預(yù)應(yīng)力大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用分析

1、    預(yù)應(yīng)力大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用分析    王暢 陳春媛摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及工業(yè)、文化等事業(yè)的日益進(jìn)步，空間結(jié)構(gòu)特別是預(yù)應(yīng)力大跨度的空間鋼結(jié)構(gòu)在社會(huì)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。預(yù)應(yīng)力大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)，是一種新型的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用技術(shù)，這種新技術(shù)比傳統(tǒng)大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)有更大的優(yōu)勢(shì)。本文主要介紹了預(yù)應(yīng)力大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的概述、應(yīng)用以及應(yīng)用策略這幾個(gè)方面。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力；大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)；應(yīng)用一、預(yù)應(yīng)力大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的概述（一）預(yù)應(yīng)力空間鋼結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)1、這種結(jié)構(gòu)能夠單次引入相反于內(nèi)力峰值符號(hào)的預(yù)應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)內(nèi)力峰值的抵消或者減弱以及設(shè)計(jì)內(nèi)力的降低。同時(shí)，

2、如果分批施加荷載和預(yù)應(yīng)力，還能夠使設(shè)計(jì)內(nèi)力不斷下降。2、能夠?qū)崿F(xiàn)荷載的不利內(nèi)力向有利內(nèi)力的轉(zhuǎn)變，以便形成一種更為先進(jìn)的結(jié)構(gòu)體系。3、能夠大量地運(yùn)用性?xún)r(jià)比更大的、高強(qiáng)度的鋼材及鋼索，以便降低結(jié)構(gòu)的自重。4、能夠增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度、調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的自振頻率、完善結(jié)構(gòu)的性能。（二）預(yù)應(yīng)力大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)，是將現(xiàn)代化的預(yù)應(yīng)力新技術(shù)應(yīng)用到諸如網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、張力結(jié)構(gòu)等大跨度的空間結(jié)構(gòu)中，以便形成雜交式的、新的預(yù)應(yīng)力大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)具有剛度更大、重量更輕，制作簡(jiǎn)便、安裝方便的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。近年，這種結(jié)構(gòu)更是獲得了極大的開(kāi)發(fā)和發(fā)展，受到社會(huì)各界，特別是工程界的廣泛關(guān)注。通常，預(yù)應(yīng)力大跨度空間鋼結(jié)

3、構(gòu)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)主要有：1、能夠改變結(jié)構(gòu)受力的情況，能夠符合設(shè)計(jì)所要求的剛度、內(nèi)力的分布狀態(tài)以及對(duì)位移的控制。2、能夠加快工程的建造速度。預(yù)應(yīng)力空間鋼結(jié)構(gòu)的組件大都在工廠中生產(chǎn)完成、在工地上進(jìn)行組裝，在安裝鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，可以同時(shí)安裝照明裝置、消防設(shè)施以及屋面的設(shè)施（比如網(wǎng)板、避雷陣等）。3、采用該結(jié)構(gòu)，有些施工就可以在位置比較低的地方進(jìn)行，為施工提供質(zhì)量及安全上的保障。4、該結(jié)構(gòu)的適用非常廣泛，除了可以在機(jī)庫(kù)適用外，在商場(chǎng)、候車(chē)廳、低層的住宅以及體育館等都可以采用這種結(jié)構(gòu)。4、該結(jié)構(gòu)可以用來(lái)配置預(yù)制的構(gòu)件，利于形成新型的鋼結(jié)構(gòu)，比如弓式的預(yù)應(yīng)力空間鋼結(jié)構(gòu)。5、采用該結(jié)構(gòu)，不僅可以形成雜交的空間結(jié)構(gòu)，

4、還可能形成新型的空間結(jié)構(gòu)，形成的這些結(jié)構(gòu)的用鋼量會(huì)極大地降低，且利于原先結(jié)構(gòu)受力情況的改善、結(jié)構(gòu)剛度的增加。二、預(yù)應(yīng)力大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用1、斜拉網(wǎng)格結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)是把斜拉橋技術(shù)和預(yù)應(yīng)力相互結(jié)合應(yīng)用到網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中所形成的，這種結(jié)構(gòu)的形式比較新。通常，協(xié)同的、雜交的空間結(jié)構(gòu)，可以稱(chēng)作斜拉網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，這種大跨度的建筑結(jié)構(gòu)同樣具有空間廣、形式新、有特色等特點(diǎn)。近年，斜拉網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，已經(jīng)日益受到廣泛的研究和應(yīng)用。這種結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)有：（1）主要是由塔柱、網(wǎng)格結(jié)構(gòu)以及拉索這三個(gè)部分組合而成的；（2）能夠發(fā)揮鋼拉索強(qiáng)度高等優(yōu)勢(shì)，利于減少鋼材的用量；（3）能夠減小結(jié)構(gòu)的撓度及桿件的內(nèi)力峰值；（4）可以通過(guò)拉索的張

