单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,8 悬索构造,8.1 概述,定义,以一系列受拉钢索为主要承重构件，依据确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构造上而形成的一种空间构造。,8.1 概述,历史,最早应用于桥梁工程中,泸定桥，康熙年间,净跨100m，宽2.8m,8.1 概述,历史,最早应用于桥梁工程中,金门大桥，1937年，主跨1280m,8.1 概述,历史,最早应用于桥梁工程中,江阴长江大桥，1999年，主跨1385m,8.1 概述,历史,应用于建筑工程中,雷里竞技馆，1953年,8.1 概述,特点,1悬索构造受力合理，用料经济。,当承受高强度材料时，更可大大减轻构造自重，因而可以较经济地跨越很大的跨度。但悬索体系的文承构造往往需要消耗较多的材料，其用钢量均超过钢索局部。,2施工便捷、施工设施简洁。,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；还可利用架设好的钢索安装屋面材料,第一节 概述,特点,3适应性强，造型美观。,悬索构造适应于各种建筑平面和外形轮廓。利用曲线索，承受不同的支承形式，可便利地制造出各种新颖独特的建筑造型。,4与桁架、刚架、拱和网架等常规构造相比，悬索的荷载与位移、荷载与索力的关系曲线呈非线性。,5悬索构造的稳定性较差，是一种可变体系，其平衡形式随荷载分布方式而变化。,8.1 概述,特点,6悬索构造的外形稳定性，与悬索的张紧程度有关。,悬索内拉力愈大，其反抗局部荷载引起的机构性位移的力气愈大，即外形稳定性愈好。,7悬索构造的边缘构件和下部支承体系必需具有确定的刚度和合理的形式，以承受索段巨大的水平拉力。,8.2 受力与变形特点,支座反力H,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,索属于柔性构件，索内仅有拉力，无弯矩和剪力，抗弯刚度可以无视不计。,索的外形随荷载的不同而转变。,8.3 悬索构造的形式,分类,按钢索的平面布置和索力的传递方向,单向悬索构造，双向悬索构造，轮辐式悬索构造,按几何形态,单曲面、双曲面悬索构造,按钢索的竖向布置方式,单层悬索构造，双层悬索构造，穿插索网。,1单层悬索构造,单层单向悬索构造,由一群平行走向的承重索组成，曲面下凹。,山东淄博体育馆，54m跨单层平行索系，承受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。,单层辐射状悬索构造,悬索按辐射状布置，曲面下凹。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,单层网状悬索构造,网状布置的单层索形成下凹曲面，索正交。,山东淄博化纤厂餐厅30 x30m,1单层悬索构造,特点,单层悬索构造是一种几何可变体系。,单层悬索构造的稳定性与索的初始拉应力有关,抗风力气差,1单层悬索构造,拉索水平力的传递,通过竖向承重构造传至根底,1单层悬索构造,拉索水平力的传递,通过拉锚传至根底,1单层悬索构造,拉索水平力的传递,通过刚性水平构件传至抗侧力墙,1单层悬索构造,提高稳定性的措施,A承受重屋面，如装配式钢筋混凝土屋面板。,B承受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，承受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承受横向加劲构件,安徽体育馆，外包尺寸72m53m不等边6角形，长向承受单曲承重索，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,2双层悬索构造,组成,由一系列承重索和相反曲率的稳定索组成。,单曲面双层悬索构造,无锡体育馆(43m40m)，,单曲面双层悬索构造，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，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。,2双层悬索构造,双层辐射状悬索构造,中心环环向受拉，也可以为不受拉构件。,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,屋盖承受直径94m的圆形双层轮辐式悬索构造，中心钢环直径16m，高11m，上下两层各有144束钢索，目前仍是我国跨度最大的悬索屋盖构造。,成都城北体育馆圆形，直径61m,中心环不受拉。,2双层悬索构造,双层双向悬索构造,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,预应力双层悬索构造,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,具有良好的构造刚度和外形稳定性，抗震性能较好。,张拉承重索和/或稳定索，均能提高构造刚度和外形稳定性,布置方式有平行，辐射，网状,2双层悬索构造,预应力鞍形悬索构造,承重索下凹，稳定索上凸，均受拉。,负高斯曲面,必需对索网施加预应力,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，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。,3组合悬索构造,将悬索体系与中间支承构造组合在一起而形成的一种新型构造。,中间支承构造承受荷载较大，承受刚度大，受理合理的拱，刚架，索拱体系。,四川省体育馆(73.7m79.4m)，,屋盖为索网构造，承受一对相互倾斜、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)，,与四川省体育馆相像，承受一对跨度为109m穿插的钢筋混凝土箱形拱作为中间支承。,耶鲁大学冰球馆,美国建筑师沙里宁设计，1958年建成。,冰球馆承受悬索构造，钢索挂在中间一道拱形脊梁和周边的梁圈上。场内可容纳3000名观众。冰球馆的外形象一只海龟似的甲壳动物。,北京朝阳体育馆,北京朝阳体育馆(60m78m),承受预应力索拱体系作为索网的中间构架。,代代木体育馆,日本著名建筑师丹下健三的作品，包括一座游泳馆和一座球类馆，1964年落成，它是为1964年东京奥运会而建。两座体育馆都承受悬索构造，游泳馆平面有如两个错置的新月形，球类馆平面如蜗牛形。,4 混合悬挂体系,由柔性悬索与刚性构件组成,索拱体系，吊挂式混合构造，斜拉式混合构造,8.3 悬索桥简介,桥面支承在悬索通常称大缆上的桥称为悬索桥。,英文为Suspension Bridge，是“悬挂的桥梁”之意，故也有译作“吊桥”的。“吊桥”的悬挂系统大局部状况下用“索”做成，故译作“悬索桥”，但个别状况下，“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，为了保持桥面具有确定的平直度，是将桥面用吊索挂在悬索上。,第四节 悬索桥简介,和拱桥不同的是，作为承重构造的拱肋是刚性的，而作为承重构造的悬索则是柔性的。悬索的截面只承受拉力。,为了避开在车辆驶过时，桥面随着悬索一起变形，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。,第四节 悬索桥简介,悬索桥的优点,内力传递明确,在确定的垂度下，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。,施工便利,活载比例小,外形美观,主构造的部件重量和尺寸都小，运输、架设便利。,第四节 悬索桥简介,组成及特点,主缆：主要的承重构件,加劲梁桁架,供给桥面系和防止桥面发生过大的挠曲和扭曲变形,吊索,主要的传力构件，柔性，可刚，直吊和斜吊,索塔,承重构件，恒载和活载大局部由主缆通过索塔传倒塔墩和根底，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：转变主缆方向，分别主缆，引至锚固位置。,桥面,悬索桥世界之最,1 明石海峡大桥,1991m，日 本 1998，桁架，上公6下铁2,2 大带桥(Great Belt),1624m，丹 麦 1996，箱梁，6,3 恒伯尔桥(Humber),1410m，英 国 1981，箱梁，4,4 江阴长江大路大桥,1385m，中 国 1999，箱梁，6,5 香港青马大桥,1377m，中 国 1997，桁架，上公6下铁2公4,悬索桥工程实例,1 日本明石大桥,世界上跨度最大的钢构造悬索大路桥。,总长3911米；,索塔间跨度1991米，为世界第一；,悬索桥工程实例,2 江阴长江大路大桥,大跨径钢悬索桥桥型。,主跨1385米，总长3071米；世界第四,悬索桥工程实例,3金门大桥Golden Gate Bridge,地点：旧金山海湾，1937年通车,主跨：4200ft，这一长度记录保持了29年,