张鸾
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摘要：随着社会生产力的提升和科学技术的不断进步，我国的预应力钢结构技术经过长期的发展和推广，不仅具有夯实可靠的理论基础，还在实际应用等方面取得了极大的进步。我国对于预应力钢结构的研究成果也是硕果累累。本文就是针对预应力钢结构技术的发展及创新进行探讨研究。
关键词：预应力；钢结构技术；创新；发展
一、预应力钢结构的发展现状
随着经济发展的不断加快和进步，预应力钢结构技术也慢慢与许多的高新技术相联系，也在探索中诞生出了许多适应新时代经济发展需求的预应力钢结构技术。比如，众所周知的在天津市宁河体育馆、华北电力的调度塔等这些我们再熟悉不过的建筑都融入了当时非常先进的预应力钢结构技术。进入21世纪之后，北京奥运会的到来，越来越多的人也把注意力放在预应力钢结构技术上，也在这个特别的时期得到了更有效的推进和发展。在这个时期，我国许多奥运体育馆都采用了预应力钢结构这项技术。这些建筑都以其特殊的建筑艺术造型屹立于各种建筑中。利用预应力钢结构技术所筑建的羽毛球馆还受到了整个国际奥委会以及世界羽联的高度赞扬。这些都是我国预应力钢结构技术工作者对预应力钢结构技术所做出的杰出贡献。
这些年来，预应力钢结构这项技术在我国也受到了足够的关注和重视。从这项工程的实践中我们也可以推断出，目前我国的这项技术已经有了较为完善的专业队伍。在科技技术方面，我们都在不断地探索和思考，努力推进和发展预应力钢结构技术。尽管目前也存在着较大的阻力和压力，预应力钢结构技术的某些方面也没有完善、成熟、改进。但是总的来说，我国已经进入预应力钢结构技术较高的水平，并且某些技术已经在国际上处于遥遥领先的地位。
二、预应力钢结构发展中存在的问题
2.1结构设计中出现的缺陷与失误
部分设计师们对新结构、新技术虽然非常有兴趣，但也并不会无师自通，有些为了追求时尚，工程中仓促准备，囫囵吞枣，没有成熟的实践经验理论的指导，在设计中出现不当与失误就难以避免，更为严重的是在根本方案的选择上出现问题，这也就成了该领域科学发展的反面教材。
2.2设计师的陌生与排斥
建筑师们在设计建筑物时为了整齐、对称、均衡、稳定的建筑形象一般倾向于采用传统的结构体系和建筑材料。新工艺、新材料、新结构的产生令建筑师们感到陌生。在这样的时代背景下，尖端的建筑师们就会尝试认知新鲜事物，在结构工程师的协助下来对新颖建筑物进行设计以期达到建筑与结构紧密配合的目的；相反，一些建筑师对结构专业不熟悉，对新结构新体系又缺乏主动的认知，在设计过程中仍以建筑为主导，那自然而然的就会排斥新结构新体系。
2.3缺乏统一的专业规范和技术规程
工程设计中无章可循、无规可守是一件非常可怕的事情，设计中自以为是、各行其是，这也就会导致成功与失败并存，进而导致工程中的混乱与浪费。目前由多个科研、设计、生产单位共同编制的我国首部《预应力钢结构技术规程》已正式出版，这也将推动我国预应力钢结构技术的科学、快速发展。
三、预应力钢结构技术的拓展研究
3.1塔架钢结构
由于南方地区经常受到雪灾的影响，所以当发生雪灾时对于输电塔的影响是非常大的，一旦输电塔发生故障就会影响整个区域的供电，对于生产和生活都会造成非常大的影响，所以对于较高钢结构建筑的优化工作是非常棘手的，所以将预应力钢结构技术应用进去是发展的主要方向。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆有相关研究资料表明，对于150m高的天线塔架将角钢杆换成圆钢管后就能将天线塔架的重量减少50%左右，然后在采用预应力拉锁腹杆代替刚性腹杆还能将天线的自重再减低10%左右，当遇到雨雪冰雹等自然灾害的侵扰时，普通的结构很容易受到损坏而采用预应力拉索就能将电线铁塔的安全系数大大提高。所以对于塔架钢结构的应用是预应力钢结构技术的发展方向之一。
