织博览馆3737悬索结构课件悬索结构课件加拿大卡尔加里滑冰馆加拿大卡尔加里滑冰馆3838悬索结构课件悬索结构课件9.4悬索内结构的稳定悬索内结构的稳定悬索屋盖结构的稳定性差，表现在两个方面，一是适应荷载变悬索屋盖结构的稳定性差，表现在两个方面，一是适应荷载变化的能力差，二是抗风吸、风振能力差。化的能力差，二是抗风吸、风振能力差。3939悬索结构课件悬索结构课件1
18、1增加悬索结构上的荷载增加悬索结构上的荷载增加悬索结构上的荷载增加悬索结构上的荷载2形成预应力所壳组合结构形成预应力所壳组合结构3形成索梁或索桁架组合结构形成索梁或索桁架组合结构4增设相反曲率的稳定索增设相反曲率的稳定索为使单层悬索屋盖结构具有必要的稳定性，一般可采为使单层悬索屋盖结构具有必要的稳定性，一般可采取以下几种措施：取以下几种措施：4040悬索结构课件悬索结构课件11增加悬索结构上的荷载增加悬索结构上的荷载增加悬索结构上的荷载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一般认为，当屋盖自重超过最大风吸力的1.11.3倍，即倍，即可认为是安全的。可认为是安全的。4141悬索
19、结构课件悬索结构课件22形成预应力索壳组合结构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。悬索共同受力、整体工作。4242悬索结构课件悬索结构课件33形成索梁或索桁架组合结构形成索梁或索桁架组合结构对于单曲面单层拉索结构体系（单层平行索系）可在索上搁对于单曲面单层拉索结构体系（单层平行索系）可在索上搁置横向加劲梁或加劲桁架形成索梁或索桁架。置横向加劲梁或加劲桁架形成索梁或索桁架。4343悬索结构课件悬索结构课件组成成形式形式拉索水平力的拉索水平力的传递优缺点缺点垂跨垂跨比比单层悬索索体体系系平
20、行索系平行索系（单曲面）曲面） 矩形，多矩形，多边形形 形成下凹形成下凹的的单曲率曲率曲面曲面1.通通过竖向承重向承重结构构传至基至基础2.通通过拉拉锚传至基至基础3.通通过刚性水平构件集性水平构件集中中传至抗至抗侧力力墙优点：点：传力明确，构力明确，构造造简单；缺点：屋面；缺点：屋面稳定性差，抗定性差，抗风能力能力小小 宜采用重屋面宜采用重屋面1/201/10辐射式索系射式索系（双曲面）（双曲面）圆形，形，椭圆形形1.碟形碟形一端支承在周一端支承在周边柱柱顶环梁上，另一端梁上，另一端支承在中心内支承在中心内环梁梁上上屋面排水屋面排水较为复复杂2.伞形形一端支承在周一端支承在周边柱柱顶环梁上，
21、另一端梁上，另一端支承在中心立柱上支承在中心立柱上排水通排水通畅，但中，但中间有有立柱立柱4444悬索结构课件悬索结构课件组成成形式形式拉索水平力的拉索水平力的传递优缺点缺点垂跨垂跨比比双双层悬索索体体系系由一系列下由一系列下凹的承凹的承重索和重索和上凸的上凸的稳定索定索组成成1.索桁架索桁架（联系系杆斜向杆斜向布置）布置） 2.索梁索梁（连杆杆布置成布置成竖腹杆腹杆形式）形式）平行索系平行索系两端必两端必须锚固在固在侧边构件上，或构件上，或通通过锚索固定索固定在基在基础上上优点：点：稳定性好，整定性好，整体体刚度大度大适宜于采用适宜于采用轻屋面屋面对于平行索系，承重于平行索系，承重索和索和稳
