摘要：本文通過(guò)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的相比較進(jìn)行介紹，淺顯的談?wù)摿诵滦汀⒏咝��?yīng)力結(jié)構(gòu)體系在未來(lái)的二十一世界中的建設(shè)工程中將發(fā)揮得有效作用。

　　關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu),受力,建設(shè)工程,建筑結(jié)構(gòu)

　　1.前言

　　鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)是建設(shè)工程當(dāng)中最為常見(jiàn)的兩種類(lèi)型的結(jié)構(gòu)方式。鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)都有著各自獨(dú)特的有點(diǎn)和長(zhǎng)處。鋼結(jié)構(gòu)擁有重量輕、強(qiáng)度高、延性好、施工速度快、建設(shè)工程物內(nèi)部?jī)艨諝獯蟮葍?yōu)點(diǎn)，然而混凝土結(jié)構(gòu)剛度大、耗鋼量少、材料費(fèi)省、防火性能好。有效的將這兩種結(jié)構(gòu)利用聯(lián)合在一起的所有優(yōu)勢(shì)為高層以建設(shè)工程的發(fā)展來(lái)創(chuàng)造一個(gè)新的發(fā)展方向。據(jù)數(shù)字調(diào)查顯示出，高層建設(shè)工程使用的鋼——混凝土混合結(jié)構(gòu)和用鋼量大概是為鋼結(jié)構(gòu)的百分之七十，然而整個(gè)建設(shè)工程施工進(jìn)度與全鋼結(jié)構(gòu)差不多相差無(wú)幾，在全面兼顧考慮施工的時(shí)間、結(jié)構(gòu)所占據(jù)利用的土地面積等多方面的因素以后，混合結(jié)構(gòu)的綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)將完全優(yōu)于全鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的整體結(jié)合在一起的經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

　　近來(lái)建設(shè)部和國(guó)家冶金工業(yè)局在頒布的《建設(shè)工程用鋼技術(shù)政策》當(dāng)中，將鋼——混凝土混合結(jié)構(gòu)列為要大力推廣的建設(shè)工程新技術(shù)。可以明顯的看出，將來(lái)混合結(jié)構(gòu)在高層辦公樓、學(xué)校、醫(yī)院及住宅等建設(shè)工程中將會(huì)有著大范圍的使用。

　　2.索張拉結(jié)構(gòu)

　　索張拉結(jié)構(gòu)基本受力構(gòu)件有三類(lèi)：受壓構(gòu)件、受彎構(gòu)件和受拉構(gòu)件。

　　對(duì)于受壓構(gòu)件，當(dāng)構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比較大時(shí)，由于構(gòu)件會(huì)發(fā)生整體失穩(wěn)，構(gòu)件的作用不能充分發(fā)揮。對(duì)于受彎構(gòu)件，由于構(gòu)件截面應(yīng)力不均勻，截面邊緣的最大應(yīng)力往往控制構(gòu)件的設(shè)計(jì)，使得構(gòu)件材料不能充分發(fā)揮作用。只有受拉構(gòu)件，截面的應(yīng)力均勻，不會(huì)發(fā)生整體失穩(wěn)，如利用高強(qiáng)鋼索做成受拉構(gòu)件，能最大限度地發(fā)揮受拉構(gòu)件的作用，提高結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。

　　在結(jié)構(gòu)體系中巧妙利用張拉構(gòu)件，結(jié)合少數(shù)剛性受壓構(gòu)件，可構(gòu)成受力合理的高效張拉結(jié)構(gòu)體系，不僅承載力高、剛度大，且能使各種材料的強(qiáng)度均得到很好的發(fā)揮。

　　3.索穹頂結(jié)構(gòu)

　　索穹頂結(jié)構(gòu)實(shí)際上是一處特殊的索-膜結(jié)構(gòu)，是近幾年才發(fā)展起來(lái)的一種結(jié)構(gòu)效率極高的張力集成體系。其外形類(lèi)似于穹頂，而主要的構(gòu)件是鋼索，由始終處于張力狀態(tài)的索段構(gòu)成穹頂，利用膜材作為屋面，因此被命名為索穹頂。由于整個(gè)結(jié)構(gòu)除少數(shù)幾根壓桿外都處于張力狀態(tài)，所以充分發(fā)揮了鋼索的強(qiáng)度，只要能避免柔性結(jié)構(gòu)可能發(fā)生的結(jié)構(gòu)松弛，索穹頂結(jié)構(gòu)便無(wú)彈性失穩(wěn)之虞，所以，這種結(jié)構(gòu)重量極輕，安裝方便，可具有新穎的造型，經(jīng)濟(jì)合理，被成功地應(yīng)用于一些大跨度和超大跨度的結(jié)構(gòu)。

