對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的研究
摘 要：預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)發(fā)展和推進(jìn)將近50年了，許多預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)方面的研究和理論為預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的真正實(shí)踐打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前隨著科技的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各種關(guān)于預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的研究和設(shè)想也層出不窮。文章主要結(jié)合工作實(shí)踐進(jìn)行總結(jié)分析。
關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力；結(jié)構(gòu)；技術(shù)
中圖分類號(hào)：TU394 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）15-0150-02
1 預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀
20世紀(jì)中葉，伴隨著預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，讓我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)得到了快速的發(fā)展。許多探究這方面的專家都慢慢開始以傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼材的技術(shù)開始有了進(jìn)一步的開發(fā)設(shè)計(jì)和深入研究，因此關(guān)于預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的各種大型工程也就應(yīng)運(yùn)而生。比如大同煤礦，山西太原鋼材廠等這些在很大程度上都取到了很好經(jīng)濟(jì)效益的項(xiàng)目。
隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷加快和進(jìn)步，預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)也慢慢與許多的高新技術(shù)相聯(lián)系，也在探索中誕生出了許多適應(yīng)新時(shí)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)。比如，眾所周知的在天津市寧河體育館、華北電力的調(diào)度塔等這些我們?cè)偈煜げ贿^(guò)的建筑都融入了當(dāng)時(shí)非常先進(jìn)的預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)。進(jìn)入21世紀(jì)之后，北京奧運(yùn)會(huì)的到來(lái)，越來(lái)越多的人也把注意力放在預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)上，也在這個(gè)特別的時(shí)期得到了更有效的推進(jìn)和發(fā)展。在這個(gè)時(shí)期，我國(guó)許多奧運(yùn)體育館都采用了預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)這項(xiàng)技術(shù)。這些建筑都以其特殊的建筑藝術(shù)造型屹立于各種建筑中。利用預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)所筑建的羽毛球館還受到了整個(gè)國(guó)際奧委會(huì)以及世界羽聯(lián)的高度贊揚(yáng)。這些都是我國(guó)預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)工作者對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)所做出的杰出貢獻(xiàn)。
這些年來(lái)，預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)這項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)也受到了足夠的關(guān)注和重視。從這項(xiàng)工程的實(shí)踐中我們也可以推斷出，目前我國(guó)的這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)有了較為完善的專業(yè)隊(duì)伍。在科技技術(shù)方面，我們都在不斷地探索和思考，努力推進(jìn)和發(fā)展預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)。盡管目前也存在著較大的阻力和壓力，預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的某些方面也沒(méi)有完善、成熟、改進(jìn)。但是總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)較高的水平，并且某些技術(shù)已經(jīng)在國(guó)際上處于遙遙領(lǐng)先的地位。
2 對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)行大膽設(shè)想，推動(dòng)其發(fā)展
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)這項(xiàng)技術(shù)也漸漸成為了一門熱門的應(yīng)用科學(xué)研究。從這項(xiàng)技術(shù)的開始誕生之初，它就具有了不可替代的作用。由于預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，也進(jìn)一步很好地解決了一些國(guó)家的困難。預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)體系中具有改善結(jié)構(gòu)功能，挖掘鋼度成型效果等作用，除此之外，這項(xiàng)技術(shù)還可以改變某些邊界條件，創(chuàng)造出更多的結(jié)構(gòu)。因此，預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在開始發(fā)展的初期，就已經(jīng)得到了快速的發(fā)展。到目前為止，預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)近百座大型預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)工程中有所應(yīng)用。
