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第8章 悬索结构 第8章 悬索结构8.1 概述 8.1.1 悬索结构的形成 第8章 悬索结构8.1 概述 8.1.1 悬索结构的形成 定义 悬索结构基本组成 悬索结构 现存最早的悬索桥——四川泸定桥 世界最长的悬索桥——日本的名石大桥 日本明石海峡大桥位于本州岛与四国岛之间,主跨1991米(960+1991+960),全长3911米,抗震强度按1/150的频率,承受8.5级强烈地震和抗150年一遇的80m/s的暴风设计,为目前世界上跨度最大的悬索桥,也是世界上最长的双层桥,是联结内陆工业中的重要纽带。 金门大桥包括从钢塔两端延伸出去的部分,全长达2000米,为此,又分别在两侧修建了两座辅助钢塔,使桥形更加壮观。大桥的桥面宽27.4米,有6条车行道和两条宽敞的人行道。钢塔之间的大桥跨度达1280米,为世界所建大桥中罕见的单孔长跨距大吊桥之一。 奥克兰海港大桥是奥克兰极富代表性的一处景致。大桥连接奥克兰最繁忙的港口——怀提玛塔海港南北两岸,全长1020米。 游牧民族的帐篷 第8章 悬索结构8.1 概述8.1.2 悬索结构的特点 索―轴向受拉 便于建筑造型,容易适应各种平面; 施工较方便。自重小(10kg/m2),屋面构件也较轻。 可创造良好物理性能的建筑空间。 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,以承受索端巨大的水平拉力。 第8章 悬索结构8.1 概述8.1.2 悬索结构的特点 第8章 悬索结构8.1 概述8.1.3 悬索结构的发展 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1953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。 第8章 悬索结构8.1 概述8.1.3 悬索结构的发展 我国现代悬索结构之发展始于50年代后期和80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。 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。 第8章 悬索结构8.1 概述8.1.3 悬索结构的发展 第8章 悬索结构8.2 悬索的受力与变形特点8.2.1 索的支座反力 第8章 悬索结构8.2 悬索的受力与变形特点8.2.2 索的拉力 第8章 悬索结构8.2 悬索的受力与变形特点8.2.3 索的变形 第8章 悬索结构8.3 悬索结构的型式8.3.1 单层悬索体系 1)单曲面单层拉索体系(跨度可达80m,德国多特蒙特一展览厅,1956) 第8章 悬索结构8.3 悬索结构的型式8.3.1 单层悬索体系 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,如图所示。 拉索两端的支点可以是等高的也可以是不等高的;拉索可以是单跨的,也可以是多跨连续的, 曲面单层拉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,索的水平拉力不能在上部结构实现自平衡。必须通过适当的形式传至基础。 第8章 悬索结构8.3 悬索结构的型式8.3.1 单层悬索体系 第8章 悬索结构8.3 悬索结构的型式8.3.1 单层悬索体系 第8章 悬索结构8.3 悬索结构的型式8.3.1 单层悬索体系 第8章 悬索结构8.3 悬索结构的型式8.3.1 单层悬索体系 第8章 悬索结构8.3 悬索结构的型式8.3.1 单层悬索体系 2)单层双曲面拉索体系 双曲面单层拉索体系也称单层辐射索系。这种索系常见于圆形的建筑平面,其各拉索按辐射状布置,整个屋面形成一个旋转曲面(图)。 双曲面单层拉索体系又碟形和伞形两种。碟形悬索结构的拉索一端支承在周边柱顶环梁上,另一端支承在中心内环梁上,见图b,其特点是雨水集中于屋盖中部,屋面排水处理较为复杂。伞形悬索结构的拉索一端支承在周边柱顶环梁上,另一端支承在中心柱上,见图c,其圆锥状屋顶排水通畅,但中间有立柱限制了建筑的使用功能。 第8章 悬索结构8.3 悬索结构的型式8.3.1 单层悬索体系 第8章 悬索结构8.3 悬索结构的型式8.3.1 单层悬索体系 2)双曲面单层拉索体系 单层辐射索体也可用于椭圆形建筑平面。其缺点是在竖向均布荷载作用下,各拉索的内力都不相同,从而会在受压外环梁中产生弯矩。 在圆形平面中,在竖向均布荷载作用下,各拉索的内力相等,且与垂
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