大跨度空间预应力钢结构讲义
大跨空间钢结构预应力施工技术分析
大跨空间钢结构预应力施工技术分析发布时间：2021-07-21T17:34:14.810Z 来源：《城镇建设》2021年3月第8期作者：林现[导读] 近年来，随着社会经济的发展，城市大跨度结构日益增多。
林现身份证号：44172119710829****摘要：近年来，随着社会经济的发展，城市大跨度结构日益增多。
大跨钢结构一般适用于大规模建筑工程，具有跨度大、环境复杂等特点，对于施工质量及工艺要求十分严格，为提高构件刚度、减小构件挠度、改善结构性能，预应力技术逐渐得到了广泛运用。
关键词：大跨空间钢结构预应力施工技术引言钢结构预应力是现代经济和科技发展下的产物，也是建筑业一直在推广使用的新技术，预应力施工技术经过混凝土结构的应用发展到了大跨度空间钢结构的应用，这一发展体现了我国过程建设技术的进步。
给钢结构施加预应力对于钢结构结构变形的调控和调整杆件应力分布有着积极的作用，当对钢结构变形和杆件应力进行有效的调控以后，钢结构的承载力将大大的提升，可以减少施工过程中的用钢量，这样不仅可以节约资源还可以使结构变得轻盈，便于大跨度、大空间的跨越。
大跨空间钢结构的预应力施工技术会涉及到很多的结构形式和各种新型的拉索材料，此外还需要与各种高强材料、高级非线性力学分析和施工技术进行融合，所以其应用的难度还是比较大的，但在近些年来，我国大跨空间钢结构预应力施工还是取得了显著的进步和发展，主要以现在拉索材料、结构形式以及施工技术这三个方面。
1钢结构优点与其他类型的建筑结构相比，钢结构的优点主要有：（１）理论分析可靠性高。
钢材是理想的弹塑性材料，内部材质均匀，晶体结构接近于各向同性。
钢结构的实际工作性能可以被目前的计算理论较好的反应，具有较高的可靠性。
（2）强度较高，质量较轻。
钢材强度高于砌体，混凝土和木材，弹性模量也较高。
在受力条件相同的情况下，与其他结构相比，钢结构结构质量更轻，构建截面面积更小，在运输和安装上有明显优势，是建造大跨度建构筑物的理想材料。
大跨度房屋钢结构简介
工程实例
美国瑞雷（Raleigh）竞技馆（大剧院） 1952年建于美国北卡罗里那州，平面
91.5m×91.5近似圆形，两个砼斜放抛物线拱，鞍 形正交预应力索网，世界上第一个现代悬索屋盖 。
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美国华盛顿杜勒斯机场 1962沙里宁设计，两排 巨型钢筋混凝土斜柱支撑，一高一低，其间悬挂 40余米长的钢索，上铺屋面板，在重力的作用下 ，钢丝自然下垂，形成充满张力感的屋顶曲线。
正放。
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网架和网壳结构(5)
抽空三角锥 三(多网)架层网架 减少弦杆内力(25% 性好；杆件数量多
蜂窝形三角 锥网架 60%)，减小网格尺寸，大跨经济
三层网架示
意图
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网架和网壳结构(6)
网架的点支承 点支承的设置原则 通过正弯矩和挠度减小，使整个网架的内力趋于均匀 对于单跨多点支承，悬挑长度宜取中间跨的1/3 (下图a) 对于多跨多点支承，悬挑长度宜取中间跨的1/4(下图b)
大时网可要两架向 构作几正造交稳何网 正双放 架定尺， 形坡正 式和寸放，四抗角四锥 震坡计或钢 算网筋其格混数凝它土屋复面跨体杂高系比的多坡网格排数钢檩水条屋屋面体面跨 系高 ；比跨度
正放抽空四角锥
(24)+0.2L2 1014 (68)+0.07L2 (1317)+0.03L2
两向正交斜放，棋盘形四角锥
大跨度房屋钢结构简介
大跨度钢结构的应用及其主要特点 大跨度房屋钢结构的类型 梁式结构 框架结构 拱式结构 网架和网壳结构 悬索结构
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大跨度钢结构的应用及其主要特点
应用 公共建筑(剧院，展览馆，体育场馆，车站等) 专门用途的建筑 (飞机库，汽车库等) 生产性建筑(飞机制造厂装配车间，造船厂等) 主要特点
大跨度预应力钢结构在体育馆工程中的应用.pptx
4.2.2预应力索张拉
按施工方案，张拉施工分3级由两端向中间双方向对称 施工。第一张拉至80%设计索力；第二次张拉100%设计 索力，并超张拉5%；第三级进行索力微调，调整到设计 值。分级张拉施工顺序如下图所示（第一级为1-7号图， 第二级为8-14号图，第三级根据监测情况对个别索调整。 ）
第一次张拉9,22，E,M轴线张拉到80%设计力，分别为 980.1060.1360.1360KN.
