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预应力斜拉索房建结构施工工法预应力斜拉索房建结构施工工法一、前言预应力斜拉索房建结构是一种新型的建筑结构形式，它结合了预应力技术与斜拉索的特点，具有良好的经济性和结构性能，被广泛应用于大跨度、大开间的建筑项目中。
本文将详细介绍预应力斜拉索房建结构施工工法的特点、原理、施工工艺以及质量控制和安全措施。
二、工法特点预应力斜拉索房建结构施工工法具有以下几个特点：1. 施工效率高：采用预应力技术，能够在较短时间内完成较大跨度的施工。
2. 结构轻巧：斜拉索结构由主梁、桁架和斜拉索组成，重量轻、强度高，能够在保证结构稳定的情况下减少材料使用量。
3. 线形美观：斜拉索房建结构在外观上独具特点，优雅而富有魅力。
4. 抗震性能好：预应力斜拉索结构具有较好的抗震性能，能够有效减少地震对建筑结构的影响。
5. 灵活设计：预应力斜拉索房建结构的施工工艺灵活多样，能够根据不同的设计需求进行调整和优化。
三、适应范围预应力斜拉索房建结构施工工法适用于大跨度、大开间的建筑项目，如体育馆、会展中心、机场航站楼等场所。
同时，由于该结构形式具有良好的抗震性能和轻巧的结构特点，也适用于地震频发地区和软土地基。
四、工艺原理预应力斜拉索房建结构的施工工法基于以下原理：1. 预应力原理：通过施加预应力，将结构内部的应力状态调整到合理范围，提高结构的承载能力和抗震性能。
2.斜拉索原理：通过运用斜拉索来分担结构受力，减少主梁和桁架的受力，有效降低结构荷载，并形成优美的线形外观。
3.优化设计原理：依据结构特点，通过优化设计来减少结构材料使用量，提高结构整体性能。
五、施工工艺预应力斜拉索房建结构施工工艺主要包括以下几个阶段：1. 基础施工：根据设计要求，进行基础的开挖、浇筑和固化等工作，确保结构的稳定性和承载能力。
2. 主梁和桁架的制作：根据设计要求，通过预制或现场制作主梁和桁架，并对其进行预应力加固。
3. 斜拉索的布置：根据结构设计，将斜拉索固定在主梁和桁架上，并调整预应力力度。
前言正拉索式点支玻璃幕墙是由玻璃面板、驳接系统及拉索支撑系统组成,是20世纪90年代中后期玻璃幕墙领域中出现的点支式玻璃幕墙分支的一种具有艺术美感的幕墙结构形式。
拉索式玻璃幕墙具备大玻璃无框、无大型支撑钢结构,轻盈通透,视野开阔,支撑结构轻巧等特点,增强了建筑物内外交融的美感。
拉索工作原理拉索式玻璃幕墙是将玻璃面板用钢爪固定在索桁架上的一种幕墙形式。
它主要由三部分组成：玻璃面板、索桁架及锚固结构。
索桁架是跨越幕墙支承跨度的重要构件，索桁架悬挂在锚固结构上，它由按一定规律布置的高张强度的索及连系杆组成。
索桁架起着形成幕墙系统、承担幕墙承受的荷载并将其传至锚固结构的任务。
锚固结构是指基于锚固技术的锚杆、锚索和土钉一类岩土工程加固、支护结构，它承受索桁架传来的荷载，并将它们可靠地传向基础，同时锚固结构也是索桁架赖以进行张拉的主体，索桁架要强力拉紧后才能形成幕墙系统。
为了获得稳定的幕墙体系，必须施加相当的拉力才能绷紧，跨度越大，所需的拉力就越大，为此就须要有承受相当大反力的锚固结构来维持平衡。
玻璃面板由安装在索桁架上的钢爪进行固定，作填缝处理后，最终形成幕墙系统。
玻璃面板、索桁架、锚固结构组成幕墙系统。
三者互相依存、互相制约、互相影响。
（中国经贸大厦拉索幕墙）索桁架是柔性的张拉结构，在没有施加预应力之前没有刚度，其形状也是不确定的，必须通过施加适当的预应力赋于其一定的形状，才能成为能承受外荷载的结构。
