2014 年结构工程师专业重点强化:预应力钢结构

　　作为低碳环保的绿色建筑，钢结构建筑理应为构建资源节约型、环境友好型
社会发挥更大的作用。从目前情况看，我国钢结构建筑所占的比率依然很低，只
有不到

9%，远远没有达到发达国家 30%的水平。此外，全国有桥梁 70 多万座，

钢桥只有不到

2%，而日本、美国的比例是 40%.由此可见，原材料并不是制约我

国钢结构发展的根本原因。鸟巢、水立方，以及上海世博会等一大批钢结构建筑
的出现，也充分证明中国钢结构制作、施工技术达到了世界一流水准。因此，转
变传统的建筑观念，进一步完善钢结构建筑的人居功能，应该是促进钢结构发
展的可行之路。

　　近些年，由于许多大型公共建筑都采用了钢结构，使钢结构建筑在我国的
影响日益扩大。但是，由于我国相关的钢结构标准、设计规范的不健全，钢结构
住宅至今没有发展起来。此外，我国建了一批具有很强视觉冲击力的建筑，浪费
了大量的钢材，给社会造成一种误解，认为钢结构就是浪费钢材。那么，钢结构
建筑应该如何发展，才能减少对钢材的过度使用呢

?

　　发展预应力钢结构应该可以成为一种选择。所谓预应力钢结构，是人们在钢
结构承重体系中有意识地引入人为应力以抵消荷载应力，调整内力峰值，增强
结构刚度及稳定性，改善结构其他属性以及利用预应力技术创建新体系。它的主
要特点有：

①充分、反复地利用钢材弹性强度幅值，从而提高结构承载力。②改

善结构受力状态，节省钢材。从现在的情况看，预应力结构可以节省钢材
30%.

③ 提高结构刚度及稳定性，改善结构的各种属性。

　　预应力钢结构能够产生巨大的经济效益，可以节省大量钢材，降低综合造
价。预应力钢结构的经济性与结构体系、布索方案与工艺、荷载性质与力度、结构
构造与节点、安装方法与材料价格等众多因素有关。正常情况下，预应力钢结构
比非预应力钢结构采用单次张拉时可节约钢材

10%~20%，多次张拉时可节约钢

材

20%~40%.而预应力创新体系结构与非预应力传统结构相比要节约钢材几倍

至几十倍。总之，结构材料中的强度潜力越大，采用预应力的经济效益越高。例
如在实腹梁截面重心轴附近存有大量强度潜力。采用预应力后其经济效益同比格
构梁要高许多。

　　预应力钢结构轻挑，容易控制，整个结构可以减少用钢量。一定要注意优化
设计问题，包括网格、受力的均匀，网格的尺寸，每日的温差变化，在优化设计
时都要考虑进去。此外，还有风的问题、结构的敏感度、疲劳度等，都需要特别注
意。目前，我国代表性的预应力钢结构建筑主要有建成的有湖南常德体育馆

(120

米

×80 米)、浙江黄龙体育场、贵阳体育中心(跨度 200 米，最大悬挑 49 米)、国家体

育馆、北京工业大学羽毛球馆等，在建的有黄河壶口博物馆、鄂尔多斯东胜体育
馆、山东聊城体育场等。其中，东胜体育馆用钢

12000 吨，钢结构面积 4 万平方

米，每平方米用钢

300 公斤。用钢过多，预应力钢结构拉索起作用之后，应该明