在20世紀(jì)50年代，有人就開始預(yù)言過(guò)理想的預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)，這樣的技術(shù)和普通的預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)有很大的區(qū)別。在這種新興技術(shù)中，最應(yīng)該有的特點(diǎn)就是要具有盡可能多數(shù)量的柔性拉桿，這樣的拉桿的重要作用即在承擔(dān)拉力的同時(shí)還可以承擔(dān)壓力。而且構(gòu)件還可以有各種軸心進(jìn)行受壓，這樣就可以在很大程度上替代了受彎的構(gòu)件。通過(guò)這些，才可以利用預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在這些鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域進(jìn)行各種改革，而不是簡(jiǎn)單形式上的局部改進(jìn)。與此同時(shí)，美國(guó)著名的工程師富勒曾經(jīng)提出過(guò)著名的張拉整體結(jié)果的概念。他曾經(jīng)大膽地應(yīng)用宇宙黑洞的先進(jìn)理論，結(jié)合實(shí)際情況，為改善各種預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)提出了有效的指導(dǎo)思想。
3 預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的進(jìn)一步拓展和改進(jìn)
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與社會(huì)的改革的不斷推進(jìn)，預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)也在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中不斷發(fā)展和進(jìn)步。我們應(yīng)該把目光放長(zhǎng)遠(yuǎn)，要注意到目前預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展的不平衡性。雖然目前很多的建筑都漸漸采用了預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)，但是目前我們探索研究比較多的也就是單次的預(yù)應(yīng)力大跨度承重體系的結(jié)構(gòu)形式和靜力分析，對(duì)于某一些較為先進(jìn)的多次預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)、結(jié)構(gòu)性能以及比較高層住宅的鋼結(jié)構(gòu)很少涉及。除此之外，在其他的關(guān)于特種承重鋼結(jié)構(gòu)中，有關(guān)預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用也尚未被納入相關(guān)的施工計(jì)劃中。根據(jù)目前的形式發(fā)展要求，我們應(yīng)該改進(jìn)下面幾個(gè)方面的問(wèn)題，以更好地謀取最大的經(jīng)濟(jì)效益。
眾所周知，在2008年的南方大雪災(zāi)中，對(duì)相關(guān)地區(qū)的高壓線以及各種輸電塔架的破壞是極其嚴(yán)重的。這也在很大程度上對(duì)于援救工作以及恢復(fù)工程造成了極大地困擾。鑒于這種情況，我們應(yīng)該努力著手研究、探索這類高聳的鋼結(jié)構(gòu)的裝配，以使其更加合理化以及輕巧化。而在這種技術(shù)中，預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)是必不可少的。根據(jù)大量的研究調(diào)查資料表明，200 m高的天線塔架由角鋼桿件改換成為圓鋼管后，可降低自重，除此之外，采用預(yù)應(yīng)力拉索腹桿代替剛性腹桿后還可以減輕重量。據(jù)筆者調(diào)查，在以往的雪災(zāi)中，自立式的塔架往往因?yàn)椴黄胶獾暮奢d負(fù)擔(dān)才會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致附加重量而進(jìn)一步導(dǎo)致彎矩，導(dǎo)致最終壓桿失穩(wěn)發(fā)生事故。但是如果可以在這樣的工程中采用相關(guān)的預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)，引進(jìn)預(yù)應(yīng)力拉鎖以創(chuàng)建出更多的索式塔架的話，這樣就可以通過(guò)索系來(lái)進(jìn)行平衡極大重量的附加彎矩，這樣就會(huì)進(jìn)一步高效合理地保證了整個(gè)鐵架的安全以及穩(wěn)固，也可以實(shí)現(xiàn)線路斷落而塔架仍然不倒的目標(biāo)。例如，在2008年的奧運(yùn)會(huì)體育場(chǎng)館中的羽毛球館也就是采用了相關(guān)的技術(shù)，這樣先進(jìn)的技術(shù)也被世界各界所認(rèn)可。
4 先進(jìn)的預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)
4.1 改善結(jié)構(gòu)的抗震性
結(jié)構(gòu)的形式對(duì)于整個(gè)建筑物的抗震效果以及抗損能力都會(huì)有所區(qū)別。如果可以采用預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)體系將可以很大程度上降低材料的損耗，具有高安全等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)國(guó)內(nèi)外的分析資料表明，預(yù)應(yīng)力對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的體系以及桿件的荷載能力都是有積極影響的。預(yù)應(yīng)力的鋼結(jié)構(gòu)具有較好的穩(wěn)定性，也具有較大的震動(dòng)衰減率。除此之外，預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)還有比較大的振動(dòng)能量耗散以及比較高的自振頻率，進(jìn)而使動(dòng)撓度值會(huì)相對(duì)減小，相對(duì)的彈性受力階段的應(yīng)力值也會(huì)有所下降。因此，預(yù)應(yīng)力不僅僅可以在很大程度上減輕結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，降低企業(yè)支出，也減少了地震的荷載量進(jìn)而加強(qiáng)結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力。尤其是我國(guó)地區(qū)處于許多地震帶上，發(fā)展對(duì)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的抗震作用更是迫在眉睫。 4.2 改善結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性
