此类结构或用钢索悬挂其他构件，或由钢索 对其他构件提供附加支点，或用刚性的构件来加 强悬索的稳定性，以减小不均匀荷载作用下的机 构性位移。桥梁中的斜拉桥和悬索桥也属于这类 混合体系。
浙江黄龙体育中心体育场
5.4万座，挑蓬外挑50m，外环梁跨度244m。
吊塔及斜拉索
三．钢索材料
1. 平行钢丝束
H
d 2z dx2
qz
0
➢当竖向荷载沿水平方向均匀分布时，qz q
d2z q dx2 H
z
q 2H
x2
C1x C2
边界条件
z
z
x0 xl
0 c
z q x lx c x
2H
l
一族抛物线
设跨中垂度f，则 x l 2，z c 2 f q
H
ql 2 ，z 8f
4f l2
x lx
索长s
l
➢几何关系
当为小垂度时，
dz 2、 dz0
2
与1比均为小量
一．单索基本力学性质 1. 基本假定
➢ 索是理想柔性的，只能承受拉力，不能承受 压力、 剪力和弯矩 ；
➢ 索材料的力学特性满足虎克定律。
2. 索的平衡方程
单索 T
T
dz
X 0
Z
0
dH dx
qx
0
d
dx
Hdz dx
q
z
0
两个方程，两个未知数 H、z当只考虑竖向作用，则 qx 0, H C
z — qz与梁的关系方程
M
— qz
索
d2z H dx 2 qz 0
梁
d 2M dx 2
qz
0
zM H
对于（b）图有索曲线方程
z M x简 c x
Hl
3. 索长计算
ds dx2 dz2 dx 1 dz 2
dx
B
l
s ds
1 dz 2 dx
A
0
dx
由f x f 0
索膜结构
一．悬索结构的形式与选型 二．悬索结构的分析计算 三．悬索结构的设计与构造 四．膜结构简介
承重结构的基本承重构件采用受拉工作的悬索 或张拉的薄膜，称为悬索结构或膜结构。由于受 拉构件的承载能力决定于强度而不是稳定性，因 而能充分发挥钢索和膜材受拉工作时强度高、自 重轻的特点。同时，由于覆盖材料自重轻，使承 重结构的重量较小，因而悬索结构和张拉薄膜结 构更适合于在大跨度结构中使用。
稳定索可以抵抗风吸力的作用，同时，相反曲 率的稳定索和相应的索杆能对体系施加预应力，使 每对索均保持足够大的张紧力，提高了整个结构的 稳定性与刚度。
承重索的垂跨比：1/20～1/15；稳定索的矢跨比 1/25～1/20。
➢双层单向布置
索桁架的一般形式 索桁架的平面布置与交错布置
➢双层辐射式布置
凸形布置
➢双层双向布置
凹形布置
凹凸形布置
凸形索网布置
凹形索网布置 凹凸形索网布置
3. 鞍形索网体系
索网结构是同一曲面上两组曲率相反的单层悬 索系统相交而成，下凹向为承重索，上凸向为稳定 索。
4. 混合悬挂体系
采用柔性的悬索体系与刚性的受弯构件（梁、 网架、网壳、桁架等）相结合，可组成共同抵抗 外荷载的各种混合体系。
第一节 悬索结构的形式与选型
悬索结构是以只能受拉的索作为基本承重构件， 并将索按照一定规律布置所构成的一类结构体系。 一．结构特点
➢受力合理，材料强度利用效率高； ➢结构重量轻，适作各式大跨建筑；
➢施工方便，不需要大型起重设备； ➢边缘构件或支承构件受力较大，且其刚度对 结构受力影响较大； ➢属于柔性结构，受力时大变位、小应变，计算 复杂。
q
q
qz
q
ds dx
qx q
qz
q
ds dx
c
0,
z
H q
cosh
cosh(
qx H
),
ql 2H
与抛物线比较，当 f l 0.2，z f 误差仅为0.11%
从已建工程看，f l 0.04～0.15，多为0.05~0.1。
故计算时可以抛物线代替悬链线。
➢当竖向荷载为任意分布时
将索的关系方程 进行比较
f n 0xn有
n1 n!
1 dz 2 1 1 dz 2 1 dz 4
dx
2 dx 8 dx
根据精度要求，对 f l 0.1可取前两项，
对于0.1 f l 0.2可取前三项
4. 索变形协调方程
l0
s s s0 l l l0 ur ul
z0
z
索长 s0
c l
x
T H ds H dx2 dz2 H 1 dz 2
dx
dx
dx
2
H
1
4f l
1
2x l
c l
➢当竖向荷载沿索长均匀分布
q
qds qz dx
将
qz
q ds dx
代入方程
H
d 2z dx 2
qz
0
H
dz
2
q
1 dz 2
0
dx
dx
结合边界条件得一悬链线方程
二．悬索结构的分类
悬索屋盖结构通常由悬索系统，屋面系统和支承 系统三部分构成。
1. 单层悬索体系
➢ 单层单向悬索结构 由许多平行的单根拉索组成，构成单曲下凹屋
面，拉索两端悬挂在稳定的支承结构上。 ➢ 单层辐射状悬索结构 ➢ 单层网状悬索结构
➢受力特点 单层悬索结构的形状稳定性不好，是一种可变体
系，其平衡形状随荷载分布方式而变。在恒载作用下 呈悬链线形式，在不对称荷载或局部荷载作用下产生 大的位移（机构性位移）。索的张紧程度与索的稳定 性（抵抗机构位移的能力）成正比。
单层悬索结构的抗风能力差，在风吸力作用下悬 索内的拉力下降，稳定性进一步降低。
垂跨比的影响：垂跨比大，稳定性和刚度大，索拉
力小，但占用空间。通常取1/20～1/10。
➢增加稳定性的措施 •单层悬索结构宜采用重屋面，如装配式钢筋混凝 土板； •采用预应力钢筋混凝土悬挂薄壳； •设置横向加劲构件。加劲梁或桁架分配局部荷载 及将索连成整体。
2. 双层悬索体系
由一系列下凹的承重索和相反曲率的稳定索组 成。每对索之间通过受拉钢索或受压撑杆连系，构 成如桁架形式的平面体系，称索桁架。
通常由7根、19根、37根和61根相互平行的直径为 4mm或5mm的高强钢丝组成。
2. 钢绞线
一般由7根钢丝捻成，1根在中心，其余6根围绕中 心钢丝按同一方向缠绕而成。
3. 钢缆绳
一般由7股钢绞线捻成，1股在中心，其余6股围绕
中心钢绞线按同一方向缠绕而成。
第二节 悬索结构的分析计算
悬索结构的计算一般按弹性理论，假定索是理想柔性 的，既不能受压，也不能抗弯，但承重索和稳定索之间 的连杆绝对刚性。在基本假定的基础上可建立索曲线的 平衡微分方程，再根据荷载及边界条件求出索的张力。