预应力钢结构
- 预应力钢结构（prestressed steel structure）是指在结构上施加荷载以前，对钢结构或构件用特定的方法预加初应力，其应力符号与荷载引起的应力符号相反；当施加荷载时，以保证结构的安全和正常使用。结构或构件先抵消初应力，而且还应考虑预应力的作用，然后再按照一般受力情况工作的钢结构称为预应力钢结构。
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从早期预应力吊车梁，撑杆梁的简单形式发展张弦桁架、索穹顶、索膜结构、玻璃幕墙等现代结构，预应力钢结构种类繁多，大致归纳为四类：
在传统的钢结构体系上，布置索系施加预应力以改善应力状态、降低自重及成本。例如预应力桁架、网架、网壳等。例如天津宁河体育馆，攀枝花市体育馆的网架、网壳屋盖等。候机楼、会展中心广泛采用的张弦桁架亦归入此类。另一种是工程中应用已久的悬索结构，如北京工人体育馆，浙江人民体育馆。其结构由承重索与稳定索两组索系组成，施加预应力的目的不是降低与调整内力，而是提高与保证刚度。
结构由竖向支撑物（立柱、门架、拱脚架），吊索及屋盖三部分组成。支撑物高出屋面，于其顶部下垂钢索吊挂屋盖。对吊索施加预应力以调整屋盖内力，减小挠度并形成屋盖结构的弹性支点。由于支撑物及吊索暴露于大气之中直指蓝天，所以又称暴露结构。例如江西体育馆、北京朝阳体育馆、杭州黄龙体育场等。
属创新结构体系，跨度结构中摈弃了传统受弯构件，全部由受张索系及膜面和受压撑杆组成。屋面结构极轻，设计构思新颖，是先进结构体系中的佼佼者。例如汉城奥运主赛馆、慕尼黑奥运体育建筑群等。由于此体系属国外专利，国内尚无工程实例。
金属膜片固定于边缘构件之上，既作为维护结构，又作为承重结构参与整体承受荷载。或在张力态下，将膜片固定于骨架结构之上，形成空间块体结构，覆盖跨度。两者都是在结构成型理论指导下诞生的预应力新型体系，应用于莫斯科奥运会的几个主赛场馆中，国内不掌握此项技术 。
主要施加预应力的方法有四类：
在结构体系中布置索系，通过千斤顶张拉索端而在结构中产生卸载应力而受益。这是国内外应用广泛技术成熟的一种工艺。但索端须有锚头固定增大材耗。且需张力设备等加大施工成本。
在连续梁和超静定结构中，人为地强迫支座位移（垂直或水平移位），改变支座设计位置可调整内力，降低弯矩峰值，减小结构截面面积。这种方法可节省钢索，锚头等附加材耗及张拉工艺，适用于地基基础较好的工程。
钢材在弹性变形条件下，将组成结构的杆件和板件连成整体。卸除强制外力后，结构内出现恢复力产生的有益预应力。这一方法多用于工厂制造生产过程中，可生产预应力构件产品供应市场。
用于中、小跨，施加张力不大情况下，例如藉拧紧螺母张拉拉杆，用正反扣螺栓横向椎拉拉索产生张力等手工操作法，简易可行，便于推广，适用于广大地区 。
预应力钢结构的主要特点在于：
①充分、反复地利用钢材弹性强度幅值，从而提高结构承载力。
②改善结构受力状态，节省钢材。例如受弯构件中的部分弯矩可以施加预应力转换为轴拉力，从而构件截面可以缩小，降低用钢量。
③提高结构刚度及稳定性，改善结构的各种属性。
预应力结构产生的结构变形常与荷载下的变形反向，因而结构刚度得以提高。由于布索而改变结构边界条件，所以提高结构稳定性。预应力可以调整结构循环应力特征而提高疲劳强度。由于降低结构自重而减小地震荷载，提高其抗震性能等。
预应力钢结构的经济性与结构体系、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，预应力钢结构同比非预应力钢结构采用单次张拉时可节约钢材10-20%；多次张拉时可达20-40%。而预应力创新体系结构与非预应力传统结构相比要节约钢材几倍至几十倍。总之，结构材料中的强度潜力越大，采用预应力的经济效益越高。例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 。
预应力钢结构是在工程结构构件承受外荷载之前，对受拉模块中的钢筋，施加预压应力，提高构件的刚度，推迟裂缝出现的时间，增加构件的耐久性；对于机械结构来看，其含义为预先使其产生应力，其好处是可...
只有1*7-15.2的，就如此输入，计算汇总以后，再变换回来。15.2的每米重=直径的平方*0.00617.算量时板预应力的长度是按平面长度。 两端的长度要算至外皮，再减保护层。
预应力钢筋长度是按照这个黄线到张拉箭头来定；图上这个标注长度是起到确定构件位置的作用。 这个11u直径s、18u直径s，长度是根据图示尺寸来计算，再加上锚具的附加长度计算。 如下计算： 先张法预应力钢...
