悬索结构的分类
03-讲义：1.4 杆件结构的分类
第四节杆件结构的分类这里将对结构力学主要研究对象—平面杆件结构进行分类。
杆件结构可根据其计算简图，从不同的方面进行分类。
比如，若按计算特性来划分，杆件结构可分为静定结构和超静定结构两大类。
静力结构的全部支座反力和内力可由静力平衡条件唯一确定；而对超静定结构，不能由静力平衡条件确定全部支座反力和内力，还必须考虑变形条件。
杆件结构通常按受力特性来划分，可分为梁、刚架、拱、桁架、组合结构及悬索结构六大类型。
一、梁如图1-16所示，梁是一种受弯构件，它的轴线一般为直线。
在竖向荷载作用下不产生水平方向的支座反力，其内力一般有弯矩和剪力，以弯矩为主。
梁有静定梁和超静定梁。
单跨静定梁有简支梁（图1-16(a)）、悬臂梁（图1-16(b)）和外伸梁（图1-16(c)），如图1-16(d)所示为多跨静定梁。
图1-16(e)、1-16(f)分别为单跨、多跨的超静定梁。
二、刚架如图1-17所示，刚架是由梁和柱组成，结点多为刚结点。
其内力一般有弯矩、剪力和轴力，以弯矩为主。
刚架有静定刚架（图1-19(a)和图1-19(b)）和超静定刚架(图1-19(c))所示。
图1-16 梁(a)简支梁(b)悬臂梁(c)外伸梁(d)多跨静定梁(e)单跨超静定梁(f)多跨超静定梁图1-17 刚架(a)三铰刚架（b）两层静定刚架(c)超静定刚架三、拱如图1-18所示，拱的轴线一般为曲线，且在竖向荷载作用下会产生水平推力，这使得拱内弯矩、剪力比相应梁中内力要小得多，拱的内力以压力为主。
图1-18(a)所示为三铰拱，它是静定拱。
图1-18(b)、1-18(c)所示分别为两铰拱和无铰拱，它们为超静定拱。
图1-18 拱(a)三铰拱(b) 两铰拱(c) 无铰拱四、桁架如图1-19所示，桁架全由两端铰接的链杆组成。
当仅受结点荷载作用时，桁架各杆只有轴力（拉力或压力）。
图1-19(a)为静定三角形桁架，图1-19(b)为超静定平行弦桁架。
图1-19 桁架(a) 静定桁架(b) 超静定桁架五、组合结构如图1-20所示，组合结构由只承受轴力的链杆和主要承受弯矩的梁式杆组成，其中含有组合结点。
第四讲民用建筑的空间组合
缩短交通流线，使空间布局紧凑，其具 体方法有： ①加大建筑物进深： 平面组合时尽可能加大进深，有助于节 约用地和使平面布局紧凑。 增加层数： ②增加层数： 在不影响功能使用的前提下，适当增加 建筑物层数，也有利于使空间布局紧凑。 ③降低层高： 降低层高： 降低层高不仅直接减少楼梯间的空间， 减少上下楼的疲劳，而且可使空间利用 更加充分，节约建设投资。 ④建筑物尽端布置大空间，可缩短过道 长度。 四）结构选型合理： 四）结构选型合理： 民用建筑中常用的结构形式有：墙体承 重结构、框架结构和空间结构。
2、框架结构 框架结构的特点： 采用钢筋混凝土柱和梁作为承重构件， 而分隔室内外空间的维护结构和内部空 间的分隔墙均不作为承重构建（即：承 重系统与非承重系用明确分工）。 建筑的内部空间组合亦获得较大的灵活 性，可根据功能需要将柱、梁等承重结 构确定的较大空间进行二次空间组织， 空间可开敞、半开敞或封闭，空间形状 可随意分隔成不规则形状。 空间结构 在民用建筑中常见的空间结构形式有： 悬索结构、空间薄壁结构和网架结构等。 3、悬索结构： 悬索结构主要是充分发挥钢索耐拉的特 性，以获得大跨度空间。
