钢结构之悬索结构的应用

双曲面双层悬索结构在中心常设有—内环梁，这 种内环梁受力复杂，而且需要较多的钢材受力和 用作扣件，成都市城北体育馆采用了无拉环的圆 形双层悬索结构，将上述中心环由受拉环改为构 造环．它不是将钢索锚固在中心环上，而是将钢 索绕过中心环，从而避免了使中心环受拉，钢索 的布置如图9—17所示。 双层辐射索系经常用于圆形建筑平面，也可采 用椭圆形，正多边形或扁多边形平面。



3．适应性强，造型美观。悬索结构适应于各种建筑平面 和外形轮廊。利用曲线索，采用不同的支承形式，可方便 地创造出各种新颖独特的建筑造型，是建筑师们乐于采用 的一种结构形式。 4．与桁架、刚架、拱和网架等常规结构相比，悬索结 构的工作性能有以下特点： (1)悬索的荷载与位移、荷载与索力的关系曲线呈非线性， 是动态变化的，计算悬索要采用几何非线性理论。 (2)悬索是一种可变体系，其平衡形式随荷载分布方式而 变化。悬索抵抗机构性位移的能力就是悬索的形状稳定性， 它与悬索的张紧程度有关。为使悬索结构具有足够的形状 稳定性，应在悬索体系内建立适当的预应力，使悬索绷紧。



双层悬索体系按屋面几何形状的不同也有 单曲面双层拉索体系和双曲面双层拉索体 系两类。 双层悬索体系也乘双层平行索系。常用 于矩形平面的单跨或多跨建筑．如图9—13 所示。

承重索的垂度一般取跨度的1/15~1/20，稳 定索的拱度则取/20~l/25。与单层悬索体系 一样，双层索系两端也必须锚固在侧边构 件上，或通过锚索固定在基础上。
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9-4 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，单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干衡。必须通过适 当的形式传至基础。

钢索固定于倾斜的悬臂柱顶，利用倾斜柱的自 重来平衡钢索的水平力。
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（6）利用框架来平衡
框架结构具有较强的抗水平力的能力，可利 用单独框架来平衡水平拉力引起的倾覆力矩，也 可利用框架加倾斜柱来平衡覆力矩。
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也是国外应用单曲面单层悬索结构, 每跨由10个长135m、 宽7.5m、厚8.6cm的预应力混凝土悬索带组成, 每带净距3m, 其间设置采光带。 索带两端悬挂在34m高的钢筋混凝土格构式墩座上, 中间则 支承在跨度为78m的箱形截面大梁上。 在跨中最低处, 将2.2m宽的悬索带连成整体, 做成有组织排水 为控制屋面的竖向变形, 在板带中还设置了水平拉索。
第四章 悬索结构
suspended cable
第一节 概述 一、悬索结构 以一系列受拉的索作为主要承重构件，按一 定的规律组成各种不同形式的体系，悬挂在相应 的支承结构上。 由索的轴向拉伸来抵抗外荷作用，能充分地 利用钢材的强度。
1) 单纯的悬索结构必须受水平拉力支持才能成立。 结构设计中,端点如何承受水平应力是一个主要问题。
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由两个水平拱和一个垂直的中央拱组成。
在中央拱到两边看台后的水平拱间架设一群 承重索，承重索的水平拉力在中央拱中平衡。
两侧荷载不同时，两侧的钢索会发生变位。
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双中央拱可增强拱的面外刚度，以抵抗屋面非对 称荷载。
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（5） 利用悬臂柱
（3）采用横向加劲构件
设置横向加劲梁或加劲桁架，使原来单独工作的 悬索连接成整体，在集中力和不均匀荷载作用下，荷 载能重新分配，让更多的索参加工作。
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桁架加劲的单曲面悬索结构

悬索结构在网架施工中应用的分析摘要：针对网架施工方法存在很大的局限性，本文便引入了悬索结构，并结合工程实例，以探析悬索结构在网架施工中的应用效果。

关键词：悬索结构；网架施工；施工方法；单索计算中图分类号：u445 文献标识码： a 文章编号：1671-3362（2013）05-0153-011 悬索平台在网架施工中的应用分析1.1 悬索结构悬索结构的主要承重构件为若干受拉索，即若干索被组成形式各样的体系，且相应地被悬挂在支撑结构上。

索的材料多为钢丝绳、钢绞线或钢丝束，亦或为带状/圆钢筋的薄钢板。

悬索结构多依托于索的轴向拉伸而发挥抵抗外荷的作用，且可实现钢材强度的最大化发挥。

若材料的强度超过了一定的范围，则可有效减轻悬索结构的自重。

所以，基于悬索结构的大跨度施工极具经济性。

1.2 工程概况某工程屋面结构属螺栓球网架。

工程的网架属周边支撑的异形网架，形如一片落叶，且呈长轴方向中轴对称。

此外，工程建设场地的四周均无起重场及拼装场，加之网架各安装方法（包括分块或分条安装法、整体提升法、整体吊装法、整体顶升法）均不适合该工程施工，且因网架属不规则网架而不支持拆分，则仅有高空散装法能够满足该工程网架的安装要求。

由于该工程施工工期有限，则必须实行多项工种同时施工的作业方案。

针对这一问题，搭设悬索平台是确保工程顺利完工的有效途径。

1.3 悬索平台的设计与安装就该工程悬索平台而言，其结构以为网架安装搭设一个施工平台为主，则该悬索结构的设计及施工相对更简单，即仅需对网架施工的方便性及安全性加以适当的考虑。

在设计工程悬索平台时，仅需对悬索的施工荷载予以考虑，则其主索及副索受力。

本工程有关技术参数的计算主要基于单索计算理论，即明确主、副索的材料及直径。

针对索直径的确定方式，可通过计算索的水平拉力得以实现，而索的水平拉力的计算应依靠单索的平衡方程式（由索的材料满足虎克定律及索的柔性推导而来）。

由以下条件或假设：本悬索结构上的竖向荷载均顺着跨度均匀布置；当工程网架跨中垂直度fmax属于一个定值，则该工程的网架施工最为方便，即假设：若x取1/2，则z取c/2+f（c由边界条件引出，且满足：若x=1，则z=c）。

悬索结构
悬索结构，是⽐较理想的⼤跨度结构形式之⼀，在桥梁中被⼴泛应⽤。

⽬前，悬索屋盖结构的跨度已达160m，主要⽤于体育馆、展览馆中。

悬索结构的主要承重构件是受拉的钢索，钢索是⽤⾼强度钢绞线或钢丝绳制成。

1）悬索结构的受⼒特点
悬索结构包括三部分：索、边缘构件和下部⽀承结构。

索⾮常柔软，其抗弯刚度忽略不计。

索的形状随荷载性质⽽变。

索是中⼼受拉构件，既⽆弯矩也⽆剪⼒。

⽔平反⼒为H，⽅向是向外的。

索的拉⼒取决于跨中的垂度，，垂度越⼩拉⼒越⼤。

索的垂度⼀般为跨度的1／30.索的合理轴线形状随荷载的作⽤⽅式⽽变化。

2）悬索的类型及实例
悬索结构可分为单曲⾯与双曲⾯两类。

单曲拉索体系构造简单，屋⾯稳定性差。

双曲拉索体系，它由承重索和稳定索组成。

⽀承结构可以有很多种，如框架、拱等。

北京⼯⼈体育馆，为圆形悬索结构，可容纳15000名观众。

⽐赛⼤厅直径94m，周围为四层框架结构，宽7．5m，主要为附属⽤房及休息廊。