22、定索可在同定索可在同一平面内，也可一平面内，也可错开布置，构成波形开布置，构成波形屋面屋面承重承重索索1/201/15；稳定定索索1/251/20辐射式索射式索系系沿沿辐射方向布置，射方向布置，周周围支承在周支承在周边柱柱顶的受的受压环梁上，中心梁上，中心则设置受拉内置受拉内环梁梁分分为：上凸，下凹，：上凸，下凹，交叉形交叉形4545悬索结构课件悬索结构课件组成成形式形式拉索水平力的拉索水平力的传递优缺点缺点垂跨垂跨比比交交叉叉索索网网体体系系由两由两组相互相互正交的、曲正交的、曲率相反的拉率相反的拉索直接交叠索直接交叠组成，形成成，形成双曲抛物面双曲抛物面边缘构件的构件的形式可分形式可分为：
23、闭合曲合曲线形形环梁梁环梁呈梁呈马鞍形鞍形1.稳定性和定性和刚度度较好，好，2.适用于大跨度建筑适用于大跨度建筑屋盖，适用于屋盖，适用于圆形、形、椭圆形、菱形等建筑形、菱形等建筑平面平面缺点：需缺点：需设置置强强大的大的边缘构件，以构件，以锚固不固不同方向的两同方向的两组拉索。拉索。落地交叉落地交叉拱拱拱在一定高度相交拱在一定高度相交后落地后落地不落地交不落地交叉拱叉拱两拱在屋面相交两拱在屋面相交不相交的不相交的落地拱落地拱一一对落地拱不相交落地拱不相交拉索拉索结构构4646悬索结构课件悬索结构课件工程名称工程名称平面及尺寸平面及尺寸建成年份建成年份车辐式双层索系车辐式双层索系北京工人体育馆北
24、京工人体育馆成都城北体育馆成都城北体育馆广汉市文体馆广汉市文体馆圆形，直径圆形，直径94m圆形，直径圆形，直径61m圆形，直径圆形，直径44m196119791991双曲抛物面索网双曲抛物面索网天津大学健身房天津大学健身房浙江人民体育馆浙江人民体育馆新疆化肥厂俱乐部新疆化肥厂俱乐部椭圆形，椭圆形，24.636.6m椭圆形，椭圆形，60m80m椭圆形，椭圆形，36m50m196519671977平行双层空间索系平行双层空间索系吉林滑冰馆吉林滑冰馆矩形，矩形，59m72m1986平行双层平面索系（索桁架）平行双层平面索系（索桁架）无锡市体育馆无锡市体育馆矩形，矩形，43m44m1991我国悬索结构
25、工程一览表我国悬索结构工程一览表4747悬索结构课件悬索结构课件工程名称工程名称平面及尺寸平面及尺寸建成年份建成年份单层平行索系单层平行索系淄博市体育馆淄博市体育馆淄博市毛纺厂俱乐部淄博市毛纺厂俱乐部东营钻井公司体育馆东营钻井公司体育馆新汶矿务局体育馆新汶矿务局体育馆矩形，矩形，54m38m矩形，矩形，36m27m矩形，矩形，54m38m矩形，矩形，54m38m1986198719881989伞形单层辐射索系伞形单层辐射索系柳州水泥厂熟料库柳州水泥厂熟料库淄博市长途汽车站淄博市长途汽车站圆形，半径圆形，半径40m圆形，半径圆形，半径25m19871989单层悬挂索网单层悬挂索网淄博市化纤厂餐厅
26、淄博市化纤厂餐厅方形，方形，30m30m对角线主索支承对角线主索支承1987单层平行索系、以刚架作为中央支承单层平行索系、以刚架作为中央支承丹东体育馆丹东体育馆六边形，六边形，80m45m1988我国悬索结构工程一览表我国悬索结构工程一览表4848悬索结构课件悬索结构课件工程名称工程名称平面及尺寸平面及尺寸建成年份建成年份鞍形索网、以拱作为中央支承鞍形索网、以拱作为中央支承四川省体育馆四川省体育馆青岛市体育馆青岛市体育馆六边形，六边形，74m79m卵形，卵形，73m89m19881990鞍形索网、以索鞍形索网、以索-拱体系作为中央支承拱体系作为中央支承北京朝阳体育馆北京朝阳体育馆近似椭圆，近似
