(精选)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。
大跨空间钢结构预应力施工技术探讨
大跨空间钢结构预应力施工技术探讨大跨空间结构预应力由于具有复杂多样的结构形式，进一步造成了力学差异大的特性，通过针对施工问题进行的详细分析能够进一步了解到施工方法不同也会造成很大差异。
通过对于张力结构的形式进行全方位的介绍之后，根据其中的结构形式来进行的技术创新，从而进一步增强张力结构在施工技术方面的创新优势条件，通过经验的不断积累，大跨空间结构预应力的技术问题能够得到进一步的创新与总结，才能够不断的完善大跨空间结构的预应力技术。
标签：大跨空间；钢结构；预应力；技术探讨大跨空间结构预应力的施工技术分为三个方面，分别是前期施工阶段、施工实施阶段以及张拉装备选择阶段。
通过对施工前期分析能够具体的突出张力来进一步进行找力分析，零状态分析以及环境温度等方面的问题进行解决。
在实际施工阶段，钢结构拼装的问题、施工控制分析以及拉锁制作分析等方面进行的技术分析，施工方法也包含这安装方法以及张拉方法等。
对于张拉装备的使用与选择也必须做到有效控制才能够控制位型以及预应力的改变。
1.大跨空间预应力由于大跨空间钢结构预应力基本上都以杂交结构为主，通过索杆系和钢结构之间相交构成了大跨空间钢结构而产生了预应力，基本的结构形式有很多，例如张弦结构、斜拉结构以及弦支穹顶等结构类型。
其中各个结构所产生的力学性能也略有不同。
下面就以张弦结构作为案例进行详细的介绍。
张弦结构中，由于下弦索与撑杆之间具有支撑点的弹性结构，从而使得钢结构之间的侧推力能够实现平衡。
所以张弦结构的整体构架能够与桁架力学之间具有相似的力学形式。
这样就使得上线钢构具有稳定性的特征，从而导致拉索不是张弦结构的必要构成条件。
斜拉张力向接触悬架结构一般比较强，对保证良好的完整性，所以所有的都是在刚架安装完成后的整体电缆张紧。
一端拉紧，索力调整便于将张紧操作部端部设置在低端。
由于桅杆是铰链的底部连接轴承、前后索力平衡彼此，所以单桅杆斜拉索的使用一般采用被动张拉技术，考虑到拉力行业安全性和方便性，一般选择后线作为主动拉伸电缆、电缆前精密装配、被动张力。
大跨度、大柱网预应力施工工法
大跨度、大柱网预应力施工工法大跨度、大柱网预应力施工工法一、前言随着城市化进程的加速，越来越多的大型建筑工程需要跨越较大的空间，大跨度预应力施工工法应运而生。
大跨度、大柱网预应力施工工法是一种在大型建筑工程中广泛应用的技术，具有独特的优势和特点。
本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例。
二、工法特点大跨度、大柱网预应力施工工法的特点主要包括：跨度大，结构稳定性好；柱网间距大，布置灵活；预应力施工，保证结构的承载能力；钢筋混凝土结构，强度高耐久性强；可通过调整预应力度适应不同荷载要求；施工周期短，效率高。
三、适应范围大跨度、大柱网预应力施工工法适用于各类大型建筑工程，如体育馆、展览馆、大型厂房、高架桥等。
该工法不仅能够满足大跨度结构的要求，还能够适应各种荷载情况，灵活可变。
四、工艺原理大跨度、大柱网预应力施工工法的理论依据是预应力原理和结构力学原理。
该工法通过对结构进行合理的布置和预应力设计，使结构能够充分发挥材料的承载能力，保证建筑在荷载作用下具有良好的稳定性。
同时，通过采取一系列技术措施，确保工程的质量和持久性。
五、施工工艺1. 预制构件生产：预制构件根据设计要求进行生产和质量检查。
2. 基础施工：根据基底设计，施工基础工程。
3. 柱网安装：根据设计要求安装柱网，并进行质量检查和涂防水材料处理。
4. 预应力施工：根据设计要求进行预应力施工，包括拉拢锚固、灌浆、压浆等工序。
5. 预制构件安装：将制作好的预制构件进行安装和拼接，确保结构的稳定性。
6. 核心墙施工：根据设计要求进行核心墙的施工，确保整个结构的承载能力。
7. 吊装设备：将设备安装到预定位置，并进行调试和质量检查。
8. 完工验收：对施工工程进行验收，确保质量达到设计要求。
六、劳动组织大跨度、大柱网预应力施工工法需要良好的劳动组织，包括施工队伍的组建、施工计划的制定、工人的培训等。
大跨度空间钢结构施工技术课件
二、大跨度空间钢结构加工制作 3、焊接技术
大跨度钢结构典型焊接技术： 1、网格结构的焊接 管管对接焊接、钢管相贯线焊缝、倾斜钢管对接
45°
1
3
焊完后旋转90°
45°
2
4
45°
45°
二、大跨度空间钢结构加工制作 3、焊接技术
一、大跨度空间钢结构发展及结构分类 2、网架网壳
网壳按曲面形式分可以分为柱面网壳、球面网壳、抛物面网壳、 椭球面网壳、非线形曲面网壳。
