| 单词 | 预应力钢结构 |
| 释义 | 【预应力钢结构】 拼译：prestressed steel structures 又称预应力金属结构，是让结构在承受全部荷载之前或在承受部分荷载之后，对结构施加应力，使整个结构或结构中的部分构件内部产生自相平衡的应力状态及相应的变形。这种应力状态及相应的变形在结构某些关键部位，即对结构承载能力起控制作用的部位与后加的外荷载在该部位所引起的应力状态是异号的，而变形是相反的。因此，可以提高结构的承载能力，增加结构的刚度和稳定性。钢结构预加应力的方法可以采用具有高强度的钢缆，而钢缆以张拉状态固定在主要结构上，后加的外荷载就由主要结构与钢缆共同承受。由于结构在受拉部位由高强度钢缆来代替一般钢材，从而减少受拉构件的横截面积，达到降低结构自重，节约钢材的目的。根据德国有关的实际工程资料表明，如果钢的强度增加5～5．5倍，其造价仅增加1～1．5倍。 对钢结构施加预应力的方法，基本上可归纳为3类：一类是预加变形来实现对结构的预加应力。这种方法是单纯调整结构中内力的分布，如迭合钢梁在承受外荷载之前给予反向预弯，在预弯状况下将迭合缝焊牢，然后再承受外荷载。又如对连续梁式结构，当梁式结构为等截面时，则支座处的截面为承载力的控制截面，在这种情况下可以用调整支座标高的方法调整弯矩分布图形。同样，对于周边为矩形或正方形的正交网架结构，也可以通过调整周边支座标高的方法来达到均衡内力分布、充分利用材料强度的目的。此外，还可以在结构装配时造成有利的应力状态和变形。第2类是通过施加平衡重来实现预应力，如对于大跨度的双悬臂结构，在悬臂端施加平衡重来改善支座跨间的弯矩分布。第3类也是应用最广泛的施加预应力的方法，即采用高强度钢材，如通过对高强度的钢缆张拉对结构施加预应力。这类方法广泛地应用于大跨度桁架结构、梁式结构、刚架结构、拱式结构、网架结构以及塔桅结构和板筒结构等。预加应力的概念在日常生活中早有应用，如古代制造木桶用竹筋将围成圆桶的木片箍紧，使桶壁产生环向预压应力，盛水后，水压对桶壁产生的环向拉应力被竹筋施加的预压应力所抵消，水就不致从木缝中漏出。在建筑结构中预应力应用还是本世纪的事情。预应力钢筋混凝土结构的应用比预应力钢结构的应用要早。1953年德国狄兴格(Dischinger)首先提出在公路钢桥中采用高强度钢索预加应力。这一方法在德国公路桥梁中逐步得到了应用，如蒙塔堡城修建的公路桥，中部为三跨连续梁(跨度为37．8+50．5+37．8m)，两边为简支梁(跨度为34m)，均采用了预加应力。预应力钢索按照连续梁弯矩图形的变化规律以曲线形式布置在主梁的受拉翼缘内侧。预应力方法所带来的经济效益比按普通方法所设计的钢桥在耗钢量方面降低了33%。俄国盖达罗夫(Ю．B．Гaилapов)在1950年提出了对金属结构预加应力的概念，1951年斯洛文斯基开始在公路桥梁上采用预应力钢结构。之后，吉普什曼等也进行了采用预应力来加强钢结构桥梁的研究工作。比利时马乃尔(G．Magnel)1953年设计了一座预应力钢结构的飞机库。这个飞机库的主梁是变高度的两跨连续钢桁架。每跨长76．5m，由4根钢缆张拉。这些钢缆成对的从中间支座的桁架上弦逐渐向两侧跨中延伸下降，然后固定在跨中带有十字形截面腹杆的下弦节点。钢缆的张拉极限为1520MPa，使用的张拉应力为780Mpa。由于采用了预应力的措施，对主桁架来说，节约钢材12%。从50年代以后，发达国家都相继建造了一些大型预应力钢结构工程。1963年美国西部州立大学兴建了1座跨度(直径)为94m的圆形体育馆，与此同时，美国还兴建了预应力悬索大跨度屋盖，如纽约国际机场候机厅的顶盖。中国50年代初期已经注意到预应力钢结构的研究和实用问题。目前，中国已具备发展预应力钢结构的条件，并且也具有这方面的工程实践经验，1984年中国兴建的天津宁河体育馆，其顶盖采用网架结构，柱网尺寸为42m×42m，借助调整支座标高施加预应力，从而减少网架杆件内力达16%，可省钢12%。在对预应力钢结构的研究方面，已经从对不同受力构件在静力作用下的工作特性和计算方法的研究过渡到对动力特性的研究；从对受弯构件从弹性工作阶段的研究过渡到对弹塑性工作阶段的研究；从对单个构件或简单结构施加预应力的研究过渡到对复杂结构整体施加预应力的研究；从对单一钢材施加预应力的研究过渡到对于钢与钢筋混凝土组合构件或组合结构施加预应力的研究。此外，对预应力钢结构的优化设计以及施加预应力的技术工艺也都有所研究。由于预应力钢结构具有节约材料、减轻自重、提高刚度、降低造价等优点，受到各国的重视。预应力钢结构已成为国家在建筑结构方面发展水平的标志之一。【参考文献】：1 Samuely F J．Structural Engineer，1955，33(2)2 КириΛΛов B C．ПрeдвaритeΛbно HaпряжeнныEМeтаΛΛическ-иe Конcтрyкчии 3A PубEжом，AвтотранcиεдAт，Москва，19563 鐘善桐．预应力钢结构．北京：建筑工业出版社，19594 鐘善桐．工业建筑，1984，105 陆赐麟，钢结构，1986，2(武汉水利电力大学范崇仁教授撰) |
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