27、椭圆，66m78m1990横向加劲单层平行索系横向加劲单层平行索系安徽省体育馆安徽省体育馆上海扬浦区体育馆上海扬浦区体育馆潮州体育馆潮州体育馆六边形，六边形，72m53m矩形，矩形，45m54m方形，方形，55m56m198919891992斜拉屋盖结构斜拉屋盖结构奥林匹克体育中心体育馆奥林匹克体育中心体育馆奥林匹克体育中心游泳馆奥林匹克体育中心游泳馆呼和浩特民航机库呼和浩特民航机库无锡市游泳馆无锡市游泳馆矩形，矩形，70m83.2m矩形，矩形，78m117m矩形，矩形，42m63m矩形，矩形，19m31.5m1990199019911992我国悬索结构工程一览表我国悬索结构工程一览表4949
28、悬索结构课件悬索结构课件11斜拉索的布置斜拉索的布置斜拉索的布置斜拉索的布置22斜拉混合结构的工程实例斜拉混合结构的工程实例斜拉混合结构的工程实例斜拉混合结构的工程实例斜拉混合结构斜拉混合结构利用斜拉索可以组成各种斜拉混合结构。在梁、板、刚架、利用斜拉索可以组成各种斜拉混合结构。在梁、板、刚架、桁架、拱、壳体、网架、网壳等大跨度建筑结构中，都可以利用桁架、拱、壳体、网架、网壳等大跨度建筑结构中，都可以利用塔柱顶端伸出的斜拉索作为附加的弹性支承点，使结构的跨度减塔柱顶端伸出的斜拉索作为附加的弹性支承点，使结构的跨度减小，将受弯构件的传力途径改为由索和塔柱承受拉、压的传力途小，将受弯构件的传力途径
29、改为由索和塔柱承受拉、压的传力途径，以达到减小结构截面、减少材料用量的目的。在悬挑结构径，以达到减小结构截面、减少材料用量的目的。在悬挑结构中，斜拉索可以增加悬臂构件的约束，提高结构的安全度，平衡中，斜拉索可以增加悬臂构件的约束，提高结构的安全度，平衡倾覆力矩。倾覆力矩。5050悬索结构课件悬索结构课件11斜拉索的布置斜拉索的布置斜拉索的布置斜拉索的布置辐射式辐射式竖琴式竖琴式扇形扇形星形星形单向布置单向布置设计要求：尽量使塔柱轴心受压，减小塔柱顶点的水平合力，避设计要求：尽量使塔柱轴心受压，减小塔柱顶点的水平合力，避免塔柱内出现过大的弯矩免塔柱内出现过大的弯矩5151悬索结构课件悬索结构课件
30、2斜拉混合结构的工程实例斜拉混合结构的工程实例1、法国卡巴里奥收费站法国卡巴里奥收费站Cabariot收费站长收费站长152m，最宽处，最宽处32m，由，由4个个35m高的圆锥形高的圆锥形桅杆构成的主支撑，托起中央主粱通过横穿的流线型梁与周边桅杆构成的主支撑，托起中央主粱通过横穿的流线型梁与周边的三腹粱连接。稳定支撑杆则连接结构边缘和的三腹粱连接。稳定支撑杆则连接结构边缘和4大桅杆的基座。大桅杆的基座。整个膜材被双重绳套和橡皮带固定在构架上。整个膜材被双重绳套和橡皮带固定在构架上。5252悬索结构课件悬索结构课件1、法国卡巴里奥收费站法国卡巴里奥收费站5353悬索结构课件悬索结构课件1、法国卡
31、巴里奥收费站法国卡巴里奥收费站5454悬索结构课件悬索结构课件1、法国卡巴里奥收费站法国卡巴里奥收费站5555悬索结构课件悬索结构课件2、北京奥林匹克体育中心综合馆、北京奥林匹克体育中心综合馆该屋盖平面尺寸为该屋盖平面尺寸为80m112m。屋盖结构由三部分组成：一为两榀。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；三为部位的立体桁架，作为网壳一边的支座；三为8对共对共16根斜拉索。根斜拉索。5656悬索结构课件悬索结构课件3、北京奥林匹克体育中心游泳馆、北京
