大跨空間鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)研究與應(yīng)用

【摘要】隨著工業(yè)化水平的不斷提高，我國的整體工業(yè)在進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，針對大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在社會中的地位逐漸升高。比如采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)用以改善大跨度空間的內(nèi)里峰值和結(jié)構(gòu)剛度，是一種新型的建設(shè)體系。本文通過對大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析，從而探討大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力的展望。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力技術(shù)；鋼結(jié)構(gòu)；應(yīng)用

目前，由于社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市建筑所需愈發(fā)增加。因為在建筑中的構(gòu)造技術(shù)持續(xù)豐富，令各種建筑內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)使用的趨勢逐步提升。鋼結(jié)構(gòu)自身具備了較強(qiáng)的穩(wěn)定性，對于建筑的運(yùn)用過程不但十分便利，還尤為快捷，所以在相應(yīng)的建筑行業(yè)當(dāng)中，鋼結(jié)構(gòu)的使用十分普遍，鋼結(jié)構(gòu)未來的發(fā)展也會被人們所重視。鋼結(jié)構(gòu)本身具有的穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)，在建設(shè)使用過程中又有方便和快捷等優(yōu)點(diǎn)，在相關(guān)建筑行業(yè)中，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用較為廣泛，受到了業(yè)界人士的一致認(rèn)同。由此看來，預(yù)應(yīng)力大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)，在未來具有非常廣闊的發(fā)展前景，值得推廣。

1、大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的概述及特點(diǎn)

1.1大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力技術(shù)概述

大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用十分普遍，其具備了良好的優(yōu)越性、較強(qiáng)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(dāng)使用大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢及性能，可以有利于打造更多的利益。依照空間鋼結(jié)構(gòu)的特征能夠發(fā)現(xiàn)，其適應(yīng)于各種形狀的平面中，可是混凝土構(gòu)造方式則無法符合大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)，這是由于混凝土使用的為單向板結(jié)構(gòu)，其會由于空間跨度的加大而令樓板厚度隨之加大，預(yù)期配置的鋼筋數(shù)量則無法符合當(dāng)前的建筑所需。隨著大跨度結(jié)構(gòu)在建筑中逐步運(yùn)用，則在井式樓蓋內(nèi)展現(xiàn)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(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。因此，當(dāng)房間的總體面積過大時，這一結(jié)構(gòu)則可以用在門廳乃至大跨度空間。對于大跨度結(jié)構(gòu)內(nèi)使用鋼結(jié)構(gòu)比運(yùn)用混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢超出許多，而且由于跨度范疇的持續(xù)加大，其優(yōu)點(diǎn)則會更加明顯地展現(xiàn)出來。

1.2特點(diǎn)

根據(jù)預(yù)應(yīng)力大跨度鋼結(jié)構(gòu)受力變化特性，可結(jié)合實(shí)際建設(shè)設(shè)計需要予以利用。預(yù)應(yīng)力大跨度鋼結(jié)構(gòu)中，主要具有變化的因素包含：鋼結(jié)構(gòu)的整體剛度、結(jié)構(gòu)內(nèi)部力量分布、位移控制等。預(yù)制控件主要為預(yù)應(yīng)力大跨度鋼結(jié)構(gòu)中以單元桿件和組合桿件的整合模式，此模式對預(yù)應(yīng)力有著十分重要的意義，它可直接影響大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展情況，同時還可保證一定經(jīng)濟(jì)效益。施加預(yù)應(yīng)力的主要手段為兩種，其一為在結(jié)構(gòu)外部進(jìn)行預(yù)應(yīng)力和桿上加力，對整體的受力部分進(jìn)行調(diào)整，在內(nèi)部重新安排不合理的情況下，伸展到另外一種形式的鋼結(jié)構(gòu)中；其二，空間結(jié)構(gòu)合理布局，改變支撐反力大小所在方向，整體鋼結(jié)構(gòu)需設(shè)計合理且規(guī)范，促進(jìn)設(shè)計方案落實(shí)。

2、預(yù)應(yīng)力大跨度空間結(jié)構(gòu)的主要應(yīng)用

2.1斜拉網(wǎng)格結(jié)構(gòu)

