索结构(2)-结构体系
60页1、 悬索结构体系Structural System of Cable Structures1(a)(d)索结构的核心问题是形状稳定性问题,为使其能够有效抵抗机构性位移,就必须采取不同的构造措施,由此就形成各种不同的悬索体系。(b)(c)(e)(f)传统悬索结构单层悬索体系预应力双层索系预应力索网2新型悬索结构劲性索系横向加劲单层索系索拱体系&张弦体系悬挂体系&斜拉体系31. 单层悬索体系Single-layer Cable System 最简单的一种悬索结构形式,结构思想来源于悬索桥。a) 平行布置b) 辐射布置c) 网状布置4德国乌柏特市游泳馆Swimming Hall at Wuppertal, German, 1956最早的单层悬索结构,L=65m5德国多特蒙德展览大厅Exhibition Hall at Dortmund, German, 1956跨度最大的单层单向悬索结构,L=80m6美国奥克兰市比赛馆Oakland Coliseum Arena,California,1966最大跨径的碟形单层悬索结构,D=128m7 设置重屋面 设置重屋面的作用使均布重力荷载具有优势以保证初
2、始形状的相对稳定性。建成年份:1967圆形碟状:D=123m垂跨比:1/11美国纽约Madison广场公园体育馆全部空调电气设备放在悬索上,目的是增加屋盖重量,增强悬索稳定性。 重屋面使悬索截面增大,支承结构的受力也相应增大,从而影响经济效果。8 采用预应力钢筋混凝土悬挂薄壳1) 挂屋面板2) 加超载,然后灌缝3) 待缝结硬后卸去超载形成悬挂薄壳是重屋面体系的进一步演进,其屋面不仅提供重力,而且参加结构工作。9华盛顿杜勒斯机场候机厅Dulles International Airport Terminal,1957 矩形平面195.251.5m 屋面采用预制轻质混凝土板,灌缝处理。10 结构设计关键参数索的垂度与跨度之比(垂跨比)是影响单层悬索体系工作性能的重要参数。 垂跨比小屋面较平,索拉力大,稳定性和刚度较差; 垂跨比大索拉力小,稳定性和刚度好但结构空间大,经济性不好; 合理垂跨比 1/201/10112.预应力双索体系Pre-stressed Double-layer Cable System2.1 平面双索系统 Plane Double-Cable System主索 (承重索)
3、拉杆副索 (稳定索)12 稳定索的作用可以抵抗风吸力的作用;可以通过张拉稳定索对体系施加预张力;稳定索与承重索一起抵抗竖向荷载作用,从而使体系的刚度得到提高。可以采用轻屋面,因而具有较好的抗震性能。主索 (承重索)副索 (稳定索)13 结构设计关键参数承重索的垂跨比和稳定索的拱跨比是影响双层索系工作性能的重要几何参数。承重索垂跨比:1/151/20稳定索拱跨比:1/201/25主索 (承重索)副索 (稳定索)14几种不同形式的平面双索结构凸式凹式凸凹式索桁架(Jawerth体系)15瑞典斯德哥尔摩约翰尼绍夫滑冰场Johanneshov Ice Stadium in Stockholm,1962 近似矩形平面11883 m,采用Jawerth体系 屋面采用预制轻质混凝土板 屋面索耗钢量2.98kg/m2162.2 园形平面的双层索系Double-layer Cable System with Circular Plan辐射布置网状布置17 车辐式双层悬索体系是圆形平面的屋盖中常外环内环稳定索用的结构形式之一。由外环、内环及联系内外环的两层辐射方向布置的钢索组成。外环受压,一般用钢筋撑杆承
4、重索混凝土做成,支承在周边的柱列上。内环受拉,一般采用钢结构。73.2美国纽约由提喀市大会堂The Auditorium in Utica, USA,196018 车辐式双索体系的几种变化建成年份:1958圆形平面:D=104, d=20, h=8.5m耗钢量:53kg/m2布鲁塞尔世博会美国馆建成年份:1960圆形平面:D=73.2m, h=6.1m耗钢量:17.1kg/m2纽约Utica市大会堂建成年份:1980圆形平面:D=61, d=8,h=6m耗钢量:32.6kg/m2成都城北体育馆19首都工人体育馆The Workers Gymnasium, Beijing, 1961 车辐式双层索系 圆形平面:D=94m 耗钢量:54kg/m2该结构设计在当时达到了很好的技术经济指标,受到国内、外工程界的好评。迄今为止,仍是我国跨度最大的悬索屋盖结构。203. 预应力鞍形索网Pre-stressedCable Net双层索系的工作原理类似;区别在于后者属于平面体系,而前者属于空间体系。P承重索稳定索21g)a)d)b)e)a) 空间曲梁支承b) 直线梁支承c) 抛物线形拱支承c)f)e)
5、 两对抛物线拱支承f) 柔性边界索支承g) 桅杆支承d) 倾斜大拱支承22美国雷里体育馆The Raleigh Arena, USA, 1953 第一个具有现代意义的大跨度索网屋盖结构 近圆形平面 9297 m,索网格1.831.83m 稳定索拱跨比1/10,承重索垂跨比1/9 钢筋混凝土拱截面4.270.76m,与地面呈 21.8角。23加拿大卡尔加里滑冰馆Pengrowth Saddle Dome, Calgary, Canada, 1983 1988年第十五届冬奥会主赛馆,目前最大跨径的预应力鞍形索网。 近圆形平面 135m129m,全部耗钢量指标为55.8kg/m2 稳定索拱跨比1/21.6;承重索垂跨比1/9.7,索网格6m6m24Pengrowth Saddle Dome- Geometry Configuration25Pengrowth Saddle Dome- Construction Process为加强刚度和形状稳定性,屋盖采用了悬挂薄壳构造方案:1) 柱的安装2) 环梁安装3) 索网安装4) 屋面板安装26设计关键参数索网应保证必要的矢跨比。过于扁平的索网往往需
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