索結(jié)構(gòu)作為預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)類型，已在國(guó)內(nèi)外建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。我國(guó)第一部《索結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》已于2012年8月1日起正式實(shí)施。有著豐富理論基礎(chǔ)、工程實(shí)踐的天津大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師陳志華在《索結(jié)構(gòu)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展》一文中總結(jié)分析了索結(jié)構(gòu)核心構(gòu)件拉索的類型、特點(diǎn)以及溫度線膨脹系數(shù)取值；總結(jié)了弦支結(jié)構(gòu)、斜拉結(jié)構(gòu)、索穹頂結(jié)構(gòu)、索桁架結(jié)構(gòu)、索網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及索膜結(jié)構(gòu)等主要索結(jié)構(gòu)的概念、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其在國(guó)內(nèi)外主要工程中應(yīng)用情況。本報(bào)將分4次連載《索結(jié)構(gòu)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展》一文。敬請(qǐng)關(guān)注。——編者

一、索結(jié)構(gòu)

預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)作為現(xiàn)代大跨度建筑結(jié)構(gòu)的主要形式之一，已在國(guó)內(nèi)外大型工程項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)中桿件類別的構(gòu)成，將預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)分為三類，即剛性預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)、剛?cè)峄旌项A(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)、柔性預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)。由于剛性預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的施工較為復(fù)雜，工程應(yīng)用較少。伴隨著索體材料制作技術(shù)的提高以及拉索預(yù)應(yīng)力張拉施工技術(shù)日益成熟，剛?cè)峄旌项A(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)和柔性預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)已成為現(xiàn)代大跨度建筑結(jié)構(gòu)的首選結(jié)構(gòu)體系之一。由于后兩種預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)是以拉索作為主要受力構(gòu)件而形成的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系，因此國(guó)內(nèi)外學(xué)者又將其稱為索結(jié)構(gòu)。

根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)中桿件類別的構(gòu)成可將其分為剛性預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)（包括預(yù)應(yīng)力平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、鋼棒式吊掛結(jié)構(gòu)、鋼梁式預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)）、剛?cè)峄旌项A(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)（包括弦支結(jié)構(gòu)、斜拉結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、索桁結(jié)構(gòu)、索穹頂結(jié)構(gòu)、拉索式吊掛結(jié)構(gòu)）、柔性預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)（包括索網(wǎng)結(jié)構(gòu)、索膜結(jié)構(gòu)）三類。

二、拉索材料的種類

拉索從用途上可分為建筑結(jié)構(gòu)用索和橋梁用索；從索體材料的構(gòu)成要素進(jìn)行分類，大致可分成鋼絲繩、鋼鉸線、鋼絲束。此外，還有鋼拉桿和H型鋼。

鋼絲繩主要由繩芯、繩股和鋼絲三個(gè)基本元件組成。使用時(shí)，鋼絲繩會(huì)發(fā)生伸長(zhǎng)，其伸長(zhǎng)分為彈性伸長(zhǎng)和結(jié)構(gòu)性伸長(zhǎng)。鋼絲繩的預(yù)張拉技術(shù)是消除鋼絲繩結(jié)構(gòu)性伸長(zhǎng)的有效手段。經(jīng)過預(yù)張拉處理后的鋼絲繩，可有效地消除其結(jié)構(gòu)性伸長(zhǎng)，使整繩的每一根鋼絲在使用中能夠均勻受力，不僅避免了鋼絲繩在使用中的不便，而且可極大地提高鋼絲繩的使用壽命。鋼絲繩的強(qiáng)度和彈性模量低于鋼絞線，其優(yōu)點(diǎn)是比較柔軟，適用于需要彎曲且曲率較大的構(gòu)件。

鋼絞線一般由7根鋼絲捻成，一根在中心，其余6根在外層向同一方向纏繞，標(biāo)記為1×7；也有多根鋼絲，如19根、37根等捻成的鋼絞線；國(guó)內(nèi)常用1×7鋼絞線或由多根1×7鋼絞線平行組成的鋼絞線束。鋼絞線可采用的類型有鍍鋅鋼絞線、高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力熱鍍鋅鋼絞線、鋁包鋼絞線、涂塑鋼絞線、無粘結(jié)鋼絞線和PE鋼絞線等，并常采用整體型、單根防腐整體型、單根防腐型的索體截面形式。鋼絞線工作應(yīng)力較高，能適當(dāng)減少鋼材用量。

鋼絲束有平行鋼絲束和半平行鋼絲束之分。平行鋼絲束是將若干根鋼絲平行并攏、扎緊、穿入聚乙烯套管，在張拉結(jié)束后采用柔性防護(hù)而成，適合于現(xiàn)場(chǎng)制作。半平行鋼絲束拉索在工廠內(nèi)全部制造完成，產(chǎn)品以盤卷的成品方式提供，適合于工地現(xiàn)場(chǎng)安裝架設(shè)。鋼絲束拉索廣泛用于各種建筑頂層索結(jié)構(gòu)和斜拉索橋、拱橋、懸索橋、人行天橋、水管、煤氣管道的越江工程等。

目前工程中應(yīng)用比較普遍的是半平行鋼絲束，為熱擠聚乙烯護(hù)層扭絞拉索，制作過程如下：將若干根高強(qiáng)度鋼絲采用同心絞合方式一次扭絞成型，絞合角為30±0.50。扭絞后在鋼絲束外面繞包高強(qiáng)度復(fù)合包帶，然后在鋼絲束上熱擠高密度聚乙烯防護(hù)層，拉索進(jìn)行精確下料后兩端加裝冷、熱錨具進(jìn)行預(yù)張拉，拉索以成盤或成圈方式包裝。

鋼絲束的鋼絲采用熱鍍鋅的5毫米或7毫米的高強(qiáng)鋼絲，宜選用高強(qiáng)度、低松弛、耐腐蝕的鋼絲，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度不得低于1570兆帕，強(qiáng)度等級(jí)有1570兆帕、1670兆帕、1770兆帕、1870兆帕和1960兆帕等級(jí)別，彈性模量一般不小于1.90×105兆帕。鋼絲束的優(yōu)點(diǎn)是能充分發(fā)揮軸向拉力和高彈性模量的力學(xué)性能。

目前，為了解決索體材料的銹蝕和腐蝕問題，已研究出含Zn——5%Al——RE合金鍍層的索體材料，這種新型索體材料具有優(yōu)異的抗腐蝕性能和綜合的力學(xué)性能。國(guó)內(nèi)外有關(guān)的試驗(yàn)測(cè)試表明，其抗腐蝕性能是熱鍍鋅層的2倍以上，并具有更好的纏繞性能、可焊性能、可漆性能和成型加工性能等，此項(xiàng)成果已在鄂爾多斯伊金霍洛旗體育活動(dòng)中心等工程中得到應(yīng)用。（待續(xù)）