預應力大跨度空間鋼結構的應用與展望分析

摘要：在社會經濟和科學技術的發展下，各類大跨度空間結構逐漸衍生，為了確保施工的品質以及穩定性，施工人員通常把預應力運用其中，以此構成不同結構的方式來保障大跨度空間鋼結構的施工品質。文章對預應力大跨度空間鋼結構的應用與展望進行了分析。

關鍵詞：預應力；大跨度空間；鋼結構；施工品質；建筑行業 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU393 文章編號：1009-2374（2016）25-0123-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.25.060

近些年來，由于社會經濟的快速發展，城市建筑所需愈發增加。因為在建筑中的構造技術持續豐富，令各種建筑內的鋼結構使用的趨勢逐步提升。鋼結構自身具備了較強的穩定性，對于建筑的運用過程不但十分便利，還尤為快捷，所以在相應的建筑行業當中，鋼結構的使用十分普遍，鋼結構未來的發展也會被人們所重視。當前，鋼結構的應用已經變成社會目前在建設發展當中的有效技術，預應力大跨度空間鋼結構的運用功能在目前橋梁施工乃至房屋建設當中具有不可或缺的地位，從而加快了我國社會的進步。本文通過對預應力大跨度空間鋼結構的應用進行分析，從而探討預應力大跨度空間鋼結構的展望。

1 預應力大跨度空間鋼結構的概述及特點

1.1 預應力大跨度空間鋼結構概述

大跨度空間鋼結構的應用十分普遍，其具備了良好的優越性、較強的承重性、較大的剛度性能、良好的延展性能、便利的施工。適當使用大跨度空間鋼結構的優勢及性能，可以有利于打造更多的利益。依照空間鋼結構的特征能夠發現，其適應于各種形狀的平面中，可是混凝土構造方式則無法符合大跨度空間鋼結構，這是由于混凝土使用的為單向板結構，其會由于空間跨度的加大而令樓板厚度隨之加大，預期配置的鋼筋數量則無法符合當前的建筑所需。隨著大跨度結構在建筑中逐步運用，則在井式樓蓋內展現出主要的作用，其中梁、承重墻、角柱支撐等方面均完全符合大跨度空間鋼結構的設計標準。因此，當房間的總體面積過大時，這一結構則可以用在門廳乃至大跨度空間。對于大跨度結構內使用鋼結構比運用混凝土結構的優勢超出許多，而且由于跨度范疇的持續加大，其優點則會更加明顯地展現出來。

1.2 預應力大跨度空間鋼結構的主要特點

由于不同結構受力狀態的有效方式，能夠符合設計人員設想的方案效果，包含了具體的機構剛度、主要位移控制方法乃至內力分布狀態等，透過這一預應力技術能夠獲得全新的結構體系以及形態延伸，以此完成不同結構在新興鋼結構空間中的運用成效。而目前的預制控件包含了單元桿件乃至組合桿件裝配的重要方式方法，在總體預應力技術的開拓狀況中具有十分積極的作用，所以有利于在主動控制中產生全新的構造，加快總體大跨度空間結構的具體標準提升至一個較為正確、有效的水準當中，以便確保必備的經濟技術效益能夠完成。對于預應力而言，在總體空間鋼結構的施加方法中包含了兩個方式：首先，在預應力索與桿中直接施加外力，并且對結構的受力狀態進行總體調整，保證不合理的內力狀態能夠再次進行分布設定，延展至另一種內力狀態方式的結構；其次，綜合已經建立的空間給予結構支座高差的正確協調，令支承反力的狀態獲得相應方向的轉變，確保總體結構的內力分布可以更為有效，保障完成預計方案的成效。在這一預應力構造的材料運用方面，大多為具備較高強度的鋼絲束、鋼筋乃至鋼絞線等，所以使用的寬泛支持方法具有更佳的優勢。

1.3 預應力網格結構的主要特點

由于預應力技術和空間網格結構在當前的社會內部構造中進行運用，完成了預應力網格結構。而對于預應力給予的方案包含了兩種方式，例如網架的下弦平面設定預應力索，并且融合網殼周遭結構給予總體形式的支撐，對于張拉當中的預應力索與外載效果反向的內力撓度完成的方式而言，應當對網格支座結構給予協調，確保在這一結構投入運用后的具體制作的最終反力趨向均勻化的標準，確保預加應力有效創建于網格結構的方式。由于各種建筑造型以及結構方式的全新展現，結構跨度的運用方式已經有了良好的發展空間，在先進科技含量充足的控制下，確保實際操控中的鋼材耗量降至最低，完成工程造價的有效控制，并且這一空間網格結構的發展空間還具有較大方面并未開發，只有融合我國當前的最新技術以及先進設施，通過不同方式進行探尋，保障總體結構在不同空間的展現方式，不僅滿足了人們的欣賞及具體支撐功能，加快具體材料使用的有效控制成效，還能確保整體經濟性與技術性的完成，確保總體預應力大跨度空間結構的未來狀態的明朗局勢。

