承重結構的基本承重構件采用受拉的懸索以及張拉的薄膜,稱為懸索結構或膜結構。由于受拉構件的承載能力決定于強度而不是穩(wěn)定性,因而能充分發(fā)揮鋼索和膜材受拉工作時強度高、自重輕的特點。同時,由于覆蓋材料自重輕,使承重結構的重量較小,因而懸索結構和張拉薄膜結構更適合于在大跨度結構中使用。
單層懸索結構的形狀穩(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,在不對稱荷載或局部荷載作用下產(chǎn)生大的位移(機構性位移)。索的張緊程度與索的穩(wěn)定性(抵抗機構位移的能力)成正比。
單層懸索結構的抗風能力差,在風吸力作用下懸索內(nèi)的拉力下降,穩(wěn)定性進一步降低。
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。每對索之間通過受拉鋼索或受壓撐桿連系,構成如桁架形式的平面體系,稱索桁架。穩(wěn)定索可以抵抗風吸力的作用,同時,相反曲率的穩(wěn)定索和相應的索桿能對體系施加預應力,使每對索均保持足夠大的張緊力,提高了整個結構的穩(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。
采用純索結構的索膜結構一般使用的PTFE 膜材和ETFE 單層膜結構。但是國外也用純索結構的ETFE 氣枕結構,但是很少見。PTFE 膜材抗拉強度高,其基布為玻璃纖維組成,有一定的剛度,比較適合純索結構。還有一點很重要的是PTFE力學穩(wěn)定性好,沒有力學松弛。而索結構的ETFE單層比較時候立面,或者內(nèi)裝飾。否則容易積水。