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預應力鋼結構大大減少鋼材用量

作者：建筑鋼結構網    
時間：2011-06-10 16:03:30 [收藏]
    作為低碳環保的綠色建筑，鋼結構建筑理應為構建資源節約型、環境友好型社會發揮更大的作用。從目前情況看，我國鋼結構建筑所占的比率依然很低，只有不到9%，遠遠沒...
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        作為低碳環保的綠色建筑，鋼結構建筑理應為構建資源節約型、環境友好型社會發揮更大的作用。從目前情況看，我國鋼結構建筑所占的比率依然很低，只有不到9%，遠遠沒有達到發達國家30%的水平。此外，全國有橋梁70多萬座，鋼橋只有不到2%，而日本、美國的比例是40%。由此可見，原材料并不是制約我國鋼結構發展的根本原因。鳥巢、水立方，以及上海世博會等一大批鋼結構建筑的出現，也充分證明中國鋼結構制作、施工技術達到了世界一流水準。因此，轉變傳統的建筑觀念，進一步完善鋼結構建筑的人居功能，應該是促進鋼結構發展的可行之路。

        近些年，由于許多大型公共建筑都采用了鋼結構，使鋼結構建筑在我國的影響日益擴大。但是，由于我國相關的鋼結構標準、設計規范的不健全，鋼結構住宅至今沒有發展起來。此外，我國建了一批具有很強視覺沖擊力的建筑，浪費了大量的鋼材，給社會造成一種誤解，認為鋼結構就是浪費鋼材。那么，鋼結構建筑應該如何發展，才能減少對鋼材的過度使用呢？

        發展預應力鋼結構應該可以成為一種選擇。所謂預應力鋼結構，是人們在鋼結構承重體系中有意識地引入人為應力以抵消荷載應力，調整內力峰值，增強結構剛度及穩定性，改善結構其他屬性以及利用預應力技術創建新體系。它的主要特點有：①充分、反復地利用鋼材彈性強度幅值，從而提高結構承載力。②改善結構受力狀態，節省鋼材。從現在的情況看，預應力結構可以節省鋼材30%。③提高結構剛度及穩定性，改善結構的各種屬性。

        預應力鋼結構能夠產生巨大的經濟效益，可以節省大量鋼材，降低綜合造價。預應力鋼結構的經濟性與結構體系、布索方案與工藝、荷載性質與力度、結構構造與節點、安裝方法與材料價格等眾多因素有關。正常情況下，預應力鋼結構比非預應力鋼結構采用單次張拉時可節約鋼材10%~20%，多次張拉時可節約鋼材20%~40%。而預應力創新體系結構與非預應力傳統結構相比要節約鋼材幾倍至幾十倍。總之，結構材料中的強度潛力越大，采用預應力的經濟效益越高。例如在實腹梁截面重心軸附近存有大量強度潛力。采用預應力后其經濟效益同比格構梁要高許多。

        預應力鋼結構輕挑，容易控制，整個結構可以減少用鋼量。一定要注意優化設計問題，包括網格、受力的均勻，網格的尺寸，每日的溫差變化，在優化設計時都要考慮進去。此外，還有風的問題、結構的敏感度、疲勞度等，都需要特別注意。目前，我國代表性的預應力鋼結構建筑主要有建成的有湖南常德體育館(120米×80米)、浙江黃龍體育場、貴陽體育中心(跨度200米，最大懸挑49米)、國家體育館、北京工業大學羽毛球館等，在建的有黃河壺口博物館、鄂爾多斯東勝體育館、山東聊城體育場等。其中，東勝體育館用鋼12000噸，鋼結構面積4萬平方米，每平方米用鋼300公斤。用鋼過多，預應力鋼結構拉索起作用之后，應該明顯減少用鋼量。常規應該是每平方米15公斤~200公斤，水立方是每平方米240公斤，北工大羽毛球館是每平方米62公斤。

        實踐證明，預應力鋼結構是安全、輕巧、有效的，得到了國內外施工單位、同行的認可。目前，我國已經出版了《現代預應力鋼結構》(作者陸賜麟)、《預應力鋼結構技術規程》(作者：北京工業大學/中國鋼結構協會專家委員會)等專著和技術規程，也培養了一批從事預應力研究的碩士和博士，為發展預應力鋼結構打下了一定的基礎。
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