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摘要：作为低碳环保的绿色建筑，钢结构建筑为构建资源节约型、环境友好型社会发挥了较大的作用。笔者根据工作实践，谈谈预应力钢结构的施工技术。
关键词：预应力；钢结构；施工技术
一、预应力钢结构的定义
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。
预应力钢结构是以索为主要手段与其他钢结构体系组合的平面或空间杂交结构，与普通的预应力混泥土结构不同，预应力钢结构其结构类型更为丰富，更具有结构创新性。预应力钢结构通过对索施加预应力（索可为斜拉索、悬索，预应力索可直线布索，也可曲线布索）达到积极有效建立杂交结构的刚度、显著改善结构的受力状态、减小结构挠度、对结构受力性能实行有效控制、跨越大跨度的目的。
二、预应力钢结构的发展前景
预应力钢结构有着十分广泛的应用前景，特别适合于大跨度体育场馆、展览馆、会展中心及一切大跨度公共建筑。预应力钢结构其有独特的建筑造型，特别是斜拉索或悬索结构与其他结构类型组合形成的杂交结构，更具有简捷的受力性能，并具有技术上的合理性与良好的经济效果，成为建造师乐于施展创造能力的结构形式之一。
随着我国经济的快速发展，钢结构的应用日益广泛，不论在数量上或质量上都远远超过了过去。在设计、制造和安装等技术方面都达到了较高的水平，掌握了各种复杂建筑物的设计和施工技术，在全国各地已经建造了许多规模巨大而且结构复杂的钢结构厂房、大跨度钢结构民用建筑及铁路桥梁等，如我国的人民大会堂钢屋架，北京和上海等地的体育馆的钢网架，陕西秦始皇兵马佣陈列馆的三铰钢拱架和北京的鸟巢等。
三、推广预应力钢结构发展理由
（一）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。
（二）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。
（三）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、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。因此建筑师正在抓住国家加大基础设施建设力度的机遇，大力推广低碳环保的绿色建筑——钢结构建筑 。
四、预应力钢结构的类型：
（一）悬索与桁架组合。
当索布置于桁架平面内时成为预应力桁架，悬索的水平作用力将由桁架来平衡，其桁架上弦杆的计算分析一定要慎重考虑；当悬索正交布置于多榀桁架的下弦时成为横向加劲单曲悬索结构，通过横向加劲桁架支座强迫向下位移对结构建立预应力，该结构体系的悬索水平作用力必须依靠下部结构来平衡。
（二）悬索与网架组合。
当用悬索悬吊网架时，成为类似悬索桥的大跨度结构，由于网架或桁架的作用，屋蓋结构比普通悬索具有更好的刚度，并以网架平衡了索的水平作用；当悬索布置于网架高度范围时，随着索预应力的作用而成为预应力网架。
（三）拱与悬索的组合。
当拱或格构式拱与悬索组合时，成为张拉梁或张弦桁架。张拉梁或张弦桁架结构由上弦的拱或格构式拱、下弦悬索及上弦构件与下弦索之间的撑杆组成。该结构体系有着自平衡、大跨度、结构经济合理等诸多优点，在多项工程中应用，如浦东机场航站楼（80m）、广州会展中心（126m）、哈尔滨会展中心（128m）等。
（四）索与网壳结构的组合。
一般网壳结构其巨大的水平推力要靠下部结构来平衡，如下部结构刚度不够时，过大的水平位移会使网壳结构除了承受薄膜内力外，还将产生弯曲内力，并以大量的杆件去平衡水平拉力，这时如采用主动预应力可产生积极的效果。如四川攀枝花市74.8m×74.8m八边形双层球面网壳采用沿周边设8道预应力索就取得了很好效果。
