前面已经讲过，轴心受力构件可以充分利用结构材料的强度。拱属于轴心受压构件，因此对于抗压性能较好的砖、石和混凝土来讲，拱是一种合理的结构形式。悬索是轴心受拉构件，所以对受拉性能好的钢材来讲，它就是一种理想的结构形式。

悬索结构一般包括三个组成部分：①索网；②边缘构件；③下部支承结构，如图8-2所示。

悬索也是一种有推力的结构，与拱有类似之处，现以图8-2所示的单曲单层悬索结构为例，近似分析如下。

1.索网的受力分析

索网的计算简图如图8-3a所示。假定边梁是索的不动铰支座，索网下垂度为y，计算跨度为l。

1）索网是一个中心受拉构件，既无弯矩也无剪力。由于索本身是一个非常柔软的构件，其抗弯刚度可以完全忽略不计，而且它的形状随荷载性质的不同而改变。当索没有外加荷载仅有自重作用时，它处于自然悬挂状态。当索受集中力p的作用时，它便会立即自动形成悬吊折线形，吊着重力p而保持平衡状态，如图8-3d所示。因此，可以假定索是绝对柔性的，任一截面均不能承受弯矩，而只承受拉力。

图8-2 悬索结构的组成部分

2）索的支座反力，如图8-3b所示，在沿跨度方向分布的均布荷载q作用下，根据力的平衡法则，∑N_y=0，支座的竖向反力为

因为索任一截面的弯矩均为零，以跨中截面为矩心，则有：

式中，（即与悬索跨度相同的简支梁的跨中弯矩）

图8-3 悬索的力学原理分析(www.daowen.com)

a）悬索计算简图 b）悬索支座反力 c）悬索隔离体图 d）多点受力悬索

水平力H的方向是向外的（拉力）。H值的大小与索的下垂度y成反比。当荷载及跨度一定时（即M⁰一定时），y越小H越大。因此找出合理的垂度，处理好水平力的传递和平衡结构是设计中要解决的重要问题。

悬索的下垂度y是M⁰和H的函数，根据此关系式便可确定悬索的合理轴线。当悬索的荷载为沿水平方向分布的均布荷载时，其合理轴线为抛物线。当为集中力作用时，其合理的轴线为折线。所以，悬索的合理轴线的形状是随荷载的作用方式而变化的，并与其相应简支梁的弯矩图形相似。

3）索的拉力N，根据图8-3c知：∑N_x=0，可得出：

如已知水平力H及悬索各点的倾角α（可由悬索轴线的曲线方程求得），便可求出悬索各截面的拉力N。

2.边缘构件的内力分析

悬索的边缘构件是索网的支座，索网锚固在边缘构件上。随着建筑平面和悬索屋盖类型的不同，边缘构件可以采用梁（一般为多跨连续梁）、桁架、环梁和拱等结构形式。它承受悬索在支座处的拉力N。由于拉力一般都较大，所以它的断面尺寸也常常很大。图8-2悬索边缘构件的计算简图是两跨的连续梁，它在悬索支座处拉力N的作用下，分别在水平和垂直方向受弯。

3.柱子是受压构件

锚拉绳是受拉构件，其锚固基础也是设计中要解决的重要问题。

根据以上分析我们可以知道悬索屋盖结构具有下列特点：

1）索网只受轴向拉力，既无弯矩也无剪力。

2）悬索的边缘构件必须具有一定的刚度和合理的形式，以承受索网的拉力。

3）悬索只能单向受力，承受与其垂度方向一致的作用力。