论文部分内容阅读
【摘 要】钢结构本身具有较为优越的特点，是一种比较理想的结构。目前广泛应用于桥梁、电视台、体育馆以及各种大跨度结构和高层结构中。本文主要概述了预应力钢结构的发展情况，预应力钢结构的特点，预应力钢结构体系的类型，伴随预应力钢结构出现的问题。
【关键词】预应力 钢结构 刚度 强度 承载力
一、预应力钢结构发展概况
钢材本身具有更为优越的特性，广泛应用于桥梁，车站，体育场馆，大跨度的各种结构和高层建筑结构。预应力钢技术的引入而被充分利用的，但也是调整结构的刚度，使钢的抗拉强度和抗压强度，有效节约钢材，增加了结构的稳定性，减少结构的变形。预应力钢缆的膜系统系列，悬挂系统和网壳体系，但其创新的狡猾的建筑风格，具有较强的美感。
二、预应力钢结构特点
（一）材料的弹性强度利用充分
非预应力钢棒最大强度的材料一般可用于幅度只有一半的实力，同时引进预应力杆符号相反的预应力荷载应力后，你可以的载客量增加一倍原有的实力。普通钢部件受力部件开始从零应力，载荷，可以强制拉伸强度和抗压强度的材料的限制。承载能力取决于部件的材料的强度极限的横截面面积，应力区间[0，f]。和引进的预应力技术，拉应力和压相同的条件下，张力构件的钢的强度，可以通过棒穿在预应力锚索，预应力锚索使拉杆预紧力，压缩应力达到-F输入承受拉伸载荷作用杆承载能力将增加一倍，应力范围变为[-F，F]。这示出钢预应力技术的引入可以极大地提高了结构的弹性力和承载能力范围。
（二）改善结构的受力
预应力后引进的杆可以提高自己的状态，从而使结构构件或系统力（剪切，弯曲力矩，轴向力）发生再分配力峰，控制部分产生不同程度的下降，节约钢材量，更经济，更合理的结构设计。
（三）提高结构的刚度和稳定性，调整其动力性能
外部预应力预应力作用下在相反的方向或相同的位移的位移的结构，可以增加结构的刚度。预应力体系的选择和预应力可调节大小的基本杆振动频率振动周期，以调节其动态特性。图1是一个图片的预应力施工。
三、预应力钢结构的类型
从力学特征上预应力空间钢结构可划分为下列基本类型：
（一）传统型
在传统的空间预应力钢结构体系技术，如平板网格或网壳预应力构件内力推出，以改善或提高刚度的高峰期，如天津宁河体育馆，进一步提高经济效率，可多倍预应力技术，如攀枝花球场。
（二）吊挂型
或直连电缆挂在传统的斜拉桥钢，而不是挂点支点程序扩展通畅的内部空间幅度，暴露在上面的屋顶承重结构，类型多样，建筑风格新颖，如慕尼黑奥林匹克公园滑冰馆挂有线网络是一个大拱江西体育场大拱挂网。
（三）整体张拉型
连续和间歇压力拉扯电线柱结构形成的想法。早期慕尼黑奥运会的主要活动场所，是平衡体系之外，1988年汉城奥运会击剑馆博物馆和主要事件为整个张力索穹顶屋顶，重量只有1416 KG/M2，建筑结构是前所未有的出色在属的均衡； 1996年亚特兰大奥运会主体育场建成是这种结构。
（四）张弦梁型
一个平坦的空间系统预应力梁演变。正如名字所暗示的是一种预应力张弦梁电缆通过极点支持的上部中间支持刚性梁结构的形成。这种结构是预应力钢筋的初始形式，由刚性支柱的上部和下部的和弦连接通过两个杆，以合理的力，重量轻，易于加工和运输。如果跨度可以增加绕组部分扩大晶格的空间形式，如广州会展中心屋顶张弦梁绕线管是由三个倒三角截面。张弦梁也可以由正交排列，长方形建筑平面张弦梁空间系统。
（五）张力膜（索膜） 型
电缆系统中的主要承重结构，覆盖张力纤维增强的膜，膜的表面涂层目前有聚氯乙烯（PVC）和聚四氟乙烯（PTFE），前者的性能差，价格便宜，后者的较强的机械性能，自清洁，耐火，耐老化性能优于前者，但价格昂贵。膜表面张力下保持平坦笔直，必须有足够的张力和曲率，以抵御风雪荷载。