2.预应力技术于大跨度空间钢结构特色和优势
(1) 可以改变结构的受力状态，满足设计人员所要求的结构 刚度、内力分布和位移控制。
(2) 通过预应力技术可以构成新的结构体系和结构形态(形 式)，如索穹顶结构等。
(3) 预应力技术可以作为预制构件(单元杆件或组合构件)装 配的手段，从而形成一种新型的结构，如弓式预应力钢结 构。 (4) 采用预应力技术后，或可组成一种杂交的空间结构，或 可构成一种全新的空间结构，其结构的用钢指标比原结构 或一般结构可大幅度降低，具有明显的技术经济效益。
桁架预应力钢索采用挤包双护层大节距扭绞型缆索，定 位撑杆（撑杆为圆管，截面为219×12mm，最长为 9.248m）。上端与桁架结构的下弦采用万向球绞节点连接， 下端与索采用夹板节点连接，纵横向索穿过钢撑杆下端的 双向节点，形成双向张拉空间索网，索端与钢结构相连处 设计为铸钢节点。(图2.3.4)
4.2 钢结构预应力施工
4.2.1预应力索的安装
索的安装穿插在钢构件的安装过程中，索盘放置在结 构外地坪上，纵横向拉索使用捯链辅助牵引，随钢结构一 起滑移，但索不张拉，仅预紧。索规格主要有4 种:5×109,5×187,5×253,5×367.横向钢索预张力中间索 最大2000KN，端部索最小1100KN；纵向钢索预张力中间 索最大1600KN，端部索最小1300KN，张拉过程中，考虑 纵横向索相互影响和张拉先后顺序对索力影响，需超张拉， 横向双索最大张拉力达到2730KN,纵向单索最大张拉力达 到1850KN。
浅谈大跨度空间钢结构施工知识分享
浅谈大跨度空间钢结构施工摘要：文章详细介绍了大跨度空间钢结构的施工技术，通过对大跨度空间钢结构类型及其施工特征进行介绍，结合钢结构的主要施工方法类别，对钢结构施工技术中的关键工序进行重点分析、归纳与总结，包括吊装、滑移、拼装、焊接等工序，仅供相关工作人员参考。
关键词：大跨度空间钢结构；施工技术；滑移；拼装当前，随着经济及科技的不断发展，我国建筑行业也随之不断发展，加上借鉴国外先进技术及经验、理念等，越来越多的新型建筑出现，尤其是大型公共建筑，包括机场建筑、体育馆等都采用大跨度空间钢结构作为建筑物的屋盖结构体系。
现就大跨度空间钢结构及其具体施工技术进行分析。
1大跨度空间钢结构类型大跨度空间钢结构建筑是指横向跨越30m以上空间的各类结构形式的建筑，其结构形式多种多样，当前世界上使用大跨度空间钢结构的各大建筑中，最典型的代表即奥运建筑，大跨度空间结构技术对多种多样、形式丰富的奥运建筑起着推动作用。
其中，奥运历史上著名的罗马体育馆主要采用装配现浇式钢筋混凝土薄壳结构，而巴塞罗那圣乔地体育馆采用了网壳结构。
其中，大跨度钢结构的类别主要如下所述：1.1网架结构网架结构主要指的是由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构。
网架结构具有工业化程度高、自重轻、稳定性好、外形美观的特点。
1.2网壳结构网壳结构与空间杆系结构较为相似，平板网架型的空间杆结构是通过杆件根据规律而组成网格，并结合壳体结构布置成一定的空间架构，因此，它不仅具备杆系的性质，而且同时具备壳体的性质。
网壳结构主要通过壳内两个方向的拉力、压力或剪力进行逐点传力。
例如: 1967年建成的郑州体育馆，采用肋环形穹顶网壳，其平面直径64 m，矢高9.14m，此为国内跨度最大的单层球面网。
又如1988年建成的北京体院体育馆，主要采用带斜撑的四块组合型双层扭网壳，其平面尺寸为59.2m2，矢高3.5m，挑檐3.5m，此为我国跨度最大的四块组合型扭网壳。
大跨度多阶次空间预应力钢桁架结构施工工法
大跨度多阶次空间预应力钢桁架结构施工工法一、引言二、工艺步骤1.现场准备：确定施工场地和施工进度，制定施工方案，并做好详细的施工计划和时间表。
同时，组织好施工人员和施工设备，确保施工材料的及时供应。
