大跨度預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用分析_1

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1、大跨度預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用分析　　隨著社會(huì)的發(fā)展大跨屋蓋建筑的數(shù)量和規(guī)模增長非常迅速；對大跨度預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的建筑的抗震設(shè)計(jì)重視不夠。并且出現(xiàn)不少樣式優(yōu)美、造型奇特、風(fēng)格各異、但是抗震性能很差的建筑。為此，結(jié)合大跨鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的設(shè)計(jì)實(shí)例，對于大跨空間鋼結(jié)構(gòu)來說，有許多該注意的設(shè)計(jì)要點(diǎn)?！　′摻Y(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)相比，最大的不同在于，鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)形式的合理及可靠是保證結(jié)構(gòu)體系安全的關(guān)鍵，一般而言，混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)可以做到完全剛接，故計(jì)算假定與實(shí)際結(jié)構(gòu)基本吻合，而鋼結(jié)構(gòu)則不同，絕大多數(shù)節(jié)點(diǎn)既非絕對剛接，亦非絕對鉸接，根據(jù)節(jié)點(diǎn)形式及構(gòu)造的不同，節(jié)點(diǎn)剛度是一個(gè)變量，但通常均將節(jié)點(diǎn)設(shè)定為剛接或

2、鉸接，造成理論計(jì)算與實(shí)際結(jié)構(gòu)不符。還有，鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)造型日趨復(fù)雜，很難按常規(guī)的梁、桿或板單元進(jìn)行計(jì)算，必須采用有限元方法才能找出內(nèi)力分布規(guī)律，避免應(yīng)力集中，保證結(jié)構(gòu)安全。　　鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的連接形式主要有全焊連接、高強(qiáng)度螺栓連接和栓焊混合連接。其中，高強(qiáng)度螺栓連接作為新型連接形式，在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用，尤其對于高層和超高層鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)均采用了高強(qiáng)度螺栓連接方式。在對摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接進(jìn)行抗剪設(shè)計(jì)時(shí)，以外剪力達(dá)到由螺栓預(yù)壓力所能提供的最大摩擦力為極限。設(shè)計(jì)過程中要保證摩擦力完全能承受整個(gè)使用期間外剪力，螺栓桿和孔壁間始終保持原有空隙，使板件間不會(huì)發(fā)生相對滑移變形。承壓型高強(qiáng)度螺

3、栓連接設(shè)計(jì)只考慮在正常使用荷載作用下剪力不超過最大摩擦力?！　“凑铡朵摻Y(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接技術(shù)規(guī)程》中的規(guī)定，通過計(jì)算來選用高強(qiáng)度螺栓連接類型。通過柱翼緣或腹板上的連接板與梁腹板或翼緣用高強(qiáng)度螺栓連接，同時(shí)在梁翼緣對應(yīng)的位置設(shè)置柱的水平加勁筋來加固。針對焊接缺陷，同時(shí)本項(xiàng)目深化設(shè)計(jì)時(shí)盡量使構(gòu)件各部分剛度和焊縫均勻布置，對稱設(shè)置焊縫，減少交叉和密集焊縫，另外采取合理的施工順序，以減小鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)處的變形。　　在當(dāng)今社會(huì)中，大跨度與空間鋼結(jié)構(gòu)主要用于公共建筑，比如各種橋梁及有名建筑，大跨度結(jié)構(gòu)也用于工業(yè)建筑，大跨度結(jié)構(gòu)主要是在自重荷載下工作，主要矛盾是減輕結(jié)構(gòu)自重，故最適宜采用鋼結(jié)