32、奥林匹克体育中心游泳馆该屋盖平面尺寸为该屋盖平面尺寸为78m117m。斜拉索一端锚固在钢筋混凝土塔筒。斜拉索一端锚固在钢筋混凝土塔筒上，另一端拉住沿建筑物纵向布置的中央箱形钢梁。横向布置的人上，另一端拉住沿建筑物纵向布置的中央箱形钢梁。横向布置的人字平面钢桁架一端支承在中央钢桁架上，另一端支承在钢筋混凝土字平面钢桁架一端支承在中央钢桁架上，另一端支承在钢筋混凝土框架柱上。框架柱上。5757悬索结构课件悬索结构课件4、斜拉桥、斜拉桥世界十大斜拉桥世界十大斜拉桥 苏通大桥（在建）苏通大桥（在建） 多多罗桥多多罗桥 诺曼底桥诺曼底桥 南京长江第三大桥南京长江第三大桥 南京长江第二大桥南京长江第二大桥
33、 武汉第三长江大桥武汉第三长江大桥 青州闽江大桥青州闽江大桥 杨浦大桥杨浦大桥 名港中央大桥名港中央大桥 徐浦大桥徐浦大桥 杭州湾跨海大桥杭州湾跨海大桥5858悬索结构课件悬索结构课件苏通大桥苏通大桥全长：全长：32.4km四项世界第一：四项世界第一：最大主跨：最大主跨：1088m最高塔桥：最高塔桥：300.4m最深基础：最深基础：131根长约根长约120米、直径米、直径2.5米至米至2.8米的钻孔灌注桩组成，承台长米的钻孔灌注桩组成，承台长114米、米、宽宽48米米最长拉索：最长拉索：577m5959悬索结构课件悬索结构课件香港昂船洲大桥香港昂船洲大桥主跨：主跨：1018m6060悬索结构课
34、件悬索结构课件多多罗大桥多多罗大桥多多罗大桥是本四连络桥项目总长多多罗大桥是本四连络桥项目总长59.4公里中尾道公里中尾道-今治线上的一部分，连接今治线上的一部分，连接着生口岛和大三岛。着生口岛和大三岛。桥梁形式：钢箱梁斜拉桥桥梁形式：钢箱梁斜拉桥全全长：长：1,480m主主跨：跨：890m桥桥塔塔高：高：222m6161悬索结构课件悬索结构课件诺曼底大桥诺曼底大桥主跨：856m6262悬索结构课件悬索结构课件南京长江二桥南京长江二桥南汊大桥主跨：南汊大桥主跨：628m6363悬索结构课件悬索结构课件悬索桥梁悬索桥梁6464悬索结构课件悬索结构课件6565悬索结构课件悬索结构课件1、明石海峡大
35、桥、明石海峡大桥明石海峡大桥全长明石海峡大桥全长3,911m，主跨，主跨1,991m，桥面宽，桥面宽35m，往，往返返6车道，是目前世界最长的悬索桥，通航净空车道，是目前世界最长的悬索桥，通航净空65m。此桥是一。此桥是一座位于明石海峡上的座位于明石海峡上的3跨跨2铰钢桁加劲梁结构的公路悬索桥，连接铰钢桁加劲梁结构的公路悬索桥，连接着淡路岛和本州岛，索塔高约着淡路岛和本州岛，索塔高约300m。该桥梁上部结构共使用钢。该桥梁上部结构共使用钢材材200,000吨，下部结构使用混凝土约吨，下部结构使用混凝土约1,420,000立方。立方。视频16666悬索结构课件悬索结构课件1、明石海峡大桥、明石海
36、峡大桥6767悬索结构课件悬索结构课件1、明石海峡大桥、明石海峡大桥6868悬索结构课件悬索结构课件1、明石海峡大桥、明石海峡大桥6969悬索结构课件悬索结构课件明石海峡大桥是世界上第一座主跨超过明石海峡大桥是世界上第一座主跨超过1英里英里(为为1609m)及及l海里海里(合合l852m)的桥的桥梁。梁。两边跨达两边跨达960m，是目前世界上最长的边跨。，是目前世界上最长的边跨。钢桥塔高为钢桥塔高为297m，是世界上第，是世界上第二高的桥塔（仅次于法国二高的桥塔（仅次于法国密佑高架橋密佑高架橋343米）。用米）。用钢桁式加劲梁，横截面尺寸为钢桁式加劲梁，横截面尺寸为35.5m14.0m。其梁高
