建筑結(jié)構(gòu)選型14-其它空間結(jié)構(gòu)概述-懸索結(jié)構(gòu)

建筑(jiànzhù)結(jié)構(gòu)選型第14章懸索結(jié)構(gòu)(jiégòu)精品資料2/4/20231李廣軍其它(qítā)空間結(jié)構(gòu)精品資料2/4/20232李廣軍在三維世界里，任何結(jié)構(gòu)物本質(zhì)上都是空間性質(zhì)(xìngzhì)的，只不過(guò)出于簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和建造的目的，人們?cè)谠S多場(chǎng)合把它們分解成一片片平面結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行構(gòu)造和計(jì)算。無(wú)法進(jìn)行簡(jiǎn)單分解的空間體系日益顯示出一般平面結(jié)構(gòu)無(wú)法比擬的豐富多彩和創(chuàng)造潛力，體現(xiàn)著大自然的美麗和神奇。精品資料2/4/20233李廣軍空間結(jié)構(gòu)的卓越工作性能不僅僅表現(xiàn)在三維受力，而且還由于它們通過(guò)合理的曲面形體來(lái)有效抵抗外荷載的作用。當(dāng)跨度越大時(shí)，空間結(jié)構(gòu)就愈能顯示(xiǎnshì)出它們優(yōu)異的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。事實(shí)上，當(dāng)跨度達(dá)到一定程度后，一般平面結(jié)構(gòu)往往已難于成為合理的選擇。從國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐來(lái)看，大跨度建筑多數(shù)采用各種形式的空間結(jié)構(gòu)體系。精品資料2/4/20234李廣軍空間大跨結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：①整體上是空間結(jié)構(gòu)②跨度大，可覆蓋巨大(jùdà)的室內(nèi)空間③矢高小、曲率平緩，可有效利用空間④厚度薄、自重輕，節(jié)省材料⑤形式多樣，可適合于各種形狀的組合精品資料2/4/20235李廣軍14懸索結(jié)構(gòu)(jiégòu)精品資料2/4/20236李廣軍柔性的懸索在自然(zìrán)狀態(tài)下不僅沒有剛度，其形狀也是不確定的。必須采用敷設(shè)重屋面或施加預(yù)應(yīng)力等措施，才能賦予一定的形狀，成為在外荷作用下具

有必要?jiǎng)偠群托螤罘€(wěn)定性的結(jié)構(gòu)。因此也稱其為張力結(jié)構(gòu)。精品資料2/4/20237李廣軍一、懸索結(jié)構(gòu)的概念懸索結(jié)構(gòu)由受拉索、邊緣構(gòu)件(gòujiàn)和下部支承構(gòu)件(gòujiàn)所組成，如圖所示。拉索按一定的規(guī)律布置可形成各種不同的體系，邊緣構(gòu)件(gòujiàn)和下部支承構(gòu)件(gòujiàn)的布置則必須與拉索的形式相協(xié)調(diào)，有效地承受或傳遞拉索的拉力。拉索一般采用由高強(qiáng)鋼絲組成的鋼絞線、鋼絲繩或鋼絲束，邊緣構(gòu)件(gòujiàn)和下部支承構(gòu)件(gòujiàn)則常常為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。精品資料2/4/20238李廣軍懸索結(jié)構(gòu)(jiégòu)的組成精品資料2/4/20239李廣軍二、懸索結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)1、懸索結(jié)構(gòu)通過(guò)索的軸向受拉來(lái)抵抗外荷載的作用，可以最充分地利用鋼材的強(qiáng)度。索一般都是采用高強(qiáng)度材料制成的，更可大大減少材料用量并可減輕結(jié)構(gòu)自重。因而(yīnér)，懸索結(jié)構(gòu)適用于大跨度的建筑物，如：體育館、展覽館等。跨度越大，經(jīng)濟(jì)效果越好。2、懸索結(jié)構(gòu)便于建筑造型，容易適應(yīng)各種建筑平面，因而(yīnér)能較自由地滿足各種建筑功能和表達(dá)形式的要求。鋼索線條柔和，便于協(xié)調(diào)，有利于創(chuàng)作各種新穎的富有動(dòng)感的建筑體型。精品資料2/4/202310李廣軍3、懸索結(jié)構(gòu)施工比較方便。鋼索自重很小，屋面構(gòu)件一般也較輕，安裝屋蓋時(shí)不需要大型起重設(shè)備。施工時(shí)不需要大量腳手架，也不需要模板(múbǎn)。因而，與其他結(jié)構(gòu)型式比較，施工費(fèi)用相對(duì)較低。4、可以創(chuàng)造具有良好物理性能的建筑空間。雙曲下凹碟形懸索屋蓋具有極好的音響性能。因而可以用來(lái)遮蓋對(duì)聲學(xué)要求較高的公共建筑。懸索屋蓋對(duì)室內(nèi)采光也極易處理，故用于采光要求高的建筑物也很適宜。精品資料2/4/202311李廣軍5、懸索屋蓋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較差。單根的懸索是一種幾何可變結(jié)構(gòu)，其平衡形式隨荷載分布方式而變，特別是當(dāng)荷載作用方向與垂度方向相反時(shí)，懸索就喪失了承載能力。因此，常常需要附加布置一些索系或結(jié)構(gòu)來(lái)提高屋蓋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。6、懸索結(jié)構(gòu)的邊緣構(gòu)件和下部支承必須具有一定的剛度和合理的形式，以承受索端巨大的水平拉力。因此懸索體系的支承結(jié)構(gòu)往往需要耗費(fèi)較多的材料，無(wú)論是設(shè)計(jì)成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，其用鋼量均超過(guò)鋼索部分。當(dāng)跨度小時(shí)，由于鋼索錨固構(gòu)造和支座(zhīzuò)結(jié)構(gòu)的處理與跨度大時(shí)一樣復(fù)雜，往往并不經(jīng)濟(jì)。精品資料2/4/202312李廣軍龍城大橋?yàn)楣伴T獨(dú)塔自錨式懸索斜拉協(xié)作體系(tǐxì)橋梁，大橋全長(zhǎng)664米，橋?qū)?0米，雙向六車道（預(yù)留八車道）。精品資料2/4/202313李廣軍精品資料2/4/202314李廣軍西陵長(zhǎng)江大橋(dàqiáo)位于三峽大壩中軸線下游4.5公里處，是長(zhǎng)江上的第一座懸索橋，為單跨900米的鋼箱梁懸索橋。大橋(dàqiáo)全長(zhǎng)1118.66米，橋?qū)?8.5米，雙向4車道。主跨900米，一跨過(guò)江，在已建成通車的懸索橋中，按跨徑排名，目前居國(guó)內(nèi)第五（2006年12月）。常水位最大通航凈空30米。兩根主纜總重4805噸，精品資料2/4/202315李廣軍上海南浦大橋張拉索結(jié)構(gòu)(jiégòu)（夜景）精品資料2/4/202316李廣軍上海楊浦大橋(yánɡpǔdàqiáo)精品資料2/4/202317李廣軍