预应力技术古已有之，乃先人藉此改善生活用具性能，加固补强劳作工具的一种工艺。如撑起布伞（引入预应力）可以防雨挡风，木桶套箍（引入预应力）可以耐久防漏等。但在现代钢结构中引入预应力却是近50年的国情。人们在钢结构承重体系中有意识地引入应力以抵消荷载应力，调整内力峰值，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 。
预应力钢结构发展迅猛的主要原因是：
符合结构发展趋势，满足更大、更轻、更好的技术要求。
任何结构体系、计算理论、新型材料、施工工艺发展前进的终极目标总是要求结构物能跨度大些、自重轻些、性能好些。钢结构同比混凝土结构，砖结构具有比容重轻，比强度高加工性好，施工快捷等优点。钢结构与预应力技术结合后，优点更为突出。预应力钢结构设计理论完全符合钢结构成型理论中。“兼并功能”、“材料集中使用”、“建立张力体系”、“引入预应力”、“提高抗震性”等诸多原则，发展成为工程结构学科中的优秀体系。
符合加工批量化、构件商品化、施工装配化的现代工业生产规律。
预应力钢结构的构件皆可在工厂生产与组装，在工地组拼成部件或整体，屋盖体一次吊装就位。将现场制造工地转变为装配工地，将空中作业转换为地面作业，可以进行安全、快速的文明施工。
符合《可持续发展》原则，《绿色生态》要求及现代特征。
节制对自然资源的索取与消耗，节约对不可再生能源的开发与利用是现代经济建设中应当遵守的理念。预应力钢结构中材料可以合理使用、节约使用、反复使用、循环使用，它十分符合《可持续发展》原则。钢材属于无害，无污染可回收再生使用的“绿色建材”，不危害生态环境。现代新材料围护结构依附于预应力钢结构之上，造型新颖、多姿多彩，极富现代气息 。
预应力钢结构（prestressed steel structure）是指在结构上施加荷载以前，对钢结构或构件用特定的方法预加初应力，其应力符号与荷载引起的应力符号相反；当施加荷载时，以保证结构的安全和正常使用。结构或构件先抵消初应力，而且还应考虑预应力的作用，然后再按照一般受力情况工作的钢结构称为预应力钢结构 。
业内人士还常常混淆两者的差别，有人把预应力混凝土结构简称为“预应力结构”，而不知又诞生了预应力钢结构学科及其广阔的应用领域。钢筋混凝土结构中采用预应力技术是为了延缓混凝土中裂缝出现及提高结构刚度，改善结构性能。钢结构中施加预应力的目的除提高结构刚度，改善结构性能。钢结构中施加预应力的目的除提高结构强度、稳度、刚度外，主要是创建新型结构体系。赋予零刚度结构以必要刚度，改变几何可变体系为几何不变体系、设计按强度计算的压杆及具有预压应力的拉杆以及无受弯杆件的跨度结构等。籍预应力还可改善结构的抗震性、抗疲劳性及其它动力性能。两者虽然都应用了预应力技术改善结构属性，但二者的目的、方法、工艺、力度、构造、效果等皆迥然不同，存在本质上的差异 。
凡是钢结构适用的地方都可以用预应力钢结构取代以改善结构性能降低钢耗。尤其在跨度大，荷载重的情况下经济效益更为显著。对预应力钢结构应用广泛的领域是房屋建筑结构，如体育场馆、会展中心、剧院、商场、飞机库、候机楼等大型公共建筑中。在高层建筑中也有采用预应力钢结构的实例，如南非约翰内斯堡市的发展银行大楼、北京新保利大厦等处。另一个应用较多的领域是桥梁结构，国内外许多悬索桥，斜拉桥都是技术成熟的工程实践。高耸构筑物是利用预应力增强结构刚度的一种类型，由于拉索作用大大提高塔桅结构的水平刚度，如悉尼电视塔、巴塞罗那电讯塔、北京华北电力调度塔以及许多高压输电线路塔架等。把预应力技术用于服役钢结构的加固补强上更是内容丰富、种类繁多。预应力技术用于轻钢结构、钢板结构的研究已经启动，其在工程中的应用与发展有待深入 。
"双面剑"是指一种事物，可产生正负两种效果，而且不可预测非人力可控制的。例如炒股，赌博。"双面剑"不能应用于具有正面效应的一切事物，即或各种因素干扰下也会出现负面效果。例如汽车是现代不可或缺的交通工具，但偶尔也出事故，甚至被用作杀人工具;食品是人们获取营养赖以生存的物质，但有时也会致病，甚至使人丧命。但有正常思维和逻辑的人总不会称汽车和食品都是"双面剑"吧!