在给定的边界条件下，所施加的预应力系统的分布和大小，同所形成的结构初始形状是相互联系的。
如何最合理地确定这一初始形状和相应的自平衡预应力系统，就是张拉结构初始平衡状态的确定。
这是索桁架这种张拉结构设计中的一个关键问题。
（国内机场随处可见的索结构幕墙）从以上分析中可以看出，索桁架的预应力是其生命，索桁架预应力的建立是索桁架获得必要的结构刚度和形状稳定的必要措施。
预应力的数值应根据索桁架在各种可能的荷载情况下，任意一根钢索都不发生松弛，且保持一定大小的张力储备的原则，在实际设计中需要结合受载计算，经过试算、调整来确定。
大跨斜拉桥混凝土索塔锚固结构形式比较叶华文;徐勋;李翠娟;强士中【摘要】针对索塔锚固结构常用的两类基本形式(环向预应力和钢混组合结构),结合相关足尺模型试验,详细比较了三种典型锚固构造的传力机制、应力分布、索力分配,总结出各自受力要点和改善应力分布的一些措施;提出承载效率作为评价指标.结果表明:两类形式均适用于大跨斜拉桥,环向预应力锚固形式优势明显.【期刊名称】《重庆交通大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(033)003【总页数】5页(P11-15)【关键词】桥梁工程;索塔锚固结构;静载试验;传力机理;索力分配;承载效率【作者】叶华文;徐勋;李翠娟;强士中【作者单位】西南交通大学土木工程学院,四川成都610031;西南交通大学土木工程学院,四川成都610031;西南交通大学土木工程学院,四川成都610031;西南交通大学土木工程学院,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】TU3380 引言近几十年来大跨斜拉桥蓬勃兴起，其跨径也突破千米。
随着跨度增加，斜拉索设计吨位已超千吨级，如杭州湾大桥锚固区最大索力达到1 028 t，苏通大桥为1 490t，而沪崇苏越江通道长江大桥则达2 252 t。
在巨大索力作用下，因索塔截面削弱、混凝土变异及连接构造的误差等因素对锚固区结构内力、变形和应力分布的影响，使其受力难以准确分析，容易开裂或强度破坏。
由于索塔锚固区是斜拉桥关键受力部位，现行桥梁规范并无明确的设计规定，因此是斜拉桥设计和施工的关键和难点。
斜拉索在塔上通过哪类锚固形式和构造将索力平稳传递到砼塔壁中去，成为核心问题。
大跨斜拉桥中常见的砼索塔锚固区形式主要有两类：①环向预应力，先在锚固区施加环向预应力，然后直接将拉索锚固在混凝土索塔内壁齿块上，如南京长江二桥、军山长江大桥等；②钢混组合结构，斜拉索锚固于钢锚箱上，钢锚箱与混凝土塔壁通过剪力连接件结合到一起。
钢与混凝土组合索塔是一种受力较合理的结构，如加拿大Annacie桥、上海南浦大桥等。
MIDAS中索单元预应力的施加方法最近用MIDAS计算单索幕墙，发现MIDAS中提供了好几种对索施加预应力的方法，简单总结如下：1.定义索的初拉力或Lu/L:此方法需要在定义索单元时输入索的初拉力值或Lu/L，个人感觉类似于ANSYS 中的给LINK单元定义实常数里的"Initial Strain"。
需要指出的是MIDAS里的Lu/L和ANSYS里的"Initial Strain"不是一个概念：Midas中，Lu指索没有内力时的自由长度；L指索的初始状态长度（实际就是索单元两个节点的空间直线距离）。