　　4.膜結(jié)構(gòu)

　　膜結(jié)構(gòu)是張力結(jié)構(gòu)體系的一種，它以具有優(yōu)良性能的柔軟織物為膜材，由膜內(nèi)的空氣壓力支承膜面(充氣式膜結(jié)構(gòu)或所承式膜結(jié)構(gòu))，或利用鋼索或風(fēng)性支承結(jié)構(gòu)向膜內(nèi)預(yù)施加張力(張力膜結(jié)構(gòu))，從而形成具有一定剛度、能夠覆蓋大空間的結(jié)構(gòu)體系。膜結(jié)構(gòu)采用的薄膜的材料，大多采用涂層織物薄膜，分為兩部分，內(nèi)部為基材織物，主要決定膜材的力學(xué)性質(zhì)，提供材料的抗拉強(qiáng)度、抗撕裂強(qiáng)度等;外層為涂層，主要解決膜材的物理性質(zhì)，提供材料的耐火、耐久性及防水、自潔性等，常用膜材一般為聚酯織物涂敷氯乙烯涂層膜材、玻璃纖維織物涂敷聚四氟乙烯涂層或有機(jī)硅樹(shù)酯涂層膜材。膜材并接的結(jié)構(gòu)接縫多采用熱焊，非結(jié)構(gòu)接縫采用縫合。

　　膜結(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn)：造型活潑優(yōu)美，富有時(shí)代氣息;自重輕，適合大跨度的建設(shè)工程，充分利用自然光，減少能源消耗;價(jià)格相對(duì)低廉，施工速度快;結(jié)構(gòu)抗震性能好。

　　充氣膜結(jié)構(gòu)有單層、雙層、氣肋式三種形式，充氣膜結(jié)構(gòu)一般需要長(zhǎng)期不間斷地能源供應(yīng)，在低拱度大跨度建設(shè)工程中的單層膜結(jié)構(gòu)必須是封閉的空間，以保持一定氣壓差。在氣候惡劣的地方，空氣膜結(jié)構(gòu)的維護(hù)有一定的困難，不少建設(shè)工程曾遭意外的漏氣而下癟。

　　5.高效預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系

　　高效預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)是指用高強(qiáng)度材料、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和先進(jìn)的施工工藝建設(shè)工程起來(lái)的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，是當(dāng)今技術(shù)最先進(jìn)、用途最廣、最有發(fā)展前途的一種建設(shè)工程結(jié)構(gòu)型式之一。目前，世界上幾乎所有的高大精尖的土木建設(shè)工程結(jié)構(gòu)都采用了高效預(yù)應(yīng)力技術(shù)，如，大型公共建設(shè)工程、大跨重載工業(yè)建設(shè)工程、高層建設(shè)工程、大中跨度橋梁、大型特種結(jié)構(gòu)、電視塔、核電站安全殼、海洋平臺(tái)等幾乎全部采用了這一技術(shù)。

　　近年來(lái)，高效預(yù)應(yīng)力技術(shù)在我國(guó)發(fā)展迅速，已制定專(zhuān)門(mén)的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工規(guī)程、工程中應(yīng)用的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系也很豐富。典型工程實(shí)例有：面積最大的單體預(yù)應(yīng)力工程是首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)新航站樓工程，每層建設(shè)工程面積約8.8萬(wàn)平方米，總建設(shè)工程面積約35平方米，在混凝土板、墻、框架、柱以及鋼屋架、鋼梁和鋼管網(wǎng)架中大量采用了預(yù)應(yīng)力技術(shù);柱網(wǎng)最大的預(yù)應(yīng)力工程是深圳車(chē)港工程，標(biāo)準(zhǔn)層平面尺寸159×103.5米，標(biāo)準(zhǔn)柱網(wǎng)16×25米，總建設(shè)工程面積9.5萬(wàn)平方米;最在的預(yù)應(yīng)力鋼桁架工程是北京西站主站房工程，該預(yù)應(yīng)力鋼桁架跨度45米，桁架上承40米高的中式門(mén)樓，門(mén)樓總重5400余噸;層數(shù)最多的預(yù)應(yīng)力工程是廣東國(guó)際大夏主樓，總計(jì)63層;高度最高的預(yù)應(yīng)力工程是青島中銀大廈，總高度241米，58層，等等因篇幅所限，文章重點(diǎn)介紹首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)新航站樓工程和北京西客站主站房工程。