常见的悬索结构类型有：单向、双向和 混合。 4、空间薄壁结构：（即为薄壳结构） 5、空间网架结构： 网架结构多采用金属管材制造，能承受 较大的纵向弯曲力，用于大跨度公共建 筑。 五）设备布置恰当 五）设备布置恰当 民用建筑中的设备主要包括：上、下水 （即为给、排水），采暖通风，空气调 节以及电气照明等。 在空间组合时应考虑以下方面： 1、充分考虑设备的要求，使建筑、结构、 设备三方面相互协调； 设备三方面相互协调； 恰当地安排各种设备用房的位置； 2、恰当地安排各种设备用房的位置； 3、空调房间的散热器、送风口、回风口 以及消防设备的布置，除考虑使用要求 外，还要与建筑细部装修处理相配合； 外，还要与建筑细部装修处理相配合；
土木工程导论复习(河海大学包耘)
第二章基础工程基础：将埋入土层一定深度的建筑物下部承重结构部分称为基础。
地基：把土层中附加应力与变形不能忽略的那部分土层或岩层称为地基。
地基类型：埋置深度不超过5M者称为浅基础，大于5M者称为深基础。
浅基础：当基础位于天然基础之上、埋深小于5m的一般基础（柱基或墙基）以及埋深虽超过5m，但小于基础宽度的大尺寸基础，称为浅基础。
浅基础埋深浅，用料少，施工简单，工期短，节约成本，设计时宜优先考虑。
浅基础类型：刚性基础、扩展基础。
刚性基础：由砖、石、素混凝土或灰土等材料做成的基础。
弱点是材料抗拉、抗弯强度较低，适用于层数较少的民用建筑。
扩展基础：当刚性基础不能满足力学要求时，可以做成钢筋混凝土基础，称为扩展基础，亦称延性基础。
整体性好，抗弯强度大，特别适用于基地面积大二必须埋浅的情况。
浅基础按构造分类：单独基础、条形基础、筏板基础、箱型基础、壳体基础。
单独基础：一般，柱的基础都是单独基础。
条形基础：连续设置成长条形的基础，称为条形基础。
筏板基础：当地基特别软弱，荷载较大时，将基础底板做成一片连续的等厚度钢筋混凝土板，作为房屋的基础，称为筏板基础。
箱型基础：当基础特别软弱，荷载较大时，将基础做成由钢筋混凝土整片底板、顶板、侧墙及一定数量的内隔墙一起构成一个整体刚度很强的钢筋混凝土箱型结构，称箱型基础。
壳体基础：为改善基础的受力性能，基础的形式做成各种形式的壳体，称壳体基础。
深基础：位于地基深处承载力较高的土层上，埋深大于5m或大于基础宽度的基础，称为深基础。
当地基上部为软弱土层，且荷载很大，浅基础不能满足地基变形与强度要求，可利用地基下部较坚硬的土层作为基础的持力层而设成深基础。
深基础类型：桩基础、地下连续墙、沉井基础和沉箱基础。
桩基础按桩身材料分类：木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩、其他组合材料桩。
按桩的制作方法分类：预制桩、灌注桩。
预制桩：刚度大，适宜用在新填土或极软弱的地基。
灌注桩：因成孔方法不同，有沉管灌注桩、钻孔灌注桩、钻孔扩底灌注桩、爆扩灌注桩、人工挖孔灌注桩。
结构选型试卷1-6
试题一1、混合结构房屋在结构布置时，应优先选用横墙承重方案或纵横墙承重方案。
2、根据拉索布置的不同，悬索屋盖结构有三种体系，即双层悬索体系、单层悬索体系、交叉索网体系。
3、薄膜结构可分为充气薄膜结构、悬挂薄膜结构、骨架支撑薄膜结构。
4、单向板肋梁楼盖荷载传递路线为：板→次梁→主梁→墙或柱→基础→地基。
5、沉降缝两侧结构的连接处理方式有简支板、简支梁、悬挑板、悬挑梁等四种。
6、折板结构一般由折板、边梁、横隔三部分组成。
7、三铰拱在竖向均布荷载作用下合理拱轴线为圆弧线。
8、从截面形式看，钢刚架结构有实腹式、格构式两种类型。
9、按照杆件的布置规律不同，平板网架结构分为交叉桁架体系、角锥体系两类。
10、双曲抛物面扭壳的形式有双倾单块扭壳、单倾单块扭、组合型扭壳。
