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1、预应力钢结构发展五十年摘要：PSS发展至今已有五十年，它从用钢筋加固旧有结构物发展到现代多种多样的张拉结构体系，经历了初创，发展，创新的三个历史时期。其中有过犹疑与停，也有过繁荣与猛进。认真地回顾学科发展历史，才能更好地借鉴天，掌握今天和规划明天。关键词：预应力钢结构结构设计一、前言 从以上情况可以看出PSS发展的特征是预应力新技术与空间结构新体系结合而衍生出来的PSSS,具有优秀的静动力特性和良好的技术经济指标,可以称得上是当代建筑结构学科中的最新成就.从悬索体系延伸出来的吊索体系大大扩展了“零刚度”杆件的应用范围,吊索体系与两类空间结构的结合又衍生出多种的暴露结构,扩展了无阻挡空
2、间的幅度,提高了结构的功能与效益.而人工合成膜及玻璃等新材料与预应力钢索新体系相结合又衍生出以预应力钢承重结构为主的张力膜结构和下班幕结构,极大地丰富了建筑造型和减轻了结构自重.与初创时期相比应该说在PSS体系上有了本质上的提高与突破. (三)繁荣期(80年代末期～21世纪初)——繁荣与创新 进入80年代霜期PSSS在国际上得到了快速的发展,不公是在数量级上与规模上增多、增大、而且在类型与品种上繁荣创新.这是因为: 1.经过30余个的工程实践已经肯定了PSS的可行性,可靠性,先进性,而其它材料的空间结构(如砼薄壳,充气膜结构等)则表现了局限性,难操作性及不足; 2.新材料(纤维
3、加强膜,特种玻璃,耐候钢材及压型钢板等)的大量涌现与新技术(计算机技术在设计,制造,安装中的应用;张拉锚固技术等)不断完善提高; 3.举办奥林匹克运动会及大型国际体育赛事对大型体育场馆的需求与促进; 4.人们审美观念的转变与更新,对具有新厅,粗犷等非传统建筑风格掖同与青睐. 因此自1980年莫斯科奥运会上出现了一批传统式PSSS以后,人们就沿着更新,更轻,更美的方向去追求探索,去攀比竞争.2002年世界足球赛由韩、日两国各自兴建了十座足球场地,而看台天蓬结构采用预应力技术的就达13座,占65%,可以预见PSSS的发展前景广阔.经过多年的发展创新,现代PSSS具有下列基本类型;1.
4、传统型 在传统的空间钢结构体系上采用预应力技术,例如在平板网架或网壳中引入预应力以改善杆件内力峰值或提高刚度,如天津宁河体育馆,为进一步提高经济效益,可采用多次预应力技术,如攀枝花体育馆;2.吊挂型 以斜拉索或直索吊挂传统钢结构,裨上是吊点代替支点以扩大室内无阻挡空间幅度,外露于屋面之上的承重结构,类型多样,建筑造型新颖,如慕尼黑奥林匹克公园溜冰馆是大拱吊挂索网;江西体育馆是大拱吊挂网架;3.整体张拉型 就是连续拉与断续压的构思形成的索柱结构.早期扔慕尼黑奥运会主赛场馆,是外平衡体系,1988年兴建的汉城奥运会主赛馆及击剑馆为整体张拉索穹顶屋盖,自重仅14.6㎏/㎡，是建筑结构中
5、前所未有的优秀者，属内平衡式，。以后建成1996年亚特兰大奥运主赛场。近年来在美，德，荷兰等地又有多座兴建。我国目前只在理论上研究，可惜是无工程实践。4．张弦梁型 由平面张拉梁发展而成的空间体系。顾名思义张弦梁是预应力索通过撑杆形成中间支点以支承上部刚性梁的结构。这种结构是PSS的初始形式，上下弦由刚柔两类杆件通过撑杆相连，具有受力合理，自重轻，加工运输方便等优点。如果跨度增大就可将上弦截面扩大为格构式空间形式，如广州会展中心屋盖的张弦梁上弦是三根圆管组成的倒三角形截面。张弦梁也可组成正交布置覆盖矩形建筑平面的张弦梁空间体系。对圆形建筑平面可采用张弦穹顶，是由单层钢网壳籍预应力拉过通
6、过撑杆进行支承的结构体系；5．张力膜（索膜）型 以拉索系为主承重结构，上面覆盖张力纤维加强膜，膜面涂料目前有聚氯乙烯（PVC）和聚四氟乙烯（PTFE）两种，前者性能差，价格便宜，后者力学性能强，自洁，耐火，抗老化性能都比前者好，但价格昂贵。膜面在张力作用下保持平整挺直；必须具备足够的张力与曲率以承受风雪荷载。虽然70年代初在大孤国际博览会上膜结构已开始展露风采，但大型张力膜得到认同与兴建不是80年代中的事。1986年在沙特兴建的大型张力膜工程就是发达国家先进技术在富有国家“试生产”的产物；6．玻璃幕墙 新型玻璃作为围护结构装饰墙面的做法虽亦始自70年代，但初期多在传统钢框架上镶嵌连
7、接而成。而承受荷载的金属框架耗材量大，金属强度不能充分发挥，透光率低。至80～90年代后将预应力撑杆式钢压杆与玻璃墙面点式连接组成新体系取代了前者，形成了PSS体系中的新品种——玻璃幕结构。PSS新体系轻盈，省钢，通透且美观经济如近年落成的北京植物园大温室及清华大学游泳馆等。7．其它型 在不断创新改进的PSS体系中我国自己开发的索托结构是斜拉结构的改进，预应力弓式结构适用于可拆卸移动式建筑，安装简捷。它们都处于开发阶段。国外已有的工程中尚有适
