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大跨度空間鋼結構施工技術獲新突破

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大跨度空間鋼結構施工技術獲新突破

發布日期:2018-01-02 作者: 點擊:

前不久,《大跨度空間鋼結構 預應力施工技術研究與應用》通過了2010年度國家科學技術進步獎的初評。該項技術的應用在一定程度上解決了大跨度空間鋼結構施工的難題,並對鋼結構施工領域新技術的研發和應用起到了積極推進作用。

據清華大學一位鋼結構專家介紹說,預應力鋼結構是在對結構施加荷載之前,經過預加應力來調整結構內力分布,以充分發揮材料強度或增大結構剛度的一種鋼結構。其涉及到預應力施工技術研究與應用,有張弦桁架、掌拱、斜柱風格等多項施工技術。預應力鋼結構通過預加力作用可以改善結構的受力狀態,降低內力峰值。預加力可以平衡內部作用在構件上的荷載,因而能減小構件的截麵積,節約用鋼量。同時,鋼結構在施加預應力後,能使鋼材的拉、壓強度在同一構件中得到充分利用,大幅度提高彈性承載能力。預應力鋼結構在20世紀50年代就已出現,近年來,由於高強鋼索 、纖維增強薄膜等新型材料以及大跨度空間鋼結構逐漸增多,預應力鋼結構得到廣泛應用。如獲得中國建築鋼結構金獎的鄭州新鄭國際機場航站樓。該航站樓屋蓋鋼結構采用曲線箱型梁與空間拉索組合結構體係,設計新穎,造型獨特。該結構把剛性拱和柔性索結合起來以共同抵抗外荷載作用,剛柔相濟,既發揮了高強鋼索的抗拉性能,又充分利用了拱的壓彎能力。

據了解,預應力鋼結構工程在2010年上海世博工程中也有應用,如世博主題館的鋼結構施工就采用了此項技術。主題館屋麵主體結構分別采用的是張弦桁架結構和普通鋼桁架結構,要進行跨度達126米的跨雙索張弦桁架預應力拉索施工。施工中要求單榀張弦桁架雙索張拉的同步性索力均勻,麵臨著非平麵布置的檁條和交叉撐安裝時機選擇、相鄰長弦桁架索力等問題。此項工程的承建方寶冶集團與東南大學在施工前就應用先進軟件進行張弦桁架結構科學分析,模擬施工全過程,分析掌握了大量的數據。通過有限元建模進行張拉施工全過程分析,對不同工況下索的施工張拉力以及結構變形,對工程張弦桁架施工遇到的各榀桁架依次張拉,雙索同步張拉、折線形索各索段索力均勻性、索力監測等關鍵問題形成了解決方案,並在施工中取得了預期的效果。

有關鋼結構專家介紹說,《大跨度空間鋼結構預應力施工技術研究與應用》成果,在理論上,符合鋼結構成型理論中的兼並功能、材料集中使用、建立張力體係、引入預應力、提高抗震性等諸多原則,具有先進性。在實際運用中,達到了結構加工批量化、構件整體化、施工裝配化。預應力鋼結構的構件在工廠生產與組裝,在工地組拚成部件或整體,屋蓋體一次吊裝就位,可以進行安全、快速的文明施工。在低碳環保上,一些新技術的采用,使施工材料可以得到充分合理的使用,降低了碳排放,減少了能源消耗,具有良好的應用前景。


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