預應力網格結構的特點是透過一種受力桿件在網格結構強度較高的預應力控制效果中得以完成，能夠確保材料的耗量維持在一個有效的范疇當中，完成總體的經濟、技術效果。而此類預應力大多通過不同階段的設定原則分批進行解決，令桿件位置可以不斷受力，完成具體運用荷載中的內力最佳狀態，而具體各種網架結構數額的核算方法也十分簡單，對施工張拉總體過程的分析給予必備的資料參考根據。總體網格結構的剛度品質控制成為確保穩定性的主要方面，在提供必備的材質效果中，完成具體結構撓度的有效協調，水平推理問題則成為影響傳統結構空間的重要方面，對網殼結構在適宜支座滑動構造方法的配置形式中，融合預應力給予整體技術的修整，完成不具備水平反力作用的自行平衡結構體系，此類對于支座高位差給予不同形式調整方案具有的經濟性成效。通過我國對于預應力網格結構工程中長期的運作，融合已積攢的設計方案方式乃至施工經驗給予整理，完成項目工程在這一層面的重要施工技術，保障后期的大規模培訓，完成總體結構施工當中的勞動技術人員的全面提供，加快預應力技術在總體鋼結構空間的運用成效。

2 預應力大跨度空間鋼結構的應用

2.1 張拉整體結構

張拉整體結構大致為三棱柱或四棱柱構成的基本單元，如果把所有基本單元的節點進行聯接，則能夠構成雙層張拉整體結構，這一自應力網格體系大多是通過被連接的棱柱體單元具備的單獨受壓剛性桿以及持續張拉的柔性索而構成，其中敷設的膜材可選用遮光擋雨的類別，總體剛度以單元間的自平衡預應力為根本。

2.2 弦支穹頂結構

把以上張拉整體結構上層柔性索變成具備剛性的單層球面網殼，在彈性的支撐方面能夠提升單層網殼的穩定性以及結構剛度，因為上層屬于剛性，能夠把膜材取消運用常規的夾芯板進行取代，在提升建筑物室內保溫性能以及隔熱性能的狀態下，可以大面積節約工程造價的成本。

2.3 預應力網格結構

在工作中，透過技術人員把當前預應力技術與空間網格結構相融合，則能夠打造出預應力網格結構。通常狀態下，在空間網格結構內施加預應力的方式有以下兩類：首先，在空間網格結構四周設定相關的預應力索或在下弦平面中設定預應力索，如此則可以結合為預應力網格結構；其次，在空間網格結構創建當中施加預應力，透過適宜的協調而變為預應力網格結構。

2.4 預應力張弦梁與弦桁架結構

張弦梁結構屬于上弦抗彎受壓構件與下弦受拉鋼索而構成，在工程內體現出受壓撐桿相互銜接的自平衡結構體。弦桁架結構屬于受壓撐桿持續上端抗彎受壓拱式桁架與下端構成，在工程內體現為受拉鋼索而構成的自平衡結構體。這兩類結構的用鋼量有所增加，施工難度有所提升。

2.5 對角線布索體外預應力平板型網架

對角線布索體外預應力平板型網架最初使用在前蘇聯，通過前蘇聯的建筑舉例，在1977年的福爾日思科的某一商業中心，建筑面積在72m×17m。我國河南某空間結構廠在1993年運用同等原理以及布索形式創建對角線布索體外預應力平板型網架，以此展現出對角線布索體外預應力平板型網架的優勢，而不足之處則為預應力結構體系并不完善，構造十分艱難。

3 預應力大跨度空間鋼結構的展望

（1）最大的跨度可以為400～500m，跨度在200～300m之間尤為普遍；（2）當前應當持續完善并提升應用斜拉網格結構、預應力乃至弓式預應力鋼結構以及張弦梁結構；（3）應當結合承建單位的力量，一同研發并推廣索穹頂結構，在短時間內尤其應當爭取創建我國首幢索穹頂；（4）探索預應力空間鋼結構全新的材質、工藝、結構、節點，極力進行創新；（5）處理并未解決的預應力空間鋼結構抗震、抗風、結構優化、結構控制等方面的問題；（6）由于普遍運用在公共性窗口建筑的預應力大跨度空間鋼結構，能體現出一個地區乃至國家的建筑水平。

4 結語

綜上所述，工程師與建筑師對于工程項目的創建當中，需要有效結合，將各類先進技術運用其中，如此才可打造出全新的預應力空間鋼結構，以便符合當前社會的發展所需，加快建筑行業的健康化發展，使社會經濟能夠可持續運行。

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作者簡介：萬安清（1990-），男，江西南昌人，身份證號：360124199006095151，研究方向：工程技術。

（責任編輯：小 燕）