3.2住宅钢结构
我国的钢材产量是非常大的，每年可高达数亿吨，现在的建筑是禁止使用黏土砖的，所以在住宅建筑中大力推广使用预应力钢结构是未来发展的一大趋势，钢结构住宅建筑的主要特点是荷载轻、荷载稳定、构件的尺寸相对较小并且平直，构件的截面形状简洁，所以很多住宅钢结构通常喜欢选择小型的热轧型钢或者冷弯型钢为主要材料，即使选择的轻型构件，但是其刚度还是不能满足实际需要，所以合理的将预应力钢结构应用进去就能够在很大程度上解决以上出现的问题。由于在住宅钢结构中的构件主要是有梁柱组成的，所以字选择预应力工艺时最好选择轻钢梁，主要就是利用高强钢材在张拉反弹力作用下对构件添加一定的压力然后促进预应力的产生，这样就能够将构件材料的整体强度提升。预应力钢结构中的预应力轻钢结构既有预应力工艺的所用优点，还最大限度的减少了由于使用预应力工艺而带来的材料损耗，所以在住宅钢结构的发展过程中是最佳的选择方案，也是预应力钢结构技术发展的主要趋势，一旦大力推广了，就可以大量的应用于工业厂房，居民住宅，大型写字楼的建设中，目前将这项新技术实现的关键是将预应力钢结构技术的技术团队和开发商进一步落实。
四、预应力钢结构技术的创新
4.1应力钢结构技术创新需求
科学的发展只有开始而没有终点。应力钢结构是一门新兴的应用科学，从它的诞生之始就表现了强大的生命力。由于它的问世和应用，解决了二次世界大战后一些国家的经济恢复和物资匮乏的困难。预应力技术应用在钢结构体系中具有提高结构性能。所以在预应力钢结构发展的时期，学科的理论研究和工程实践得到快速发展。20世纪80代至今，仅在我国就兴建了近百座大型预应力钢结构工程。
4.2预应力钢结构技术创新基础
当前，预应力钢结构亟待创新，笔者认为其创新基础是十分坚实的。首先，汉城奥运会场馆等建筑物是建立在人工边界基础上的；美国Ruck-A-Chucky悬索桥则是以自然边界条件为基础建成的。此桥由林同炎先生于1977年设计完成，桥体恢弘、横跨亚美利坚河，桥身为双曲面悬索，并且连接至两岸的峭壁，承担固定桥体的功能；这样的结构使得桥面荷载转移至两岸的悬崖陡壁之上，以岩石山体代替传统工程结构物。这种充分利用自然条件，大胆采用张拉力系统的做法，是我们对预应力钢结构进行创新所应该学习的。另外，宇宙天体运转理论以具有极强张力的引力场为理论基础的，即此引力场中一个体积约为米粒大小的物质质量单位为百万吨。根据上述讨论，改进后的预应力钢结构应当扎根于自然界的山体岩石中，形成以自然条件为边界的的预应力钢结构创新体系了，也就是零强度、零稳度、零刚度的新体系。
4.3零强度、零稳度、零刚度结构方案的设想
在多个实际项目的基础上我们发现，预应力技术能够优化结构刚度，改变结构条件。前述天体理论为我们提供了新型结构体系的设计思路，就是利用预应力技术把杆件中各种内应力转换为拉力和压力。从而将原本具备承压的结构边界转换为成拉边界，这样一来就改变了力的传到方式，生成新的结构体系。
结语
当前，关于预应力钢结构技术的应用已经十分广泛，大量的实践证明了这项技术的适用性和科学性，这使笔者相信预应力钢结构技术会在建筑工程中有着光明的应用前景。当然我们也应当保持理性，认识到预应力钢结构的发展还存在很多不足，理论、技术都有待提升。
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论文作者:张鸾
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/24
标签：预应力论文; 钢结构论文; 技术论文; 结构论文; 建筑论文; 构件论文; 体系论文; 《防护工程》2018年第8期论文;