当Lu/L大于1时索初始处于松弛状态，当Lu/L小于1时索初始处于张紧状态，于是根据材料力学的基本知识有：Lu/L=1-ε（ε指索的初应变：ε＝F/EA）于是初拉力F和Lu/L就有了一个换算关系：Lu/L=1-F/EA下图是用这种方法算得的一个单索在水平荷载作用下的位移分布（和ANSYS结果比较接近）：注：这种方法定义的预应力大小在MIDAS中好像不可以用图形的方式显示，只能列表查看；另外也不能得到预应力施加后施工状态结果。
２.给索单元指定几何刚度初始荷载这种方法需要绘索单元施加【荷载】-->【初始荷载】-->【大位移】-->【几何刚度初始荷载】，基本和定义索初拉力（Lu/L）的方法一样，也同样不能得到预应力施加后的施工状态结果，下图是用这种方法算得的位移分布：３.通过施加初拉力荷载这种方法需要给索单元施加【荷载】-->【预应力荷载】-->【初拉力荷载】，结果稍微和以上两种方法有点差异，但可以图形显示每根索的预应力，也可以得到预应力施加后的施工状态结果，下图是这种方法算得的位移分布：通过和ANSYS几何非线性的比较，个人认为MIDAS的几何非线性分析结果是可信的，同时也给我们提供了丰富的施加预应力的方法。
在考虑几何非线性进行迭代计算时，MIDAS提供了三种收敛准则（能量、位移和力），感觉使用能量准则更利于快速收敛，三种准则结果差异不大。
预应力的施加方法预应力是通过将钢筋在混凝土预应力构件内部施加拉力，从而产生压应力的一种施加方法。
预应力技术的应用可以有效地提高混凝土结构的承载能力、抗震性能和耐久性，广泛应用于桥梁、建筑物等工程领域。
预应力的施加方法主要有两种：预应力预制和动态施加预应力。
1. 预应力预制方法预应力预制是指在混凝土构件浇筑前，先施加预应力力量将钢筋拉紧，然后再将混凝土浇筑在预应力钢筋上。
预应力预制的主要步骤如下：（1）设计预应力构件根据工程需要，确定构件的尺寸、形状等参数，并结合受力分析和计算，确定预应力设计方案。
预应力设计需要考虑构件受力状态、荷载情况、混凝土性能等因素。
（2）制作预应力钢束根据设计要求，在工厂制作预应力钢束，一般采用高强度钢材，如普通高强度钢丝、螺旋肋钢筋等。
预应力钢束一般为直径为12mm~31.8mm的钢筋。
（3）固定预应力钢束将预应力钢束按设计要求布置在混凝土构件内，一般采用预留孔或放置金属套筒的方式将预应力钢束固定在构件中。
（4）拉紧预应力钢束在混凝土浇筑前，使用专用的拉紧设备对预应力钢束进行拉紧，施加预应力力量。
（5）浇筑混凝土在预应力钢束拉紧后，将混凝土浇筑在预应力钢束上，同时采取措施确保混凝土的均匀浇筑和充实。
（6）维持预应力力量在混凝土达到规定强度后，除去拉紧设备，让预应力钢束产生的压应力转移到混凝土中，并通过预应力钢束与混凝土之间的粘结力进行传递。
维持预应力力量的稳定，可以采取喷涂保护层、加固承台等措施。
2. 动态施加预应力方法动态施加预应力是指在混凝土构件已经施工完成后，通过施加动态荷载或其他外力作用的方式，使构件产生预应力。
（1）动载施加方法在结构施工完成后，在结构上施加动载荷，如车辆荷载、风荷载等。
通过动载荷施加，结构产生位移，从而使结构内的钢筋受到拉力作用，产生预应力效应。
（2）快速往复施加方法在结构施工完成后，通过快速往复施加外力的方式，使结构内的钢筋受到拉力作用，产生预应力效应。
预应力钢结构十问（2）六、施加预应力的方法有哪些？施加预应力的方法有以下四类：一是钢索张拉法，在结构体系中布置索系，通过千斤顶张拉索端，因而在结构中产生卸载应力而受益。