1、横墙承重的砌体房屋，适合下列哪几种建筑：（C）A.多层商场B.医院C.多层住宅D.教学楼2、气压式薄膜结构的工作原理相当于：（BC）A.热气球B.轮胎C.游泳救生圈D.降落伞3、网架的高度主要取决于（A）A.网架的跨度B.荷载的大小C.支承条件D.起拱程度4、根据拉索布置方式的不同，悬索屋盖的结构类型有:（ABD）A.单层悬索体系B.双层悬索体系C.平行悬索体系D.交叉悬网体系5、根据剪力墙开洞大小以及受力性能的不同，可将剪力墙结构分为哪几种：（ABCD）A.整截面剪力墙B.小开口剪力墙C.双肢剪力墙D.壁式框架6、高层建筑框架结构体系在非地震区的建设高度不宜超过（B）米。
A.50B.60C.55D.657、对于边梁下无中间支承且L1/L2≥3的长折板，可沿纵横方向分别按（A）计算。
A.梁理论B.拱理论C.薄膜理论D.半弯矩理论8、钢筋混凝土刚架在构件转角处为避免受力过大，可采取（ABC）措施。
A.加腋B.圆弧过渡C.采用空腹刚架D.减小截面9、对称性对于建筑结构的抗震非常重要，对称性包括：（BCD）A.建筑体型的对称B.质量分布的对称C.结构抗侧刚度的对称D.建筑平面的对称10、平板网架结构中的角锥体有哪几种：（ABD）A.三角锥B.四角锥C.五角锥D.六角锥三、名词解释。
结构类型
砖混结构通过纵横砖墙 承担竖向荷载和水平荷 载，如图所示。但砖虽 然有一定强度，但延性 不足，容易脆断，一旦 断裂将很快失去承载能 力，如图所示。砖混结 构属于偏刚不柔，适当 添加带有柔性性质的钢 筋混凝土圈梁与构造柱 能够有一定改善，因为 混凝土是刚性的，钢筋 是柔性的，能做到刚柔 并济。
砖混结构
图为云南屏边五家寨人字拱桥架于悬崖之间，在包括 设计师埃菲尔参与的方案竞标中，法国工程师Paul Bodin胜出，该桥所有钢材均从法国运抵云南，竣工 于光绪年间（1908年），至今110余年仍在通车，两 个斜撑三角桁架分别与简支梁弯矩图形状相似，这个 在日本轰炸中幸存的、被载入世界名桥史册的铁路钢 桥，其力学完美程度不输埃菲尔铁塔。
拱结构
该 楼 四 个 拱 支 座
蒙皮结构
蒙皮结构来源于飞机和船舶行业，在建 筑领域是通过建筑表面覆盖材料的强度 和刚度，来参与协助主结构受力，对建 筑物的整体刚度起加强作用。 图为蒙皮结构-美国F-117隐形战机和 美国One Mellon银行大厦
转动结构
转动结构多采 用内部筒体， 外部悬挑楼层， 图为迪拜转动 建筑可享受 360度阳光与 海景。
框架结构
剪力墙结构
剪力墙结构通 过剪力墙提供 竖向承载力和 抗侧力，较之 于框架结构， 墙的抗侧力比 柱子抗侧力好， 适合做高层建 筑，如图所示。
框架-剪力墙结构
既有框架柱又有剪力 墙的结构称之为框架 -剪力墙结构，框架 和剪力墙组成了多道 防线，如图所示。
框架-斜撑结构 (小斜撑结构)
小斜撑结 构用斜撑 代替部分 剪力墙， 达到提高 抗侧力的 效果，如 图所示。
斜拉结构-杭州黄龙体育场
混 合 型
拱-索网混合结构-北理工体育馆
建筑结构分类
建筑结构分类建筑结构是指建筑物中构成建筑整体框架的各个构件以及它们之间的相互关系和组织方式。
根据不同的功能需求和地理环境等因素，建筑结构可以分为多种类型。
本文将对建筑结构进行分类和介绍。
一、按结构材料分类1. 钢结构钢结构是指建筑物主体骨架采用钢材构件进行组装和连接的结构。
钢结构具有轻巧、强度高和抗震性能好等特点，被广泛应用于高层建筑、桥梁和大跨度建筑等领域。
2. 混凝土结构混凝土结构是指建筑物主体骨架采用混凝土构件进行组装和连接的结构。
混凝土结构具有抗压性能好、施工方便等优点，被广泛应用于住宅、商业建筑和基础设施等领域。
3. 木结构木结构是指建筑物主体骨架采用木材构件进行组装和连接的结构。
木结构具有良好的环保性能和装饰效果，被广泛应用于别墅、民居和日式建筑等领域。
4. 砖石结构砖石结构是指建筑物采用砖石材料进行施工的结构。
砖石结构具有较好的隔热、隔音性能，适用于建筑物的墙体和地基等部位。
二、按结构形式分类1. 框架结构框架结构是一种由柱、梁和面板组成的骨架结构。