37、比其它任何一座悬索桥都高。本桥桥面设有。其梁高比其它任何一座悬索桥都高。本桥桥面设有6车道，通航车道，通航净空高为净空高为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。因铁路荷载要求有求有4条主缆，而公路交通只要条主缆，而公路交通只要2条主缆就足够了。该桥条主缆就足够了。该桥2根根主缆直径为主缆直径为1122mm，为世界上直径最大的主缆；主缆钢丝的极限强度为为世界上直径最大的主缆；主缆钢丝的极限强度为1800MPa，也是世界记录。，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。牵引钢丝由主缆由预制平行钢丝
38、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年年1月，日本神月，日本神户地区发生里氏户地区发生里氏72级地震。造成级地震。造成5000多人死亡。震中位于明石海峡大桥南端，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接近里氏8级，当时在距该桥级，当时在距该桥50km远的桥梁与建筑都已经倒塌。地震发生时，远的桥梁与建筑都已经倒塌。地震发生时，
39、该桥刚刚完成桥塔与主缆施工工作，开始架设加劲梁。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，明石海峡根据初步研究，明石海峡大桥设计荷载可承受里氏大桥设计荷载可承受里氏85级地震，该桥在阪神地震中仅有微小损坏，由于地级地震，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面运动。两塔基础之间的距离增加了80cm，桥塔顶倾斜了，桥塔顶倾斜了10cm，使主跨增加，使主跨增加了近了近80cm，从而接近于，从而接近于l991m，主缆垂度因此减少了，主缆垂度因此减少了130cm。1、明石海峡大桥、明石海峡大桥7070悬索结构课件悬索结构课件2、大伯尔特桥（丹麦）、大伯
40、尔特桥（丹麦）主跨1624米，1996年建成大伯尔特桥大伯尔特桥,也叫斯托伯尔特桥、大带桥，它将丹麦第一大也叫斯托伯尔特桥、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。两岛海面距离英岛连接在一起。两岛海面距离18公里。以公里。以1988年价格计算，年价格计算，大贝尔特桥实际耗资大贝尔特桥实际耗资337亿丹麦克朗，约合亿丹麦克朗，约合48亿美元，是欧洲当亿美元，是欧洲当时预算最高的桥梁工程。大贝尔特桥分为东、西两段，中间以时预算最高的桥梁工程。大贝尔特桥分为东、西两段，中间以斯普奥人工岛作为中间
41、站。西桥从菲英岛到斯普奥岛，跨度斯普奥人工岛作为中间站。西桥从菲英岛到斯普奥岛，跨度6.6公里。公里。7171悬索结构课件悬索结构课件2、大伯尔特桥（丹麦）、大伯尔特桥（丹麦）7272悬索结构课件悬索结构课件2、大伯尔特桥（丹麦）、大伯尔特桥（丹麦）7373悬索结构课件悬索结构课件2、大伯尔特桥（丹麦）、大伯尔特桥（丹麦）7474悬索结构课件悬索结构课件3、润扬长江大桥（中国）、润扬长江大桥（中国）主跨主跨1490米，米，2005年建成年建成润扬大桥西距南京二桥约润扬大桥西距南京二桥约60公里，东距江阴大桥约公里，东距江阴大桥约110公里。工程全长公里。工程全长35.66公里，由北接线、北汊桥
42、、世业洲互通高架桥、南汊桥、南接线及延伸公里，由北接线、北汊桥、世业洲互通高架桥、南汊桥、南接线及延伸段等部分组成，主桥段等部分组成，主桥(包括北汊桥、世业洲互通高架桥和南汊桥包括北汊桥、世业洲互通高架桥和南汊桥)长长7.21公里公里,北引桥及北接线高架桥长北引桥及北接线高架桥长1.74公里，北接线长公里，北接线长10.27公里，南接线及延伸段长公里，南接线及延伸段长16.44公里。其中南汊主桥采用单孔双铰钢箱梁悬索桥，主跨径公里。其中南汊主桥采用单孔双铰钢箱梁悬索桥，主跨径1490米，为米，为目前中国第一、世界第三，桥下最大通航净宽目前中国第一、世界第三，桥下最大通航净宽700米、最大通航净
