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什麼是預應力鋼結構

預應力鋼結構是一種在鋼結構設計中引入預應力的技術,旨在提高結構的強度、剛度和穩定性。具體來說,預應力鋼結構是在結構或構件施加荷載之前,通過特定方法預加初應力,這種應力的符號與荷載引起的應力符號相反。當荷載施加時,結構或構件會先抵消初應力,然後在考慮預應力作用的基礎上,按照一般受力情況工作。預應力鋼結構的目的是擴大材料的彈性範圍,充分利用高強材料,調整結構中內力的分佈,增加構件剛度,減小結構變形,減輕結構自重,降低結構最大拉應力,從而減小低韌性鋼材的脆斷可能性,並通過降低有效應力幅值來增強結構的疲勞使用壽命。此外,預應力鋼結構還包括預應力網格結構、預應力吊掛結構、預應力索網結構及預應力張弦結構等多種形式。

預應力技術的應用歷史悠久,古代人通過引入預應力來改善生活用具的性能或加固勞作工具。在現代鋼結構工程中,預應力技術被應用於設計、製造、施工、加固過程中,通過在承重體系中引入與外荷載應力符號相反的預加應力,來抵消荷載應力峯值,增強結構剛度及穩定性,改善結構其他屬性,以及利用預應力技術創建新體系。

需要注意的是,預應力結構在混凝土結構中的應用與在鋼結構中的應用有所不同。在混凝土結構中,預應力是通過在澆築混凝土之前張拉鋼筋等方法預先引入一定的應力,這種結構在荷載施加前就已經具有了抵抗荷載的能力。而預應力鋼結構則是在鋼結構設計中引入預應力,以提高結構的性能和壽命。