框架结构通常用于多层建筑，具有刚性好、承重能力高的特点。
2. 梁柱结构梁柱结构是一种由梁和柱组成的骨架结构。
梁柱结构广泛应用于各种建筑物，如公共设施、厂房和住宅等。
3. 壳体结构壳体结构是一种由曲面构件组成的结构形式，如圆顶、穹顶等。
壳体结构具有美观、灵活性好的特点，被广泛用于大型体育馆、博物馆和机场等。
4. 悬索结构悬索结构是一种将悬索与承重体直接相连的结构形式。
悬索结构具有跨度大、景观效果好的特点，常用于桥梁和大跨度建筑物。
三、按结构功能分类1. 承重结构承重结构是建筑物中起承重作用的结构，如柱、梁和墙体等。
承重结构承担着建筑物的重量和荷载，确保建筑物的稳定和安全。
2. 抗震结构抗震结构是在地震活动区域为了减少地震力对建筑物的影响而设计的结构形式。
抗震结构具有良好的抗震性能，能够有效保护建筑物和人员的安全。
3. 隔热隔音结构隔热隔音结构是为了提高建筑物的隔热和隔音效果而设计的结构形式。
悬索结构的建筑分类
悬索结构的建筑分类悬索按受力状态分成平面结构和空间结构。
平面悬索结构主要在一个平面内受力的平面结构，多用于悬索桥和架空管道。
按结构形式分为：①单层悬索结构。
可用做柔式悬索桥，也可用于屋盖，结构刚度较小，在可变荷载作用下变形较大，宜在索上铺设重屋面。
②加劲式单层悬索结构。
通过在索下面若干吊杆吊有加劲桁架（或加劲梁），以增强结构的刚度。
③双层悬索结构。
其上索与下索曲率相反，并通过其间的受拉斜腹杆中施加预应力而具有较好的刚度。
空间悬索结构一种处于空间受力状态的结构，多用于大跨度屋盖结构中。
按结构形式分为：①圆形单层悬索结构。
用于圆形平面的屋盖，其索按辐射状布置，整个屋面形成下凹的旋转曲面。
各根索的外端固定于周边的钢筋混凝土圈梁上，内端固定于圆心附近的拉环上。
当圆心处允许设柱时，可形成伞形悬索结构。
②圆形双层悬索结构。
其外形与上述结构类似，只是有上下两层索，从而可以有不同布置形式的预应力拉杆以增强刚度。
中国北京工人体育馆直径94米的比赛大厅屋盖即采用了这种结构形式。
其圆心附近的拉环除承受环向拉力外，在竖直方向还承受压力。
③双向正交索网结构。
由互相正交的两组索组成。
下凹的一组为承重索，上凸的一组为稳定索，两组索形成负高斯曲率的曲面。
对其中一组索施加预应力时，另一组索也同时获得预应力的效果。
通过施加预应力，可使两组索在屋面荷载作用下始终贴紧，且获得良好的刚度。
这种索网可用于椭圆平面、矩形平面、菱形平面或其他平面的屋盖。
意大利米兰体育馆屋盖采用了圆形平面的马鞍形索网结构，直径140米，是目前世界上最大的索网结构。
中国浙江省人民体育馆屋盖采用80×60米椭圆平面的马鞍形索网，其索端固定于一个空间曲梁上。
为了减小曲梁内的弯矩，在索网下还设置了一层水平拉索。
除上述悬索结构外，工程中还常用斜拉索结构，如斜张桥和斜拉索屋盖。
这种斜拉索主要是用来减小屋面或桥面结构构件的跨度，以满足整个结构的大跨度要求和达到节省材料的目的。
结构
平面受力结构体系有两个方面的优点，其一是荷载为单向传递，给计算分析带来方便；其二是桁架，钢架，拱等主体传力结构与屋面板结构是分离的，给结构吊装带来方便。
其缺点是结构内力较大，材料强度得不到充分利用，材料用量增大，空间整体性减弱，结构安全性降低。
薄壁结构指结构的厚度远较长度和宽度小，一般由金属或钢筋混凝土制成，并布置成空间受力体系。
薄壳：壳体结构一般是由上下两个几何曲面所构成的薄壁空间结构。
这两个曲面之间的距离称为壳体的厚度。
当此厚度远小于壳体的最小曲率半径时，称为薄壳。
在杆系结构中，梁主要受弯矩和剪力的作用，而拱主要受轴力作用，因此，拱式结构比梁式结构受力合理，节省材料。