这是国内外应用广泛、技术成熟的一种工艺。
但索端须有锚头固定，增大材耗，除需要张力设备等外，还需要加大施工成本。
二是支座位移法，在连续梁、刚架和其它超静定结构中，人为地强迫支座位移(垂直或水平移位)，改变支座设计位置，可调整内力，降低弯矩峰值，减小结构截面面积。
这种方法可节省钢索、锚头等附加材耗及张拉工艺，适用于地基基础较好的工程。
三是弹性变形法，钢材在弹性变形条件下，将组成结构的杆件和板件用焊接或螺栓连成整体。
在卸除强制外力后，结构内出现恢复力产生的有益预应力。
四是手工简易法，用于中、小跨钢结构工程中施加张力不大的情况下。
譬如，依靠拧紧螺母张拉拉杆，用正反扣螺栓横向推拉拉索产生张力等。
此法工艺简易可行，便于推广，适用于缺少机械设备的广大地区。
七、预应力钢结构适用范围有哪些？凡是钢结构适用的地方都可以用预应力钢结构取代，以改善其结构性能，降低钢材的使用量。
在跨度大、荷载重的情况下，采用预应力的经济效益更为显著。
目前，预应力钢结构应用广泛的领域是大跨度建筑结构，譬如，体育场馆、会展中心、剧院、商场、飞机库、候机楼等大型公共建筑。
在高层建筑中也有采用预应力钢结构的实例，譬如，南非约翰内斯堡市的发展银行大楼、北京电视中心综合业务楼以及北京新保利大厦等。
此外，在桥梁结构方面预应力应用的也较多，国内外许多悬索桥、斜拉桥都是技术成熟的工程实践，譬如，2004年年底建成的法国米洛高架桥。
高耸构筑物是利用预应力增强结构刚度的又一种类型，这是源于拉索作用能够大大提高主塔桅结构的水平刚度。
把预应力技术用在已使用的钢结构的加固上更是内容丰富、种类繁多。
目前，预应力技术用于轻钢结构、钢板结构的研究已经启动，其在轻型钢结构房屋中的应用问题，已引起国内有关方面的关注和支持。
一建考试总是差那么一点点，是知识重点掌握不够，还是方法用的不对？下面由小编为你精心准备了“2020 一级建造师《公路工程》考点预习汇总【十】”，持续关注本站将可以持续获取更多的考试资讯!考点：斜拉桥的施工特点一、索塔斜拉桥的索塔形式有单柱式、双柱式、门架式、花瓶型(折线”型)以及钻石型等。
(一)索塔施工方法及主要设备1.索塔的施工可视其结构、体形、材料、施工设备和设计综合考虑选用合适的方法。
裸塔施工宜用爬模法，横梁较多的高塔宜用劲性骨架挂模提升法。
裸塔现浇施工主要采用翻模、滑模、爬模施工方法：(1)翻模：应用较早，施工简单，能保证几何尺寸(包括复杂断面)，外观整洁。
但模板高空翻转，操作危险，沿海地区不宜用此法。
(2)滑模：施工速度快，劳动强度小，但技术要求高，施工控制复杂，外观质量较差，且易污染。
一般倾斜度较大，预留孔道及埋件多的索塔不宜用此法。
(3)爬模：爬模兼有滑模和翻模的优势，适用于斜拉桥一般索塔的施工，施工安全，质量可靠，修补方便。
国内外大多采用此法。
2.混凝土的垂直运输一般采用泵送。
泵管一般设在施工电梯旁，便于接管、拆管和采取降温或保温措施，或处理堵管等。
(二)索塔施工要点1.索塔的施工，除设置相应的塔吊外，还应设置工作电梯及安全通道。
2.斜塔柱施工时，必须对各施工阶段塔柱的强度和变形进行计算，应分高度设置横梁，使其线形、应力、倾斜度满足设计要求并保证施工安全。
(三)索塔的施工测量1.建立平面控制网，对常用点采取加固、防晒防风措施;2.塔底高程测定、塔底轴线与塔根模板轮廓点放样、上下塔柱及横梁模板各接高轮廓点的放样与标高测定 ;3.塔柱基础沉降观测;4.劲性骨架、锚索管与模板安置的调整测量 ;5.考虑张拉引起的收缩偏位以及浇筑混凝土时产生下沉等原因，放样时在设计基础上加入预偏、沉降等。