5、拉，部分地抵消結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。2、預(yù)應(yīng)力網(wǎng)格結(jié)構(gòu)把空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力結(jié)合，就可以形成這種結(jié)構(gòu)。通常情況下，預(yù)應(yīng)力的施加主要有兩種方式：第一種，在網(wǎng)格結(jié)構(gòu)（網(wǎng)架）的弦平面之下設(shè)一個(gè)預(yù)應(yīng)力索；第二種，利用網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的支座高差進(jìn)行強(qiáng)行地調(diào)整就位，以建立網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力。通常，該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)有：（1）可以通過(guò)預(yù)應(yīng)力來(lái)增強(qiáng)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的剛度、減小結(jié)構(gòu)的撓度。（2）運(yùn)用預(yù)應(yīng)力可以形成沒(méi)有水平反力的、自平衡的結(jié)構(gòu)。（3）如果通過(guò)改變支座的就位高差來(lái)調(diào)整結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布，那網(wǎng)格結(jié)構(gòu)不需要增加桿件及零部件。3、張弦梁結(jié)構(gòu)這種大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)在近幾年的發(fā)展比較快，能夠用在屋蓋結(jié)構(gòu)中，也可以用在樓層結(jié)構(gòu)及墻體結(jié)構(gòu)中。我國(guó)剛剛才

6、開(kāi)始運(yùn)用這種結(jié)構(gòu)，比較典型的工程主要有浦東機(jī)場(chǎng)航站樓的屋蓋、廣州會(huì)展中心展廳的屋蓋。4、索穹頂結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)是美國(guó)的蓋格爾開(kāi)發(fā)使用的，曾經(jīng)在漢城奧運(yùn)會(huì)的體操館及擊劍館的建設(shè)中應(yīng)用過(guò)。當(dāng)前，我國(guó)很多高校正在積極地對(duì)索托結(jié)構(gòu)等預(yù)應(yīng)力空間鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論上的分析及研究，并準(zhǔn)備進(jìn)行工程上的實(shí)踐，也許在不久的將來(lái)預(yù)應(yīng)力大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)會(huì)再我國(guó)的各種建筑中獲得應(yīng)用。5、弓式鋼結(jié)構(gòu)弓式鋼結(jié)構(gòu)，是我國(guó)的科研人員所研發(fā)的，是矩形的截面格構(gòu)式的空間拱結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以形成圓柱面的屋蓋結(jié)構(gòu)，且重量輕、施工方便、可以拆卸，同時(shí)，該結(jié)構(gòu)不僅可以用在永久性的建筑中，還可以用在臨時(shí)性的建筑中，還可能會(huì)應(yīng)用在開(kāi)啟式的屋蓋結(jié)構(gòu)中。這

7、種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)主要有：（1）串段拉筋，不僅可以用來(lái)安裝，還可以將其作為預(yù)應(yīng)力的拉筋；（2）如果把弓式預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)與上弦系桿、縱向支撐結(jié)合，就可以構(gòu)成圓柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。三、大跨度預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用策略1、相關(guān)的主管部門(mén)，一定要加強(qiáng)對(duì)預(yù)應(yīng)力大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的審查和審核力度，以保證該結(jié)構(gòu)應(yīng)用的質(zhì)量和效果。而對(duì)于設(shè)計(jì)、制作以及安裝大跨度預(yù)應(yīng)力空間鋼結(jié)構(gòu)的企業(yè)來(lái)說(shuō)，一定要取得相關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)授予的資質(zhì)證書(shū)，并建立和完善企業(yè)內(nèi)部的質(zhì)量保障體系，對(duì)于產(chǎn)品生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，都要進(jìn)行有效的監(jiān)督和控制，企業(yè)的工作人員則要取得上崗證，并定期進(jìn)行培訓(xùn)及考核。2、當(dāng)前，隨著預(yù)應(yīng)力大跨預(yù)空間鋼結(jié)構(gòu)的快速發(fā)展，相關(guān)的行業(yè)及企業(yè)一定要

8、加強(qiáng)對(duì)工程質(zhì)量的管理，并制定和完善行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，預(yù)應(yīng)力大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的規(guī)定及規(guī)范已經(jīng)逐步地建立和完善，而其他與之有關(guān)的各中規(guī)定及規(guī)范也要逐漸地制定并完善。3、充分地利用計(jì)算機(jī)等新技術(shù)，以便為預(yù)應(yīng)力大跨預(yù)空間鋼結(jié)構(gòu)的持續(xù)快速發(fā)展提供更好的環(huán)境和條件。同時(shí)，有必要加大對(duì)理論及工程實(shí)踐的重視，為該結(jié)構(gòu)研發(fā)專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)程序，以使其在計(jì)算機(jī)上可以進(jìn)行網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析，這些對(duì)于預(yù)應(yīng)力大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及推廣都是非常重要的。參考文獻(xiàn)：1董石麟,鄧華.預(yù)應(yīng)力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)捷計(jì)算法及施工張拉全過(guò)程分析j.建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào).2001（26).2馬克儉,張?chǎng)喂獾?大跨度組合式預(yù)應(yīng)力扭網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)j.空間結(jié)構(gòu).1994（l1）.3陸賜麟.現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展與最新成就a.東南大學(xué)出版社