2.桁架制作：根据设计图纸制作桁架结构的构件。
首先制作桁架的主梁和副梁，然后按照设计要求进行螺栓连接和焊接。
随后，制作桁架结构的其他构件，包括节点连接件和预应力钢筋。
3.预应力加固：将预应力钢筋根据设计要求穿插在桁架的节点连接处，并进行张拉和固定。
预应力钢筋的加固能够增加结构的整体抗弯能力和抗震能力。
4.组装调整：将制作好的桁架构件按照设计要求进行组装，采取临时支撑措施进行调整，确保桁架结构的水平和垂直度满足设计要求。
5.定位和安装：将调整完毕的桁架结构用螺栓和焊接等方式固定在基础上，确保整个结构的稳定和精确位置。
6.现浇混凝土：在桁架结构上搭设脚手架，并进行现浇混凝土施工。
混凝土的浇筑需要按照设计要求，采取逐层浇筑和振捣的方式，确保混凝土的质量和结构的强度。
7.后续工序：待混凝土硬化后，进行跟进工序的施工，包括钢结构的防腐和喷涂，以及其他附属设施的安装。
三、问题与解决方法1.桁架结构的材料供应问题：在施工前需要提前组织好材料的采购和供应，确保桁架结构的材料及时到位。
2.桁架节点连接的施工精度问题：桁架节点连接处需要进行精确的调整，可以采用激光测量仪等精密仪器进行施工。
3.桁架结构的安全问题：在施工过程中，需要采取安全措施，包括设置临时支撑和脚手架，确保施工人员的安全。
四、施工注意事项1.严格按照设计图纸和施工方案进行施工，遵守施工规范和操作规程。
2.加强施工现场的管理，保持施工环境整洁，清理好施工垃圾和杂物。
3.施工过程需要密切配合各专业施工队伍，协调好施工进度和施工质量。
4.定期进行施工质量检查和安全检查，及时解决问题和隐患。
五、施工案例以大型体育馆的钢桁架结构施工为例，通过采用以上的工艺步骤和注意事项，成功完成了桁架结构的施工。
预应力大跨度空间的钢结构施工设计研究
２ 、 拼 装 机 具
三、 大 跨度 空 间的钢结构 预应 力施 工设计
１ 、 张 拉 工 艺
考 虑到杆 件单重较轻 ， 构件外形小 、 体量大 的特点 ， 拼装 吊机需具有 良好的机动性能 ， 故拼装 吊机拟选用１ 台８ 吨汽车吊， １ 台２ ５ 吨汽车 吊。
３ 、 胎 架 拼 装
第一 、 预应 力钢索张拉前标定张拉设备。根据设计提供的拉索预应 力 值， 进行施工仿真计算 ， 按 照计算结果对径 向托索施加预应力。拧索预应 力的施加采用分级对称的原则 。预应力施加分３ 级， 第１ 级施￣ １ ２ ０ ％， 第２ 级
豳圆圈
一
ｌ 施工技术与应用
预应 力大跨度 空间的钢结构施工设计研 究
殷欣 温 启平 陕西 西 安 广东 深圳
陕西省建筑设计研究院有限责任公司 ７ １ ０ ０ ０ ３ Ｊ广东省深圳市清华苑建筑设计有限公司 ５ １ ８ ０ ０ ０
摘要 ： 钢材是符合绿色环保 、 节能减排和循环经济的材料， 钢结构也是体 现绿色施工的拼装结构。在钢结构 中施加预应力 ， 可节省用钢量， 提高结构安全， 实现大跨度和大空间建筑 ， 同时可有效调整杆件的应 力和结构 的变形， 提高结构的安全性 ， 并可
合复杂预应力空间钢结构的具体施工工艺 ，能跟踪建造全过 程的完整施
为反变形量 ； 二是 由于定位焊缝 易产生缺 陷， 因此对于直径较大的管子应 工分析系统 ； 二是原有用于混凝土结构 的预应力施工装备已不适 用 ， 缺少 尽可能不在坡 口根部进行定位 焊，而是利用肋板焊到管子外壁起 定位作 相应的预应力钢结构的施 工装备 ；三是缺少对应于形 式多样 和结 构复杂 用 ； 三是如发现有裂纹 、 未焊透 、 夹渣 、 气孔等缺陷 ， 必须铲平重焊。应彻底
预应力大跨度空间钢结构的应用分析
预应力大跨度空间钢结构的应用分析摘要：随着经济的快速发展以及工业、文化等事业的日益进步，空间结构特别是预应力大跨度的空间钢结构在社会中发挥越来越重要的作用。
