大型公共建筑为什么常常采用悬索结构

陕西科技报

  早在1000多年前,中国先民就已经用竹索和铁链来建造悬索桥,至明代时已用铁链建成霁虹桥。而蒙古包这样的帐篷则被看成是悬索结构建筑的原型。
  现代悬索桥采用高强度钢索,充分利用了钢材的抗拉性能,并因桥梁的跨度大、自重小、施工方便等优点而颇受欢迎,所以是一种比较理想的大跨度结构形式,且跨度越大,经济效益就越显著。
  现代悬索桥由塔架、缆索、吊杆、锚碇等组成,造桥方式一目了然:河流两岸竖起高高的塔架,塔架上端挂起缆索;缆索两端跨过塔顶后,在两岸的地面上锚固,粗大而坚韧的缆索上垂直挂下许多吊杆,用来悬吊起桥面结构。塔架已由早期的石塔改为现在的钢塔,有时也用钢筋混凝土来制造塔架,塔的下端固定在桥墩上。
  目前通常用钢丝绳组成粗大的缆索。有趣的是,当桥体跨度较大(如超过750米)时,钢缆大都采用“空中编缆法”就地制作。这是由于钢缆十分沉重,如果预先编制再起重到高塔上,会给施工带来很大困难。
  使用又粗又重的悬索,是为了有足够的承受力来吊起巨大的桥面。缆索并不是固定在高高的塔架上的,而是跨过塔架,固定在桥两侧的地面上。在桥两岸的岩石层中打凿出坑洞或隧道,然后把固定缆索的构件放人隧道后再浇实混凝土;或者在没有岩石层时灌制巨大的混凝土块,依靠其重力和摩擦力来“拉住”缆索。
  像体育馆、展览馆、飞机库这样的大跨度建筑也广泛采用悬索结构,就是为了最大可能地形成室内无柱的大空间,以满足容纳飞机、大型展示和比赛场地的需要。而且悬索结构的建筑还能形成强烈的雕塑感。

(科普中国)