（六）玻璃幕墙结构型
新玻壳墙面装饰，但这种做法也开始在20世纪70年代，但初期在传统的钢架镶嵌连接在一起。承载金属框架提供了大量的金属强度不能充分发挥，透光率低。 80至90年后的预应力钢筋支柱和支柱式玻璃幕墙点连接，形成一个新的系统取代了前者，形成了一个新的系统，预应力钢材品种 - 玻璃幕墙结构。
四、预应力钢结构中存在的问题
（一）常见屋盖系统的风、雪荷载的取值问题
电缆结构通常是弯曲的屋顶，大，屋顶积雪分布情况比较复杂，它可能会产生积雪现象，这在设计时的负荷值是难以准确判断，在国内和国外的信息也是罕见的，即使只有给定平面的雪载荷分布，考虑雪荷载不利影响的结构分布不均，如何准确的结构是直接相关的安全性和经济秩序的一些规则。风荷载的作用同样是真实的，虽然风荷载的形状系数是由风洞试验，但风雪荷载的组合效应，也很难从实验室数据。
（二）变形问题
柔性电缆没有预应力之前既没有固定形状，但没有刚性，仅由张拉达初始平衡，负载可以露出到外部的结构，然后将电缆可以考虑在弹性变形范围内。随着负载的增加，同时反复佳Suoshi强调，势必会产生大排量的电缆结构，设计计算考虑非线性问题，这是不可避免的。实际工程中，因为较小量的钢线，这是通常用于保留足够的安全余量的原则，安全系数通常为2.5-3.0，从而导致强度的高强度钢的电缆是不完整的，因为可变负载变化时，导线的疲劳和放松不能被忽略。
（三）多次预应力问题
一再强调初次使用时，利用强度的问题主要是解决平面组件架构，以达到节约钢材的目的，而目前的系统空间结构，反复强调，不仅节约材料，但也为整个结构体系的受力均匀，以确保结构安全。但太多的时间，预应力，会带来许多弊病，由于多个张紧结构，已经有一个大的内部能量，但一个偶然的负载的作用，会产生严重的后果，即使它是由于静载可移动的，如屋顶翻新，想要扭转，以消除预应力，是一件非常困难的事情。因此，多次预应力数量，应根据每个项目的类型和布局，负荷值，张紧装置和方法的实际情况锚地结构，根据以下总体原则：1.必须有效地使用预应力钢，高强度，但也足够的安全储备；2.结构或构件受力均匀，这样的横断面设计，方便；3.分类应均匀张紧，缓解；4.设计，施工和控制；5.节约钢材。
五、结束语
预应力钢学科与众多工程实践证明了它的自然，经济和安全的快速发展，也符合可持续发展的原则和绿色生态要求。因此，在它的建筑和工程结构，具有广阔的应用空间和良好的前景。然而，快速发展的问题和缺点，不能被忽略，学科的理论，方法，技术和应用，还有待于进一步改进和深化。
参考文献：
[1]钟善桐，预应力钢结构，哈尔滨工业大学出版社，1986
[2]陆赐麟，张爱林，张国军，预应力钢结构学科的发展与深化，《建筑钢结构进展》，2005年第8期
[3]杨海军，张爱林，多索预应力格架结构优化设计，《建筑结构》，2007，38（8）： 94-96
[4]李刚，预应力钢结构应用中若干问题的探讨，《技术与设计》，2003增刊
[5]舒赣平，吕志涛，预应力钢结构与组合结构的应用和发展，《工业建筑》，1997.04
[6]吕志涛，舒赣平，北京西客站主站房预应力钢桁架的理论分析与试验研究，《建筑结构学报》， 1996 （ 10） ： 33～39
[7]林彦，刘锡良，铸钢节点在大跨度空间结构中的应用，《工业建筑》，2003增刊
[8]杨叔庸，孙文波，舒宣武，126.6m跨张弦桁架结构的设计与研究，《空间结构》，2005.11