在面结构中，平板主要受力矩的作用（包括双向弯矩及扭矩）薄壳结构主要靠曲面内的双向轴力及顺剪力承重。
壳体结构的强度和刚度主要是利用了其几何形状的合理性，而不是以增大其结构截面尺寸取得的。
曲率：是描述曲线的弯曲程度的量值，其倒数为曲率半径。
曲率半径：是这段圆弧为一个圆的一部分时所成圆的半径。
在曲面上取一点E，曲面在E点的法线为z轴，包括z轴可以有无限多个剖切平面，每个剖切平面与曲面相交，其交线为一条平面曲线，每条平面曲线在E点有一个曲率半径。
不同的剖切平面上的平面曲线在E点的曲率半径一般是不相等的。
这些曲率半径中，有一个最大和最小的曲率半径，称之为主曲率半径，分别用R′和R表示。
高斯曲率：设曲面在E点处的两个主曲率为k1，k2，它们的乘积k＝k1·k2称为曲面于该点的总曲率或高斯曲率。
它反映了曲面的弯曲程度。
薄壳结构的曲面形式：旋转曲面平移曲面直纹曲面薄壳结构的内力分为两类，作用于中曲面内的薄膜内力和作用于中曲面外的弯曲内力。
圆顶的下部支撑结构：（1）圆顶结构通过支座环支撑在房屋的竖向承重构件上（如砖墙，钢筋混凝土柱等）（2）圆顶结构支撑在斜柱或斜拱上（3）圆顶结构支撑在框架上。
（4）圆顶结构直接落地并支撑在基础上。
圆顶的薄膜内力圆顶上任意一点的位置经线与纬线的交点确定薄膜内力只要是作用在单位环向弧长上的经向轴力以及作用在单位经向弧长上的环向轴力。
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悬索结构的分类
悬索结构能充分利用高强材料的抗拉性能，可以做到跨度大、自重小、材料省、易施工。
中国是世界上最早应用悬索结构的国家之一，在古代就曾用竹、藤等材料做吊桥跨越深谷。
明朝成化年间（1465～1487年）已用铁链建成霁虹桥。
近代的悬索结构，除用于大跨度桥梁工程外，还在体育馆、飞机库、展览馆、仓库等大跨度屋盖结构中应用。
悬索按受力状态分成平面结构和空间结构。
平面悬索结构
主要在一个平面内受力的平面结构，多用于悬索桥和架空管道。
按结构形式分为：①单层悬索结构。
可用做柔式悬索桥，也可用于屋盖，结构刚度较小，在可变荷载作用下变形较大，宜在索上铺设重屋面。
②加劲式单层悬索结构。
通过在索下面若干吊杆吊有加劲桁架（或加劲梁），以增强结构的刚度。
③双层悬索结构。
其上索与下索曲率相反，并通过其间的受拉斜腹杆中施加预应力而具有较好的刚度。
空间悬索结构
一种处于空间受力状态的结构，多用于大跨度屋盖结构中。
按结构形式分为：
①圆形单层悬索结构。
用于圆形平面的屋盖，其索按辐射状布置，整个屋面形成下凹的旋转曲面。
各根索的外端固定于周边的钢筋混凝土圈梁上，内端固定于圆心附近的拉环上。
当圆心处允许设柱时，可形成伞形悬索结构。
②圆形双层悬索结构。
其外形与上述结构类似，只
是有上下两层索，从而可以有不同布置形式的预应力拉杆以增强刚度。
中国北京工人体育馆直径94米的比赛大厅屋盖即采用了这种结构形式。
其圆心附近的拉环除承受环向拉力外，在竖直方向还承受压力。
③双向正交索网结构。
由互相正交的两组索组成。
下凹的一组为承重索，上凸的一组为稳定索，两组索形成负高斯曲率的曲面。
对其中一组索施加预应力时，另一组索也同时获得预应力的效果。
通过施加预应力，可使两组索在屋面荷载作用下始终贴紧，且获得良好的刚度。
这种索网可用于椭圆平面、矩形平面、菱形平面或其他平面的屋盖。
意大利米兰体育馆屋盖采用了圆形平面的马鞍形索网结构，直径140米，是目前世界上最大的索网结构。
中国浙江省人民体育馆屋盖采用80×60米椭圆平面的马鞍形索网，其索端固定于一个空间曲梁上。
为了减小曲梁内的弯矩，在索网下还设置了一层水平拉索。
除上述悬索结构外，工程中还常用斜拉索结构，如斜张桥和斜拉索屋盖。