预应力钢结构十问_1

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1、预应力钢结构十问　　一、什么是预应力钢结构？　　预应力技术古已有之，乃先人藉此改善生活用具的性能、加固补强劳作工具的一种工艺。譬如，撑起布伞可以防雨挡风，这时就引入了预应力；木桶套箍，可以耐久防漏，这时就引入了预应力。但是，在现代钢结构工程中引入预应力，却是60年前的事情。人们在钢结构设计、制造、施工、加固过程中，人为地在承重体系中引入与外荷载应力符号相反的预加应力以抵消荷载应力峰值，增强结构刚度及稳定性，改善结构其它属性以及利用预应力技术创建新体系的都可称之为预应力钢结构。不论这类结构采用了任何材料的围护层，譬如，玻璃幕墙结构、膜结构等，都归属于预应

2、力钢结构学科。　　二、预应力钢结构有哪些优点？　　预应力钢结构的主要优点有四个。一是可以充分、反复地利用钢材弹性强度幅值，从而提高结构承载能力。传统钢结构的承载力是从材料的零应力状态开始，逐渐加载而达到材料设计强度而终止受力的，其承载力即为结构承受各种荷载的总和。而预应力钢结构承载力则始于预应力产生的负应力状态。预应力钢结构受载后，材料经过负应力→零应力→正应力→设计强度应力，达到结构的承载力终值。所以，结构承载力提高部分是由材料从负应力至零应力这一阶段贡献的。多次预应力钢结构具有多次从负应力至零应力的受载过程，因此，其能多次作出贡献，所以具有更大的承

3、载能力。　　二是可以改善结构受力状态，降低应力峰值。譬如，受弯构件中的峰值弯矩，可以通过增加撑杆施加预应力，将部分弯矩转换为轴向力。因此，将弯矩峰值降低，并减小构件截面，甚至利用预应力技术创造出零弯矩的横向结构体系，如索穹顶。　　三是可以提高结构刚度及稳定性，改善结构的各种属性。预应力产生的结构变形常与荷载下变形反向，因而结构刚度得以提高。由于布索而改变结构边界条件，可以提高结构稳定性。预应力可以调整结构循环应力特征而提高疲劳强度。降低结构自重而减小地震荷载，从而提高其抗震性能等。　　四是可以降低用钢量，节约成本。挖掘钢材强度潜力，改善结构边界条件，优

4、化结构杆件、截面尺寸，创新承重结构体系等优势的总和，必然反映在降低钢材总量上。在保证结构承载和使用功能的前提下，节约材料消耗量、降低成本，就是设计人员在本职工作中体现“低碳经济”、“绿色建筑”理念的大事。　　三、预应力钢结构的经济效益如何？　　预应力钢结构的经济性与结构体系类别、布索方案与工艺、荷载性质与力度、结构构造与节点、安装方法与材料价格等众多因素有关。正常情况下，预应力钢结构比传统钢结构采用单次预应力可节约10%~20%的钢材；采用多次预应力可节约30%~40%的钢材。而预应力创新体系结构与传统结构相比要节约钢材50%以上或更多。总之，结构材料

5、中的强度潜力越大，采用预应力的经济效益越高。譬如，在实腹梁截面重心轴附近存有大量强度潜力，采用预应力后其经济效益同比格构梁要高许多。