预应力钢结构技术的发展和创新袁育文

袁育文

摘要：经过几十年的发展和推进，我国预应力钢结构技术方面的很多理论研究已经为预应力钢结构技术的深入发展建立起夯实的基础。随着社会的不断进步，预应力钢结构技术的相关研究层出不穷。本文主要对预应力钢结构技术的创新与拓展进行探讨。

关键词：预应力钢结构；技术发展；技术创新；

近30年来，我国大量兴建公共建筑，公共建筑跨度较大，因此促进了预应力技术与钢结构的结合，产生了多种钢结构体系，包括索网、斜拉、索桁架等。在兴建公共建筑的过程中，充分发挥了预应力的强度潜力，其具有结构轻盈，时代感强的特点，大大促进了预应力施工技术。

一、预应力钢结构的发展现状

在上个世纪中期预应力钢结构就已经开始逐渐得到广泛的应用，正是由于预应力钢结构在实际生产过程中的广泛应用，所以在很大程度上促进了我国国民经济的发展，研究预应力钢结构，需要从传统的钢结构基础进行入手分析，然后对预应力钢结构技术进行深入的分析和研究，所以就产生了大量的预应力钢结构技术的大型工程,伴随着经济的发展，技术的不断创新，预应力钢结构技术逐渐与高科技相关联，最大限度的促进预应力钢结构技术的发展符合社会不断变化的发展需要，例如华北电力的调度塔、济南省的省体育馆等等这些我国非常熟悉的建筑都充分的将预应力钢结构技术应用进去，这样不仅促进了建筑的科学性也在很大程度上推动了预应力钢结构技术的发展。伴随着预应力钢结构技术应用的越来越广，我国已经有了专业的预应力钢结构技术的研究团队，所以在技术方面，需要不断的进行探索和思考，促进预应力钢结构技术的快速发展，预应力钢结构技术虽然取得了很大的发展，但是在实际的发展过程中仍然存在很多阻力，例如某些技术发展的不成熟，不完善，所以在后续的发展过程中仍然需要不断进行完善。

二、预应力钢结构的特点

钢结构是一种比较理想的结构形式，预应力技术的引入则使钢结构的特点更加优越，在充分发挥钢材拉压强度的同时，还能有效的调整结构的刚度，增加结构稳定性。

2.1充分发挥材料的强度潜力

传统钢结构构件在荷载作用下能够承受至材料的抗拉或抗压强度极限。对于受拉构件来说，在钢材抗拉与抗压强度相等的条件下，通过预应力技术，在拉杆中采用预应力可以使拉杆的极限承载能力提高一倍。这也就说明了钢结构中预应力技术的引入可以大大提高弹性受力范围和承载能力。

2.2提高结构的刚度和稳定性，改变其动力性能

在结构体系或结构构件中，通过预应力产生与荷载作用下位移方向相同或相反的预应力位移以达到提高结构的刚度和稳定性的目的。此外，预应力还能够在调整构件的动力性能中发挥极大的作用，在某种程度上达到减震的效果。

2.3有效地调整结构体系的内力状态

预应力的合理引入，可以使结构构件或体系的内力发生重新分布，控制截面的内力峰值也会有不同程度的下降，使得结构设计更加经济合理。

三、预应力钢结构快速发展中存在的问题

3.1技术人员未能充分掌握专业知识

目前，钢筋混凝土结构是我国经济建设中最常用，也是最成熟点的建筑结构形式，在此形势下，工程技术人员对钢结构方面的专业知识掌握就不够充分，对近年来兴起的预应力钢结构就更加的淡漠与生疏。由于不了解钢材的生产工艺，也并不清楚应力集中的产生和避免方法，因此在结构设计中出现纰漏与错误也是可以理解的。

3.2结构设计中出现的缺陷与失误

部分设计师们对新结构、新技术虽然非常有兴趣，但也并不是无师自通，有些为了追求时尚，工程中仓促准备，囫囵吞枣，没有成熟的实践经验理论的指导，在设计中出现不当与失误就难以避免，更为严重的是在根本方案的选择上出现问题，这也就成了该领域科学发展的反面教材。

