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承重結(jié)構(gòu)的基本承重構(gòu)件采用受拉的懸索以及張拉的薄膜,稱為懸索結(jié)構(gòu)或膜結(jié)構(gòu)。由于受拉構(gòu)件的承載能力決定于強(qiáng)度而不是穩(wěn)定性,因而能充分發(fā)揮鋼索和膜材受拉工作時(shí)強(qiáng)度高、自重輕的特點(diǎn)。同時(shí),由于覆蓋材料自重輕,使承重結(jié)構(gòu)的重量較小,因而懸索結(jié)構(gòu)和張拉薄膜結(jié)構(gòu)更適合于在大跨度結(jié)構(gòu)中使用。
單層懸索結(jié)構(gòu)的形狀穩(wěn)定性不好,是一種可變體系,其平衡形狀隨荷載分布方式而變。在恒載作用下呈懸鏈線形式,在不對(duì)稱荷載或局部荷載作用下產(chǎn)生大的位移(機(jī)構(gòu)性位移)。索的張緊程度與索的穩(wěn)定性(抵抗機(jī)構(gòu)位移的能力)成正比。
單層懸索結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)能力差,在風(fēng)吸力作用下懸索內(nèi)的拉力下降,穩(wěn)定性進(jìn)一步降低。
垂跨比的影響:垂跨比大,穩(wěn)定性和剛度大,索拉力小,但占用空間。通常取1/20~1/10
雙層懸索體系
由一系列下凹的承重索和相反曲率的穩(wěn)定索組成。每對(duì)索之間通過受拉鋼索或受壓撐桿連系,構(gòu)成如桁架形式的平面體系,稱索桁架。穩(wěn)定索可以抵抗風(fēng)吸力的作用,同時(shí),相反曲率的穩(wěn)定索和相應(yīng)的索桿能對(duì)體系施加預(yù)應(yīng)力,使每對(duì)索均保持足夠大的張緊力,提高了整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與剛度。承重索的垂跨比:1/20~1/15;穩(wěn)定索的矢跨比1/25~1/20。
采用純索結(jié)構(gòu)的索膜結(jié)構(gòu)一般使用的PTFE 膜材和ETFE 單層膜結(jié)構(gòu)。但是國(guó)外也用純索結(jié)構(gòu)的ETFE 氣枕結(jié)構(gòu),但是很少見。PTFE 膜材抗拉強(qiáng)度高,其基布為玻璃纖維組成,有一定的剛度,比較適合純索結(jié)構(gòu)。還有一點(diǎn)很重要的是PTFE力學(xué)穩(wěn)定性好,沒有力學(xué)松弛。而索結(jié)構(gòu)的ETFE單層比較時(shí)候立面,或者內(nèi)裝飾。否則容易積水。
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