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）——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 26
1.5 预应力钢结构的发展方向及前景 28
参考文献 32
第二章 预应力钢结构设计基本原理和方法 33
2.1 预应力钢结构的工作机理 33
2.1.1 力的重复 33
2.1.2 力的转移 34
2.1.3 力的质变 34
2.1.4 力的优选 35
2.2 预应力钢结构的加载方案 35
2.2.1 先张法 36
2.2.2 中张法 36
2.3 多次预应力的特点和基本原理 37
2.2.3 多张法 37
2.4 施加预应力的主要方法 42
2.4.1 拉索法 42
2.4.2 位移法 44
2.4.3 弹性变形法 46
2.5 预应力钢结构的设计计算原则 48
参考文献 52
第二篇 平面承重结构体系 55
第三章 预应力轴心受拉构件的计算和设计 55
3.1 拉杆结构构造特点 55
3.2.1 先张法 57
3.2 拉杆的受力与强度计算 57
3.2.2 中张法 59
3.2.3 强度验算 60
3.3 钢拉杆的整体稳定性 61
3.3.1 无膈板钢拉杆的临界荷载值（n=1） 61
3.3.2 单膈板钢拉杆的临界荷载值（n=2） 62
3.3.3 （n-1）个膈板的拉杆临界荷载值（n=n） 63
3.4 应力松弛和内力损失 65
3.5 预应力钢拉杆设计算例和经济分析 67
3.6 预应力钢拉杆的试验研究和工程应用 70
参考文献 75
4.1 前言 77
4.2 压杆构造与选型 77
第四章 预应力轴心受压构件的计算和设计 77
4.2.1 杆件组成 78
4.2.2 结构选型 79
4.3 计算方法 79
4.3.1 静力法 80
4.3.2 能量法 80
4.4 另类预应力钢压杆的计算与分析 87
4.4.1 局部预应力钢压杆 87
4.4.2 平行索预应力钢压杆 91
4.5 预应力钢压杆的试验研究工作 92
4.6 预应力钢压杆的工程应用概况 95
参考文献 96
第五章 预应力实腹梁 97
5.1 拉索预应力梁的构造 97
5.1.1 简支梁的布索方案 97
5.1.2 连续梁布索方案 98
5.1.3 梁的截面形式 98
5.1.4 梁的节点构造 99
5.2 预应力钢梁的弹性计算 101
5.3 预应力钢梁的刚度验算 104
5.4 预应力钢梁的塑性计算 105
5.4.1 荷载作用下的塑性受力 105
5.4.2 预应力态下的塑性受力 106
5.5 预应力钢梁设计算例 107
5.4.3 两种塑性受力状态的比较 107
5.6 弹性变形组合梁受力特点 110
5.7 支座位移法的预应力连续梁 114
5.8 预应力钢梁的试验研究工作 116
5.9 国内外工程应用实例 120
参考文献 122
第六章 拉索预应力钢桁架 123
6.1 概述 123
6.2 桁架的形式 124
6.3 桁架的构造 125
6.4 单次预应力桁架的计算与设计 126
6.5 预应力立体钢桁架方案设计 129
6.5.2 桁架的几何尺寸和腹杆体系 130
6.5.1 结构的合理截面形式 130
6.5.3 布索方案的选择 131
6.5.4 加载方案与荷载划分 133
6.5.5 柱距及荷载力度 134
6.5.6 桁架构造方案分析 134
6.5.7 分析结论 136
6.6 多次预应力钢桁架的理论与试验工作 136
6.6.1 多次预应力工艺的适用条件 136
6.6.2 多次预应力桁架的加载与计算 137
6.6.3 多次预应力桁架合理形式探讨 142
6.6.4 多次预应力钢桁架模型试验研究 146
6.7.1 试验研究工作 152
6.7 预应力钢桁架的试验研究与工程应用 152
6.7.2 工程应用 153
参考文献 156
第七章 预应力大跨平面结构 158
7.1 预应力拱架结构 158
7.1.1 拱架结构的力学特点 158
7.1.2 预应力索拱结构体系 159
7.1.3 支座位移法Strarch拱架结构 161
7.1.4 其他预应力拱式结构 165
7.1.5 工程实例 165
7.2.1 结构图形及预应力方法 167
7.2 预应力框架结构 167
7.2.2 预应力效应及经济分析 169