眾所周知，預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最主要的有三項(xiàng)，首先是結(jié)構(gòu)實(shí)際的市場(chǎng)價(jià)格，其次是結(jié)構(gòu)總耗鋼量的價(jià)格，最后是制造、運(yùn)輸、安裝勞動(dòng)量的相關(guān)費(fèi)用。但是任何費(fèi)用的支出都是要保證安全的前提。在這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展之初，由于當(dāng)時(shí)常常缺乏對(duì)相關(guān)的勞動(dòng)量以及相關(guān)花費(fèi)的具體統(tǒng)計(jì)，就只能通過(guò)結(jié)構(gòu)重量的來(lái)對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)所取得的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析。當(dāng)前，預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)的建筑中應(yīng)用得比較廣泛，對(duì)其進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)的分析，就必須要采用相關(guān)的系數(shù)。例如拉索錨具這些在材料利用、加工過(guò)程、安裝過(guò)程中占有的比例指標(biāo)等這樣的數(shù)據(jù)也會(huì)進(jìn)一步出現(xiàn)較多的理論以及對(duì)應(yīng)的構(gòu)造方案，這樣就進(jìn)一步為我們經(jīng)濟(jì)學(xué)的各項(xiàng)研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
4.3 改善結(jié)構(gòu)的可靠性
任何的建筑工程項(xiàng)目最重要的就是要自始至終保證建筑的安全性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)型以及整體的美觀性。作為目前一項(xiàng)先進(jìn)的學(xué)科，目前對(duì)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)工程中的材料的各項(xiàng)性能、幾何參數(shù)以及一些計(jì)算模式的數(shù)據(jù)分析等這些方面的研究尚未深入，這樣就會(huì)進(jìn)一步嚴(yán)重阻礙相關(guān)理論在預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)中的廣泛應(yīng)用。因此，我們必須要改善目前的現(xiàn)狀，對(duì)各種預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的抗力極限進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析，進(jìn)一步使預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中廣泛使用，以促進(jìn)預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)具有極為先進(jìn)、可靠、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)，由最初的產(chǎn)生到現(xiàn)在也已經(jīng)慢慢誕生出各種預(yù)應(yīng)力的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、吊掛結(jié)構(gòu)，除此之外，還有各種運(yùn)用中的索膜以及索穹頂結(jié)構(gòu)，還有一些張弦等，這些現(xiàn)代化預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)所組成的大家庭。安徽富煌鋼構(gòu)股份有限公司就是其中一個(gè)進(jìn)步的例子，目前，公司也正在努力發(fā)展和探究預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)。公司進(jìn)過(guò)努力成立了相關(guān)的鋼結(jié)構(gòu)委員會(huì)，通過(guò)委員會(huì)的不懈努力也已經(jīng)取得了輝煌的成績(jī)。通過(guò)不斷地探索，富煌鋼構(gòu)也已經(jīng)慢慢步入預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)快速發(fā)展的車道。
5 結(jié) 語(yǔ)
預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以在很大程度上促使鋼結(jié)構(gòu)向更加輕、更好，這已經(jīng)是眾所周知的事實(shí)，國(guó)內(nèi)外的許多著名的工程和建筑足以證明了這一點(diǎn)了。我們必須堅(jiān)信預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)這樣的進(jìn)步方向是對(duì)的，也是科學(xué)合理的。因此，對(duì)整個(gè)預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的研究是非常有必要的，我們要相信在科技進(jìn)步的力量下，在整個(gè)工業(yè)發(fā)展進(jìn)步的速度以及各位預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)工作者的不懈努力下，預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)一定會(huì)有進(jìn)一步的突破和提升。
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