[9]陈荣毅，大型铸钢节点的设计与分析，《广东土木与建筑》，2004（2）6-8
【关键词】预应力 钢结构 刚度 强度 承载力
一、预应力钢结构发展概况
钢材本身具有更为优越的特性，广泛应用于桥梁，车站，体育场馆，大跨度的各种结构和高层建筑结构。预应力钢技术的引入而被充分利用的，但也是调整结构的刚度，使钢的抗拉强度和抗压强度，有效节约钢材，增加了结构的稳定性，减少结构的变形。预应力钢缆的膜系统系列，悬挂系统和网壳体系，但其创新的狡猾的建筑风格，具有较强的美感。
二、预应力钢结构特点
（一）材料的弹性强度利用充分
非预应力钢棒最大强度的材料一般可用于幅度只有一半的实力，同时引进预应力杆符号相反的预应力荷载应力后，你可以的载客量增加一倍原有的实力。普通钢部件受力部件开始从零应力，载荷，可以强制拉伸强度和抗压强度的材料的限制。承载能力取决于部件的材料的强度极限的横截面面积，应力区间[0，f]。和引进的预应力技术，拉应力和压相同的条件下，张力构件的钢的强度，可以通过棒穿在预应力锚索，预应力锚索使拉杆预紧力，压缩应力达到-F输入承受拉伸载荷作用杆承载能力将增加一倍，应力范围变为[-F，F]。这示出钢预应力技术的引入可以极大地提高了结构的弹性力和承载能力范围。
（二）改善结构的受力
预应力后引进的杆可以提高自己的状态，从而使结构构件或系统力（剪切，弯曲力矩，轴向力）发生再分配力峰，控制部分产生不同程度的下降，节约钢材量，更经济，更合理的结构设计。
（三）提高结构的刚度和稳定性，调整其动力性能
外部预应力预应力作用下在相反的方向或相同的位移的位移的结构，可以增加结构的刚度。预应力体系的选择和预应力可调节大小的基本杆振动频率振动周期，以调节其动态特性。图1是一个图片的预应力施工。
三、预应力钢结构的类型
从力学特征上预应力空间钢结构可划分为下列基本类型：
（一）传统型
在传统的空间预应力钢结构体系技术，如平板网格或网壳预应力构件内力推出，以改善或提高刚度的高峰期，如天津宁河体育馆，进一步提高经济效率，可多倍预应力技术，如攀枝花球场。
（二）吊挂型
或直连电缆挂在传统的斜拉桥钢，而不是挂点支点程序扩展通畅的内部空间幅度，暴露在上面的屋顶承重结构，类型多样，建筑风格新颖，如慕尼黑奥林匹克公园滑冰馆挂有线网络是一个大拱江西体育场大拱挂网。
（三）整体张拉型
连续和间歇压力拉扯电线柱结构形成的想法。早期慕尼黑奥运会的主要活动场所，是平衡体系之外，1988年汉城奥运会击剑馆博物馆和主要事件为整个张力索穹顶屋顶，重量只有1416 KG/M2，建筑结构是前所未有的出色在属的均衡； 1996年亚特兰大奥运会主体育场建成是这种结构。
（四）张弦梁型
一个平坦的空间系统预应力梁演变。正如名字所暗示的是一种预应力张弦梁电缆通过极点支持的上部中间支持刚性梁结构的形成。这种结构是预应力钢筋的初始形式，由刚性支柱的上部和下部的和弦连接通过两个杆，以合理的力，重量轻，易于加工和运输。如果跨度可以增加绕组部分扩大晶格的空间形式，如广州会展中心屋顶张弦梁绕线管是由三个倒三角截面。张弦梁也可以由正交排列，长方形建筑平面张弦梁空间系统。
（五）张力膜（索膜） 型
电缆系统中的主要承重结构，覆盖张力纤维增强的膜，膜的表面涂层目前有聚氯乙烯（PVC）和聚四氟乙烯（PTFE），前者的性能差，价格便宜，后者的较强的机械性能，自清洁，耐火，耐老化性能优于前者，但价格昂贵。膜表面张力下保持平坦笔直，必须有足够的张力和曲率，以抵御风雪荷载。