7.2.3 预应力框架结构例证分析 171
7.3 吊挂结构 174
7.3.1 吊挂结构的特点 174
7.3.2 吊挂结构的类型 174
7.3.3 吊挂结构的设计原则 175
7.3.4 吊挂结构的工程实例 175
7.4 索绳结构体系 178
7.4.1 索弦屋盖结构（String Roof Structure）的应用 179
7.4.2 索弦屋盖结构的构造 180
参考文献 181
8.1 预应力空间钢结构的诞生与发展 185
第三篇 空间承重结构体系 185
第八章 预应力空间钢结构的特点与分类 185
8.2 预应力空间钢结构的特点 186
8.3 预应力空间钢结构的类型及典型工程 188
8.3.1 传统结构型 188
8.3.2 吊挂结构型 193
8.3.3 整体张拉型 196
8.3.4 张力金属膜型 199
参考文献 202
第九章 预应力网架结构 203
9.1 发展概况及工程应用 203
9.2.1 按施加预应力方法分类 204
9.2 预应力网架结构的分类和特点 204
9.2.2 按网架结构形式分类 205
9.2.3 按施加预应力阶次分类 205
9.3 预应力网架的布索方案 206
9.3.1 布索原则 206
9.3.2 布索方案 206
9.4 预应力网架静力分析的有限元法 208
9.4.1 空间杆单元的刚度矩阵 208
9.4.2 空间直线索单元的刚度矩阵 209
9.4.3 预应力网架的静力分析 209
9.4.4 预应力对网架结构静力特性的影响 210
9.5.1 计算模型的基本假定 212
9.5 预应力网架的抗震计算 212
9.5.2 振动方程及其求解 213
9.5.3 动力特性分析 213
9.5.4 用振型分解反应谱法求地震反应 214
9.6 预应力网架的杆件设计 217
9.6.1 预张力分项系数和杆件组合内力设计值的确定 218
9.6.2 预应力网架的杆件截面设计 219
参考文献 220
第十章 预应力网壳结构 222
10.1 预应力网壳结构的发展概况、研究现状和工程应用 222
10.1.1 发展概况 222
10.1.2 研究现状 222
10.1.3 工程应用 224
10.2 预应力网壳结构的分类和特点 225
10.2.1 按建立预应力的方法分类 225
10.2.2 按施加预应力的阶次分类 227
10.2.3 按网壳曲面的外形分类 227
10.2.4 按网格的形式分类 230
10.3 网壳的预加应力体系及布索方案 232
10.3.1 网壳的预加应力体系 232
10.3.2 预应力网壳的布索原则 232
10.3.3 各种形式网壳的布索方案 233
10.4 预应力网壳的设计内容与要求 238
10.5 预应力网壳静力分析的有限元法 238
10.5.2 空间梁单元的弹性刚度矩阵 239
10.5.1 空间铰接杆单元的弹性刚度矩阵 239
10.5.3 索单元的刚度矩阵 241
10.5.4 结构总刚度矩阵 249
10.5.5 静力平衡方程 250
10.5.6 网壳单元内力计算 251
10.5.7 程序编制和程序框图 252
10.5.8 有关问题的讨论和处理 254
10.6 预应力网壳的整体稳定性分析 255
10.6.1 概述 255
10.6.2 稳定分析的基本假定 257
10.6.3 空间铰两节点直线杆单元的切线刚度矩阵 258
10.6.4 空间梁单元切线刚度矩阵 261
10.6.5 空间两节点索单元切线刚度矩阵 270
10.6.6 稳定迭代方程 272
10.6.7 求解技术 274
10.6.8 临界点的判定和临界荷载的计算 280
10.6.9 预应力对网壳稳定性的作用 281
10.6.10 不同预加应力体系对网壳稳定性的影响 283
10.7 预应力网壳的动力特性及抗震计算 286
10.7.1 动力分析的基本假定 287
10.7.2 预应力网壳的动力特性分析 287
10.7.3 地震作用效应的时程分析法 294
10.8 预应力网壳的某些静力特性 296
10.8.1 概述 296
10.8.2 预应力组合式穹顶网壳的内力分布规律及其变形特点 297
10.8.3 预应力组合式双曲扭网壳的内力分布规律及其变形特点 300
10.8.4 网壳不同布索方案的预应力效应与比值 304
10.8.5 加载顺序的确定和索力力度的选择 305
