懸索(suǒ)結(jié)構由受(shòu)拉索、邊緣構件和下部支(zhī)承構件所組成。拉索按一定的規律布置可形成各種不同的體係,邊緣(yuán)構(gòu)件和下部支承構件的布置必(bì)須與拉索的形式相協調,有效地承(chéng)受或傳遞拉索的拉力。拉索(suǒ)一般采用(yòng)有高(gāo)強鋼絲組成的鋼絞線、鋼絲繩或鋼絲(sī)束(shù),邊緣構件和下部支承構件(jiàn)通常為鋼筋混(hún)凝土結構。
懸(xuán)索結構有著悠久(jiǔ)的曆史,最早應(yīng)用於橋梁工程中,我國早在1000年以前(qián)已(yǐ)經用竹索或鐵鏈建造懸索橋。在房(fáng)屋建築中,蒙古包、遊牧民(mín)族的帳篷等(děng)可(kě)以看成是懸索結構的雛形,但現代大跨度懸索屋蓋結構的廣泛應用,隻有半個世紀的曆史。第一個現代懸索屋蓋是美國(guó)於1953年建成的雷裏競技館(guǎn),采用(yòng)兩個斜置的拋物線拱為邊緣構件的鞍形正交索網。目(mù)前,在美國、歐洲、日本、俄羅斯等國家和地區已建造了許多有代表性的(de)懸索(suǒ)屋蓋,主要(yào)用於飛機庫(kù)、體育(yù)館、展覽館(guǎn)、雜技場等大跨度公共建築(zhù)和某些(xiē)大跨(kuà)度工業廠房中,跨度最大達160m。我國在1961年建成的北京工人體育館和1967年建(jiàn)成的浙江人民體育館,代表了我國在懸索結構方(fāng)麵20世紀60年代的成就, 達到了當時國際上較先進的水(shuǐ)平。在以後的幾十年(nián)間(jiān),相繼建成的(de)成都城北體育館、吉(jí)林(lín)溜冰場、安徽(huī)省體育(yù)館、丹東體育(yù)館、亞運會朝(cháo)陽體育館等建築,均采用了(le)各種形式的(de)懸索屋蓋結構,也積累(lèi)了一定的經驗。
懸索結構(gòu)具體有以下特點:
1)懸索結構通過索的(de)軸向受拉來抵抗外荷載(zǎi)的作用,可以最充分地利用鋼材的高抗(kàng)拉強度。索一般都采(cǎi)用高強度材料製成的,更可大大減少材(cái)料用量並可減輕結構自重。因而,懸索(suǒ)結構適(shì)用於大跨度的建築物,如體育(yù)館、展覽館(guǎn)等。跨度越大,經濟效果越顯著。
2)懸索結構便於建築造型,易適應於各種建(jiàn)築平麵,因而能較(jiào)自由地(dì)滿足各種(zhǒng)建築功能和表達形式(shì)的要求。鋼索線條柔和(hé),便於協調,有利於創造出各種新穎的富有動感的(de)建築體型。
3)懸索(suǒ)結構施工比較方便。鋼索自重小,屋麵(miàn)構件一(yī)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(dà)量腳手架,也不需要模板。因而,與其(qí)他結構形式比較,施工費用相對較低。
4)可以(yǐ)創(chuàng)造具有良好物理性(xìng)能的建築空間。雙曲下凹(āo)碟形懸索屋蓋具有極好的音響性能,因而可(kě)以用來遮蓋對聲學要求較高的公共(gòng)建築。懸(xuán)索屋蓋對室內采光也極易處理,故適用於采光要求高的建築物。
5)懸索(suǒ)屋蓋結構(gòu)的(de)穩定性較(jiào)差(chà)。單根的(de)懸索是一種(zhǒng)幾(jǐ)何可變(biàn)結構,其平衡形式隨荷載分布方式而變,特(tè)別是當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(suǒ)係或結構來提高屋蓋結構的穩定性。
6)懸索結構的邊緣(yuán)構件和下部支承必須具有一定的(de)剛度和合理的形式,以承受索端巨大的水平(píng)拉力。因此懸索體(tǐ)係的(de)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(jié)構還是鋼結構,其(qí)用鋼量(liàng)均超過鋼索部分。當跨(kuà)度較小時,由於鋼索錨固構造和支座結構(gòu)的處理與跨度大時一樣複雜,往往並不經濟。
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