轻钢缆索结构在建筑中的应用结构工程师考试
文章作者 100test 发表时间 2009:06:15 05:43:55
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1. 轻钢缆索结构
缆索是由钢绞线、钢丝绳、钢丝束或圆钢筋、带状钢板等材料为索体,外包保护层而成的一种轻质高强的结构材料。悬索结构即是以受拉的缆索为主要承重构件的一种结构形式。缆索结构始用于一千多年前的铁链桥,随着材料、计算理论、施工技术的不断进步,缆索结构现在已经被广泛的应用于钢结构建筑中,轻钢缆索结构即是钢结构与缆索发挥各自长处,经充分结合而成的一种新兴的建筑体系。
由于钢材在建筑中经常以杆件的形式出现,加之质量轻、强度高,决定其在设计使用过程中截面通常小而薄,使得受压受弯杆件由于稳定问题不能充分发挥材料的强度。缆索只承受轴向拉力,无弯矩和剪力,不存在因为受压和受弯而产生的稳定问题,从而使钢材的抗拉强度发挥至极限,使得高强度钢材在这里大有用武之地,可以说,轻钢缆索结构的出现,是钢结构建筑领域的一大飞跃。
2. 轻钢缆索结构的应用
在讲述轻钢缆索结构的应用之前,我们先简单地回顾一下"梁"的发展演变过程,首先出现的是钢筋混凝土梁,由于砼的抗拉强度极低,因此这种建筑形式被局限于小跨度之内,面积大一些的建筑,也不得不借助于室内密密麻麻的柱网,即缩小了使用空间,又影响美观,钢结构的出现,从某种程度上缓解了这个问题,某些大跨度钢结构厂房,宽敞的钢结构办公楼的建成,就是很好的说明实例。但是,随着人类文明的进步,对建筑结构提出了更高的要求,人们的需求方向向着更快捷,更美观,跨度更大,受力更合理的方向进展,如体育场馆,剧院、大跨度桥梁以及某些具有特殊要求的构造,此时,单纯的钢结构又不能胜任了。真正使这个问题得以实质性的解决,可以让建筑师和设计师充分发挥想象力,"为所欲为"的却是轻钢缆索结构的出现。
轻钢缆索结构(悬索结构)是一种空间结构,所谓的空间结构是指结构的形态呈三维状态,在荷载作用下具有三维受力特性并呈空间工作的结构。优秀的空间结构具有荷载传递路线最短,受力均匀的特点。与平面结构相比,具有很多独特的优点,国内外应用非常广泛.特别是近年来,人们生活水平不断提高,工业生产、文化、体育等事业不断进步,大大增强了社会对缆索结构尤其是大跨度高性能空间缆索结构的需求。而计算机理论的日益完善以及计算机技术的飞速发展使得任何极其复杂的三维结构的分析与设计成为可能。这些正是空间缆索结构扩大应用范围得以蓬勃发展的主要因素。近几十年来,世界上建造了成千上万的大型体育馆、剧院、悬索桥、斜拉桥、托索桥、飞机库、展厅、玻璃幕墙,采用了形式各异的缆索结构,展示着优美的造型,成为一道道风景。更有无数的厂房、仓库等采用了缆索结构,实现了经济、合理的完美统一。