4、構(gòu)。所以使得鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用更加廣泛。隨著社會(huì)技術(shù)的發(fā)展，在大跨度空間結(jié)構(gòu)中引入現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)，不僅使結(jié)構(gòu)體形更為豐富而且也使其先進(jìn)性、合理性、經(jīng)濟(jì)性得到充分展示。在大跨度屋蓋中應(yīng)盡可能使用輕質(zhì)屋面結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)屋面材料，如彩色涂層壓型鋼板、壓型鋁合金板等。　　大跨度預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中通過適當(dāng)配置拉索，可使結(jié)構(gòu)獲得新的中間彈性支點(diǎn)或使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生與外載作用相反的內(nèi)力和撓度而卸載，前者即為斜拉結(jié)構(gòu)體系，后者則為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系。這一類“雜交”結(jié)構(gòu)體系將改善原結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，降低內(nèi)力峰值，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果明顯提高。目前我國已在80余項(xiàng)大跨空間鋼結(jié)構(gòu)工程中應(yīng)用了預(yù)應(yīng)力技術(shù)，如廣東清

5、遠(yuǎn)市體育館在周邊設(shè)6道預(yù)應(yīng)力索后其用鋼量/m，約比原方案節(jié)省鋼材32%，其它一些類型的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)后一般都可節(jié)約30%以上的鋼材。目前許多高校對索托結(jié)構(gòu)，索網(wǎng)結(jié)構(gòu)等以高強(qiáng)鋼索與鋼材為主承重結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)新體系，正在進(jìn)行理論研究，積極準(zhǔn)備工程實(shí)踐，可以預(yù)期新型的預(yù)應(yīng)力大跨空間鋼結(jié)構(gòu)不久即將涌現(xiàn)在各類建筑中。膜結(jié)構(gòu)是當(dāng)前我國正在興起的一種空間結(jié)構(gòu)，其中應(yīng)用較多的是張力膜結(jié)構(gòu)。這是一種以玻璃纖維織物或聚酯纖維織物為基層，以聚四氟乙烯或PVC為涂層的膜材與不同類型的支承體系間的組合，而其支承體系可為索一支柱或索一桿結(jié)構(gòu)，它們常在膜材獲得預(yù)應(yīng)力后協(xié)同工作?！　」こ谈艣r　

6、　某體育館可以舉辦國際單項(xiàng)賽事和國內(nèi)綜合賽事的大型甲級(jí)體育建筑。建筑高度30m；建筑面積萬m2；比賽場屋面結(jié)構(gòu)為大跨度多重弦支網(wǎng)殼鋼結(jié)構(gòu)，通過7根主索桁架、6根次索桁架及其他鋼構(gòu)件組成；主索由265根5鋼絲束組成，次索由109根5鋼絲束組成；比賽場跨度-，多重弦支網(wǎng)殼鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力張拉施工是工程施工的難點(diǎn)和重點(diǎn)。　　預(yù)應(yīng)力張拉準(zhǔn)備　　預(yù)應(yīng)力張拉施工方案編制的成敗，是預(yù)應(yīng)力張拉的關(guān)鍵工作。為此首先按有關(guān)規(guī)定、程序?qū)κ┕し桨附M織有關(guān)專家進(jìn)行論證、審批。預(yù)應(yīng)力張拉施工監(jiān)控。預(yù)應(yīng)力索張拉過程中，按照監(jiān)控方案選取有代表性的三榀主桁架進(jìn)行了監(jiān)控，并與施工油壓表換算預(yù)應(yīng)力張拉值進(jìn)行比對，判

7、定誤差滿足要求。對張拉工器具特別是油壓表的標(biāo)定進(jìn)行檢查驗(yàn)收?！　☆A(yù)應(yīng)力張拉　　預(yù)應(yīng)力索設(shè)計(jì)張拉力，主索：1294kN；次索：582kN。張拉力分8級(jí)進(jìn)行，第一級(jí)為設(shè)計(jì)值的30%，余下各級(jí)為10%，各級(jí)實(shí)際張拉力與設(shè)計(jì)張拉力誤差+5%～-2%。應(yīng)用大型有限元分析軟件ANSYS對施工工況分析，給出了各索施工理論張拉力及變形值，見表1。張拉過程分五級(jí)：0%→25%→50%→70%→90%→100%第五級(jí)張拉完成后，考慮到錨固預(yù)應(yīng)力損失，在理論施工張拉力的基礎(chǔ)上，超張拉至105%。施工理論張拉力與實(shí)際張力見表1。預(yù)應(yīng)力張拉