10.8.6 预应力对局部单双层网壳结构构成的作用 307
10.8.7 支座约束变化与结构计算简图 309
10.8.8 单次预应力与多次预应力不同效应的对比 310
10.9 预应力网壳的杆件和节点设计 313
10.9.1 杆件设计 313
10.10 预应力网壳的制作与施工要点 314
10.10.1 网壳的制作 314
10.9.2 节点设计 314
10.10.2 网壳的拼装 315
10.10.3 网壳的安装 316
10.10.4 网壳加载和预应力张拉 316
10.11 超大跨度预应力空间网壳结构方案分析与经济比较 318
10.11.1 概述 318
10.11.2 结构形体的优选 318
10.11.3 结构体系选择 322
10.11.4 预应力问题 326
10.11.5 杆件与节点设计 328
10.11.6 试设计方案及其技术经济比较 331
10.12 我国两座多次预应力钢网壳工程的设计研究与工程实践 334
10.11.7 初步结论 334
10.12.1 攀枝花体育馆多次预应力钢网壳工程设计与试验研究 335
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 364
10.12.3 工程实践的主要经验与结论 371
参考文献 372
第十一章 张弦结构 377
11.1 概述 377
11.2 张弦穹顶 379
11.2.1 张弦穹顶的特点 380
11.2.2 张弦穹顶的研究现状 380
11.3 张弦结构（张弦梁和张弦桁架） 382
11.4 张弦结构的找形分析 384
11.5 张弦穹顶预应力的设定 385
11.5.1 预应力力度的设定原则 386
11.5.2 静力分析及预拉力的确定 388
11.6 张弦穹顶的静力分析 389
11.7 张弦穹顶的稳定分析 393
11.7.1 网壳稳定性非线性有限元程序的编制 393
11.7.2 稳定性算例 393
11.7.3 极值点失稳算例 393
11.7.4 分枝点失稳算例 394
11.7.5 非线性屈曲 395
11.7.6 初始缺陷的影响 398
参考文献 399
12.1 概述 400
第十二章 吊挂结构 400
12.2 斜拉网架（网壳）结构 402
12.2.1 结构选型 403
12.2.2 斜拉网架（网壳）结构的有限元分析 405
12.2.3 斜拉网架（网壳）结构的设计与施工 407
12.3 拱支网架（网壳）结构 409
12.4 悬索网架（网壳）结构 410
12.4.1 结构选型 410
12.4.2 悬索网架（网壳）结构的有限元分析 411
12.4.3 悬索网架（网壳）结构的设计与施工 412
参考文献 414
13.1.1 索穹顶结构的发展 415
第十三章 索穹顶结构 415
13.1 索穹顶结构的发展、特点和研究现状 415
13.1.2 索穹顶结构的特点 416
13.1.3 索穹顶结构的研究现状 417
13.2 索穹顶结构的分类 417
13.2.1 按网格组成分 417
13.2.2 按封闭情况分 419
13.2.3 按覆盖层材料分 421
13.3 索穹顶结构的找形分析 422
13.3.1 概述 422
13.3.2 空间铰接杆系的分类 424
13.3.3 体系的机构位移模态和自应力模态 426
13.3.4 体系的几何稳定性判定及其算例 427
13.3.5 体系的预应力分布计算及其算例 431
13.4 索穹顶结构受力分析的非线性有限元法 435
13.4.1 概述 435
13.4.2 两节点曲线索的非线性单元 437
13.4.3 索穹顶结构的静力平衡方程、解法及其算例 442
13.4.4 索穹顶结构动力特性的有限元法分析及算例 446
13.5 索穹顶结构在轴对称荷载作用下的实用计算 450
13.5.1 计算模型及假定 450
13.5.2 基本方程 451
13.5.3 静力计算 454
13.5.4 动力特性计算 456
13.5.5 示例计算 457
13.5.6 其他有关计算的处理 458
参考文献 459
第十四章 索膜（张拉膜）结构 463
14.1 概述 463
14.2 国外的发展与工程应用 466
14.3 膜面材料 467
14.3.1 基布的材料 467
14.3.2 涂层的材料 467
14.3.3 面层的材料 467
