懸索結構由受拉索(suǒ)、邊(biān)緣(yuán)構(gòu)件(jiàn)和下部(bù)支承構件所組成。拉索按一定的規律布(bù)置可形(xíng)成各種不同的體係,邊緣構件和下部支承(chéng)構(gòu)件(jiàn)的布(bù)置必須與拉(lā)索的形式(shì)相協調,有效地(dì)承受或傳遞拉索的拉力。拉索一般采用有(yǒu)高強鋼絲組成的鋼絞線、鋼(gāng)絲繩或鋼絲束,邊緣構件(jiàn)和下(xià)部支承構件通常為鋼筋混凝(níng)土結構。
懸索結構(gòu)有著悠久的曆史,最早(zǎo)應用(yòng)於橋(qiáo)梁工程中(zhōng),我國早在1000年以(yǐ)前已經用竹(zhú)索或(huò)鐵鏈(liàn)建造懸索橋(qiáo)。在房(fáng)屋建築中(zhōng),蒙古包、遊牧民族的(de)帳篷等(děng)可以看成是懸索結構(gòu)的雛形,但現代大跨度(dù)懸索屋蓋結構的廣泛應用(yòng),隻有(yǒu)半個世紀的曆史(shǐ)。第一個現代懸索屋蓋是美國於1953年建成的雷裏競技館,采用兩個(gè)斜(xié)置的拋(pāo)物線(xiàn)拱為邊緣(yuán)構件的鞍形正交索網。目前,在美國(guó)、歐(ōu)洲(zhōu)、日本、俄羅斯等國(guó)家(jiā)和地區已建造了許多有代表性的(de)懸索屋蓋,主要(yào)用於飛機庫、體育館、展(zhǎn)覽館、雜技(jì)場等大跨度公共(gòng)建築和某些大跨度工業廠房中,跨度(dù)最大達160m。我國在1961年建成的北(běi)京工人體(tǐ)育館(guǎn)和1967年建成的浙江(jiāng)人民體育館,代表了我國在懸索結構方麵20世紀60年代的(de)成就(jiù), 達到了(le)當時國際上(shàng)較先(xiān)進的(de)水平。在以後的幾十年間,相繼建(jiàn)成的成都城(chéng)北體育館、吉林溜(liū)冰場、安徽省體育館(guǎn)、丹東體育館、亞運會朝陽體育館等建築,均采用了各種(zhǒng)形式的(de)懸索屋(wū)蓋結構,也積累了一(yī)定的經驗。
懸索結構(gòu)具體有以下特點:
1)懸索結構通過(guò)索(suǒ)的軸向受拉來(lái)抵(dǐ)抗外荷載的作(zuò)用,可以最充分地利用鋼材的(de)高(gāo)抗(kàng)拉強度。索一般都采(cǎi)用高(gāo)強度(dù)材(cái)料製成的,更可大大減少材(cái)料(liào)用量並可減輕結構自(zì)重。因(yīn)而,懸索結構適用於(yú)大跨度的建築(zhù)物,如體育館、展覽館等。跨度越大(dà),經濟(jì)效果越顯著。
2)懸索(suǒ)結構便於建(jiàn)築造型,易適應於(yú)各種(zhǒng)建築(zhù)平麵,因而能較自由地滿足(zú)各種建築功能和(hé)表達形式的要求。鋼索線條柔和(hé),便於協調,有利於創造出(chū)各種新穎(yǐng)的富有動感的建(jiàn)築體型。
3)懸索結(jié)構(gòu)施工比(bǐ)較方便(biàn)。鋼索自(zì)重小,屋麵(miàn)構件一般也較輕,安裝屋蓋(gài)時不需要大型起重設備,施工(gōng)時不需要大量腳(jiǎo)手架,也不需要模板。因而,與其他結構(gòu)形(xíng)式比(bǐ)較,施工費(fèi)用相對較低(dī)。
4)可以創造具有良好物理性能的建築空間。雙曲下凹碟(dié)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(yào)求較(jiào)高的公共建築。懸索(suǒ)屋(wū)蓋對室內采(cǎi)光也(yě)極易處理,故適用於(yú)采光(guāng)要求高的建築物(wù)。
5)懸索屋蓋(gài)結構的穩定性較差。單根的懸索(suǒ)是一種幾何可變結構(gòu),其平衡形式隨荷載分布方式而變(biàn),特別是當荷載作用方(fāng)向(xiàng)與(yǔ)垂度方向相反時,懸索(suǒ)就喪失了承載能力。因此,常常(cháng)需要附加布置(zhì)一些索係或(huò)結構來(lái)提高屋蓋(gài)結構的穩定性。
6)懸索結(jié)構(gòu)的(de)邊緣(yuán)構(gòu)件(jiàn)和下部支承必須具有一定的剛度和合(hé)理的(de)形式,以承受索端巨(jù)大的(de)水平拉力。因此懸索(suǒ)體係的支承結構往(wǎng)往需(xū)要耗費較(jiào)多的材料,無論是設計成鋼筋(jīn)混凝土結構還是鋼結構,其用鋼量(liàng)均超過鋼索部分。當(dāng)跨度(dù)較小時,由於鋼索錨固(gù)構造和支座結(jié)構的處理與跨(kuà)度大時一樣複雜,往往並不經濟。
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