大跨空间钢结构预应力施工技术研究与应用——大跨空间钢结构预应力技术发展与应用综述.pdf
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[摘要]近10年来，我国预应力钢结构在拉索材料、结构形式和施工技术方面都有了快速的发展，取得了令人注目的技术进步。其中，拉索材料从钢绞线组装索和钢丝绳组装索，向高强钢丝束和钢拉杆等成品索发展，钢丝表面防腐从镀锌处理到环氧喷涂和镀锌铝处理。结构形式包括张弦梁/桁架/网格、斜拉结构、预应力桁架、索桁架、索拱、弦支穹顶、索网、索穹顶及多次杂交结构和特殊结构等。预应力钢结构施工，不仅仅是纯粹的制作、安装和张拉工艺，而是系统性和全过程性的施工技术。具体体现在：分析和工艺的结合，节点、索头和张拉机具的结合，刚构和拉索施工的结合，及从分析到制作、安装和张拉的全过程施工控制。[关键词]大跨空间钢结构；预应力；拉索；施工技术
1拉索材料的发展
预应力拉索是对钢结构施加预应力的主要材料。拉索材料从钢绞线组装索和钢丝绳组装索，向高强钢丝束和钢拉杆等成品索发展，钢丝的表面防腐蚀从镀锌处理到环氧喷涂和镀锌铝处理。
1.1组装索
早期预应力钢结构中的拉索多采用钢绞线组装索和钢丝绳组装索，其中钢绞线组装索应用较多。钢绞线组装索的索体材料，直接采用广泛应用于预应力混凝土中的无黏结钢绞线，拉索锚具则在夹片锚和挤压锚等锚具的基础上予以改造。钢绞线组装索的特点为：制作方便、索长制作精度要求低、制索费用经济，但索端节点构造较为复杂，美观性、整体性能和防腐性能略差。
现钢绞线组装索多应用于管内布索的预应力钢桁架结构中，端部全密封，使钢绞线束的防腐得以保证，如成都会展中心、广州新白云机场二期工程和广东省博物馆新馆工程等。
2结构形式的发展
现国内已应用的预应力钢结构形式包括：张弦梁/桁架/网格、斜拉结构、预应力桁架、索桁架、索拱、弦支穹顶、索网、索穹顶及多次杂交结构和特殊结构等。这些结构形式多借鉴国外工程和技术，通过吸收、消化、推广和发展，部分结构形式在国内的应用规模已远超国外。
2.1张弦梁/桁架/网格
张弦梁由上弦刚构、中间撑杆和下弦索构成。拉索张拉时，张弦梁的一端或两端的支座允许滑动，从而使拉索的预张力完全由上弦刚构平衡，从而形成预应力自平衡体系。
3施工技术的发展
预应力钢结构施工，不仅仅是纯粹的制作、安装和张拉工艺，而是系统性和全过程性的施工技术。具体体现在：分析和工艺的结合，节点、索头和张拉机具的结合，刚构和拉索施工的结合，及从分析到制作、安装和张拉的全过程施工控制。
3.1分析和工艺的结合
预应力钢结构的施工目的就是实现设计初始态，其包括了力（如索力、支座反力、钢构内力等）和形（如跨度、矢高、关键构件空间姿态等）的双重要求，显然这要比一般钢结构的施工要求更高。理论上在无误差的情况下，力和形是完全对应的，但实际施工中，由于施工条件的限制、施工误差的存在、经济和工期的约束等原因，难以做到力和形的完全统一。这就需要在正式施工前，应进行充分地、必要的分析，掌握结构特性，为施工提供必要的施工参数，从而在施工过程的各环节中予以有效、准确的控制，最终结构成型符合设计意图，达到设计目的。
分析内容包括：结构性能分析、施工力学分析以及施工成型状态对结构性能的影响分析。
4结语
近10年来，大跨空间预应力钢结构发展迅速，满足了大跨度、大空间建筑的需求。在拉索材料方面，从早期的预应力钢绞线组装索，发展至现今广泛应用的高强钢丝束和钢拉杆成品索，拉索整体质量和性能大大提高，且多样化的索头形式适应了建筑美观性、结构节点构造和张拉施工的需求。
在结构形式方面，国内应用较为全面，索穹顶也开始应用，部分结构形式的工程应用尺度达到世界第一；基于传统的基础结构形式，衍生出许多分支，丰富了建筑结构形式，拓展了预应力钢结构的应用。
（略）
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