一、多次预应力钢结构建筑横空出世

1994年，在四川省攀枝花市建成了世界上座多次预应力钢结构网壳的体育馆——攀枝花体育馆。攀枝花体育馆用事实、时间验证了多次预应力钢结构理论的正确性、经济性和可行性。

1989年，攀枝花市勘察建筑设计院和笔者共同创意完成了攀枝花体育馆。虽然工程的立项和审批并不顺利，但建设过程却一帆风顺，多次技术把关、多次修改完善，一次安装成功、一次投产，创造了大型创新工程成功建设的奇迹。1995年攀枝花体育馆工程获得了四川省科技进步一等奖、全国届建筑结构设计二等奖、全国第二届空间结构设计一等奖。在成功经验的基础上，攀枝花市建筑设计院于1997年又建成了西昌铁路分局体育中心多次预应力钢网壳屋盖工程，成功实现创新。

二、多次预应力钢结构的特点及适用范围

多次预应力钢结构具有单次钢结构同样的优点，但对钢材强度潜力却具有重复利用、充分利用的更大优势。所以，多次预应力钢结构必然享有更高的经济性。其具体属性在材料弹性强度范围内，可以多次地反复利用强度幅值，充分发挥强度潜力。这一属性说明可以用有限的资源超额完成其能力以外的任务；相比单次预应力钢结构节约钢材的幅度10% 20%，多次预应力钢结构可以节约钢材达到30% 40%；由于结构中加载和卸载的应力差系数Q1和Q2不同，卸载阶次越高，强度效益则越小。所以，工程实践中结构的加载次数以2 3为宜，不宜超过4；适宜采用多次预应力技术的结构类型和条件有以下4点：一是结构跨度较大，外部荷载较重，且荷载可分批施加到结构上去；二是结构承重材料具有相近的抗拉、抗压弹性强度；三是结构体系具有较小的应力差系数Q，体系适宜采用多次预应力技术；四是施工条件可以满足多次预应力技术的实施工艺。

以上、第二、第四的要求都不难实现，唯独第三点是需要探索研究的。这也就是同样的多次预应力钢结构工程所呈现不同经济效益的原因。

三、西南丛山中的一颗绿色明珠

攀枝花市体育馆坐落在金沙江畔，是一座多功能现代化的綜合体育馆。该馆屋盖呈八角花瓣形，结构是由预应力双层钢结构网壳构成。周边用八个变厚度柱网壳相连。八边形外尚有不等的悬挑。屋盖支承于标高16.6米的8根RC圆柱上，相邻柱距24.85米，球壳曲率半径R=63.71米，矢高f=8.9米，壳厚h=1.8米，壳体中心标高H=27.90米，覆盖平面尺寸74.8米×74.8米。该工程按7度抗震设防。1类场地，基本风压0.5千牛/平方米，屋面荷载4.4千牛/平方米。网壳杆件采用16锰钢管。屋盖设计用钢量为35千克/平方米。同比，非预应力钢网壳的用钢量达55.21，多次预应力钢网壳节约钢材达37%。与当时应用广泛的平板网架同比用钢量77.57千克/平方米相比，多次预应力钢网壳节约钢材超过了50%。

攀枝花体育馆屋盖设计达到如此惊人的经济效果，归功于多次预应力技术的采用。本方案选用了5阶段加卸载设计。即：自重 批屋面板；次张拉卸载；第二批屋面板加载；第二次张拉卸载；屋面装修 马道 管线 全部设备。这种多次预应力施工工艺使得结构构件的内力峰值保持低量平稳，结构的变形量从增大到减小，控制在限定的范围之内，网壳中心节点的竖向位移，随着预应力阶段的不同而有增有减，但都限定在设计要求范围之内。只有拉索中的内力是不断增长的，而采用高强钢材正好发挥其强度潜能，物尽其用。预应力卸载控制了内力峰值加大，减小了设计应力，降低了材料用量。同样，预应力张拉控制了变形不断加大，限制了位移峰值出现，从而提高了结构刚度。只有拉索中的内力是在加载和卸载阶段不断增长，选用高强度拉索正好发挥其强度和受力优势。这就是预应力钢结构具有节约材料、提高刚度和稳定性的源头和根据。