全张拉结构,先进大跨结构概念与实例简介.ppt

说明： 悬索结构，索网结构，膜结构和索-膜结构，索杆结构等柔性体系均以张力来抵抗外荷载的作用,可总称为张拉结构。其中张拉整体结构（全张力结构）是索杆结构的一个特例,它由连续的拉索与不连续的压杆组成的自平衡结构体系。本PPT概念与特点部分为全张拉结构相关，其它部分与张拉结构相关。 第一章： 全张拉结构概念 全张拉结构即张拉整体式结构：一组不连续的受压构件与一套连续的受拉单元组成的自支承、自应力的空间网格结构 。 至今还没出现符合严格意义上的全张拉结构建筑。 张拉结构还在不断的发展过程中，有关张拉结构的的界定和分类有较多的方式，许多名称还并不统一。 由三部分组成：张拉组件、边缘组件和支撑组件。 起主要力学作用的拉力构件，这是与其他结构体系相区别的主要特征。 边缘构件和支承结构是张拉结构赖以“生存的基础”。 1996年亚特兰大奥运会主场馆一乔治亚弯顶，覆盖193x240平方米的椭圆形空间,而用钢量不到30kg/m。索穹顶为张拉组件，外围环梁与其下立柱为边缘组件和支撑组件。 位于沙特阿拉伯首都利雅得法赫德国王国际体育场是1989年世青赛的主赛场，也是后来沙特国家队的主场。索与膜为张拉组件，内拉环，地锚与桅杆为边缘组件和支撑组件。 (1)结构是由索和杆组成的自支撑体系, 结构中受拉的索是赖以形成自支撑的单元。 (2)结构是由预应力提供刚度的, 预应力越大刚度也越大。 (3)结构本身应力自平衡, 这样预应力才能为结构提供刚度。 (4)与其他空间结构相比, 结构的几何形状对其力学性能的影响较大。 (5) 在加载过程中, 结构逐步调节并重新分布结构的刚度。如果单元结构中的某一根索发生松弛, 结构仍能继续承受荷载。 单层轴对称无预应力悬索结构是一种可变体系，平衡形式随荷载分布形式而变。为使单层悬索体系屋盖具有必要的稳定性，一般采用重屋盖。而单层辐射状式张拉结构形式，悬索始终保持较大的张紧力，提高其稳定性，使轻型屋盖的运用有了可能性。 第二章： 张拉结构特征 悬索结构，索网结构，膜结构和索-膜结构，索杆结构等柔性体系均以张力来抵抗外荷载的作用,可总称为张拉结构。 对于施加预张力的单层悬索结构有单层辐射状悬索结构。 单层辐射状悬索结构 单层辐射状式张拉结构形式，其外压环高低起伏，进而形成了马鞍形的索系屋面，索系之间自平衡，存在初始预应力态。这种类型的单层悬索结构摆脱了以往对重屋面的依赖，可以和膜材相配合，使屋面显得轻盈通透。该结构类型直到最近才在科威特的贾比尔?艾哈迈德体育场（在工程实例中有介绍）得到应用。 单层辐射状悬索结图 双层悬索体系是由一系列下凹的承重索、上凸的稳定索及两者之间的连系杆（拉杆或压杆）组成。双层悬索体系中，两层索具有三种布置方式，凹向相背布置，凹面相对布置，交叠布置（如下图所示）。 索网体系是由曲率相反的两组钢索相互正交做成的负高斯曲率的曲面悬索结构，索网周边悬挂在边缘构件上。下凹的承重索在下，上凸的稳定索在上，两组索在交点处连接。预应力索网体系的空间形态丰富，最富变化。（如下图所示） 加拿大卡尔加里体育馆是北美冰球职业联赛卡尔加里火焰队主场，于1983年竣工，曾举行过1988年冬季奥运会的滑冰与冰球比赛项目。屋面结构 为鞍形索网结构。 膜结构是以性能优良的织物为材料，利用柔性拉索或刚性骨架将膜面绷紧，也可向膜内充气来支承膜面，从而形成具有一定刚度并能覆盖较大空间的结构体系。 膜结构可分为张拉膜结构和充气膜结构。 张拉膜结构是利用柔性钢索或刚性支承结构使膜产生一定的预张力,从而形成具有一定刚度来承受自重与外荷载的结构。 张拉膜结构包括悬挂膜结构，索膜结构，骨架支撑膜结构。 位于英国伦敦的千年穹千年穹直径320米，周圈大于1000米，有12根穿出屋面高达100米的桅杆，屋盖采用圆球形的张力膜结构。膜面支承在72根辐射状的钢索上，这些钢索则通过间距25米的斜拉吊索与系索被桅杆所支撑，吊索与系索同时对桅杆起稳定作用。是迄今为止单体面积最大的张拉膜结构，其覆盖面积大八万多平方米。 索杆结构是由铰接二力杆和索单元构成的结构体系,多用于点支式玻璃幕墙结构支承体系。 其中张拉整体结构（全张力结构）是索杆结构的一个特例,它由连续的拉索与不连续的压杆组成的自平衡结构体系。 索穹顶结构是在吸收了大量张拉整体结构体系研究成果的基础上发展起来。迄今为止应用与实际工程张拉整体体系的是周边支承于受压环梁上的索弯顶结构。