预应力大跨度空间钢结构的应用与展望
1.前言
预应力大跨度空间钢结构是把现代预应力技术引用到例如网架、网壳等网格结构、索、杆组成的张力结构、立体桁架结构等一类大跨度结构,从而形成一类新型的、杂交的预应力大跨度空间钢结构体系.这一类结构受力合理、刚度大、重量轻,制作安装也比较方便, 雅虎优化在近十多年来得到开发与发展,并在大跨度、大柱网的公共与工业建筑中得到应用,且受到国内外科技界和工程界的关注和重视,其推广应用和发展前景是无比广阔的[1][2][3].
采用预应力技术于大跨度空间钢结构具有如下的特色和优势.
(1）可以改变结构的受力状态,满足设计人员所要求的结构刚度、内力分布和位移控制.
(2)通过预应力技术可以构成新的结构体系和结构形态(形式),如索穹顶结构等.可以说,没有预应力技术,就没有索穹顶结构.
(3)预应力技术可以作为预制构件(单元杆件或组合构件)装配的手段, seo公司从而形成一种新型的结构,如弓式预应力钢结构.
(4)采用预应力技术后,或可组成一种杂交的空间结构,或可构成一种全新的空间结构,其结构的用钢指标比原结构或一般结构可大幅度的降低,具有明显的技术经济效益.
预应力空间钢结构预应力的施加方法通常有两种: 一种是在预应力索、杆上直接施加外力,从而可高速改善结构受力状态,致使内力重分布,或者是形成一种新的具有一定内力状态的结构形式;另一种是通过高速已建空间结构支座高差,改变支承反力的大小,从而也可使结构内力重分布,达到预应力的目的.
预应力索、杆的材料通常可采用高强度的钢丝束、钢铰线、也可采用钢棒、钢筋.
2.预应力网格结构
现代预应力技术与空间网格结构(包括网架与网壳)相结合便可构成预应力的网格结构. 干洗加盟通常施加预应力的方案有两种:一种是在网架的下弦平面下设置预应力索,如图1a所示,也可在网壳的周边设置预应力索,如图1b所示,通过张拉预应力索建立与外载作用反向的内力和挠度;另一种是通过网格结构支座高差强行调整就位(通常为盆式搁置就拉,在使用阶段达到支座最终反力趋向于均匀化),使网格结构建立预加应力
预应力网格结构有下列特点：
可采用高强度预应力控制拉索作为网格结构的主要受力杆件，以降低材料耗量。
可采用多次分批施加预应力及加荷的原则(多阶段设计原则),使杆件反复受力，并在使用荷载下达到最佳内力状态；预应力网架结构的简捷计算法及施工张拉全过程分析可参见文献[4]。
通过预应力技术可提高整个网格结构的刚度，减少结构挠度。
对于网壳结构可解决水平推力问题,适当配置支座滑动构造措施,利用预应力技术可形成无水平反力的自平衡结构体系。
对于采用改变支座就位高差,高速结构内力分布的施加预应力方案, 装修公司是一种最经济的预应力方法;此时,对网格结构无需啬任何杆件和零部件材料。
3．斜拉网格结构
将斜拉桥技术及预应力技术综合应用到网格构结而形成一种形式新颖、协同工作的杂交空间结构体系，可称为斜拉网格结构，它也是一种内部空间宽广、造型新奇、颇有景点特色的大跨度建筑结构。对于斜拉网格结构，这些年来结合工程和课题作了深入的研究[13]～[16]。
斜拉网格结构有下列特点：
通常由塔柱、拉索、网格结构三部分协调组合而成的杂交空间结构。
可充分发挥钢拉索的高强度和施加预应力的优势，以降低钢材用量。
可在网格结构区域内反向地面增加支承点，分割结构跨度，减小结构挠度，降低杆件内力峰值。
通过张拉拉索，建立预加内力和反拱挠度，可部分抵消外载作用下的结构内力和挠度。
在任意荷载工况下，不使拉索出现松驰，退出工作，为此通常需对拉索施加工预应力。
在承受向上、向下风荷载都很大且由风荷载控制设计时的斜拉网格结构，必要时尚应设置施加一定预应力的稳定索。
拉索敷设宜多方位布置，切忌平面布索和单方向布索。
拉索的倾角不宜太小，一般宜大于25°，否则将导致弹性支承作用减弱、内力过大和连接节点构造上的困难。这些都表明我国的斜拉空间网格结构采用了较多的新技术,取得了长足的发展。
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