二、混凝土主梁(一)主梁的特点及施工方法主梁施工方法与梁式桥基本相同，大体分四种：1.顶推法;2.平转法;3.支架法(临时支墩拼装、支架上现浇 );4.悬臂法(悬臂拼装、悬臂浇筑)。
拉索结构中几种不同预应力施加方式的比较
【摘要】本文通过等效降温法、等效初应变法和施加装配应力法三种不同方式模拟拉索预应力的施加，对结构进行静力分析，并对计算结果进行比较。
【关键字】ansys；拉索；单元类型
1.1 基本理论[1]
用ansys 对预应力结构进行分析时，一般可采用初应变法、降温法等方法加载预应力，结构分析后发现预应力索力会“损失”很多。
这是因为刚张拉完毕且结构变形后该索的内力是已知的张拉力；而如果直接施加该张拉力，则是在结构未变形的基础上施加，故结构变形后，张拉力发生了变化，不足初张拉力的数值。
在一般情况下，预应力可分为虚设预应力和真实预应力。
所谓虚设预应力，
即刚体结构、无自重、无外荷载时的拉索拉力；真实预应力即考虑结构刚度、无自重、无外荷载时的拉索拉力。
通常所说的索张拉力是指考虑结构刚度、有自重、有外荷载时的拉力。
1.2 计算模型
1.2.1 工程简介
天津市某酒店西餐厅为标准椭球体单层网壳结构，长轴92m，短轴66m，高20m，采用张拉索结构体系。
主管采用箱型截面（200×300×10——1000×300×20 变截面）；主檩采用箱型截面（300×200—500×200，壁厚10）；次檩采用150×70×5、250×150×6 到250×250×10 不等；落地柱为1400×600 混凝土柱；柱顶环梁为600×200×12；中央压力环上弦为Φ500×12，下弦325×16，腹杆Φ219×10。
在压力环下弦和主管间张拉预应力索，索截面为Φ40，设计初始预拉力200kN。
柱底刚接。
1.2.2 模型中单元的选取
（1）结构中所有杆件（包括混凝土柱）均采用Beam188 单元模拟。
Beam188 单元适合于分析从细长到中等粗短的梁结构，该单元基于铁木辛哥梁结构理论，并考虑了剪切变形的影响。
Beam188 是三维线性（2 节点）或者二次梁单元（见图2-4）。
每个节点有六个或者七个自由度，自由度的个数取决于KEYOPT(1)的值。
当KEYOPT(1)＝0（缺省）时，每个节点有六个自由度；节点坐标系的x、y、z 方向的平动和绕x、y、z 轴的转动。
当KEYOPT(1)=1 时，每个节点有七个自由度，这时引入了第七个自由度（横截面的翘曲）。
这个单元非常适合线性、大角度转动和/
或非线性大应变问题[2]。
当NLGEOM 打开的时候，Beam188 的应力刚化在任何分析中都是缺省项。
应力强化选项使本单元能分析弯曲、横向及扭转稳定问题（用弧长法分析特征值屈曲和塌陷）。
Ansys 中Beam188 可以采用SECTYPE、SECDATA、SECOFFSET、SECWRITE 及SECREAD 等命令定义横截面。
该单元支持弹性、蠕变及塑性模型（不考虑横截面子模型）。
这种单元类型的截面可以是不同材料组成的组和截面。
（2）拉索单元采用Link10 单元模拟。
三维杆单元Link10 具有独特的性质，它具有双线性刚度矩阵，因而只能单向受拉或受压。
当它是单向受拉选项时，只要受压（与松弛的绳索和链条相似），它的刚度将变为0，这个特征使得Link10 适用于分析静态的电缆、钢索等问题。
