現(xiàn)常見(jiàn)大跨度儲(chǔ)煤棚結(jié)構(gòu)分為氣膜結(jié)構(gòu)與鋼膜結(jié)構(gòu)，其中大跨度鋼膜結(jié)構(gòu)常使用預(yù)應(yīng)力管桁架形式，此文詳細(xì)解析何為大跨度預(yù)應(yīng)力管桁架結(jié)構(gòu)。
預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用從上世紀(jì)三十年代開(kāi)始，因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)受力體系，往往能達(dá)到讓人驚嘆的建筑效果。預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)選型與優(yōu)化，布索方案經(jīng)濟(jì)分析，張拉階次與力度設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)計(jì)算與內(nèi)力組合，構(gòu)件與節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，施工工藝選擇等設(shè)計(jì)內(nèi)容中，任何一項(xiàng)中都可難度極大，國(guó)內(nèi)只有實(shí)力雄厚的企業(yè)能做大型預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)（prestressed steel structure）：指在結(jié)構(gòu)上施加荷載以前，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)或構(gòu)件用特定的方法預(yù)加初應(yīng)力，其應(yīng)力符號(hào)與荷載引起的應(yīng)力符號(hào)相反；當(dāng)施加荷載時(shí)，以保證結(jié)構(gòu)的安全和正常使用。結(jié)構(gòu)或構(gòu)件先抵消初應(yīng)力，而且還應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力的作用，然后再按照一般受力情況工作的鋼結(jié)構(gòu)稱為預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)。
從早期預(yù)應(yīng)力吊車梁，撐桿梁的簡(jiǎn)單形式發(fā)展到目前張弦桁架、索彎頂、索膜結(jié)構(gòu)、玻璃幕墻等現(xiàn)代結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)種類繁多，大致歸納為四類：傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)型、吊掛結(jié)構(gòu)型、整體張拉型、張力金屬膜型。大跨度鋼膜煤棚結(jié)構(gòu)所采用的常為預(yù)應(yīng)力管桁架結(jié)構(gòu)。
大跨度鋼膜煤棚預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用：
就是在傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)體系上，布置索系施加預(yù)應(yīng)力以改善應(yīng)力狀態(tài)、降低自重及成本。例如預(yù)應(yīng)力桁架、網(wǎng)架、網(wǎng)殼等。由于不同的荷載作用需求，不同的工藝要求，大跨度預(yù)應(yīng)力管桁架干煤棚的斷面形狀，拉索布置形式都有可能轉(zhuǎn)變，但總體的基本形式主要分為拱形預(yù)應(yīng)力張弦桁架結(jié)構(gòu)、拱形預(yù)應(yīng)力張弦網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，拱形預(yù)應(yīng)力索桿桁架結(jié)構(gòu)、門形預(yù)應(yīng)力張弦桁架結(jié)構(gòu)。
預(yù)應(yīng)力管桁架的主要優(yōu)點(diǎn)在于：
1、充分反復(fù)地利用鋼材彈性強(qiáng)度幅值，從而提高結(jié)構(gòu)承載力。非預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)承載從零應(yīng)力開(kāi)始達(dá)到材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度而終止受力；
2、改善結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，節(jié)省鋼材。例如受彎構(gòu)件中的部分彎矩可以施加預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換為軸拉力，將彎矩峰值。從而構(gòu)件截面可以減少，降低用鋼量；
3、提高結(jié)構(gòu)剛度及穩(wěn)定性，改善結(jié)構(gòu)的各種屬性。
預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形常與荷載下變形反向，因而結(jié)構(gòu)剛度得以提高。由于布索而改變結(jié)構(gòu)邊界條件，所以提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。預(yù)應(yīng)力可以調(diào)整結(jié)構(gòu)循環(huán)應(yīng)力特征而提高疲勞強(qiáng)度。由于降低結(jié)構(gòu)自重而減小地震荷載提高其抗震性能等。
