浅析悬索结构的特点及其主要形式

用， 经济 合理 ， 所 以双 曲面单层 悬索 结构 可 比单 曲面 单层悬 索结 构做到 较大跨 度。 单层悬 索结构 的缺点 ： 稳定性 不好 。 所谓稳 定性不好 ， 有相 互联系 的两层含
义： ①悬索 是一种 可变 体系 ， 其 平衡形 式 随荷载分 布方 式而变 。 ②抗风 能力差 。
悬 索结 构 。 ①单 曲面双 层悬 索结构 。 它 是在 平行拉 索体 系的基 础上增 设一 层反
系边 缘构件上 。 因为索 主要承受 轴 向拉 力 ， 因此可 以最充 分地利 用钢材 的强度 ，
若 再 采用 高强 度材料 时 ， 更 可大大 减轻 结构 自重 悬索 结构 可 以较经 济地跨 越
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， 所以要 提 高梁 的承载 能力 ， 就意 味着要增 加梁 的高度 。 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 可有效 地减 少索 中拉 力和钢 索截 面
３ ） 建筑 造型方 便 。 悬索结 构 由于索 网布置灵 活 ， 便 于建筑 造型 ， 更 能适应 多
种多样的平面形状和外形轮廓， 所以也能较自由 地满足各种建筑功能和表达形
层稳 定索 ， 屋 面刚度 进一 步有所 提高 ， 抗风、 抗震性 能有 所增强 ， 这 为悬索 结
３ ） 索 网结 构 。 索 网结构 通常 是 由两 组相 互正 交 、 曲率相 反 的钢索直 接交 叉
构 采用轻 型 屋面提 供 了条件 。 在 圆形平 面建筑 中应 用 较多 。 组成 的 ， 该索 网形 成 由正 、 负 高斯 曲率 构成 的双 曲抛物 面 ， 因此也 常被 称为 鞍形
科 学 论 坛
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浅 析 悬 索 结 构 的特 点 及 其 主 要 形 式
尹 建 兵
（ 淮北 市 第二 建 筑安 装有 限 责任 公 司 安 徽 淮北
［ 摘 要］ 浅析 悬索 结构 的发 展 、 概念、 特点， 以及 主 要结 构形 式 。 ［ 关键 词］ 悬 索结 构 ， 特点； 结 构形 式 ， 建 筑 中 图分类 号 ： Ｔ Ｎ８ ２ ３ 文 献标 识码 ： Ａ
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２ ） 施工方 便 。 钢索 自重很小 ， 屋 面构 件一般 也较轻 ， 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 。 所
有 这 些都有 利 于加快 施 工进度 ， 降低工 程造价 。 所 以， 与其 它结 构形 式 比较 ， 施 工费 用相 对较 低 。
单层 悬索体 系屋 盖需 要有一 定性 的稳定性 ， 一般采 用重屋 面 。 利用 较大的
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
均 布恒 载使 悬索始 终保 持较大 的 张紧力 ， 以加强 维持其 原始形状 的 能力 ， 同时 较 大的恒 载 也能较 好地 克服 风力 的卸载 作用 。 重屋 面使悬 索 的截面增 大 ， 使得 支 承结 构 的受力 也相 应增 大 ， 影 响经济 效果 。 ２ ） 双 层悬 索结 构 。 解决 悬索屋 盖 稳定性 问题 有效 的办法 是采 用双层 索系 ， 与单层悬 索结构一 样 ， 双 层悬索 结构 也分为单 曲面双层悬 索结构 和双 曲面 双层
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文章编 号 ： １ ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） ３ ３ — ０ １ ０ ３ 一 Ｏ ｌ
随着社 会 的发展 和人 民生 活水平 的提 高 ， 建筑事 业也 在加速 发展 ， 而作为 建筑 结构 中的钢筋 混凝 土及 其悬 索结构 ， 在 各个 方面都 得 到了更 加完 善 。 它具 有 经济指 标低 、 施 工快 、 便 于建 筑造 型等优 点 。 然 而在 国外应 用较 多 ， 而国 内 因 实践 和理 论研 究 不足 ， 处 于 相对 落后 位置 。 １悬索 结构 概 念
很大 跨度 ， 为 目前大 跨建 筑 的主要 结 构形式 。
２悬 索 结构 特 点 １ ） 受力 合理 、 节 约材料 。 悬索 结构 为一种 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， 可 以看 出其合 理性 如图ｌ 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
向曲率的钢 索构成 的 。 下凹 曲面为承重 索 ， 上 凸 曲面 为稳定 索 ， 每 对承重索 和稳 定 索一般 位于 同一 竖平 面内 ， 二者 之 间通过受 拉钢索 或受压 撑杆 连系 ， 构 成犹
如屋 架 形式 的平面 体系 ， 常称 为索 桁架 。 设 置稳定 索不 只是为 了抵抗 风吸 力的 作 用。 由于设置相 反 曲率 的稳 定索和相 应的系杆 ， 就有 可能 对体系施 加预应力 ， 使 承重索 和 稳定索 内始 终保持 足够 大的拉 紧力 ， 提 高 了整 个体 系的稳 定性 。 另 外， 由于 存在预 张力 ， 稳定索 能同承 重索一起 抵抗竖 向荷载 的作用 ， 提高 了整个
面积 。
体 系的刚度 。 多用 于矩形 平面 的单跨建 筑 。 ②双 曲面双 层悬索 结构 。 它是在双 曲
面 单层悬 索结 构的基 础上 ， 增 设 了一层 按辐射状 布置 的稳 定索 而形成 的 ， 其周 围支 承在周边 构件 道 或两道 受压 圈梁） 上 ． ， 中心则设置 受拉 内环 。 由于 增设 了