法國(guó)諾曼底大橋(NormandyBridge)——世界第三(dìsān)斜拉索橋精品資料2/4/202318李廣軍世界(shìjiè)各主要橋型十大跨徑橋梁排行榜（斜拉橋）橋型序號(hào)橋名主跨跨徑建成時(shí)間所在地斜拉橋1蘇通長(zhǎng)江大橋1088m預(yù)計(jì)2008年中國(guó)江蘇2昂船洲大橋1018m預(yù)計(jì)2008年中國(guó)香港3鄂東長(zhǎng)江大橋926預(yù)計(jì)2010年中國(guó)湖北4多多羅大橋8901999年日本5諾曼底大橋8561995法國(guó)6南京第三長(zhǎng)江大橋6482005中國(guó)江蘇7南京第二長(zhǎng)江大橋6282001中國(guó)江蘇8白沙洲長(zhǎng)江大橋6182000中國(guó)湖北9青州閩江大橋6052001中國(guó)福建10楊浦大橋6021993中國(guó)上海精品資料2/4/202319李廣軍江陰長(zhǎng)江(chánɡjiānɡ)公路大橋(1999年10月通車)全長(zhǎng)3071m，橋面寬33.8m,按6車道高速公路設(shè)計(jì)，主跨跨度1385m，門式鋼筋混凝土塔柱高193m，橋下通航凈高50m。每根主纜由二萬(wàn)多根直徑5.35mm的鍍鋅高強(qiáng)(gāoqiáng)鋼絲組成，直徑0.9m,兩根主纜總重達(dá)17000t；主橋箱形截面鋼梁（36.9m×3m）,用鋼達(dá)18000t。北錨碇采用大型深沉井基礎(chǔ)，平面尺寸為69m×51m×58m，為世界第一大沉井；南錨碇為90000m3混凝土的重力錨。

特大跨懸索橋

世界排名第一：日本明石海峽大橋，建成于1998年，主跨1990m；世界排名第二：丹麥的亨伯大橋，正在興建中，主跨1624m；世界排名第三：江蘇潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋，建成于2005年，主跨1490m；世界排名第四：英國(guó)的亨伯爾（Hamber）橋，建成于1981年，主跨1410m；

世界排名第五：江陰長(zhǎng)江公路大橋，建成于1999年，全長(zhǎng)3071m，主跨1385m。精品資料2/4/202320李廣軍江蘇潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋，建成于2005年，主跨1490m；精品資料2/4/202321李廣軍世界各主要(zhǔyào)橋型十大跨徑橋梁排行榜（懸索橋）橋型序號(hào)橋名主跨跨徑建成時(shí)間所在地懸索橋1明石海峽大橋1991m1998年日本2舟山西堠門大橋1650m預(yù)計(jì)2008年中國(guó)浙江3大帶橋1624m1996年丹麥4潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋1490m2005年中國(guó)江蘇5亨伯爾橋1410m1981年英國(guó)6江陰長(zhǎng)江大橋1385m1999年中國(guó)江蘇7青馬大橋1377m1997年中國(guó)香港8韋拉扎諾橋1298m1964年美國(guó)9金門大橋1280m1937年美國(guó)10陽(yáng)邏長(zhǎng)江大橋1280m預(yù)計(jì)2007年中國(guó)湖北精品資料2/4/202322李廣軍懸索結(jié)構(gòu)：五十年代以后，由于鋼材強(qiáng)度不斷提高(tígāo)，國(guó)外已開始試用高強(qiáng)鋼絲懸索結(jié)構(gòu)來(lái)覆蓋大跨度空間。這種建筑原來(lái)是受懸索橋的啟示。由于主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件均承受拉力，以致外形常常與傳統(tǒng)的建筑迥異。建筑實(shí)例：美國(guó)羅利市牲畜展賽館（1953～1954）精品資料2/4/202323李廣軍精品資料2/4/202324李廣軍西柏林會(huì)堂(huìtánɡ)（1957，）精品資料2/4/202325李廣軍華盛頓，杜勒斯國(guó)際(guójì)機(jī)場(chǎng)候機(jī)廳（19