目录 3
第一篇 总论 3
第一章 绪论 3
1.1 预应力技术源于生活经验 3
1.2 预应力钢结构的发展历程 6
1.2.1 初创期（二战后～1960年前后）——探索与前进 6
1.2.2 发展期（1960年前后～20世纪80年代中期） 10
——发展与突破 10
1.2.3 繁荣期（20世纪80年代末期～21世纪初）——繁荣与创新 15
1.3 预应力钢结构的主要特点和经济效益 20
1.3.1 预应力钢结构主要特点 20
1.3.2 预应力钢结构的经济效益 22
1.4 预应力钢结构的适用范围和开发前景 26
参考文献 28
第二章 预应力钢结构设计基本原理和方法 30
2.1 预应力钢结构的工作机理 30
2.1.1 力的重复 30
2.1.3 力的质变 31
2.1.2 力的转移 31
2.1.4 力的优选 32
2.2 预应力钢结构的加载方案 32
2.2.1 先张法 33
2.2.2 中张法 33
2.2.3 多张法 34
2.3 多次预应力的特点和基本原理 34
2.4 施加预应力的主要方法 39
2.4.1 拉索法 39
2.4.2 支座位移法 41
2.4.3 弹性变形法 43
2.5 预应力钢结构的设计计算原则 45
参考文献 48
第二篇 平面承重结构体系 53
第三章 预应力轴心受拉构件的计算和设计 53
3.1 拉杆结构构造特点 53
3.2.1 先张法 55
3.2 拉杆的受力与强度计算 55
3.2.2 中张法 57
3.2.3 强度验算 58
3.3 钢拉杆的整体稳定性 59
3.3.1 无膈板钢拉杆的临界荷载值（n＝1） 59
3.3.2 单膈板钢拉杆的临界荷载值（n＝2） 60
3.3.3 （n－1）个膈板的拉杆临界荷载值（n＝n） 61
3.4 应力松弛和内力损失 63
3.5 预应力钢拉杆设计算例和经济分析 65
3.6 预应力钢拉杆的试验研究和工程应用 68
参考文献 73
第四章 预应力轴心受压构件的计算和设计 75
4.1 前言 75
4.2 压杆构造与选型 75
4.2.1 杆件组成 76
4.2.2 结构选型 77
4.3 计算方法 77
4.3.2 能量法 78
4.3.1 静力法 78
4.4 另类预应力钢压杆的计算与分析 85
4.4.1 局部预应力钢压杆 85
4.4.2 平行索预应力钢压杆 89
4.5 预应力钢压杆的试验研究工作 90
4.6 预应力钢压杆的工程应用概况 93
参考文献 94
第五章 预应力实腹梁 95
5.1 拉索预应力梁的构造 95
5.1.1 简支梁的布索方案 95
5.1.2 连续梁布索方案 96
5.1.3 梁的截面形式 96
5.1.4 梁的节点构造 97
5.2 预应力钢梁的弹性计算 99
5.3 预应力钢梁的刚度验算 102
5.4.1 荷载作用下的塑性受力 103
12.2.2 斜拉网架（网壳）结构的有限元分析 103
5.4 预应力钢梁的塑性计算 103
5.4.2 预应力态下的塑性受力 104
5.5 预应力钢梁设计算例 105
5.4.3 两种塑性受力状态的比较 105
5.6 弹性变形组合梁受力特点 108
5.7 支座位移法的预应力连续梁 112
5.8 预应力钢梁的试验研究工作 114
5.9 国内外工程应用实例 118
参考文献 120
第六章 拉索预应力钢桁架 121
6.1 概述 121
6.2 桁架的形式 122
6.3 桁架的构造 123
6.4 单次预应力桁架的计算与设计 124
6.5 预应力立体钢桁架方案设计 127
6.5.2 桁架的几何尺寸和腹杆体系 128
6.5.1 结构的合理截面形式 128
6.5.3 布索方案的选择 129
6.5.4 加载方案与荷载划分 131
6.5.5 柱距及荷载力度 132
6.5.6 桁架构造方案分析 132
6.5.7 分析结论 134
6.6 多次预应力钢桁架的理论与试验工作 134
6.6.1 多次预应力工艺的适用条件 134
6.6.2 多次预应力桁架的加载与计算 135
6.6.3 多次预应力桁架合理形式探讨 140
6.6.4 多次预应力钢桁架模型试验研究 144
6.7.1 试验研究工作 150
6.7 预应力钢桁架的试验研究与工程应用 150
6.7.2 工程应用 151
参考文献 154
7.1 预应力拱架结构 156
7.1.1 拱架结构的力学特点 156
第七章 预应力大跨平面结构 156
7.1.2 预应力索拱结构体系 157
