由于悬索的优点是其中各点只承受张力而无弯矩，受力分析比较简单，因 而设计简便可靠且能充分发挥钢材性能，以达到节省材料、减轻重量的经济效果。索系悬挂结构在现代已较广泛地被采用于某些大跨度的建筑结构中。例如悬索桥,其主索AB的两悬挂点A、B等高,桥面所承受的载荷通过均布的各吊索传到主索上(图1)。A、B之间的水平距离l称为跨度。设每单位水平长度上所受载 荷的大小为q,并取坐标系Oxy如图1所示。略去悬索和吊索的自重,在悬索中任取在x轴上投影长为Δx的一微段CD，该段悬索在张力Ti、Ti 1和铅垂载荷qΔx作用下平衡因而满足下述平衡方程：

依次类推，可知悬索张力在各点的水平分量都为H,故有：

或

由此可得悬索的挠曲形状为一抛物线，其方程式为：

悬索中任意一点的张力：

悬索在最低点O处的张力最小，T_x=0=H；在悬挂点处的张力最大，

悬索最低点与悬挂点之间的铅垂距离叫垂度，其值

载荷沿索长均匀分布的悬索，如输电线AB，其单位索长上的载荷为q。在悬索中任取一长为Δs的微段CD,作用在Δs上的铅垂载荷为qΔs，则平衡方程（1）变为：

水平方向平衡方程与（2）相同。 故这种悬索的微分方程为：

因

故dT=qdy。悬索中任一点的张力为：T=qyH，式中y为该点的纵坐标。可见,两悬挂点处张力最大。如选取坐标系的原点在悬索的最低点，则（5）之解为：

式中 C=H/q 是一常数;H是悬索在最低点O处的张力。其挠曲线形状称为悬链线。将式（6）右边展开成级数,有：

如取上式右边第一项作为近似值，则

这样修改的悬索计算理论同现有的“抛物线”理论比较，能扩大计算范围两倍左右。

在两个悬挂点之间承受载荷的缆索。悬索中各点只能承受张力，且各点的张力都是沿该点悬索的切线方向。悬索桥的主索和输电线等都是悬索。

悬索，即悬链线 (Catenary) 是一种曲线，它的得名源于在重力作用下两端固定的绳子形状。适当选择坐标系后，悬链线的方程是一个双曲余弦函数，其公式为： y = a*cosh(x/a) c，其在工程中有一种应用，a称作悬链系数。

早在 1965 年，Scott 等就研究过俄克拉荷马州博览会场馆内悬索屋顶的悬链线作用,，但那只是一般概念上的悬链线状态,，悬索并不能产生弯矩, 只能通过索的拉力来抵抗外载荷。

通常我们说的是框架结构中的水平受弯构件在大变形状态下的悬链线效应，此时构件的弯曲刚度仍然很大，构件内产生的弯矩仍然是抵抗外载荷的重要组成部分，因此仍然保持了水平构件的基本受力特征， 而且水平构件的变形曲线与一般的悬链线也有较大区别。

最初一些学者在研究混凝土水平构件的承载力时，较多的研究是混凝土板的薄膜效应，对于框架梁的悬链线效应研究较少，在纯弯矩作用下，板的中平面位于受拉区，因周边变形受到约束，板内将存在轴向压力, 这种轴向压力一般称为薄膜力，这就是板的薄膜效应。当板的受拉区混凝土开裂之后，实际中和轴成拱形进而产生内拱作用，板的周边支承构件提供的水平推力将减少板在竖向载荷下的截面弯矩。板在大变形状态下则产生轴向拉力，形成拉力膜效应。框架梁的悬链线效应与板的拉力膜效应在产生的机理及前提条件等方面都很类似，只是由于两个相邻板带的竖向位移不相等，它们之间存在着竖向剪力，这种竖向剪力构成了扭矩，因此板的拉力膜效应比梁的悬链线效应更加复杂。对于现浇框架梁板，板的边缘作为梁的翼缘，板的薄膜效应对梁的悬链线效应会有一定的影响。2100433B

悬索按受力状态分成平面结构和空间结构。

悬索结构平面悬索结构

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。

悬索结构空间悬索结构

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（图1a）。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（图1b）。②圆形双层悬索结构（图1c）。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（图2）。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。

随着卷材薄钢板的发展，近年来，有的国家采用悬挂板带结构。如联邦德国法兰克福航空港飞机库的屋盖，平面尺寸达270×100米，分为两跨，每跨由10条长13米、宽7.5米的板带组成，板带之间用3米宽的采光带隔开。

除上述各种悬索外，还有一种结构是利用钢索来吊挂混凝土屋盖的，这种结构叫悬挂式结构，其特点是：充分利用钢索所具有的抗拉特点，而减小钢筋混凝土屋盖所承受的弯曲力。日本代代木体育馆，采用高张力缆索为主体的悬索屋顶结构，创造出带有紧张感、力动感的大型内空间。

在各种形式的悬索结构中，索的边缘构件及地锚的合理性和可靠性具有极其重要的意义，在一定程度上决定着结构的技术经济指标和安全。

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 。