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钢管在钢结构工程施工中的应用

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人气:-发表时间:2014-09-22 13:35【

钢管结构的分类

  目前工程中使用的钢管结构可按截面形状、结构形式和制作方法进行分类。按构件的截面形状可将钢管结构分为三大类:即圆管结构(CHS)、方(矩)形管结构(RHS)以及其他形状。由于外表和受力性能上的优越性,圆管结构和方管结构最为常见。按结构形式管结构可分为网架(网壳)、桁架、框架和钢管混凝土结构4种。而通常意义上,管结构是指采用圆管和方管作构件,管与管之间通过相贯焊接连接的结构。按制作方法来分,管结构可分为热轧钢管结构、冷轧钢管结构以及焊接钢管结构。热轧钢管壁厚可以较大、制作成本高,冷轧钢管壁厚相对较薄。

圆管和方(矩)形钢管结构的特点:

  钢管结构的特点,大致可归纳如下:

  1) 圆管和方(矩)形截面都具有双轴对称、截面形心和剪心重合等特点。圆管和方管截面,截面惯性矩对各轴相同,作为受弯和受压构件的优势突出。

  2)截面闭合,抗扭刚度大、板件局部稳定好。尤其是圆管截面,抵抗扭转特别有效。

  3)外观简捷、平滑,杆件可直接焊接于同一点,可不用节点板,以节省钢材。

  4)相比开口截面而言,圆管和方(矩)形截面具有表面平整、无死角以及外表面积小等特点,有利于节省防腐和防火涂料,也便于除尘。

  5)钢管截面的风阻力系数小,当暴露在流体(如风、水流)中时有着显著的优点。

  6)钢管结构的内部空间可利用。钢管内填充混凝土(钢管混凝土结构)不仅能提高构件的承载力,而且还能延长构件的耐火极限(平均可达2h),管内注水,可利用内部水循环进行防火,传输液体,如输油管线,排雨水管等,管内还可以放预应力索,施加体内预应力。

  7)钢管结构的材料单价较普通开口截面形式的型钢高。

钢管截面与其他截面的性能比较

  钢管结构较其他结构的优越性,可从构件的截面特性、受力性能、经济效益等几个方面对比得出。几种常见钢结构构件截面和物理特性是H型钢、工字钢、方钢管、圆钢管,各截面的单位质量相近。开口截面(H型钢和工字钢)的两个主轴方向的惯性矩和回转半径、截面抗弯模量相差较大,对于在主轴方向平面内单向受弯比较有利,但不宜单独作轴心受压构件或斜弯曲(双向弯曲)构件,而钢管截面的两个主轴方向的惯性矩和回转半径、截面抗弯模量相同,单一杆件的稳定性较好。双轴对称的圆、方(矩)形截面构件的截面形心和剪心重合,具有良好的抗扭特性,对于相同断面面积的管材(圆钢管、方(矩)形钢管)和开口截面型材(H型钢、工字钢),前者的外表面积约为后者的0.6倍,这表面钢管构件需要的防火和防腐材料要比开口截面型钢节约大约 40%。方钢管与圆钢管的风阻体型系数也远小于开口型钢构件,适宜暴露在室外及流体中,方(矩)形钢管与圆钢管的性能也略有差异。在力学性能方面,方钢管的抗弯性能要好于圆钢管,抗扭性能要略逊于圆钢管。但方(矩)形截面构件表面平整,节点处的相贯线是直线,更便于制作安装。

  近年来,随着我国钢铁产量的不断增长,钢结构以其自身的优势,在建筑中所占的比例越来越大,钢管结构也取得较大的突破。钢管结构中的管桁架结构以它独特的优势受到人们的青睐。管桁架整体性能好,扭转刚度大且外表美观,制作、安装、翻身、起吊都比较容易,由冷弯薄壁型钢制作的钢管屋架,具有结构轻、刚度好、节省钢材,并能充分发挥材料强度等优点,尤其是在由长细比控制的压杆及支撑系统中采用更为经济。