7.1.3 支座位移法Strarch拱架结构 159
7.1.4 其他预应力拱式结构 163
7.1.5 工程实例 163
7.2 预应力框架结构 165
7.2.1 结构图形及预应力方法 165
7.2.2 预应力效应及经济分析 167
7.2.3 预应力框架结构例证分析 169
7.3 吊挂结构 172
7.3.1 吊挂结构的特点 172
7.3.2 吊挂结构的类型 172
7.3.4 吊挂结构的工程实例 173
7.3.3 吊挂结构的设计原则 173
7.4 索绳结构体系 176
7.4.1 索弦屋盖结构（String Roof Structure）的应用 177
7.4.2 索弦屋盖结构的构造 178
参考文献 179
第三篇 空间承重结构体系 183
第八章 预应力空间钢结构的特点与分类 183
8.1 预应力空间钢结构的诞生与发展 183
8.2 预应力空间钢结构的特点 184
8.3.1 传统结构型 186
8.3 预应力空间钢结构的类型及典型工程 186
8.3.2 吊挂结构型 191
8.3.3 整体张拉型 194
8.3.4 张力金属膜型 197
参考文献 200
第九章 预应力网架结构 201
9.1 发展概况及工程应用 201
9.2 预应力网架结构的分类和特点 202
9.2.1 按施加预应力方法分类 202
9.2.2 按网架结构形式分类 203
9.2.3 按施加预应力次数分类 203
9.3 预应力网架的布索方案 204
9.3.1 布索原则 204
9.3.2 布索方案 204
9.4 预应力网架静力分析的有限元法 206
9.4.1 空间杆单元的刚度矩阵 206
9.4.2 空间直线索单元的刚度矩阵 207
9.4.3 预应力网架的静力分析 207
9.4.4 预应力对网架结构静力特性的影响 208
9.5 预应力网架的抗震计算 210
9.5.1 计算模型的基本假定 210
9.5.2 振动方程及其求解 211
9.5.3 动力特性分析 211
9.5.4 用振型分解反应谱法求地震反应 212
9.6 预应力网架的杆件设计 215
9.6.1 预张力分项系数和杆件组合内力设计值的确定 216
9.6.2 预应力网架的杆件截面设计 217
参考文献 218
10.1.1 发展概况 220
10.1.2 研究现状 220
10.1 预应力网壳结构的发展概况、研究现状和工程应用 220
第十章 预应力网壳结构 220
10.1.3 工程应用 222
10.2 预应力网壳结构的分类和特点 223
10.2.1 按建立预应力的方法分类 223
10.2.2 按施加预应力的阶次分类 225
10.2.3 按网壳曲面的外形分类 225
10.2.4 按网格的形式分类 228
10.3.2 预应力网壳的布索原则 230
10.3.1 网壳的预加应力体系 230
10.3 网壳的预加应力体系及布索方案 230
10.3.3 各种形式网壳的布索方案 231
10.4 预应力网壳的设计内容与要求 236
10.5 预应力网壳静力分析的有限元法 236
10.5.1 空间铰接杆单元的弹性刚度矩阵 237
10.5.2 空间梁单元的弹性刚度矩阵 237
10.5.3 索单元的刚度矩阵 239
10.5.4 结构总刚度矩阵 247
10.5.5 静力平衡方程 248
10.5.6 网壳单元内力计算 249
10.5.7 程序编制和程序框图 250
10.5.8 有关问题的讨论和处理 252
10.6 预应力网壳的整体稳定性分析 253
10.6.1 概述 253
10.6.2 稳定分析的基本假定 255
10.6.3 空间铰两节点直线杆单元的切线刚度矩阵 256
10.6.4 空间梁单元切线刚度矩阵 259
10.6.5 空间两节点索单元切线刚度矩阵 268
10.6.6 稳定迭代方程 270
10.6.7 求解技术 272
10.6.8 临界点的判定和临界荷载的计算 278
10.6.9 预应力对网壳稳定性的作用 279
10.6.10 不同预加应力体系对网壳稳定性的影响 281
10.7 预应力网壳的动力特性及抗震计算 284
10.7.1 动力分析的基本假定 285
10.7.2 预应力网壳的动力特性分析 285
10.7.3 地震作用效应的时程分析法 292
10.8 预应力网壳的某些静力特性 294
10.8.1 概述 294
及其变形特点 295
10.8.2 预应力组合式穹顶网壳的内力分布规律 295