　　首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)新航站樓工程全面采用了高效預(yù)應(yīng)力技術(shù)，僅無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋量就達(dá)4000余噸堪稱(chēng)本世紀(jì)國(guó)內(nèi)最大的預(yù)應(yīng)力工程之一。新航站樓的基礎(chǔ)為整體預(yù)應(yīng)力平板片筏基礎(chǔ)，上部結(jié)構(gòu)采用了預(yù)應(yīng)力框架、剪力墻體系和預(yù)應(yīng)力板柱、剪力墻體系，部分屋面采用了預(yù)應(yīng)力空間焊接鋼管屋架。

　　現(xiàn)澆無(wú)粘結(jié)雙向平板是國(guó)際公認(rèn)的最經(jīng)濟(jì)的大柱網(wǎng)樓板現(xiàn)澆無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力雙向平板是美國(guó)針對(duì)多層、高層建筑中要求采用大柱網(wǎng)樓蓋發(fā)展起來(lái)的。這種用單根張錨的無(wú)粘結(jié)鋼絞線筋的主要優(yōu)點(diǎn)在于噸位小，有利于在板類(lèi)結(jié)構(gòu)中分散布筋，也有利于增大預(yù)應(yīng)力筋的偏心距與抗彎力臂；張拉設(shè)備輕，施工方便。這種無(wú)粘結(jié)雙向平板可以做得比較薄，一般8m×8m辦公樓房的厚度僅為20㎝，有利于降低建筑層高；同時(shí)用鋼量少，造價(jià)低，因之具有強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)而成為美國(guó)用量最廣的一種結(jié)構(gòu)體系。

　　現(xiàn)澆無(wú)粘結(jié)雙向平板是國(guó)際公認(rèn)的最經(jīng)濟(jì)的大柱網(wǎng)樓板現(xiàn)澆無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力雙向平板是美國(guó)針對(duì)多層、高層建筑中要求采用大柱網(wǎng)樓蓋發(fā)展起來(lái)的。這種用單根張錨的無(wú)粘結(jié)鋼絞線筋的主要優(yōu)點(diǎn)在于噸位小，有利于在板類(lèi)結(jié)構(gòu)中分散布筋，也有利于增大預(yù)應(yīng)力筋的偏心距與抗彎力臂；張拉設(shè)備輕，施工方便。這種無(wú)粘結(jié)雙向平板可以做得比較薄，一般8m×8m辦公樓房的厚度僅為20㎝，有利于降低建筑層高；同時(shí)用鋼量少，造價(jià)低，因之具有強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)而成為美國(guó)用量最廣的一種結(jié)構(gòu)體系。

　　6.結(jié)束語(yǔ)

　　通過(guò)上述論述我們可以預(yù)先看到，伴隨著高性能預(yù)應(yīng)力材料(高強(qiáng)混凝土、高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力筋、新型纖維塑料筋等)的大范圍推廣使用以及結(jié)構(gòu)規(guī)劃理念和規(guī)劃的深入進(jìn)步發(fā)展，新型、高效應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系將在我們國(guó)家二十一世紀(jì)的明天會(huì)有大規(guī)模基礎(chǔ)建設(shè)中發(fā)揮到最大程度的作用影響。

　　綜上所述，建設(shè)工程是一個(gè)完整的體系，但是，在進(jìn)行建設(shè)工程的施工作業(yè)過(guò)程當(dāng)中一定要注意每一個(gè)微小的細(xì)節(jié)，要做到具體問(wèn)題具體分析，依據(jù)建設(shè)工程的施工情況來(lái)進(jìn)行改變。

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