43、高米、最大通航净高50米，米，可通行可通行5万吨级巴拿马货轮。北汊桥采用万吨级巴拿马货轮。北汊桥采用176+406+176米的三跨双塔双索面米的三跨双塔双索面钢箱梁斜拉桥，长钢箱梁斜拉桥，长758米，桥下最大通航净宽米，桥下最大通航净宽210米、最大通航净高米、最大通航净高18米。全米。全线采用双向六车道高速公路标准，桥面平均宽线采用双向六车道高速公路标准，桥面平均宽31.5米（行车道宽米（行车道宽30米），设米），设计车速计车速100公里公里/小时，桥梁设计荷载等级汽车小时，桥梁设计荷载等级汽车-超超20级，挂车级，挂车-120。大桥设。大桥设计使用寿命为计使用寿命为100年。年。7575悬
44、索结构课件悬索结构课件3、润扬长江大桥（中国）、润扬长江大桥（中国）视频视频17676悬索结构课件悬索结构课件4、英国亨伯尔桥，主跨英国亨伯尔桥，主跨1410米，米，1981年建成年建成英国亨伯尔桥（又译恒贝尔桥），主跨英国亨伯尔桥（又译恒贝尔桥），主跨1410米米（280+1410+530），正交异性板桥面，桥宽），正交异性板桥面，桥宽28.5米，混凝土米，混凝土桥塔高桥塔高155.5米，三道横梁支撑，米，三道横梁支撑，1981年建成。年建成。7777悬索结构课件悬索结构课件4、英国亨伯尔桥英国亨伯尔桥7878悬索结构课件悬索结构课件5.中国江阴长江公路大桥，主跨中国江阴长江公路大桥，主跨1
45、385米，米，1999年建成年建成江阴长江公路大桥，位于江苏省江阴市黄田港以东江阴长江公路大桥，位于江苏省江阴市黄田港以东3200米的米的西山，主跨西山，主跨1385米（米（328+1385+295），桥塔高），桥塔高190米，为两根钢米，为两根钢筋混凝土空心塔柱与三道横梁组成的门式框架结构，重力式锚碇，筋混凝土空心塔柱与三道横梁组成的门式框架结构，重力式锚碇，主梁采用流线型箱梁断面，钢箱梁全宽主梁采用流线型箱梁断面，钢箱梁全宽36.9米，梁高米，梁高3米，桥面宽米，桥面宽29.5米，双向六车道，两侧各设宽米，双向六车道，两侧各设宽1.8米的风嘴，米的风嘴，1999年建成。年建成。7979悬索
46、结构课件悬索结构课件5.中国江阴长江公路大桥中国江阴长江公路大桥8080悬索结构课件悬索结构课件6中国香港青马桥，主跨中国香港青马桥，主跨1377米，米，1997建成建成香港青马大桥，公铁两用桥，主跨香港青马大桥，公铁两用桥，主跨1377米（米（333+1377+300），），但但300米边跨侧主缆不设吊杆，实际上只有米边跨侧主缆不设吊杆，实际上只有2跨加劲桁。桥塔高跨加劲桁。桥塔高131米，在青衣岛侧采用隧道式锚碇，在马湾岛侧采用重力式锚碇米，在青衣岛侧采用隧道式锚碇，在马湾岛侧采用重力式锚碇,加加劲桁梁高劲桁梁高7.54米，高跨比米，高跨比1/185，纵向桁架之间为空腹式桁架横梁，纵向桁架