10.8.3 预应力组合式双曲扭网壳的内力分布规律 298
及其变形特点 298
10.8.4 网壳不同布索方案的预应力效应与比值 302
10.8.5 加载顺序的确定和索力力度的选择 303
10.8.6 预应力对局部单双层网壳结构构成的作用 305
10.8.7 支座约束变化与结构计算简图 307
10.8.8 单次预应力与多次预应力不同效应的对比 308
10.9 预应力网壳的杆件和节点设计 311
10.9.1 杆件设计 311
10.9.2 节点设计 312
10.10 预应力网壳的制作与施工要点 312
10.10.1 网壳的制作 312
10.10.2 网壳的拼装 313
10.10.4 网壳加载和预应力张拉 314
10.10.3 网壳的安装 314
10.11 超大跨度预应力空间网壳结构方案分析与经济比较 316
10.11.1 概述 316
10.11.2 结构形体的优选 316
10.11.3 结构体系选择 320
10.11.4 预应力问题 324
10.11.5 杆件与节点设计 326
10.11.6 试设计方案及其技术经济比较 329
与工程实践 332
10.12 我国两座多次预应力钢网壳工程的设计研究 332
10.11.7 初步结论 332
10.12.1 攀枝花体育馆多次预应力钢网壳工程设计 333
与试验研究 333
10.12.2 西昌铁路分局体育中心多次预应力钢网壳工程设计及施工 362
10.12.3 工程实践的主要经验与结论 369
参考文献 370
第十一章 张弦结构 375
11.1 概述 375
11.2 张弦穹顶 377
11.2.1 张弦穹顶的特点 378
11.2.2 张弦穹顶的研究现状 378
11.3 张弦结构（张弦梁和张弦桁架） 380
11.4 张弦结构的找形分析 382
11.5 张弦穹顶预应力的设定 383
11.5.1 预应力力度的设定原则 384
11.5.2 静力分析及预拉力的确定 386
11.6 张弦穹顶的静力分析 387
11.7 张弦穹顶的稳定分析 391
11.7.1 网壳稳定性非线性有限元程序的编制 391
11.7.2 稳定性算例 391
11.7.3 极值点失稳算例 391
11.7.4 分枝点失稳算例 392
11.7.5 非线性屈曲 393
11.7.6 初始缺陷的影响 396
参考文献 397
第十二章 吊挂结构 398
12.1 概述 398
12.2 斜拉网架（网壳）结构 400
12.2.1 结构选型 401
12.2.3 斜拉网架（网壳）结构的设计与施工 405
12.3 拱支网架（网壳）结构 407
12.4 悬索网架（网壳）结构 408
12.4.1 结构选型 408
12.4.2 悬索网架（网壳）结构的有限元分析 409
12.4.3 悬索网架（网壳）结构的设计与施工 410
参考文献 412
13.1.1 索穹顶结构的发展 413
第十三章 索穹顶结构 413
13.1 索穹顶结构的发展、特点和研究现状 413
13.1.2 索穹顶结构的特点 414
13.1.3 索穹顶结构的研究现状 415
13.2 索穹顶结构的分类 415
13.2.1 按网格组成分 415
13.2.2 按封闭情况分 417
13.2.3 按覆盖层材料分 419
13.3 索穹顶结构的找形分析 420
13.3.1 概述 420
13.3.2 空间铰接杆系的分类 422
13.3.3 体系的机构位移模态和自应力模态 424
13.3.4 体系的几何稳定性判定及其算例 425
13.3.5 体系的预应力分布计算及其算例 429
13.4 索穹顶结构受力分析的非线性有限元法 433
13.4.1 概述 433
13.4.2 两节点曲线索的非线性单元 435
13.4.3 索穹顶结构的静力平衡方程、解法及其算例 440
13.4.4 索穹顶结构动力特性的有限元法分析及算例 444
13.5 索穹顶结构在轴对称荷载作用下的实用计算 448
13.5.1 计算模型及假定 448
13.5.2 基本方程 449
13.5.3 静力计算 452
13.5.4 动力特性计算 454
13.5.5 示例计算 455
13.5.6 其他有关计算的处理 456
参考文献 457
第十四章 索膜（张拉膜）结构 461
14.1 概述 461
14.2 国外的发展与工程应用 462
14.3 膜面材料 464
14.3.1 基布的材料 464
