发布于：2005-06-20 18:19:20
来自：建筑结构/钢结构工程
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摘要]： PSS发展至今已有五十年，它从用钢筋加固旧有结构物发展到现代多种多样的张拉结构体系， 经历了初创，发展，创新的三个历史时期。其中有过犹疑与停，也有过繁荣与猛进。认真地回顾学科发展历史， 才能更好地借鉴天，掌握今天和规划明天。
关键词：预应力钢结构（PSS） 省钢率 刚度 承载力
一、前言
预应力钢结构（PSS）学科从诞生到现在已经历了五十年。 二次世界大中中战后恢复生产，重建经济时要求对旧结构和桥梁加固补强，50年代材料匮乏资金短缺 年代里要求降低用钢量节约成本，于是出现了在传统钢结构中引入预应力的预应力钢结构学科。随着 科技进步、工业发达的步伐，20世纪末期在涌现大量新材料、新技术、新理论的推动下，PSS领域中产 生了一批张拉结构体系，它们受力合理，节约材料，型式多样，造型新颖，应用广泛，成为建筑领域中 的最新成就。PSS学科从初始的简单节材思想发展到现代预应力张拉钢结构系列，历经了探索、观望、 前进、突破、创新、繁荣的各种阶段。回顾历史，得出经验教训才能指导现在，回顾历史了解发展规律 才能把握未来。这样我们才能真正做到借鉴昨天，掌握今天，规划明天。
二、PSS发展历程
PSS的发展大致可分为三个时期：
（一） 初创期（二战后—1960年前后）——探索与前进
由于二战后百废待兴中的物资匮乏及资金不足，和对原有建筑物、桥梁等承重结构继续服役时的安全要求， 在欧洲的土建待业里萌生了把在钢筋砼结构中已应用多年的预应力技术移植到钢结构工程中的想法。最初的研究 者及实践者中有德国狄辛格教授（Dischinger）英国萨姆莱工程师（J.F.Samuely）,比利时马涅理教授(G.Magnel), 美国阿什通教授(L.Ashton)和前苏联瓦胡金工程师（M.Baxypknh）等人,其中马涅理教授对PSS学科的推动与发展贡献 最大.他不仅对PSS进行了理论分析,还做过平行弦钢桁架模型试验,在1953年他首次成功地设计并建造了布鲁塞尔机场飞 机库双跨预应力连续钢桁架门梁结构(76.5m+76.5m),省钢率12%,降低造价6%.同一时期建造的PSS工程还有前苏联双伸臂 公路桥(1948),英国伦敦国际展览会会标塔Skylon (1952),德国三跨连续实腹梁公路桥(1954)和美国双曲悬索屋盖雷里竞 技场(1953)等.但是在钢结构中采用预应力新技术也遭到一些专家学者的非议与反对,并在刊物上展开激烈辩论.反对者 指责PSS中带来许多传统钢结构中没有的缺点及问题,例如省钢率不高却带来制造施工中的诸多麻烦;锚头耗钢量抵消不 少省钢率;新增的预应力拉索易腐蚀,增大养护费用;由于构件截面减小结构挠度加大,不适用于许多结构,如桥梁;一些施 加预应力的方法引起过大的次应力,甚至超过荷载应力等等.虽然更早就有在钢结构中采用预应力的做法,如在桥梁中的 悬索张拉结构等,但在50年代中开展的这场学术争论中,G.Magnel教授等人除耐心逐条澄清一些误解外，还郑重指出PSS 与预应力砼结构的本质差别，告诉大家不要用预应力砼中的设计思想和概念来看待新兴的PSS学科。[1][2][3]
科技进步总是不以人们的主观愿望为转移的，在一片质疑声中PSS学科继续发展，在50年代里国际上一批 PSS工程被兴建（附表一），一批预应力钢杆件和桁架的模型试验被完成。但是绝大多数试验及工程晨平面钢结 构的体系中引入预应力进行的，科学研究的内容也限于预应力基本构件的分析与试验，最佳预应力效果的结构体 系并未创建。
在中国国民经济建设的“一五”、“二五”时期，节约钢材提高结构性能也是十分重大的课题， 我国积极从事PSS研究及采有PSS工程的单位亦不在少数，PSS的课题曾于1956年列入国家研究计划。当时清华大 学对预应力钢压杆件及组合钢屋架进行过理论联系实验研究，并建造了一座高36m的实验性预应力桅杆塔；哈尔滨 工业大学进行了预应力钢屋架及钢梁的研究，并主持了预应力输煤钢栈桥的设计与实验工作；西安冶金建筑学院 对预应力钢桁架等开展过研究，并将成果应用于国内式矿企业。1959年曾由冶建院主持召开过一次PSS学术会议。 国内厂矿中也采用过一批预应力钢吊车梁及多座预应力钢栈桥。但我国科技工作者亦步国外发展后尘，把研究的 注意力只放在传统的平面结构体系上，型式简单，结构传统，未能在PSS的学科上取得突破。作者在总结国内外 结构型式与预应力技术的特点后于1959年得出下列结论：“这种新型结构既不是建立在普通结构的基础上， 更不是普通结构中个别杆件的改善，而是重新建立完全区别于普通结构图形的新式结构体系。可以设想， 在这种结构体系中具有最多数量的柔性拉杆，这些拉杆由于预应力作用，既可承受拉力又可承受压力……。 只有这种新型体系的建立，才能彻底地、大量地节约钢材，充分地、有效地利用材料强度。只有这样才能利用 “预应力”在钢结构领域里进行“革命”，而不是在旧有形式上或局部地改进。”[4]40多年前对 PSS最佳型式的描述预测虽在国内未曾引起重视与开发，但以后在1972年慕尼黑奥
