11 第五章 悬索结构.pptx

第1页：悬索结构第五章

悬索结构第五章

本页以图片形式呈现，展示结构形式与构件组成。

第2页：5.1导言·什么是悬索结构

5.1导言·什么是悬索结构

• 悬索结构（或索结构）是以受拉的索作为主要承重构件，并悬挂在相应的支承结构上的一类张力结构形式

第3页：悬索结构的发展

悬索结构的发展

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第4页：日常生活中的悬索结构

日常生活中的悬索结构

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第5页：第一个现代悬索屋盖等

第一个现代悬索屋盖等

• 构美国体育馆鞍形索网，92×97m,1953年

第6页：代代木体育馆

代代木体育馆

• 641964年第18届东京奥运会主体育馆

第7页：德国慕尼黑奥林匹克体育场

德国慕尼黑奥林匹克体育场

• 71
• 72年第20届慕尼黑奥运会主赛场，的代表作之一

第8页：加拿大卡尔加里滑冰馆

加拿大卡尔加里滑冰馆

• 83
• 88年第15届卡尔加里冬奥会主赛馆
• 近圆形平面135m×129m，目前最大跨径的预应力鞍形索网

第9页：北京工业大学体育馆

北京工业大学体育馆

• 07
• 08年第29届北京奥运会羽毛球馆
• 弦支穹顶结构，跨度93m

第10页：需要强调的是一种结构类型的发展

需要强调的是一种结构类型的发展

• 展在于其结构形式的不断创新；而创新的基础源自对结构力学特点的深刻理解。只有在此基础上不断开发其应用潜力，并进行创造性的工程实践，才能使这种结构类型具有更加持久的生命力

第11页：悬索结构与空间网格结构的区别？空

悬索结构与空间网格结构的区别？空

• 空间网格结构悬索结构
• 悬索结构的特点

第12页：基本构件不同

基本构件不同

• 空间网格结构——刚性杆件
• 悬索结构——柔性索高强钢丝低碳钢（235）1860400抗拉强度MP面积重力密度极限强度12
• 破断长度低碳钢：5000m高强钢丝23000m

第13页：（2）受力形式不同

（2）受力形式不同

• 空间网格结构——受压（少量受弯）
• 悬索结构——受拉矢高垂度

第14页：（3）几何构形不同

（3）几何构形不同

• 空间网格结构——正高斯曲面或零高斯曲面
• 悬索结构——负高斯曲面正高斯曲面零高斯曲面负高斯曲面在几何上，根据曲面在两主曲率方向的曲率乘积，可将曲面分为正高斯曲面、零高斯曲面和负高斯曲面三大类

第15页：为什么张力结构必须是负高斯曲面？

为什么张力结构必须是负高斯曲面？

• ·只有负高斯曲面，才能形成内力自平衡体系。）杆节点）索节点）索网节点

第16页：张力结构是以构件中预张力的减少

张力结构是以构件中预张力的减少

• 来代替受压
• 为什么悬索结构中必须施加预张力？·维持结构曲面的稳定索不能抗弯和抗压，受压即意味结构失去稳定。要避免构件受压，就必须对其施加预张力；即索节点

第17页：预张力的作用

预张力的作用

• ·增加结构刚度思考：预张力是否对结构的极限承载力有影响？=0=0PF=0）无预张力/2PSFPSFPS/2PS/2）有预张力17））荷载－位移图）

第18页：悬索结构的形与态·形

悬索结构的形与态·形

• 结构的曲面形状；·态——结构内部的预张力大小和分布；·对于给定边界条件的张力结构，形与态是一一对应的

第19页：悬索结构的特点

悬索结构的特点

• 索是结构的主要受力构件；索－高强钢丝缆索、碳纤维索、劲性索结构建造过程中需要引入初始预张力；张力是维持结构形状稳定的基本要素，一旦构件受压就会退出工作。3结构自重轻，因而可以跨越很大跨度。索结构的重量仅为普通钢结构的1/2左右

第20页：悬索结构的优点建筑造型新颖

悬索结构的优点建筑造型新颖

• 富于美感
• 突破了传统的以直线条为主基调的建筑造型束缚，代之以更加流畅的曲线轮廓

第21页：综上所述，悬索结构

综上所述，悬索结构

• 是现代材料技术、现代计算技术和现代建造技术的完美结合，代表了世纪空间结构发展的主流。212充分利用材料强度，结构效率高，经济性明显施工方便、快捷结构抗震性能好一旦结构发生破坏也不会造成重大人员伤亡，而且便于修复

第22页：悬索结构的缺点材料

悬索结构的缺点材料

• 耐久性有待提高索－抗腐蚀性能，耐磨损性能；2在使用期间需要定期维护构件内的预张力松弛；膜表面的清洁下部支承构件的材料消耗较大要求支承结构具有足够的刚度；4属风敏感结构，抗风设计问题突出在理论研究和工程实践方面，国内外均不成熟

第23页：悬索结构的设计方法

悬索结构的设计方法

• 找形分析荷载分析不满足要求工作状态满足要求零状态初始状态下料分析悬索结构的基本设计流程主要分析过程相应的应力状态

第24页：找形分析（形态分析

找形分析（形态分析

• ）·找形分析：确定满足设计要求的平衡曲面（形）和与此曲面对应的预张力值（态）。·找形结果不仅为结构的受荷分析提供了一个起始态，而且直接决定了结构的各项力学性能。·找形分析在悬索结构分析中占有十分重要的地位，它实际上是对结构不断进行优化的过程

第25页：荷载分析·确定体系

荷载分析·确定体系

• 在自重、风、雪等荷载作用下的内力和位移是否满足极限状态限制条件；·荷载分析的难点在于：必须考虑几何非线性的影响；对索松弛及时作出判断和处理；·往往由风荷载控制，难以满足位移控制条件；·当荷载分析不满足时，必须重新作找形分析

第26页：下料分析·确定构件在无应力状态下

下料分析·确定构件在无应力状态下

• 下料尺寸。·下料分析的难点在于如何对材料蠕变和锚固端滑移等问题进行补偿

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