预应力大跨度空间钢结构，是一种新型的钢结构应用技术，这种新技术比传统大跨度空间钢结构有更大的优势。
本文主要介绍了预应力大跨度空间钢结构的概述、应用以及应用策略这几个方面。
关键词：预应力；大跨度空间钢结构；应用一、预应力大跨度空间钢结构的概述（一）预应力空间钢结构的主要特点1、这种结构能够单次引入相反于内力峰值符号的预应力，实现内力峰值的抵消或者减弱以及设计内力的降低。
同时，如果分批施加荷载和预应力，还能够使设计内力不断下降。
2、能够实现荷载的不利内力向有利内力的转变，以便形成一种更为先进的结构体系。
3、能够大量地运用性价比更大的、高强度的钢材及钢索，以便降低结构的自重。
4、能够增强结构的刚度、调节结构的自振频率、完善结构的性能。
（二）预应力大跨度空间钢结构预应力大跨度空间钢结构，是将现代化的预应力新技术应用到诸如网格结构、张力结构等大跨度的空间结构中，以便形成杂交式的、新的预应力大跨度空间钢结构。
该结构具有刚度更大、重量更轻，制作简便、安装方便的特点和优势。
近年，这种结构更是获得了极大的开发和发展，受到社会各界，特别是工程界的广泛关注。
通常，预应力大跨度空间钢结构的特点及优势主要有：1、能够改变结构受力的情况，能够符合设计所要求的刚度、内力的分布状态以及对位移的控制。
2、能够加快工程的建造速度。
预应力空间钢结构的组件大都在工厂中生产完成、在工地上进行组装，在安装钢结构时，可以同时安装照明装置、消防设施以及屋面的设施（比如网板、避雷阵等）。
3、采用该结构，有些施工就可以在位置比较低的地方进行，为施工提供质量及安全上的保障。
4、该结构的适用非常广泛，除了可以在机库适用外，在商场、候车厅、低层的住宅以及体育馆等都可以采用这种结构。
4、该结构可以用来配置预制的构件，利于形成新型的钢结构，比如弓式的预应力空间钢结构。
大跨度空间的钢结构施工技术研究
大跨度空间的钢结构施工技术研究大跨度空间的钢结构施工技术是一项比较前沿的技术，该技术在西方发达国家应用程度很广泛，例如美国。
并且得到了建筑行业相应人员的一致好评。
在工程实际建设技术应用中，技术不断地完善，同样也解放了设计师的设计思想，使建筑的可设计跨度越来越大，而且使建筑变得更加美观。
我国对于大跨度空间钢结构施工技术的应用并不是很早，但是该技术在我国的发展和应用却是很快的。
零八年的鸟巢、水立方就是极具代表性的建筑作品，可以说是我国建筑行业发展迈出的关键一步，建筑外形散发的魅力、完美的技术方案，成为各国关注的重点，这些都不开大跨度空间钢结构施工技术的支持。
本文就是根据我国建筑行业现状，深入分析大跨度空间的钢结构施工技术。
一、大跨度空间钢结构的发展现状我国对于大跨度钢结构技术的应用起步虽然落后于西方发达国家，但是我国大跨度钢结构施工技术的发展是十分迅速的，体育馆工程的建设中最能体现该施工技术的应用。
我国是零八年奥运会的举办国家，还有其他运动会的举办等，使得我国建设了许多的体育馆工程，水立方是奥运会游泳等项目比赛应用的体育馆，该体育馆是尤为典型的大跨度结构，水立方可以从图纸上的概念设计转化为建筑物实体，离不开大跨度空间钢结构施工技术的支持。
该结构因其自身独特的魅力得到越来越多设计者的青睐，并且设计的建筑物跨度越来越大，该技术的应用以及工程的建设在我国为越来越为广泛。
二、现代大跨度空间钢结构施工技术的特点1、對钢材的强度要求高大跨度空间钢结构对于钢材的强度有着很高的需求，我国建筑行业不断地发展对于结构的跨度也在不断地进行挑战，不仅可以在房屋建筑中看到这一点，在我国的桥梁工程建设中也能看到。
我国水立方建筑的跨度达到了一百七十七米，这并不足以要人惊叹，我国的鸟巢建筑跨度竟达到了二百九十六米，可以说是我国建筑史上的辉煌篇章。
跨度越大，那么在该悬臂上承受的荷载就越大，这就要求钢材具备足够的强度。
传统的建筑中，通过设置梁体以及柱体等来减小跨度的长度，其实质性目的就是为了减少同一构件承受的荷载大小。