47、之间为空腹式桁架横梁，中部空间可容纳行车道及路轨，大桥上层桥面中部和下层桥面路轨中部空间可容纳行车道及路轨，大桥上层桥面中部和下层桥面路轨两侧均设有通气空格，形成流线型带有通气空格的闭合箱型加劲梁，两侧均设有通气空格，形成流线型带有通气空格的闭合箱型加劲梁，1997年建成。年建成。8181悬索结构课件悬索结构课件6中国香港青马桥中国香港青马桥8282悬索结构课件悬索结构课件6中国香港青马桥中国香港青马桥8383悬索结构课件悬索结构课件6中国香港青马桥中国香港青马桥8484悬索结构课件悬索结构课件6中国香港青马桥中国香港青马桥8585悬索结构课件悬索结构课件6中国香港青马桥中国香港青马桥8686
48、悬索结构课件悬索结构课件7.美国纽约维拉扎诺桥，主跨美国纽约维拉扎诺桥，主跨1298米，米，1964年建成年建成美国维拉扎诺桥，主跨美国维拉扎诺桥，主跨1298.45米米(370.33+1298.45+370.33)，双，双层桥面，桥宽层桥面，桥宽31.4米，加劲桁架高米，加劲桁架高8米，塔高米，塔高210米，米，1964年建成。年建成。8787悬索结构课件悬索结构课件7.美国纽约维拉扎诺桥美国纽约维拉扎诺桥8888悬索结构课件悬索结构课件8美国旧金山金门大桥，主跨美国旧金山金门大桥，主跨1280米，米，1937年建成年建成美国金门大桥，主跨美国金门大桥，主跨1280.2米（米（343.9+1
49、280.2+343.9），加），加劲梁高劲梁高7.6米，公路面宽米，公路面宽18米，两边各设米，两边各设3.3米的人行道，桥塔高米的人行道，桥塔高228米，采用由闭合格组成的截面，表面上组成显著的肋形线条，米，采用由闭合格组成的截面，表面上组成显著的肋形线条，宽度分三次作阶梯式收缩减小，每阶段高度及横梁高度自下而上逐宽度分三次作阶梯式收缩减小，每阶段高度及横梁高度自下而上逐渐减小，渐减小，1937年建成。年建成。视频1视频2视频3视频4视频58989悬索结构课件悬索结构课件8美国旧金山金门大桥美国旧金山金门大桥9090悬索结构课件悬索结构课件8美国旧金山金门大桥美国旧金山金门大桥9191悬索结
50、构课件悬索结构课件8美国旧金山金门大桥美国旧金山金门大桥9292悬索结构课件悬索结构课件8美国旧金山金门大桥美国旧金山金门大桥9393悬索结构课件悬索结构课件9.美国麦金纳克大桥，主跨美国麦金纳克大桥，主跨1158米，米，1957建成建成美国麦金纳克大桥，又称麦基诺海峡大桥，主跨美国麦金纳克大桥，又称麦基诺海峡大桥，主跨1158.2米，公米，公路面宽路面宽14.6米，中间设宽米，中间设宽0.6米的中间岛，两边各设一条宽米的中间岛，两边各设一条宽0.9米的米的人行道，钢塔架高人行道，钢塔架高160米，米，1957年建成年建成9494悬索结构课件悬索结构课件9.美国麦金纳克大桥美国麦金纳克大桥95
51、95悬索结构课件悬索结构课件10.日本南备赞濑户桥，主跨日本南备赞濑户桥，主跨1100米，米，1988年建成年建成日本南、北备赞濑户大桥，位于本四连络桥工程儿岛日本南、北备赞濑户大桥，位于本四连络桥工程儿岛-坂出线坂出线上，两桥均为三跨连续加劲桁梁双层公铁两用桥。南备赞濑户大桥上，两桥均为三跨连续加劲桁梁双层公铁两用桥。南备赞濑户大桥主跨主跨1100米（米（274+1100+274），北备赞濑户大桥主跨），北备赞濑户大桥主跨990米米（274+990+274），两桥宽），两桥宽30米，塔高米，塔高109.4米，加劲桁梁高米，加劲桁梁高13米，米，1988年建成。年建成。9696悬索结构课件悬索结构课件10.日本南备赞濑户桥日本南备赞濑户桥9797悬索结构课件悬索结构课件中国在建的两座悬索桥梁中国在建的两座悬索桥梁1、舟山西堠门大桥、舟山西堠门大桥1650米，中国，在建米，中国，在建2、阳逻长江大桥、阳逻长江大桥1280米，中国，在建米，中国，在建9898悬索结构课件悬索结构课件