14.3.2 涂层的材料 465
14.3.3 面层的材料 465
14.4 膜材料的性能实验 465
14.5.2 找形分析 467
14.5 索膜结构的分析与设计 467
14.5.1 方案设计 467
14.5.3 荷载分析 468
14.5.4 剪裁分析 468
14.6 我国索膜结构的工程实例 468
参考文献 470
第四篇 特种承重结构体系 475
第十五章 预应力轻型钢结构 475
15.1 概述 475
15.2 轻钢结构的概念及已有形式 476
15.3 可采用预应力技术的结构形式 478
15.3.1 实腹梁 478
15.3.2 蜂窝梁 479
15.3.3 轻型桁架 481
15.3.4 轴向压杆 482
15.3.5 门式刚架 483
15.3.6 拱式结构 485
15.4 预应力技术简易施工法 486
15.4.1 拉索法 486
15.4.2 弹性变形法 488
15.4.3 强迫位移法 488
15.5 预应力轻钢结构的应用与工程实例 488
15.5.1 英国因莫斯（Inmos）微型集成电路工厂（1982） 488
15.5.2 雷诺汽车公司英国服务中心（1983） 489
15.5.4 清华大学预应力轻钢刚架设计（2002） 490
15.5.3 德国立体钢管桁架体育馆 490
参考文献 491
第十六章 预应力高耸钢结构 493
16.1 自立式预应力塔架 493
16.1.1 预应力无线电塔架 494
16.1.2 化工尾气排放塔 494
16.2 缆索式预应力塔桅 497
16.2.1 预应力标准桅杆塔 498
16.2.2 预应力压杆桅塔 499
16.2.3 巴塞罗那通讯桅塔 500
16.2.4 伦敦国际博览会会标塔 502
16.2.5 高压输电线路塔架 503
16.3 楼顶塔架 506
16.3.1 悉尼广播电视塔 506
16.3.2 华北电力调度微波塔 507
参考文献 508
第十七章 预应力钢板结构 510
17.1 概况 510
17.2 预应力圆柱筒壳的受力计算 511
17.3 预应力筒壳的稳定性 513
17.4 预应力竖式储液库设计 515
17.5 工程设计与实践 516
17.5.1 储氨罐设计 516
17.5.3 大型储液库 517
17.5.2 竖式高压容器 517
17.5.4 大直径管线敷设 518
17.6 预应力薄板结构的新发展 519
17.6.1 预应力屋盖板 519
17.6.2 预应力块体屋架梁 520
17.6.3 屋盖薄壳 522
17.6.4 悬膜屋盖 522
参考文献 525
第十八章 预应力桥跨结构 526
18.1 概述 526
18.2 目的与手段 527
18.3 拉索法调整实腹梁内力 528
18.4 拉索法在格构梁中的应用 530
18.5 平衡重法调整梁跨结构内力 531
18.6 采用索桁架穿越超大跨度 532
18.6.1 水电工程运料索桥 532
18.6.2 输气管道线路桥 533
18.7 用拉索提高结构刚度 534
18.8 用拉索直接承载 535
18.9 用拉索改进与创新钢结构 536
18.9.1 扩大传统结构跨度 536
18.9.2 改善结构受力方式 536
参考文献 537
19.1.1 钢结构需加固改建的原因 541
19.1 概论 541
第十九章 预应力技术加固钢结构 541
第五篇 加固与改建 541
19.1.2 加固施工态势 542
19.1.3 加固技术措施 542
19.1.4 加固准备工作 543
19.2 加固钢结构的特点与方法 543
19.2.1 发展概述 543
19.2.2 预应力加固钢结构的优点及分类 545
19.3 非高强索的加固方案 546
19.3.1 调整荷载简图法 546
19.3.2 辅助荷载卸载法 547
19.3.4 弯矩卸载法 548
19.3.3 支座位移法 548
19.3.5 顶压撑杆法 549
19.4 利用高强索的加固方案 550
19.4.1 用高强索加固结构和杆件截面 550
19.4.2 改变结构的计算图形 550
19.4.3 改善结构边界条件提高刚度 552
19.5 用高强钢材进行预应力加固的设计与计算 553
19.5.1 轴向拉杆的计算 553
19.5.2 轴向压杆的加固 555
19.5.3 横向受弯构件的加固 556
19.5.4 用拉索加固桥跨刚度 557
参考文献 557