一、大跨度空间钢结构发展及结构分类 2、网架网壳
网壳节点刚 度比较复杂， 根据节点不 同可分为铰 接、半刚接、 刚接。
国家大剧院，平面尺寸为椭圆 142m x 212m
一、大跨度空间钢结构发展及结构分类 4、其他空间钢结构体系
奥运会水立方 游泳馆：多面 体空间框架结 构。
二、大跨度空间钢结构加工制作 1、加工制作流程
大跨度钢结构的加工制作流程如下，与一般钢结构的加工制作流程相近，但是复 杂程度要大得多，控制要点特别是尺寸的精度控制严格，其中深化设计、组立、 焊接技术相比于一般钢结构的加工使用了更多的新技术、新工艺。
一、大跨度空间钢结构发展及结构分类 3、预应力钢结构
张弦梁（张弦桁 架）：用撑杆连 接抗弯受压构件 和抗拉构件而形 成的自平衡体系。 张弦梁结构由三 类基本构件组成， 即可以承受弯矩 和压力的上弦刚 性构件（梁、拱、 桁架）、下弦的 高强度拉索以及 连接两者的撑杆。
一、大跨度空间钢结构发展及结构分类 3、预应力钢结构
二、大跨度空间钢结构加工制作 2、深化设计
典型节点、构件深化设计: 1、桁架节点 大跨度钢结构一般外形尺寸复杂，在进行深化设计时，必须将其与制造、安 装方案结合起来，为安装创造条件，其中重点考虑内容包括大跨度构件起拱、圆 管相贯焊接深化以及节点加固、构件分段。
大跨度空间结构讲稿2011-07
1.钢索的形式
(1) 钢索的材料及性能
钢索一般采用以下材料： 高强钢丝组成的平行钢丝束、钢绞线、钢缆绳 圆钢、型钢、带钢、钢板
高强钢丝： 优质碳素钢盘条经多次连续冷拔而成 直径3mm、 4mm、 5mm、 6mm、 7mm、 8mm、 9mm 抗拉强度标准值一般为1370—1860N/mm2 对其化学成分、力学性能、外观质量有严格要求
已知初始态：
( ) 节点坐标： p xp , yp , z p
q T0i l0i
Pyq
q
Ti li
Pzq Pxq
p
初始态
p
( ) q xq , yq , zq
索段张力：T0i 索段长度： l0i
y x
荷载 Pxq 、Pyq 、Pzq 作用后：
z
节点产生位移：p(u p , vp , wp ) q(uq , vq , wq )
⎦
∑ ( ) m
i =1
⎡ ⎢ ⎣
Ti li
⎤ z p + wp − zq − wq ⎥ + Pzq = 0
⎦
初始态时节点 q 的平衡条件：
∑ ( ) m T0i
l i=1 0i
xp − xq
=0
∑ ( ) m T0i
l i=1 0i
yp 数
∑ ( ) m T0i
从物理方面考察，索段的伸长系由弹性变形和温度变形引起：
li
− l0i
=
Ti − T0i EAi
l0i
+ αΔtl0i
Ti
− T0i
=
EAi ⎜⎜⎝⎛
li l0i
−1⎟⎟⎠⎞ −
EAiαΔt
li
=
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。
大跨空间钢结构讲解
i
cos i
Ni lit
cosi
折算应力为
red
2 i
3
2 i
Ni lit
sin 2 i
3cos2 i
Ni lit
1 2cos2 i fu
即
1
Ni 1 2 cos2 i litfu
令第i 段的拉剪折算系数
则 Ni ilitfu
i
1
1 2 cos2 i
由 N Ni (i lit) fu (i Ai ) fu
有效宽度法适用于腹杆与节点板采用侧焊、 围焊、铆钉、螺栓等多种连接情况，（采用铆钉 或螺栓连接时，be应取为有效净宽度）。
b.受压节点 在压力作用下，与受压杆件相连的节点板区域
除强度破坏外，还有可能丧失稳定。试验共作了8个 受压斜腹杆的试件，其中有、无竖腹杆的试件各4个。 试验结果有以下特点：
① 当节点板的自由边长度 lf 与厚度 t 之比
重点是支撑系统的布置，对保证整个结构体系 的整体刚度是非常重要的。
大跨度梁式结构的外形及腹杆体系，决定于跨 度、屋面型式及吊天棚结构的形式，常用的有梯形 和拱形桁架。按重量最优确定的桁架的高跨比一般 为1/6～1/8。
常用形式： （1）角钢（或T型钢）桁架 （2） H型钢重型桁架* （3）钢管桁架（圆钢管或矩形管）*
l f / t 60 235 / f y 时（一般出现在无竖腹杆的
节点板），*节点板稳定性很差，此时应沿自由边加
劲。加劲后，稳定承载力有较大提高。
② 在斜腹杆压力作用下，失稳形式一般为在 AB—BC—CD 线附近或前方呈三折线屈折破坏。屈 折线的位置和方向与受拉时的撕裂线类似，而且一
般在 BC 区的前方首先失稳，其它各区相继失稳。*
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