結(jié)合斜拉技術(shù)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力手段的綜合處理，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格具體結(jié)構(gòu)模式的創(chuàng)新，確保在一定協(xié)同處理體系中，進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的修整，保證內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)的寬廣、造型的新奇。實(shí)現(xiàn)具有一定欣賞要求的建筑特色風(fēng)格，這種借助塔柱、網(wǎng)格和拉索進(jìn)行協(xié)調(diào)組合的結(jié)構(gòu)，可以充分發(fā)揮一定強(qiáng)度的剛拉索預(yù)應(yīng)力的合理控制效果，保證鋼材用量的充分節(jié)省，同時實(shí)現(xiàn)反向地面在整個支承點(diǎn)的跨度分割，減小具體的結(jié)構(gòu)撓度，確保張拉拉索在進(jìn)行分工撓度和內(nèi)力預(yù)加控制的效應(yīng)，以抵消外載作用下的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)具體風(fēng)荷載量在具體控制設(shè)計方案的應(yīng)用價值，結(jié)合穩(wěn)定索進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的合理控制，會保證整體結(jié)構(gòu)的合理規(guī)范，實(shí)現(xiàn)必要的施工質(zhì)量。

2.2弦支彎頂結(jié)構(gòu)

該結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用中心環(huán)、受壓圈梁、斜拉索、扇形膜材等進(jìn)行綜合組裝，其它抑制，其彈性支撐可提高單層網(wǎng)殼的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)剛度，由于其上層為剛性，可將膜材取消使用常規(guī)的夾芯板予以代替，在提高建筑物室內(nèi)的保溫性能和隔熱性能的同時，還能大幅度的節(jié)省工程造價成本。

2.3預(yù)應(yīng)力網(wǎng)格結(jié)構(gòu)

在工作中，透過技術(shù)人員把當(dāng)前預(yù)應(yīng)力技術(shù)與空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)相融合，則能夠打造出預(yù)應(yīng)力網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。通常狀態(tài)下，在空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)內(nèi)施加預(yù)應(yīng)力的方式有以下兩類：首先，在空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)四周設(shè)定相關(guān)的預(yù)應(yīng)力索或在下弦平面中設(shè)定預(yù)應(yīng)力索，如此則可以結(jié)合為預(yù)應(yīng)力網(wǎng)格結(jié)構(gòu)：其次，在空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)創(chuàng)建當(dāng)中施加預(yù)應(yīng)力，透過適宜的協(xié)調(diào)而變?yōu)轭A(yù)應(yīng)力網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。

2.4預(yù)應(yīng)力張弦梁與弦析架結(jié)構(gòu)

張弦梁結(jié)構(gòu)是上弦抗彎受壓構(gòu)件和下弦受拉鋼索而形成，在工程總主要表現(xiàn)為受壓撐桿互相連接的自平衡結(jié)構(gòu)體：弦析架結(jié)構(gòu)是受壓撐桿連接上部抗彎受壓拱式析架和下部所形成，在工程總主要表現(xiàn)為受拉鋼索而形成的自平衡結(jié)構(gòu)體。這兩種結(jié)構(gòu)在用鋼方面有增加用量的趨勢。施工難度較大。

2.5對角線布索體外預(yù)應(yīng)力平板型網(wǎng)架

對角線布索體外預(yù)應(yīng)力平板型網(wǎng)架最初使用在前蘇聯(lián)，通過前蘇聯(lián)的建筑舉例，在1977年的福爾日思科的某一商業(yè)中心，建筑面積在72mX17m。我國河南某空間結(jié)構(gòu)廠在1993年運(yùn)用同等原理以及布索形式創(chuàng)建對角線布索體外預(yù)應(yīng)力平板型網(wǎng)架，以此展現(xiàn)出對角線布索體外預(yù)應(yīng)力平板型網(wǎng)架的優(yōu)勢，而不足之處則為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系并不完善，構(gòu)造十分艱難。

就我國目前預(yù)應(yīng)力大跨度空間的鋼結(jié)構(gòu)使用情況來看，其發(fā)展空間十分廣闊，未來將朝著結(jié)構(gòu)可具有防震性能和優(yōu)化結(jié)構(gòu)等方向前進(jìn)。目前我國尚在研究的新型的結(jié)構(gòu)有：大跨度體內(nèi)預(yù)應(yīng)力平板網(wǎng)架新型結(jié)構(gòu)、面斜拉式預(yù)應(yīng)力平板網(wǎng)架新型結(jié)構(gòu)等，這兩種結(jié)構(gòu)主要為克服對角線折線布索室內(nèi)體外預(yù)應(yīng)力平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)方面的不足。

結(jié)語：

目前，在工程技術(shù)人員的努力下，預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在國內(nèi)不斷發(fā)展并走向成熟，滿足了大跨度的需求，被廣泛的運(yùn)用在機(jī)場候機(jī)廳、體育館、工業(yè)廠房等工程實(shí)際中。在此過程中，預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)樣式、施工應(yīng)用技術(shù)不斷進(jìn)步，確保了設(shè)計時提出的大跨度鋼結(jié)構(gòu)力與形的要求。