中國建筑金屬結構協(xié)會
建筑鋼結構分會主辦
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建筑鋼結構分會主辦
作為低碳環(huán)保的綠色建筑，鋼結構建筑理應為構建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會發(fā)揮更大的作用。從目前情況看，我國鋼結構建筑所占的比率依然很低，只有不到9%，遠遠沒有達到發(fā)達國家30%的水平。此外，全國有橋梁70多萬座，鋼橋只有不到2%，而日本、美國的比例是40%。由此可見，原材料并不是制約我國鋼結構發(fā)展的根本原因。鳥巢、水立方，以及上海世博會等一大批鋼結構建筑的出現(xiàn)，也充分證明中國鋼結構制作、施工技術達到了世界一流水準。因此，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的建筑觀念，進一步完善鋼結構建筑的人居功能，應該是促進鋼結構發(fā)展的可行之路。
近些年，由于許多大型公共建筑都采用了鋼結構，使鋼結構建筑在我國的影響日益擴大。但是，由于我國相關的鋼結構標準、設計規(guī)范的不健全，鋼結構住宅至今沒有發(fā)展起來。此外，我國建了一批具有很強視覺沖擊力的建筑，浪費了大量的鋼材，給社會造成一種誤解，認為鋼結構就是浪費鋼材。那么，鋼結構建筑應該如何發(fā)展，才能減少對鋼材的過度使用呢?
發(fā)展預應力鋼結構應該可以成為一種選擇。所謂預應力鋼結構，是人們在鋼結構承重體系中有意識地引入人為應力以抵消荷載應力，調(diào)整內(nèi)力峰值，增強結構剛度及穩(wěn)定性，改善結構其他屬性以及利用預應力技術創(chuàng)建新體系。它的主要特點有：①充分、反復地利用鋼材彈性強度幅值，從而提高結構承載力。②改善結構受力狀態(tài)，節(jié)省鋼材。從現(xiàn)在的情況看，預應力結構可以節(jié)省鋼材30%。③提高結構剛度及穩(wěn)定性，改善結構的各種屬性。
預應力鋼結構能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益，可以節(jié)省大量鋼材，降低綜合造價。預應力鋼結構的經(jīng)濟性與結構體系、布索方案與工藝、荷載性質(zhì)與力度、結構構造與節(jié)點、安裝方法與材料價格等眾多因素有關。正常情況下，預應力鋼結構比非預應力鋼結構采用單次張拉時可節(jié)約鋼材10%~20%，多次張拉時可節(jié)約鋼材20%~40%。而預應力創(chuàng)新體系結構與非預應力傳統(tǒng)結構相比要節(jié)約鋼材幾倍至幾十倍?？傊?，結構材料中的強度潛力越大，采用預應力的經(jīng)濟效益越高。例如在實腹梁截面重心軸附近存有大量強度潛力。采用預應力后其經(jīng)濟效益同比格構梁要高許多。
預應力鋼結構輕挑，容易控制，整個結構可以減少用鋼量。一定要注意優(yōu)化設計問題，包括網(wǎng)格、受力的均勻，網(wǎng)格的尺寸，每日的溫差變化，在優(yōu)化設計時都要考慮進去。此外，還有風的問題、結構的敏感度、疲勞度等，都需要特別注意。目前，我國代表性的預應力鋼結構建筑主要有建成的有湖南常德體育館(120米×80米)、浙江黃龍體育場、貴陽體育中心(跨度200米，最大懸挑49米)、國家體育館、北京工業(yè)大學羽毛球館等，在建的有黃河壺口博物館、鄂爾多斯東勝體育館、山東聊城體育場等。其中，東勝體育館用鋼12000噸，鋼結構面積4萬平方米，每平方米用鋼300公斤。用鋼過多，預應力鋼結構拉索起作用之后，應該明顯減少用鋼量。常規(guī)應該是每平方米15公斤~200公斤，水立方是每平方米 240公斤，北工大羽毛球館是每平方米62公斤。
實踐證明，預應力鋼結構是安全、輕巧、有效的，得到了國內(nèi)外施工單位、同行的認可。目前，我國已經(jīng)出版了《現(xiàn)代預應力鋼結構》(作者 陸賜麟)、《預應力鋼結構技術規(guī)程》(作者：北京工業(yè)大學/中國鋼結構協(xié)會專家委員會)等專著和技術規(guī)程，也培養(yǎng)了一批從事預應力研究的碩士和博士，為發(fā)展預應力鋼結構打下了一定的基礎。（互聯(lián)網(wǎng)）
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