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加强预应力钢结构技术发展

2019/03/28 阅读:

[摘要]本文从预应力钢结构技术的特点开始谈起,对预应力钢结构技术的创新原因进行了分析,最后提出了创新性建议,以期为我国预应力钢结构技术的发展奠定坚实基础。

[关键词]预应力钢结构技术;创新原因;建议

就目前我国预应力钢结构技术的实施情况来看,其还处于改造阶段,很多结构仍需通过复杂的组合方能实现其具体性能。为此,在今后的发展中,应加大对预应力钢结构技术的重视力度,为其发展提供更多空间,并在结合预应力钢结构理论的基础上,实现技术的有效创新。

1预应力钢结构的特点

钢结构本身就是一种较为理想的结构形式,而通过预应力的引入使得钢结构特征不断完善,在保证原有结构抗压强度的基础上,有效提升了结构的稳定性和刚度。

1.1促进材料强度性能的发挥在荷载作用下,传统钢结构构件的承受能力与材料自身的抗压、抗拉能力能够保持一致,但是随着使用时间的推移,荷载也会逐渐增加,进而就会影响钢结构使用效果。但是在引入预应力技术后,能够将传统构件的荷载能力提升近一倍左右,以此来加强钢结构的稳固性,提高结构的承载能力。

1.2加强刚度和稳定性,改善原有的动力性能在钢结构或者结构构件中,通过预应力的施加可以同荷载作用下存在的应力变化形成一个反作用的效果,进而减少位移的产生。另外,通过预应力技术的应用,对于构件中存在的动力性能有着很好的调节作用,这在一定程度上优化了结构的抗震性能。

1.3实现结构体系中内力状态的调整钢结构中预应力技术的应用,使得原有的结构体系中的内力被重新划分,且相应的截面峰值也存在不同程度的下降,加强了结构设计的合理性、经济性。

2预应力钢结构快速发展的原因

2.1与现今建筑结构成型理论相适应钢结构本身就具有强度高、可塑性强、自重轻,影响因素少等优势,通过与预应力技术的有效融合,有效优化了原有性能,保证了结构质量。同时这一特性与建筑结构成型理论中的逐项要求相符合,使得其能够高效的利用不同材料、不同造型、不同跨度完成建筑施工,并在保证建筑质量的基础上,完善其使用性能,降低成本支出。

2.2符合现今工业生产的规律预应力钢结构不仅具有传统钢结构的性能,还具有张力化、轻型化的特点。预应力钢结构在施工前,可以在工程中进行构件的制作和组装,之后再运送到现场,按照相关要求完成拼接和吊装,这大大降低了现场施工难度,提升了施工效率和质量,同时因部分构件采用工业化生产,所以保证了现场施工的安全性、快速性,符合现今工业生产的具体要求。

2.3与绿色生态和可持续发展理念相协调传统钢结构的应用会造成较多的能源损耗以及环境污染问题,而预应力钢结构则有效改善了这一情况,不仅增大了能源利用率,还实现了资源的循环利用率,减少了废弃物的排放量,达到了能源节约、环境保护的目的,与我国可持续发展策略以及绿色生态理念相适应。同时新型围护结构与预应力钢结构的融合也提升了建筑外墙造型的美观性,为城市建设贡献了力量。

3预应力钢结构发展中的问题

3.1技术人员短缺在现今建筑工程中,钢筋混凝土结构的利用率较大,这使得技术人员、施工人员对预应力钢结构的了解相对较少,技术操作也存在较多不成熟的现象,再加上钢结构构件的生产工序较为繁杂,很难准确的对内部受力情况予以把控,进而导致在设计过程中,经常出现各种问题,影响其使用效率。

3.2结构设计问题目前一些设计人员已经开始使用预应力钢结构开展工程设计,但是由于专业技能的不足,相关经验的缺失,对于预应力钢结构的设计方法无法实行有效掌控,最后导致设计中存在较多的误差,这不仅影响了建筑的整体质量,也给企业带来了较大的经济损失。与此同时,降低了预应力钢结构的使用效果,为其发展带来了阻碍。

3.3设计人员了解不全面现阶段很多设计师大多比较崇尚于传统的平稳的设计理念,相信结构简单,受力均衡才是建筑该有的形态,而预应力钢结构属于一种新型设计模式,在结构组成上存在着多样性的特征,这使得很多设计师感到无从下手,有些设计师还存在排斥心理,这就影响了预应力钢结构的发展和推广。3.4规范性较差在我国,预应力钢结构毕竟属于新的设计形式,在相应制度的建立上、条文约束上还存在着不完善的情况,这使得预应力钢结构的实施和管理较为混乱,无法进行有效的统一,进而造成了较大的资源浪费。

4预应力钢结构技术的创新建议

4.1创新需求科技的发展是无穷无尽的,预应力钢结构技术的发展也会随着时代的变革而不断完善,在其发展过程中,必须关注其自身的优势特征,加大科学理论的研究力度,并通过与实践的有效融合,提升预应力钢结构技术的水平,以此来更好的推动我国经济的发展,缓解物资紧缺的问题。

4.2创新基础现阶段预应力钢结构的创新应与自然界进行有效融合,以实现零强度、零稳度以及零刚度的新型设计体系。而这种观点的产生主要来源于汉城奥运会馆的设计、Ruck-A-Chucky悬索桥以及宇宙天体运行理论。汉城奥运会馆是在人工边界的基础上进行设计的;Ruck-A-Chucky悬索桥则是以自然边界为基础完成构建施工的。该桥的桥体横跨了亚美利坚河,整个桥身均采用了双曲面悬索的设计形式,实现了两岸峭壁的有效连接,保证了整座桥体的稳固性。同时这样的结构设计将桥身承受的荷载转移到了两岸峭壁上,利用自然界岩体的承重能力,提升了桥体的承重效果,充分体现出预应力钢结构的优势。而宇宙天体运转理论和张力理论则为预应力钢结构技术的落实提供了理论依据,加深了人们利用自然现有条件优化建筑自身性能的信念,有效的保证了建筑结构的安全性、稳定性。

4.3零强度、零稳度、零刚度的创新设想预应力钢结构技术的应用实现了钢结构中应力的有效转换,将原有钢结构中存在的内应力转换成了拉力和压力,且将承压结构边界转换成了成拉结构边界,这使得结构传力形式得到了改变,更好的保证了结构的质量和安全。

5结语

综上所述,预应力钢结构技术为工业的发展提供了有利支持,不过由于目前我国预应力钢结构设计还处在发展阶段,对该技术的利用率相对较低,所以导致预应力钢结构的特性无法充分发挥。为此,有必要加大对该技术的研究力度,并结合社会发展需求,不断优化和创新预应力钢结构技术,以满足现今工程建设的发展需求。

参考文献

[1]徐致君.预应力钢结构技术创新研究[J].山东工业技术,2017(9)

作者:田晨巍 单位:上海通用建筑工程有限公司

加强预应力钢结构技术发展

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