14.4 膜材料的性能实验 467
14.5.1 方案设计 469
14.5.2 找形分析 469
14.5 索膜结构的分析与设计 469
14.5.3 荷载分析 470
14.5.4 剪裁分析 470
14.6 我国索膜结构的工程实例 470
参考文献 472
第四篇 特种承重结构体系 477
第十五章 预应力轻型钢结构 477
15.1 概述 477
15.2 轻钢结构的概念及已有形式 478
15.3 可采用预应力技术的结构形式 480
15.3.1 实腹梁 480
15.3.2 蜂窝梁 481
15.3.3 轻型桁架 483
15.3.4 轴向压杆 484
15.3.5 门式刚架 485
15.3.6 拱式结构 487
15.4 预应力技术简易施工法 488
15.4.1 拉索法 488
15.4.2 弹性变形法 490
15.4.3 强迫位移法 490
15.5 预应力轻钢结构的应用与工程实例 491
15.5.1 英国因莫斯（Inmos）微型集成电路工厂（1982） 491
15.5.2 雷诺汽车公司英国服务中心（1983） 491
15.5.4 清华大学预应力轻钢刚架设计（2002） 492
15.5.3 德国立体钢管桁架体育馆 492
参考文献 494
第十六章 预应力高耸钢结构 495
16.1 自立式预应力塔架 495
16.1.1 预应力无线电塔架 496
16.1.2 化工尾气排放塔 496
16.2 缆索式预应力塔桅 499
16.2.1 预应力标准桅杆塔 500
16.2.2 预应力压杆桅塔 501
16.2.3 巴塞罗那通讯桅塔 502
16.2.4 伦敦国际博览会会标塔 504
16.2.5 高压输电线路塔架 505
16.3 楼顶塔架 508
16.3.1 悉尼广播电视塔 508
16.3.2 华北电力调度微波塔 509
参考文献 510
第十七章 预应力钢板结构 512
17.1 概况 512
17.2 预应力圆柱筒壳的受力计算 513
17.3 预应力筒壳的稳定性 515
17.4 预应力竖式储液库设计 517
17.5 工程设计与实践 518
17.5.1 储氨罐设计 518
17.5.3 大型储液库 519
17.5.2 竖式高压容器 519
17.5.4 大直径管线敷设 520
17.6 预应力薄板结构的新发展 521
17.6.1 预应力屋盖板 521
17.6.2 预应力块体屋架梁 522
17.6.3 屋盖薄壳 524
17.6.4 悬膜屋盖 524
参考文献 527
第十八章 预应力桥跨结构 528
18.1 概述 528
18.2 目的与手段 529
18.3 拉索法调整实腹梁内力 530
18.4 拉索法在格构梁中的应用 532
18.5 平衡重法调整梁跨结构内力 533
18.6 采用索桁架穿越超大跨度 534
18.6.1 水电工程运料索桥 534
18.6.2 输气管道线路桥 535
18.7 用拉索提高结构刚度 536
18.8 用拉索直接承载 537
18.9 用拉索改进与创新钢结构 538
18.9.1 扩大传统结构跨度 538
18.9.2 改善结构受力方式 538
参考文献 539
19.1.1 钢结构需加固改建的原因 543
19.1 概论 543
第十九章 预应力技术加固钢结构 543
第五篇 加固与改建 543
19.1.2 加固施工态势 544
19.1.3 加固技术措施 544
19.1.4 加固准备工作 545
19.2 加固钢结构的特点与方法 545
19.2.1 发展概述 545
19.2.2 预应力加固钢结构的优点及分类 547
19.3 非高强索的加固方案 548
19.3.1 调整荷载简图法 548
19.3.2 辅助荷载卸载法 549
19.3.4 弯矩卸载法 550
19.3.3 支座位移法 550
19.3.5 顶压撑杆法 551
19.4 利用高强索的加固方案 552
19.4.1 用高强索加固结构和杆件截面 552
19.4.2 改变结构的计算图形 552
19.4.3 改善结构边界条件提高刚度 554
19.5 用高强钢材进行预应力加固的设计与计算 555
19.5.1 轴向拉杆的计算 555
19.5.2 轴向压杆的加固 557
19.5.3 横向受弯构件的加固 558
19.5.4 用拉索加固桥跨刚度 559
参考文献 559