建筑結構選型14-其它空間結構概述-懸索結構

建筑(jiànzhù)結構選型第14章懸索結構(jiégòu)精品資料2/4/20231李廣軍其它(qítā)空間結構精品資料2/4/20232李廣軍在三維世界里，任何結構物本質(zhì)上都是空間性質(zhì)(xìngzhì)的，只不過出于簡化設計和建造的目的，人們在許多場合把它們分解成一片片平面結構來進行構造和計算。無法進行簡單分解的空間體系日益顯示出一般平面結構無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李廣軍空間結構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合理的曲面形體來有效抵抗外荷載的作用。當跨度越大時，空間結構就愈能顯示(xiǎnshì)出它們優(yōu)異的技術經(jīng)濟性能。事實上，當跨度達到一定程度后，一般平面結構往往已難于成為合理的選擇。從國內(nèi)外工程實踐來看，大跨度建筑多數(shù)采用各種形式的空間結構體系。精品資料2/4/20234李廣軍空間大跨結構的特點：①整體上是空間結構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懸索結構(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。必須采用敷設重屋面或施加預應力等措施，才能賦予一定的形狀，成為在外荷作用下具

有必要剛度和形狀穩(wěn)定性的結構。因此也稱其為張力結構。精品資料2/4/20237李廣軍一、懸索結構的概念懸索結構由受拉索、邊緣構件(gòujiàn)和下部支承構件(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，邊緣構件(gòujiàn)和下部支承構件(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鋼絲組成的鋼絞線、鋼絲繩或鋼絲束，邊緣構件(gòujiàn)和下部支承構件(gòujiàn)則常常為鋼筋混凝土結構。精品資料2/4/20238李廣軍懸索結構(jiégòu)的組成精品資料2/4/20239李廣軍二、懸索結構具有以下特點1、懸索結構通過索的軸向受拉來抵抗外荷載的作用，可以最充分地利用鋼材的強度。索一般都是采用高強度材料制成的，更可大大減少材料用量并可減輕結構自重。因而(yīnér)，懸索結構適用于大跨度的建筑物，如：體育館、展覽館等。跨度越大，經(jīng)濟效果越好。2、懸索結構便于建筑造型，容易適應各種建筑平面，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感的建筑體型。精品資料2/4/202310李廣軍3、懸索結構施工比較方便。鋼索自重很小，屋面構件一般也較輕，安裝屋蓋時不需要大型起重設備。施工時不需要大量腳手架，也不需要模板(múbǎn)。因而，與其他結構型式比較，施工費用相對較低。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。因而可以用來遮蓋對聲學要求較高的公共建筑。懸索屋蓋對室內(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、懸索屋蓋結構的穩(wěn)定性較差。單根的懸索是一種幾何可變結構，其平衡形式隨荷載分布方式而變，特別是當荷載作用方向與垂度方向相反時，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構來提高屋蓋結構的穩(wěn)定性。6、懸索結構的邊緣構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構往往需要耗費較多的材料，無論是設計成鋼筋混凝土結構或鋼結構，其用鋼量均超過鋼索部分。當跨度小時，由于鋼索錨固構造和支座(zhīzuò)結構的處理與跨度大時一樣復雜，往往并不經(jīng)濟。精品資料2/4/202312李廣軍龍城大橋為拱門獨塔自錨式懸索斜拉協(xié)作體系(tǐxì)橋梁，大橋全長664米，橋寬40米，雙向六車道（預留八車道）。精品資料2/4/202313李廣軍精品資料2/4/202314李廣軍西陵長江大橋(dàqiáo)位于三峽大壩中軸線下游4.5公里處，是長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1118.66米，橋寬18.5米，雙向4車道。主跨900米，一跨過江，在已建成通車的懸索橋中，按跨徑排名，目前居國內(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構(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）橋型序號橋名主跨跨徑建成時間所在地斜拉橋1蘇通長江大橋1088m預計2008年中國江蘇2昂船洲大橋1018m預計2008年中國香港3鄂東長江大橋926預計2010年中國湖北4多多羅大橋8901999年日本5諾曼底大橋8561995法國6南京第三長江大橋6482005中國江蘇7南京第二長江大橋6282001中國江蘇8白沙洲長江大橋6182000中國湖北9青州閩江大橋6052001中國福建10楊浦大橋6021993中國上海精品資料2/4/202319李廣軍江陰長江(chánɡjiānɡ)公路大橋(1999年10月通車)全長3071m，橋面寬33.8m,按6車道高速公路設計，主跨跨度1385m，門式鋼筋混凝土塔柱高193m，橋下通航凈高50m。每根主纜由二萬多根直徑5.35mm的鍍鋅高強(gāoqiáng)鋼絲組成，直徑0.9m,兩根主纜總重達17000t；主橋箱形截面鋼梁（36.9m×3m）,用鋼達18000t。北錨碇采用大型深沉井基礎，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：江蘇潤揚長江大橋，建成于2005年，主跨1490m；世界排名第四：英國的亨伯爾（Hamber）橋，建成于1981年，主跨1410m；

世界排名第五：江陰長江公路大橋，建成于1999年，全長3071m，主跨1385m。精品資料2/4/202320李廣軍江蘇潤揚長江大橋，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）橋型序號橋名主跨跨徑建成時間所在地懸索橋1明石海峽大橋1991m1998年日本2舟山西堠門大橋1650m預計2008年中國浙江3大帶橋1624m1996年丹麥4潤揚長江大橋1490m2005年中國江蘇5亨伯爾橋1410m1981年英國6江陰長江大橋1385m1999年中國江蘇7青馬大橋1377m1997年中國香港8韋拉扎諾橋1298m1964年美國9金門大橋1280m1937年美國10陽邏長江大橋1280m預計2007年中國湖北精品資料2/4/202322李廣軍懸索結構：五十年代以后，由于鋼材強度不斷提高(tígāo)，國外已開始試用高強鋼絲懸索結構來覆蓋大跨度空間。這種建筑原來是受懸索橋的啟示。由于主要結構構件均承受拉力，以致外形常常與傳統(tǒng)的建筑迥異。建筑實例：美國羅利市牲畜展賽館（1953～1954）精品資料2/4/202323李廣軍精品資料2/4/202324李廣軍西柏林會堂(huìtánɡ)（1957，）精品資料2/4/202325李廣軍華盛頓，杜勒斯國際(guójì)機場候機廳（19