3.3设计师的陌生与排斥

建筑师们在设计建筑物时为了整齐、对称、均衡、稳定的建筑形象一般倾向于采用传统的结构体系和建筑材料。新工艺、新材料、新结构的产生令建筑师们感到陌生。在这样的时代背景下，尖端的建筑师们就会尝试认知新鲜事物，在结构工程师的协助下来对新颖建筑物进行设计以期达到建筑与结构紧密配合的目的；相反，一些建筑师对结构专业不熟悉，对新结构新体系又缺乏主动的认知，在设计过程中仍以建筑为主导，那自然而然的就会排斥新结构新体系。

3.4缺乏统一的专业规范和技术规程

工程设计中无章可循、无规可守是一件非常可怕的事情，设计中自以为是、各行其是，这也就会导致成功与失败并存，进而导致工程中的混乱与浪费。目前由多个科研、设计、生产单位共同编制的我国首部《预应力钢结构技术规程》已正式出版，这也将推动我国预应力钢结构技术的科学、快速发展。

四、预应力钢结构技术的创新

预应力钢结构技术是属于科学范畴的，科学的发展是永无止境，需要不断与时俱进的，由于预应力钢结构技术从诞生的时候起就注定了其新鲜的活力，由于预应力钢结构技术的产生为实际生产过程解决了很多技术性的难题，所以对于预应力钢结构技术的创新始终没有停止过。现代预应力钢结构技术体系中，预应力的主要载体就是柔性拉索，用它来进行载荷的传递，促进力系的整体平衡，不断对整体结构性能进行改善。预应力钢结构技术的创新推动了社会科学的进步，例如将预应力钢结构技术应用到建筑物的抗震上，采用预应力钢结构能够在很大程度上降低材料的损耗，提高建筑物的安全性能，根据相关的研究表明预应力钢结构对弈整个界沟体系的载荷能力有很强的促进作用，正是由于预应力钢结构的稳定性能较强，所有在很大程度上增加了震动的衰减率，另外预应力钢结构还有很高的自震频率，这样就会使得相应的弹性受力阶段的应力值减少，所以预应力首先能够在很大程度上将结构的质量增强，最大限度的为施工企业节省成本还能够减少地震的荷载量，提供建筑的抗震性。

其次，预应力钢结构还能够将整体结构的经济新改善，结构的实际价格、结构的总体耗材量的价格、制造和安装等过程中产生的价格，是预应力钢结构支出的主要方面，由于预应力钢结构在我国建设的比较广泛，所以逐渐的对其经济型进行了细致的分析。预应力钢结构技术还将整体建筑的结构的可靠性进行了改善，建筑工程项目最重要的指标就是建筑的安全性和可靠性、美观性和实用性，当然基础都是建立在建筑的可靠性的基础上的，所以采用预应力钢结构技术能够在很大程度上增加建筑的可靠性。

五、传统预应力工艺的开发与革新

从早期的老式锚头到当前各类新式锚具，拉索式预应力钢结构一直面临着张拉设备贵重、工艺繁杂、附加金属消耗过多等现实问题，这也在一定程度上制约着预应力钢结构的大规模应用和推广。根据不同工程的不同情况，研发简捷的预应力工艺，就可能消除传统工艺自身的问题。为此，从预应力钢结构技术的普及与发展方面来说，创新型的预应力工艺有待进一步深层次的开发。

结语

预应力技术可以在很大程度上促使钢结构向更轻、更好的方向发展，这已经是众所周知的事实，国内外的许多著名的工程和建筑足以证明了这一点了。我们必须坚信预应力钢结构技术这样的进步方向是对的，也是科学合理的。因此，对整个预应力钢结构技术的研究是非常有必要的，我们相信在科技进步的力量下，在整个工业发展进步的速度以及各位预应力钢结构技术工作者的不懈努力下，预应力钢结构技术一定会有进一步的突破和提升。

参考文献

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