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浅谈对预应力钢结构发展的认识

浅谈对预应力钢结构发展的认识

秦荷成12

(1.广西大学,广西 南宁 530004;2.广西建设职业技术学院,广西 南宁 530003)

【摘 要】我国预应力钢结构的发展已有50多年,最近20年有了较大的发展,且倍受国内建筑界重视和关注。文章通过对预应力钢结构的特点及其快速发展原因进行分析,并对其研究现状及开发前景进行了探讨。

【关键词】预应力钢结构;发展;前景 【中图分类号】TU394 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2010)06-0112-02

(一)预应力钢结构技术介绍 构组成超静定体系。这种预应力钢结构是目前全球应用最广

1.预应力钢结构 泛的。要使结构转变为超静定体系,则在静定结构中增加高钢结构在设计、制造、施工、加固工程中,与外荷载应强度赘余预应力杆。张拉预应力杆,可使结构具有与荷载引力符号相反的预应力被人为地在承重结构体系内引入,用来起的内力方向相反的预应力,而预应力杆却获得与荷载引起改善结构的承载特性,尽量利用材料强度幅值或者在主承重的内力方向相同的预应力,从而充分发挥了高强度预应力杆结构中引入预张力以使全部构件能够抗压或成型的,称为预的作用,普通钢构件强度的利用也得到提高,从而达到了节应力加固钢结构或预应力钢结构。 约材料,改善结构性状的理想效果。

(二)预应力钢结构的发展概况 2.预应力钢结构的特点

1.预应力钢结构的发展 (1)能够充分发挥材料的强度潜力。应用预应力钢结构

在我国预应力钢结构的发展已有50多年的经验,从对这技术的基础思想是,运用人工的方法在结构或构件内,引入

门学科最初的空白、冷淡到今日的应用与青睐,并发展壮大,与荷载效应相反的预应力,以达到提高结构承载能力(比如延

且倍受国内外建筑界重视和关注却是最近20年。就单单在我伸了材料强度的幅度),改善结构受力状态(调整内力峰值),

国近年兴建的大型预应力钢结构工程已近百座,其技术水平增大刚度(施加初始位移,扩大结构允许位移范围),从而节

与工程规模都已达到国际先进水平。由于预应力钢结构的先约材料、降低造价的目的。

进性和科学性,对其研究和应用已经从实腹梁、桁架等领域(2)可以提高结构的刚度和稳定性,调整其动力性能,

扩展到刚架、塔桅结构、大跨空间结构、悬索结构、桥梁、特别是抗震性能。预应力不仅能在结构构件或体系中产生与

高层建筑、起重设备结构、储液库和大直径高压管道结构等荷载作用下位移(或挠度)方向相同或相反的预应力位移(或

多方面领域。 挠度),以提高结构的稳定性和刚度。预应力还能够调节构

最近几年的工程实例有:国家体育馆、深圳展览中心、件的动力性能,根据不同荷载(如风荷载、地震荷载等),

北京农展馆新馆、2008年奥运羽毛球馆等。 通过合理选择预应力体系、预应力大小等不同的调整方案,

2008年奥运会羽毛球、艺术体操比赛馆建筑总面积为改变结构中基本构件的自振周期和自振频率,以达到减震的

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24383㎡ ,其中,地下2580m,基地面积13360m,总用地面目的。

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积为66124m,体育馆规划用地面积为44355m。总座席数75083.预应力钢结构的种类和受力机理

席,其中固定座席5480席,临时座席数2028席。建筑总高:根据采用的材料不同,预应力钢结构可分为两大类:异

比赛馆最高点为25.95m,檐口高14.827m;热身馆最高点为钢种预应力钢结构和同钢种预应力钢结构。按照使用目的的

15.45m,檐口高11.52m。建筑层数:地上2层,地下1层。该不同,预应力钢结构又可细分为提高承载力和提高刚度两种。

比赛馆的建筑设计方案造型具有轻盈美观的特点,主馆是球所谓同钢种预应力钢结构,就是将两个钢构件叠接,施加与

冠顶面,直径约100m,很适合于采用预应力大跨度钢结构体使用荷载相反的弯曲,紧接着将两者焊接,当连成整体后释

系,实现建筑造型优美与结构体系合理的结合与统一,真正去反向荷载,在截面中就加入了预应力。异钢种预应力钢结

实现“科技奥运”的理念,对世界建筑史具有特别重要的意义。 构是在结构体系中增加一些高强度钢构件,并且张拉它们,

2.预应力钢结构快速发展的原因 在体系中建立预应力,提高了体系的刚度和承载力。同钢种

(1)符合建筑结构成型理论的基本要求。建筑材料与建预应力钢结构基本受力机理为加大截面的弹性工作区间,并

筑结构的发展、计算理论、施工技术等因素关系密切,但发调整结构的内力分布,让结构的各部分材料更有效发挥承载

展的最终目标总是要求新型工程结构性能更好、自重更轻、潜力。也就是说,充分调动了低应力区材料的潜力,以提高

跨度大些、施工工期短些。在现代建筑材料中金属结构具有高应力区的承载力。

强度高、加工性能好、比容重轻、生产周期短等特点,加以异钢种预应力钢结构分别由静定体系中不同部分采用强

与预应力新技术相结合后可使预应力钢结构在更轻、更大、度不同钢材和超静定体系中由强度不同的钢构件组成两种。

更好、更省的特点上能更好的展现。预应力钢结构同比传统其一是利用强度较高的钢材参与受力,增加构件的弹性工作

钢结构可节约钢材1O%~4O%,且可大量使用高强高效钢材。范围。另一种即是利用高强度钢材作预应力筋,与一般钢结

【收稿日期】2010-03-04

【作者简介】秦荷成(1982-),男,广西临桂人,广西大学在读研究生,广西建设职业技术学院管理工程系讲师,国家注册二级建造师。

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