悬索结构——精选推荐.pdfVIP

人人好公，则天下太平；人人营私，则天下大乱。——刘鹗

悬索结构

一、悬索结构的概念

随着生产的发展和人民生活水平的提高，建筑事业也在不断发展。作为建筑结

构中的重要分支——钢筋混凝土结构在各个方面都发展得越来越完善，而具有

经济指标低、施工快、便于建筑造型等优点，在国外应用很广的悬索结构，在我

国却因实践和理论研究上的不足，均处于相对落后的地位。土木建筑结构所指的

悬索结构，就是指以一系列受拉的索作为主要承重构件，这些索按一定规律组成

各种不同形式的体系，并悬挂在相应的支承结构体系边缘构件上的结构。正是因

为索主要承受轴向拉力，所以可以最充分地利用钢材的强度，如果再采用高强度

材料时，更可大大减轻结构自重，因而，悬索结构可以较经济地跨越很大的跨度，

是目前大跨建筑的主要结构形式之一。

二、悬索结构的特点

(一)受力合理、节约材料

悬索结构是一种受力比较合理的建筑结构形式，将悬索结构与简支梁两者的受

力情况进行对比，就可以看出这种合理性。如图I所示，简支梁在竖向荷载作用

下，上纤维压应力的合力与下纤维拉应力的合力组成了截面的内力矩，合力间的

距离即为内力臂，它总在截面高度的范围内，因此要提高梁的承载能力，就意味

着要增加梁的高度。但在悬索结构中，钢索在自重下就自然形成了垂度，由索中

拉力与支承水平力间的距离构成的内力臂，总在钢索截面范围以外，增加垂度也

就加大了力臂，从而可以有效地减少索中拉力和钢索截面面积。

图1筒支梁与悬索结构受力的合理性比较

上——筒支梁(M=Nh0)；下——1II}素{M=Hf)

(二)施工比较方便

由于钢索自重很小，屋面构件一般也较轻，因而给施工架设带来了很大的方便。

安装时不需要大型起重设备，施工时不需要脚手架，也不需要模板。这些都有利

于加快施工进度，降低工程造价。因而，与其它结构形式比较，施工费用相对较

低。

(三)便于建筑造型

悬索结构由于索网布置灵活，便于建筑造型，能适应多种多样的平面形状和外

形轮廓，因而能较自由地满足各种建筑功能和表达形式的要求，使建筑与结构可

以得到较完善的结合。这也是建筑师们乐于采用这种结构形式的重要原因。

人人好公，则天下太平；人人营私，则天下大乱。——刘鹗

三、悬索结构的主要形式

悬索结构的形式很多，根据索网、边缘构件和下部支承结构的不同配置，可以

构成一系列形式各异的悬索结构。如果将悬索结构和其它结构形式结合，又可以

进一步派生出许多形式新颖的结构体系。

(一)单层悬索结构

单层悬索结构由一系列按一定规律布置的单根悬索组成，悬索两端锚挂在稳固的

支承结构上。

单层悬索结构又根据所适用的建筑平面的不同，分为单曲面单层悬索结构和双曲

面单层悬索结

构。

1、单曲面单层悬索结构。

单曲面单层悬索结构形成下凹的单曲率曲面，一般用于矩形平面的单跨建筑，

有时也可用于多跨建筑或非矩形平面的个别工程中。它是由许多平行的单根拉索

组成，拉索两端悬挂在稳定的支承结构上，也可设置专门的锚索或端部水平结构

来承受悬索的拉力，如图2所示。

图2单曲面单层悬索结构的几种形式

这种悬索结构的表面呈圆筒形，拉索两端支点可以等高，为了排水也可做成不

等高。这种平行拉索体系常呈平面受力状态，索中拉力值与跨中垂度成反比。对

于一定跨度的悬索结构，如垂度太小则曲面扁平，索中拉力将过大；如垂度太大