预应力大跨度空间钢结构的应用与展望分析

摘要：在社会经济和科学技术的发展下，各类大跨度空间结构逐渐衍生，为了确保施工的品质以及稳定性，施工人员通常把预应力运用其中，以此构成不同结构的方式来保障大跨度空间钢结构的施工品质。文章对预应力大跨度空间钢结构的应用与展望进行了分析。

关键词：预应力；大跨度空间；钢结构；施工品质；建筑行业 文献标识码：A

中图分类号：TU393 文章编号：1009-2374（2016）25-0123-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.25.060

近些年来，由于社会经济的快速发展，城市建筑所需愈发增加。因为在建筑中的构造技术持续丰富，令各种建筑内的钢结构使用的趋势逐步提升。钢结构自身具备了较强的稳定性，对于建筑的运用过程不但十分便利，还尤为快捷，所以在相应的建筑行业当中，钢结构的使用十分普遍，钢结构未来的发展也会被人们所重视。当前，钢结构的应用已经变成社会目前在建设发展当中的有效技术，预应力大跨度空间钢结构的运用功能在目前桥梁施工乃至房屋建设当中具有不可或缺的地位，从而加快了我国社会的进步。本文通过对预应力大跨度空间钢结构的应用进行分析，从而探讨预应力大跨度空间钢结构的展望。

1 预应力大跨度空间钢结构的概述及特点

1.1 预应力大跨度空间钢结构概述

大跨度空间钢结构的应用十分普遍，其具备了良好的优越性、较强的承重性、较大的刚度性能、良好的延展性能、便利的施工。适当使用大跨度空间钢结构的优势及性能，可以有利于打造更多的利益。依照空间钢结构的特征能够发现，其适应于各种形状的平面中，可是混凝土构造方式则无法符合大跨度空间钢结构，这是由于混凝土使用的为单向板结构，其会由于空间跨度的加大而令楼板厚度随之加大，预期配置的钢筋数量则无法符合当前的建筑所需。随着大跨度结构在建筑中逐步运用，则在井式楼盖内展现出主要的作用，其中梁、承重墙、角柱支撑等方面均完全符合大跨度空间钢结构的设计标准。因此，当房间的总体面积过大时，这一结构则可以用在门厅乃至大跨度空间。对于大跨度结构内使用钢结构比运用混凝土结构的优势超出许多，而且由于跨度范畴的持续加大，其优点则会更加明显地展现出来。

1.2 预应力大跨度空间钢结构的主要特点

由于不同结构受力状态的有效方式，能够符合设计人员设想的方案效果，包含了具体的机构刚度、主要位移控制方法乃至内力分布状态等，透过这一预应力技术能够获得全新的结构体系以及形态延伸，以此完成不同结构在新兴钢结构空间中的运用成效。而目前的预制控件包含了单元杆件乃至组合杆件装配的重要方式方法，在总体预应力技术的开拓状况中具有十分积极的作用，所以有利于在主动控制中产生全新的构造，加快总体大跨度空间结构的具体标准提升至一个较为正确、有效的水准当中，以便确保必备的经济技术效益能够完成。对于预应力而言，在总体空间钢结构的施加方法中包含了两个方式：首先，在预应力索与杆中直接施加外力，并且对结构的受力状态进行总体调整，保证不合理的内力状态能够再次进行分布设定，延展至另一种内力状态方式的结构；其次，综合已经建立的空间给予结构支座高差的正确协调，令支承反力的状态获得相应方向的转变，确保总体结构的内力分布可以更为有效，保障完成预计方案的成效。在这一预应力构造的材料运用方面，大多为具备较高强度的钢丝束、钢筋乃至钢绞线等，所以使用的宽泛支持方法具有更佳的优势。

1.3 预应力网格结构的主要特点

由于预应力技术和空间网格结构在当前的社会内部构造中进行运用，完成了预应力网格结构。而对于预应力给予的方案包含了两种方式，例如网架的下弦平面设定预应力索，并且融合网壳周遭结构给予总体形式的支撑，对于张拉当中的预应力索与外载效果反向的内力挠度完成的方式而言，应当对网格支座结构给予协调，确保在这一结构投入运用后的具体制作的最终反力趋向均匀化的标准，确保预加应力有效创建于网格结构的方式。由于各种建筑造型以及结构方式的全新展现，结构跨度的运用方式已经有了良好的发展空间，在先进科技含量充足的控制下，确保实际操控中的钢材耗量降至最低，完成工程造价的有效控制，并且这一空间网格结构的发展空间还具有较大方面并未开发，只有融合我国当前的最新技术以及先进设施，通过不同方式进行探寻，保障总体结构在不同空间的展现方式，不仅满足了人们的欣赏及具体支撑功能，加快具体材料使用的有效控制成效，还能确保整体经济性与技术性的完成，确保总体预应力大跨度空间结构的未来状态的明朗局势。

