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預應力鋼結構的原理
一、預應力鋼結構的原理與狀態
（一）預應力鋼結構的基本原理
預應力鋼結構的基本原理就是針對普通鋼結構的特點，人為地在結構或構件較大受力部位，引入與荷載作用下符號相反的預麻力，使結構承使用荷載后，構件的內力抵消一部分或大部分，變形也相應隨之減少，實現結構形式更合理、更經濟的目標。按照預應力鋼結構施工工藝來分，剛性結構和半剛性結構可歸為一類，柔性結構歸為另一類。剛性結構和半剛性結構有相對獨立的桿件結構剛度，當索中預應力失效時，結構剛度減小，但桿件結構剛度仍存在。因此剛性結構和半剛性結構旖工工藝計算模型可以分解為索對桿件部分結構的作用，懸掛體系、斜拉體系、預應力網架結構、預應力網殼結構和張弦梁屋架都具備可劃分出相對獨立的桿件部分結構的特性。柔性結構不同于剛性結構和半剛性結構，它僅在預應力作用下才形成有剛度的結構，不能劃分出相對獨立的桿件部分結構，它的設計和施工計算都需確定結構形狀，因此柔性結構施工完全不同于剛性結構和半剛性結構施工。
（二）預應力鋼結構的狀態
預應力鋼結構狀態要素考慮是指索力和結構幾何形狀，為了便于分析和敘述，可以定義預應力鋼結構如下的三種不同狀態：
1、零狀態：零狀態時的結構是加工放樣后的構件集合體。零狀態時不存在預應力，不存在外部荷載和自重的作用，結構零狀態的桿件部分形狀和幾何尺寸是由設計圖紙給定的。
2、初始狀態：初始狀態是指結構安裝就位張拉后僅在預應力和自重作用下自平衡狀態。不考慮外部荷載的作用。預應力鋼結構初始狀態僅有預慮力和結構自重作用，實際上就是預應力施工張拉狀態，此狀態的索力和幾何形狀分別是施工張拉時的索張拉力控制值和位移監控值。
3、工作狀態：工作狀態指結構投入使用在外部作用下所達到的平衡狀態。通常，外部作用下的工作狀態位移，由設計方提供說明和要求。
二、預應力鋼結構的施工流程與控制設計
（一）預應力鋼結構的施工流程
現以長沙會展中心展覽大廳來說明預應力鋼結構施工特點，展覽大廳是一個斜拉索和張弦桁架相結合的復雜空間預應力鋼結構。施工過程如下：
（1）在地面抬模上拼裝屋架的張弦桁架跨段；張拉下弦索，張弦梁跨中起拱到預定量；
（2）起吊、安裝張弦桁架跨段，二端電焊連結；
（3）張拉斜索，使屋架位移控制點起拱到預定量；
（4）拆除支撐，然后安裝屋面板和設備。
從上述的施工過程中可以歸納出預應力鋼結構施工以下幾個特點：
（1）預應力施工會有階段性，可以是嵌套形式；
（2）需要確定一個形狀控制為索張拉目標，目標實現時的索力目標控制索力，目標實現時控制點位移為目標控制位移，即初始狀態；
（3）控制索力往往是幾個，甚至是十幾個以上。由于實際張拉設備有限，不可能所有索同時張拉，因此必須制定使用少數設備實現目標控制索力和目標控制位移的張拉方案。