（六）玻璃幕墙结构型
新玻壳墙面装饰，但这种做法也开始在20世纪70年代，但初期在传统的钢架镶嵌连接在一起。承载金属框架提供了大量的金属强度不能充分发挥，透光率低。 80至90年后的预应力钢筋支柱和支柱式玻璃幕墙点连接，形成一个新的系统取代了前者，形成了一个新的系统，预应力钢材品种 - 玻璃幕墙结构。
四、预应力钢结构中存在的问题
（一）常见屋盖系统的风、雪荷载的取值问题
电缆结构通常是弯曲的屋顶，大，屋顶积雪分布情况比较复杂，它可能会产生积雪现象，这在设计时的负荷值是难以准确判断，在国内和国外的信息也是罕见的，即使只有给定平面的雪载荷分布，考虑雪荷载不利影响的结构分布不均，如何准确的结构是直接相关的安全性和经济秩序的一些规则。风荷载的作用同样是真实的，虽然风荷载的形状系数是由风洞试验，但风雪荷载的组合效应，也很难从实验室数据。
（二）变形问题
柔性电缆没有预应力之前既没有固定形状，但没有刚性，仅由张拉达初始平衡，负载可以露出到外部的结构，然后将电缆可以考虑在弹性变形范围内。随着负载的增加，同时反复佳Suoshi强调，势必会产生大排量的电缆结构，设计计算考虑非线性问题，这是不可避免的。实际工程中，因为较小量的钢线，这是通常用于保留足够的安全余量的原则，安全系数通常为2.5-3.0，从而导致强度的高强度钢的电缆是不完整的，因为可变负载变化时，导线的疲劳和放松不能被忽略。
（三）多次预应力问题
一再强调初次使用时，利用强度的问题主要是解决平面组件架构，以达到节约钢材的目的，而目前的系统空间结构，反复强调，不仅节约材料，但也为整个结构体系的受力均匀，以确保结构安全。但太多的时间，预应力，会带来许多弊病，由于多个张紧结构，已经有一个大的内部能量，但一个偶然的负载的作用，会产生严重的后果，即使它是由于静载可移动的，如屋顶翻新，想要扭转，以消除预应力，是一件非常困难的事情。因此，多次预应力数量，应根据每个项目的类型和布局，负荷值，张紧装置和方法的实际情况锚地结构，根据以下总体原则：1.必须有效地使用预应力钢，高强度，但也足够的安全储备；2.结构或构件受力均匀，这样的横断面设计，方便；3.分类应均匀张紧，缓解；4.设计，施工和控制；5.节约钢材。
五、结束语
预应力钢学科与众多工程实践证明了它的自然，经济和安全的快速发展，也符合可持续发展的原则和绿色生态要求。因此，在它的建筑和工程结构，具有广阔的应用空间和良好的前景。然而，快速发展的问题和缺点，不能被忽略，学科的理论，方法，技术和应用，还有待于进一步改进和深化。
参考文献：
[1]钟善桐，预应力钢结构，哈尔滨工业大学出版社，1986
[2]陆赐麟，张爱林，张国军，预应力钢结构学科的发展与深化，《建筑钢结构进展》，2005年第8期
[3]杨海军，张爱林，多索预应力格架结构优化设计，《建筑结构》，2007，38（8）： 94-96
[4]李刚，预应力钢结构应用中若干问题的探讨，《技术与设计》，2003增刊
[5]舒赣平，吕志涛，预应力钢结构与组合结构的应用和发展，《工业建筑》，1997.04
[6]吕志涛，舒赣平，北京西客站主站房预应力钢桁架的理论分析与试验研究，《建筑结构学报》， 1996 （ 10） ： 33～39
[7]林彦，刘锡良，铸钢节点在大跨度空间结构中的应用，《工业建筑》，2003增刊
[8]杨叔庸，孙文波，舒宣武，126.6m跨张弦桁架结构的设计与研究，《空间结构》，2005.11
[9]陈荣毅，大型铸钢节点的设计与分析，《广东土木与建筑》，2004（2）6-8