该单元也可用于动态问题的分析，计入惯性以及阻尼的影响。
Link10 单元在每个节点上有三个自由度：沿节点坐标系X、Y、Z 方向的平动，不管是仅受拉（缆）选项，还是仅受压（裂口）选项，该单元都不包括弯曲刚度。
该单元具有应力刚化、大变形功能。
1.3 索预应力不同施加方式的结果对比
1.3.1 索预应力施加方式介绍[3]
（1）等效降温法：该法是通过设置各向异性的温度应变系数，经过应力——应变关系推算，在给定的温差下就可以获得与预应力产生的应变等效的效果。
本算例中，索预拉力为200kN，截面D=40mm，弹性模量E=1.5e+08kN/m2，线膨胀系数α =1.17e-05，则温差的计算公式为：
Δt = F/αEA（℃）（2-1）
代入各数值，计算温差为91℃，即需降温91℃。
（2）等效初应变法：通过位移约束进行加载，使结构中产生的应变与预应力加载产生的应变等效。
初始应变的计算公式为：
ε= F/ E A（m）（2-2）
代入计算，求得ε =0.00106。
（3）施加装配应力法：就是沿索方向用与预应力等效的集中力或均布力进行加载。
1.3.2 计算结果比较
在原结构上，以三种不同方式施加预应力，不计外荷载只考虑结构本身的重力，进行有限元静力分析。
所得结果如下：
（1）等效降温法：
①结构整体竖向变形：32.744 mm
②结构中出现的最大应力（von mises 应力）：53.297 MPa
③最大应力出现部位：中央压力环下弦长轴两端
④最大应力对应的轴力：
F = σ× A=424.4(kN)
⑤索最大应力：143.457 MPa
⑥索最大拉力：
F = σ× A= 143.457 × 10 × 0.001256 =180.18(kN)
（2）等效初应变法：
①结构整体竖向变形：32.680 mm
②结构中出现的最大应力（von mises 应力）：53.119 MPa
③最大应力出现部位：中央压力环下弦长轴两端
④最大应力对应的轴力：
F = σ× A=422.99(kN)
⑤索最大应力：143.675 MPa
⑥索最大拉力：
F = σ× A=180.46(kN)
（3）施加装配应力法：
①结构整体竖向变形：32.450 mm
②结构中出现的最大应力（von mises 应力）：53.016 MPa
③最大应力出现部位：中央压力环下弦长轴两端
④最大应力对应的轴力：
F = σ× A=422.17(kN)
⑤索最大应力：145.368 MPa
⑥索最大拉力：
F = σ× A=182.58(kN)
1.4小结
本文通过等效降温法、等效初应变法和施加装配应力法三种不同方式模拟拉索预应力的施加，对结构进行静力分析，分别从结构整体竖向变形、结构最大应力、最大应力对应的轴力、拉索应力、拉索最大拉力和结构中最大应力出现部位等六个方面对结果进行比较，得出以下结论：三种方法都会产生少量的预应力损失；三者对结构产生的效果相差不超过2%，故可将这些微小差异忽略不计，认为三者产生的效果并无本质上的差别。
且轴力均在合理的范围内，与实际较吻合。
参考文献：
[1]陈玉峰，用ANSYS 进行预应力加载时解决损失的方法，四川建筑，2004，24（6）：106
[2]钱桂敏，李军旗，钢管空间相贯节点的研究现状与研究方向，甘肃科技，2004，20(11)：128～129
[3]丁芸孙，圆管结构相贯节点几个设计问题的探讨，空间结构，2002，8（2）：56～64。
