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2015年結構工程師專業(yè)知識重點:預應力鋼結構

更新時間:2014-12-19 14:38:09 來源:|0 瀏覽0收藏0

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  作為低碳環(huán)保的綠色建筑,鋼結構建筑理應為構建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會發(fā)揮更大的作用。從目前情況看,我國鋼結構建筑所占的比率依然很低,只有不到9%,遠遠沒有達到發(fā)達國家30%的水平。此外,全國有橋梁70多萬座,鋼橋只有不到2%,而日本、美國的比例是40%.由此可見,原材料并不是制約我國鋼結構發(fā)展的根本原因。鳥巢、水立方,以及上海世博會等一大批鋼結構建筑的出現(xiàn),也充分證明中國鋼結構制作、施工技術達到了世界一流水準。因此,轉變傳統(tǒng)的建筑觀念,進一步完善鋼結構建筑的人居功能,應該是促進鋼結構發(fā)展的可行之路。

  近些年,由于許多大型公共建筑都采用了鋼結構,使鋼結構建筑在我國的影響日益擴大。但是,由于我國相關的鋼結構標準、設計規(guī)范的不健全,鋼結構住宅至今沒有發(fā)展起來。此外,我國建了一批具有很強視覺沖擊力的建筑,浪費了大量的鋼材,給社會造成一種誤解,認為鋼結構就是浪費鋼材。那么,鋼結構建筑應該如何發(fā)展,才能減少對鋼材的過度使用呢?

  發(fā)展預應力鋼結構應該可以成為一種選擇。所謂預應力鋼結構,是人們在鋼結構承重體系中有意識地引入人為應力以抵消荷載應力,調(diào)整內(nèi)力峰值,增強結構剛度及穩(wěn)定性,改善結構其他屬性以及利用預應力技術創(chuàng)建新體系。它的主要特點有:①充分、反復地利用鋼材彈性強度幅值,從而提高結構承載力。②改善結構受力狀態(tài),節(jié)省鋼材。從現(xiàn)在的情況看,預應力結構可以節(jié)省鋼材30%.③提高結構剛度及穩(wěn)定性,改善結構的各種屬性。

  預應力鋼結構能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益,可以節(jié)省大量鋼材,降低綜合造價。預應力鋼結構的經(jīng)濟性與結構體系、布索方案與工藝、荷載性質(zhì)與力度、結構構造與節(jié)點、安裝方法與材料價格等眾多因素有關。正常情況下,預應力鋼結構比非預應力鋼結構采用單次張拉時可節(jié)約鋼材10%~20%,多次張拉時可節(jié)約鋼材20%~40%.而預應力創(chuàng)新體系結構與非預應力傳統(tǒng)結構相比要節(jié)約鋼材幾倍至幾十倍??傊?,結構材料中的強度潛力越大,采用預應力的經(jīng)濟效益越高。例如在實腹梁截面重心軸附近存有大量強度潛力。采用預應力后其經(jīng)濟效益同比格構梁要高許多。

  預應力鋼結構輕挑,容易控制,整個結構可以減少用鋼量。一定要注意優(yōu)化設計問題,包括網(wǎng)格、受力的均勻,網(wǎng)格的尺寸,每日的溫差變化,在優(yōu)化設計時都要考慮進去。此外,還有風的問題、結構的敏感度、疲勞度等,都需要特別注意。目前,我國代表性的預應力鋼結構建筑主要有建成的有湖南常德體育館(120米×80米)、浙江黃龍體育場、貴陽體育中心(跨度200米,最大懸挑49米)、國家體育館、北京工業(yè)大學羽毛球館等,在建的有黃河壺口博物館、鄂爾多斯東勝體育館、山東聊城體育場等。其中,東勝體育館用鋼12000噸,鋼結構面積4萬平方米,每平方米用鋼300公斤。用鋼過多,預應力鋼結構拉索起作用之后,應該明顯減少用鋼量。常規(guī)應該是每平方米15公斤~200公斤,水立方是每平方米240公斤,北工大羽毛球館是每平方米62公斤。

  實踐證明,預應力鋼結構是安全、輕巧、有效的,得到了國內(nèi)外施工單位、同行的認可。目前,我國已經(jīng)出版了《現(xiàn)代預應力鋼結構》(作者陸賜麟)、《預應力鋼結構技術規(guī)程》(作者:北京工業(yè)大學/中國鋼結構協(xié)會老師委員會)等專著和技術規(guī)程,也培養(yǎng)了一批從事預應力研究的碩士和博士,為發(fā)展預應力鋼結構打下了一定的基礎。

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