（五）斜拉索与平面桁架与网架的组合。
采用这种杂交结构体系，特别适用于大跨度结构，类似于斜拉桥的结构布置使大跨度的桁架、网架依靠斜拉索的作用而显著减小结构弯矩与挠度，可产生很好的效果。但应注意由于斜拉索的作用会对桁架或网架产生较大的轴向水平作用力。同时对于悬挑结构当采用斜拉结构形式时，一定要有措施来平衡悬挑结构风的吸力问题，不然简单地对悬挑结构仅以上部加斜拉索来平衡结构自重是远远满足不了设计要求的。
（六）斜拉索与网壳结构的组合
由于网壳结构主要以承受薄膜内力为主，因此一般不宜直接将斜拉索布置作用于网壳结构上（对于单层网壳尤应引起注意），对于斜拉索与网壳的组合，应在网壳边缘或局部区域设置刚度较大的构件，使斜拉索的作用力通过这些构件为网壳结构提供弹性支承。这个结构体系的成功实例为浙江黄龙体育中心主体育场采用的悬挑50m斜拉挑蓬结构，在这个工程中除了斜拉索以外，还布置了抗风的稳定索，取得了很好的技术与经济效果。
五、预应力钢结构施工技术
在预应力钢结构施工中首先应有科学的施工组织设计，其次是要配备足够的预应力施工机具，最后必须有一支专业化的施工队伍。
在预应力钢结构施工要注意如下几点：
1．要有施工张拉的模拟计算，对结构各阶段预应力施工中的各种工况进行复核，并模拟预应力张拉施工全过程，对于复杂的空间结构要计算各预应力索在施工张拉时的相互影响。
2．要对结构在预应力施工中进行位移与内力控制，特别是对于带塔柱的斜拉索，要空间对称张拉，以确保塔柱的整体稳定，对于空间预应力结构应注意预应力张拉时的对称性。
3．预应力机具施工前应保证计算标定的有效期内，确保预应力施加的准确。
4．对于大跨度，要求高的预应力钢结构必须对预应力索力进行有效监测，对于重大工程可考虑用荷载传感器。监测工作也可用动测法推定索力 。
六、结语
综上所述，预应力钢结构中材料可以合理使用、循环使用，属于低碳环保的绿色建筑，我们只有认真掌握预应力钢结构施工技术，才能为构建资源节约型、环境友好型社会发挥更大的作用。
关键词：预应力；钢结构；施工技术
一、预应力钢结构的定义
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。
预应力钢结构是以索为主要手段与其他钢结构体系组合的平面或空间杂交结构，与普通的预应力混泥土结构不同，预应力钢结构其结构类型更为丰富，更具有结构创新性。预应力钢结构通过对索施加预应力（索可为斜拉索、悬索，预应力索可直线布索，也可曲线布索）达到积极有效建立杂交结构的刚度、显著改善结构的受力状态、减小结构挠度、对结构受力性能实行有效控制、跨越大跨度的目的。
二、预应力钢结构的发展前景
预应力钢结构有着十分广泛的应用前景，特别适合于大跨度体育场馆、展览馆、会展中心及一切大跨度公共建筑。预应力钢结构其有独特的建筑造型，特别是斜拉索或悬索结构与其他结构类型组合形成的杂交结构，更具有简捷的受力性能，并具有技术上的合理性与良好的经济效果，成为建造师乐于施展创造能力的结构形式之一。
随着我国经济的快速发展，钢结构的应用日益广泛，不论在数量上或质量上都远远超过了过去。在设计、制造和安装等技术方面都达到了较高的水平，掌握了各种复杂建筑物的设计和施工技术，在全国各地已经建造了许多规模巨大而且结构复杂的钢结构厂房、大跨度钢结构民用建筑及铁路桥梁等，如我国的人民大会堂钢屋架，北京和上海等地的体育馆的钢网架，陕西秦始皇兵马佣陈列馆的三铰钢拱架和北京的鸟巢等。
三、推广预应力钢结构发展理由
（一）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。
（二）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。