预应力钢结构设计的基本内容是:结构选型与优化，布索方案与经济分析，张拉阶次与力度设计，结构计算与内力组合，构件与节点设计，施工工艺选择等。其中任何一项中的差错与失误都可导致预应力经济效益的下降或丧失。;例如多种布索方案中应选择效益高，材耗少，工艺简便者。由于人为的庇漏与专业生疏产生的负面效应总不该归罪于预应力技术本身，而把它视为"双面剑"。
预应力钢结构发展
预应力钢结构发展
预应力钢结构发展 来源：兰格钢铁网 由 www.weierjia.cn 小编整理 一、对无粘结预应力筋腐蚀问题的调查和研究。 由荷兰和美国工程师组成小组对一座建于 80 年代的二十八层使用无粘结筋楼盖进行了调 查。在预应力筋曲线底部位置凿小洞并刮去塑料油脂，对预应力筋的腐蚀程度进行了调查， 发现预应力筋从完全没有腐蚀到产生严重腐蚀的状态均存在。其结论为： （一）无粘结筋存在油脂干枯受腐蚀严重问题， 主要原因是浇注砼时， 端部密封不严使水 渗入造成预应力筋腐蚀。 （二）对这栋楼普遍调查表明，腐蚀最严重的状态以最不利估计，不会超过预应力筋总 数的 10%. （三）由于楼盖计算安全度普遍很高， 用三维空间结构分析的楼盖体系比按规范设计的预 应力筋强度超过 45%，还没有对结构安全性造成直接的急迫的危害。 （四）无粘结筋的腐蚀问题依然是一个必需引起注意的普遍问题。 二、预应力的探伤问题 （一）利
预应力钢结构简介 (2)
预应力钢结构简介 (2)
预应力钢结构简介 摘要： 本文简述了预应力结构的原理、作用、施加预应力方法、工程应用分类、经济性比较 等，特别重点分析了预应力门架的影响经济性的各种参数。 一、预应力结构原理 何谓预应力？预应力就是工程结构在承受荷载前、 或在承受部分使用荷载时， 人为地给 结构施加了一种力，使其在使用阶段的受力性能得到改善。这种技术即谓之预应力技术。 我们祖先最早发明了预应力技术，如： 1. 木桶打箍：预加环向压力，以消除使用阶段或水产生的外张拉力； a）水张力 b）预压力 图 1 木桶打箍 2. 木锯张紧索：用于固定据条； 3. 弓弦：用于引发发射弹力； 4. 帐篷：边索施加预应力，使帐篷布撑开、固定，并能承受一定荷载； 5. 雨伞：用减少两组铰接撑杆一端的距离，使上复板层受张力而张开，并能承受一定 风荷载。 a）未打开 b）打开 图 2 雨伞 二、预应力的作用 1. 增加承载力 ①对于受拉构件，先加压
预应力钢结构的类型：
从早期预应力吊车梁、撑杆梁的简单形式发展到目前张弦桁架、张弦穹顶、索弯顶、索膜结构、玻璃幕墙等现代结构，预应力钢结构种类繁多形式新颖，大致归纳为四类。
一是传统结构型。在传统的钢结构体系上，布置索系施加预应力以改善应力状态、降低自重及成本。譬如，预应力桁架、网架、网壳等。像天津宁河体育馆、攀枝花市体育馆及北京奥运羽毛球馆的预应力网架、网壳屋盖。目前，国内外的候机楼、会展中心均广泛地采用张弦立体桁架也归入此类。
另一种是工程中应用已久的悬索结构，譬如，北京工人体育馆、浙江人民体育馆等。其结构由承重索与稳定索两组索系组成，施加预应力的目的不是降低与调整内力，而是赋予与保证结构刚度。二是吊挂结构型。结构由竖向支承体系（立柱、门架、拱架等）、吊索及屋盖三部分组成。支承体系高出屋面，于其顶部下垂钢索吊挂屋盖。对吊索施加预应力以调整屋盖内力，减小挠度并形成屋盖结构的弹性支点。由于支承体系及吊索暴露于大气之中，直指蓝天所以又称暴露结构。譬如，江西体育馆、北京朝阳体育馆、杭州黄龙体育场及长春体育场等。
三是整体张拉型。属创新结构体系，跨度结构中摒弃了传统受弯构件，全部由受张索系及膜面和受压撑杆组成，其屋面结构极轻，设计构思新颖，是先进结构体系中的佼佼者，譬如，汉城及亚特兰大奥运主赛馆、慕尼黑奥运体育馆建筑群以及内蒙古自治区鄂尔多斯伊旗索穹顶体育中心。
四是张力金属膜型。金属膜片固定于边缘构件之上，既可作为围护结构，又作为承重结构参与整体承受荷载。或在张力态下，将膜片固定于骨架结构之上，形成空间块体结构，复盖跨度，两者都是在结构成型理论指导下诞生的预应力新型体系。此类型已应用于1980年莫斯科奥运会的几个主赛场馆中，国内尚未建成此类结构体系。
以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。
预应力钢结构的优点：
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。
以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。
本书是作者几十年科研、教学、设计、施工实践经验与工作的总结，尤其是作者创建的多镒预应力钢结构理论及首建成功的多次预应力钢网壳大跨工程，是预应力钢结构学科在我国发展中的重要贡献。
本书内容丰富，涵盖广泛，共分五篇十九章，包括平面结构、空间结构、特种结构三大体系的理论、设计、试验及国内外工程实例介绍。
本书在选材上理论与实践并重，国内与国外兼顾，尽量做到前瞻、全面、系统、实用。本书既可作为科研、设计、施工、制造方面技术人员的专业参考书，又可作为高等院校、科研院所师生们的辅助教材。
预应力钢结构有哪些类型