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只看楼主 我来说两句-
rebod
沙发
要是没有预应力张拉结构体系，现在的建筑会是什么样子？
2005-07-14 19:56:14
赞同0
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liuqiang4902636
板凳
三、共识与期望
2005-06-20 18:21:20
赞同0
加载更多呵呵，谢谢你的总结～～
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1． 未来属于预应力张拉结构体系
无论从仿生学角度还是最佳承重杆件型式，无论从理论分析上还是工程实践中，都有证明轴向受拉杆件和双向受拉膜面都有是组成最佳结构体系的单元体。 这种单元体只有强度、刚度问题，而无稳度困扰。由张力单元组成的早期张拉结构，如单向悬索结构，索桁架，金属悬膜结构已发展成现代PSS张拉体系， 几乎覆盖了大跨结构物的整个领域，可以说21世纪的大跨建筑物中将是预应力张拉结构体系的世界；
2． 思维更新与知识更新
预应力技术不仅改变了传统钢结构中的内力分配，而且改变了传统结构组成，从而出现了大量与传统结构完全不同的建筑造型，内力分析，制造工艺， 施工技术等。可以说在钢结构设计中预应力技术主要应当是创造新体系的手段，以学科发展早期节约的观点， 甚或以预应力砼结构中的观点来认识PSS学科的发展显然是有害的。尤其对不了解，不熟悉这一新兴学科的专业人员更应是更新思维，更新认识， 以促进这一学科在我国快速、健康地发展；
3． 加强基础研究与技术积累
新学科诞生必然引发许多新的理论及技术问题，如60～70年代对刚性空间结构中稳定性研究陌生一样，目前对柔性空间结构中的“刚性”研究也处于起步。 应及早建立形态分析中的预应力数值、曲面曲率、边界支承条件等因素与曲面几何形状的优化关系，提出统一的形态分析理论，作为发展张拉结构的理论基础。 开展与基础理论相对应的模型试验和试点工程以填补我国在整体张拉体系中的空白，尽早实现零的突破；
4． 总结经验教训，不断前进
近十年来我国在这一领域成绩显著与国际水平差距缩小，但由于基础理论欠缺，专业知识不足，科学态度不够，在工程实践中也有过不足和错误。 为什么总对受力不利的悬臂梁作主承重结构那么青睐？有了北京亚运会综合馆的前车之鉴，还有浙江黄龙体育馆的重蹈覆辙？ 为什么掌握了PSS的特性还会设计出高跨比只有1/5.6北京西客站预应力钢桁架,并使主要杆件的应力只达容许值的1/2～1/3?希望以后的工程设计者实事求是 地总结设计中的得失并昭示天下,才会避免误导后生.国家已经列入重点课题的索穹顶结构,在时间,人力,财力都大量设入并进行过模型试验后仍不见工程实践, “只听楼梯响,不见人下来”的原因何在?澳大利亚的专利—大位移预应力拱架结构国内已引进几座了,但还不见我们同行急起直追,有人甚至还不知此为何物? 我们如果亦步亦趋都做不到,何时才能创新体系,自立于强国之林.
5. 抓住关键，付诸行动
50年来PSS学科缺乏领导，没有交流，各以为是，自行其是，没有分工，放任自流。尤其目前学科交错发展，新材料，新技术，新工艺，新结构综合体现， 没有统一领导，学科举步维艰。即或在同一新技术下，PSS与预应力砼结构中预应力的目的不同，力度不同，功能不同，疚不同，方法也琐，两者难以从属。 因此应立即建立学科领导组织。40年前苏联开展学科不久，工程不多的情况下，已制定颁布了《预应力钢结构设计规程》以统一行动。甸目前工程林立， 研究设计项目繁多，在及时制定我国的预应力钢结构规范上虽未能高瞻远瞩，也应该奋起直追提到日程上来了。
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