预应力大跨度空间钢结构的应用分析.docx

预应力大跨度空间钢结构的应用分析 王畅 陈春媛摘要：随着经济的快速发展以及工业、文化等事业的日益进步，空间结构特别是预应力大跨度的空间钢结构在社会中发挥越来越重要的作用。预应力大跨度空间钢结构，是一种新型的钢结构应用技术，这种新技术比传统大跨度空间钢结构有更大的优势。本文主要介绍了预应力大跨度空间钢结构的概述、应用以及应用策略这几个方面。关键词：预应力；大跨度空间钢结构；应用一、预应力大跨度空间钢结构的概述（一）预应力空间钢结构的主要特点1、这种结构能够单次引入相反于内力峰值符号的预应力，实现内力峰值的抵消或者减弱以及设计内力的降低。同时，如果分批施加荷载和预应力，还能够使设计内力不断下降。2、能够实现荷载的不利内力向有利内力的转变，以便形成一种更为先进的结构体系。3、能够大量地运用性价比更大的、高强度的钢材及钢索，以便降低结构的自重。4、能够增强结构的刚度、调节结构的自振频率、完善结构的性能。（二）预应力大跨度空间钢结构预应力大跨度空间钢结构，是将现代化的预应力新技术应用到诸如网格结构、张力结构等大跨度的空间结构中，以便形成杂交式的、新的预应力大跨度空间钢结构。该结构具有刚度更大、重量更轻，制作简便、安装方便的特点和优势。近年，这种结构更是获得了极大的开发和发展，受到社会各界，特别是工程界的广泛关注。通常，预应力大跨度空间钢结构的特点及优势主要有：1、能够改变结构受力的情况，能够符合设计所要求的刚度、内力的分布状态以及对位移的控制。2、能够加快工程的建造速度。预应力空间钢结构的组件大都在工厂中生产完成、在工地上进行组装，在安装钢结构时，可以同时安装照明装置、消防设施以及屋面的设施（比如网板、避雷阵等）。3、采用该结构，有些施工就可以在位置比较低的地方进行，为施工提供质量及安全上的保障。4、该结构的适用非常广泛，除了可以在机库适用外，在商场、候车厅、低层的住宅以及体育馆等都可以采用这种结构。4、该结构可以用来配置预制的构件，利于形成新型的钢结构，比如弓式的预应力空间钢结构。5、采用该结构，不仅可以形成杂交的空间结构，还可能形成新型的空间结构，形成的这些结构的用钢量会极大地降低，且利于原先结构受力情况的改善、结构刚度的增加。二、预应力大跨度空间钢结构的应用1、斜拉网格结构这种结构是把斜拉桥技术和预应力相互结合应用到网格结构中所形成的，这种结构的形式比较新。通常，协同的、杂交的空间结构，可以称作斜拉网格结构，这种大跨度的建筑结构同样具有空间广、形式新、有特色等特点。近年，斜拉网格结构，已经日益受到广泛的研究和应用。这种结构的主要特点有：（1）主要是由塔柱、网格结构以及拉索这三个部分组合而成的；（2）能够发挥钢拉索强度高等优势，利于减少钢材的用量；（3）能够减小结构的挠度及杆件的内力峰值；（4）可以通过拉索的张拉，部分地抵消结构的内力。2、预应力网格结构把空间网格结构和预应力结合，就可以形成这种结构。通常情况下，预应力的施加主要有两种方式：第一种，在网格结构（网架）的弦平面之下设一个预应力索；第二种，利用网格结构的支座高差进行强行地调整就位，以建立网格结构的预应力。通常，该结构的特点有：（1）可以通过预应力来增强网格结构的刚度、减小结构的挠度。（2）运用预应力可以形成没有水平反力的、自平衡的结构。（3）如果通过改变支座的就位高差来调整结构的内力分布，那网格结构不需要增加杆件及零部件。3、张弦梁结构这种大跨度空间钢结构在近几年的发展比较快，能够用在屋盖结构中，也可以用在楼层结构及墙体结构中。我国刚刚才开始运用这种结构，比较典型的工程主要有浦东机场航站楼的屋盖、广州会展中心展厅的屋盖。4、索穹顶结构这种结构是美国的盖格尔开发使用的，曾经在汉城奥运会的体操馆及击剑馆的建设中应用过。当前，我国很多高校正在积极地对索托结构等预应力空间钢结构进行理论上的分析及研究，并准备进行工程上的实践，也许在不久的将来预应力大跨度空间钢结构会再我国的各种建筑中获得应用。5、弓式钢结构弓式钢结构，是我国的科研人员所研发的，是矩形的截面格构式的空间拱结构，该结构可以形成圆柱面的屋盖结构，且重量轻、施工方便、可以拆卸，同时，该结构不仅可以用在永久性的建筑中，还可以用在临时性的建筑中，还可能会应用在开启式的屋盖结构中。这种结构的特点主要有：（1）串段拉筋，不仅可以用来安装，还可以将其作为预应力的拉筋；（2）如果把弓式预应力结构与上弦系杆、纵向支撑结合，就可以构成圆柱面网壳结构。三、大跨度预应力钢结构的应用策略1、相关的主管部门，一定要加强对预应力大跨度空间钢结构的审查和审核力度，以保证该结构应用的质量和效果。而对于设计、制作以及安装大跨度预应力空间钢结构的企业来说，一定要取得相关部门或机构授予的资质证书，并建立和完善企业内部的质量保障体系，对于产品生产的各个环节，都要进行有效的监督和控制，企业的工作人员则要取得上岗证，并定期进行培训及考核。2、当前，随着预应力大跨预空间钢结构的快速发展，相关的行业及企业一定要加强对工程质量的管理，并制定和完善行业的标准。当前，预应力大跨度空间钢结构的规定及规范已经逐步地建立和完善，而其他与之有关的各中规定及规范也要逐渐地制定并完善。3、充分地利用计算机等新技术，以便为预应力大跨预空间钢结构的持续快速发展提供更好的环境和条件。同时，有必要加大对理论及工程实践的重视，为该结构研发专门的设计程序，以使其在计算机上可以进行网格结构的设计与分析，这些对于预应力大跨度空间钢结构的设计及推广都是非常重要的。参考文献：1董石麟,邓华.预应力网架结构的简捷计算法及施工张拉全过程分析J.建筑结构学报.2001（26).2马克俭,张鑫光等.大跨度组合式预应力扭网壳结构的设计构造与力学特点J.空间结构.1994（l1）.3陆赐麟.现代钢结构的发展与最新成就A.东南大学出版社1998（3）.4远方,李凯敏, 张延林.斜拉网架结构体系在大跨度预应力空间钢结构中的应用J.天津大学建筑工程学院，天津市轻工业设计院.2010（7）.5陆赐麟,尹思明,刘锡良.现代预应力钢结构J.人民交通出版社.2003（1l）. -全文完-