（三）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、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。因此建筑师正在抓住国家加大基础设施建设力度的机遇，大力推广低碳环保的绿色建筑——钢结构建筑 。
四、预应力钢结构的类型：
（一）悬索与桁架组合。
当索布置于桁架平面内时成为预应力桁架，悬索的水平作用力将由桁架来平衡，其桁架上弦杆的计算分析一定要慎重考虑；当悬索正交布置于多榀桁架的下弦时成为横向加劲单曲悬索结构，通过横向加劲桁架支座强迫向下位移对结构建立预应力，该结构体系的悬索水平作用力必须依靠下部结构来平衡。
（二）悬索与网架组合。
当用悬索悬吊网架时，成为类似悬索桥的大跨度结构，由于网架或桁架的作用，屋蓋结构比普通悬索具有更好的刚度，并以网架平衡了索的水平作用；当悬索布置于网架高度范围时，随着索预应力的作用而成为预应力网架。
（三）拱与悬索的组合。
当拱或格构式拱与悬索组合时，成为张拉梁或张弦桁架。张拉梁或张弦桁架结构由上弦的拱或格构式拱、下弦悬索及上弦构件与下弦索之间的撑杆组成。该结构体系有着自平衡、大跨度、结构经济合理等诸多优点，在多项工程中应用，如浦东机场航站楼（80m）、广州会展中心（126m）、哈尔滨会展中心（128m）等。
（四）索与网壳结构的组合。
一般网壳结构其巨大的水平推力要靠下部结构来平衡，如下部结构刚度不够时，过大的水平位移会使网壳结构除了承受薄膜内力外，还将产生弯曲内力，并以大量的杆件去平衡水平拉力，这时如采用主动预应力可产生积极的效果。如四川攀枝花市74.8m×74.8m八边形双层球面网壳采用沿周边设8道预应力索就取得了很好效果。
（五）斜拉索与平面桁架与网架的组合。
采用这种杂交结构体系，特别适用于大跨度结构，类似于斜拉桥的结构布置使大跨度的桁架、网架依靠斜拉索的作用而显著减小结构弯矩与挠度，可产生很好的效果。但应注意由于斜拉索的作用会对桁架或网架产生较大的轴向水平作用力。同时对于悬挑结构当采用斜拉结构形式时，一定要有措施来平衡悬挑结构风的吸力问题，不然简单地对悬挑结构仅以上部加斜拉索来平衡结构自重是远远满足不了设计要求的。
（六）斜拉索与网壳结构的组合
由于网壳结构主要以承受薄膜内力为主，因此一般不宜直接将斜拉索布置作用于网壳结构上（对于单层网壳尤应引起注意），对于斜拉索与网壳的组合，应在网壳边缘或局部区域设置刚度较大的构件，使斜拉索的作用力通过这些构件为网壳结构提供弹性支承。这个结构体系的成功实例为浙江黄龙体育中心主体育场采用的悬挑50m斜拉挑蓬结构，在这个工程中除了斜拉索以外，还布置了抗风的稳定索，取得了很好的技术与经济效果。
五、预应力钢结构施工技术
在预应力钢结构施工中首先应有科学的施工组织设计，其次是要配备足够的预应力施工机具，最后必须有一支专业化的施工队伍。
在预应力钢结构施工要注意如下几点：
1．要有施工张拉的模拟计算，对结构各阶段预应力施工中的各种工况进行复核，并模拟预应力张拉施工全过程，对于复杂的空间结构要计算各预应力索在施工张拉时的相互影响。
2．要对结构在预应力施工中进行位移与内力控制，特别是对于带塔柱的斜拉索，要空间对称张拉，以确保塔柱的整体稳定，对于空间预应力结构应注意预应力张拉时的对称性。
3．预应力机具施工前应保证计算标定的有效期内，确保预应力施加的准确。
4．对于大跨度，要求高的预应力钢结构必须对预应力索力进行有效监测，对于重大工程可考虑用荷载传感器。监测工作也可用动测法推定索力 。
六、结语
综上所述，预应力钢结构中材料可以合理使用、循环使用，属于低碳环保的绿色建筑，我们只有认真掌握预应力钢结构施工技术，才能为构建资源节约型、环境友好型社会发挥更大的作用。