预应力网格结构的特点是透过一种受力杆件在网格结构强度较高的预应力控制效果中得以完成，能够确保材料的耗量维持在一个有效的范畴当中，完成总体的经济、技术效果。而此类预应力大多通过不同阶段的设定原则分批进行解决，令杆件位置可以不断受力，完成具体运用荷载中的内力最佳状态，而具体各种网架结构数额的核算方法也十分简单，对施工张拉总体过程的分析给予必备的资料参考根据。总体网格结构的刚度品质控制成为确保稳定性的主要方面，在提供必备的材质效果中，完成具体结构挠度的有效协调，水平推理问题则成为影响传统结构空间的重要方面，对网壳结构在适宜支座滑动构造方法的配置形式中，融合预应力给予整体技术的修整，完成不具备水平反力作用的自行平衡结构体系，此类对于支座高位差给予不同形式调整方案具有的经济性成效。通过我国对于预应力网格结构工程中长期的运作，融合已积攒的设计方案方式乃至施工经验给予整理，完成项目工程在这一层面的重要施工技术，保障后期的大规模培训，完成总体结构施工当中的劳动技术人员的全面提供，加快预应力技术在总体钢结构空间的运用成效。

2 预应力大跨度空间钢结构的应用

2.1 张拉整体结构

张拉整体结构大致为三棱柱或四棱柱构成的基本单元，如果把所有基本单元的节点进行联接，则能够构成双层张拉整体结构，这一自应力网格体系大多是通过被连接的棱柱体单元具备的单独受压刚性杆以及持续张拉的柔性索而构成，其中敷设的膜材可选用遮光挡雨的类别，总体刚度以单元间的自平衡预应力为根本。

2.2 弦支穹顶结构

把以上张拉整体结构上层柔性索变成具备刚性的单层球面网壳，在弹性的支撑方面能够提升单层网壳的稳定性以及结构刚度，因为上层属于刚性，能够把膜材取消运用常规的夹芯板进行取代，在提升建筑物室内保温性能以及隔热性能的状态下，可以大面积节约工程造价的成本。

2.3 预应力网格结构

在工作中，透过技术人员把当前预应力技术与空间网格结构相融合，则能够打造出预应力网格结构。通常状态下，在空间网格结构内施加预应力的方式有以下两类：首先，在空间网格结构四周设定相关的预应力索或在下弦平面中设定预应力索，如此则可以结合为预应力网格结构；其次，在空间网格结构创建当中施加预应力，透过适宜的协调而变为预应力网格结构。

2.4 预应力张弦梁与弦桁架结构

张弦梁结构属于上弦抗弯受压构件与下弦受拉钢索而构成，在工程内体现出受压撑杆相互衔接的自平衡结构体。弦桁架结构属于受压撑杆持续上端抗弯受压拱式桁架与下端构成，在工程内体现为受拉钢索而构成的自平衡结构体。这两类结构的用钢量有所增加，施工难度有所提升。

2.5 对角线布索体外预应力平板型网架

对角线布索体外预应力平板型网架最初使用在前苏联，通过前苏联的建筑举例，在1977年的福尔日思科的某一商业中心，建筑面积在72m×17m。我国河南某空间结构厂在1993年运用同等原理以及布索形式创建对角线布索体外预应力平板型网架，以此展现出对角线布索体外预应力平板型网架的优势，而不足之处则为预应力结构体系并不完善，构造十分艰难。

3 预应力大跨度空间钢结构的展望

（1）最大的跨度可以为400～500m，跨度在200～300m之间尤为普遍；（2）当前应当持续完善并提升应用斜拉网格结构、预应力乃至弓式预应力钢结构以及张弦梁结构；（3）应当结合承建单位的力量，一同研发并推广索穹顶结构，在短时间内尤其应当争取创建我国首幢索穹顶；（4）探索预应力空间钢结构全新的材质、工艺、结构、节点，极力进行创新；（5）处理并未解决的预应力空间钢结构抗震、抗风、结构优化、结构控制等方面的问题；（6）由于普遍运用在公共性窗口建筑的预应力大跨度空间钢结构，能体现出一个地区乃至国家的建筑水平。

4 结语

综上所述，工程师与建筑师对于工程项目的创建当中，需要有效结合，将各类先进技术运用其中，如此才可打造出全新的预应力空间钢结构，以便符合当前社会的发展所需，加快建筑行业的健康化发展，使社会经济能够可持续运行。

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作者简介：万安清（1990-），男，江西南昌人，身份证号：360124199006095151，研究方向：工程技术。

（责任编辑：小 燕）