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鋼管結構的分類和特點
 
目前工程中使用的鋼管結構可按截面形狀、結構形式和制作方法進行分類。按截面形式,鋼管結構可分為圓管結構(CHS)、方(矩)形管結構(RHS)和其他形狀三類。由于在外表和受力性能方面的優越性,圓管結構和方管結構的應用最廣。按結構形式來分,鋼管結構可分為網架(網殼)、桁架、框架和鋼管混凝土結構四種。鋼管結構形式是指采用圓管和方管作構件,管與管之間通過相貫焊接連接的形式。按制作方法來分,鋼管結構可分為熱軋鋼管結構、冷軋鋼管結構、焊接鋼管結構三種。熱軋鋼管壁厚較厚、制作成本高,冷軋鋼管壁厚相對較薄。 


 圓管和方(矩)形鋼管結構的特點如下:圓管和方(矩)形截面都具有雙軸對稱、截面形心和剪心重合等特點;圓管和方管截面,截面慣性矩對各軸相同,作為受彎和受壓構件的優勢最突出;截面閉合,抗扭剛度大、板件局部穩定好,尤其是圓管截面,截面的極軸分布均勻,抵抗扭矩特別有效;外觀簡潔、平滑,桿件可直接焊接于同一點,可不用節點板,以節省鋼材。 


 相比于普通的鋼結構,鋼管結構的優勢如下: 

一、相比于普通開口截面形式的型鋼而言,圓管和方(矩)形截面具有表面平整、無死角和外表面積小等特點,這樣有利于節省防腐和防火涂料,便于除塵。 

二、鋼管截面的風阻力系數小,應用于暴露在流體(如風、水流)中時有著顯著的優點。 

三、鋼管結構的內部空間可利用。例如填充混凝土(鋼管混凝土結構),不僅能提高構件的承載力,而且還能延長構件的耐火極限(平均可達2小時);管內注水,可利用內部水循環進行防火。 

四、管內能夠傳輸液體,目前已根據該特點開發了輸油管橋、排雨水管等。五、管內還可以放預應力索,施加體內預應力。 


鋼管結構應用要求和前景 


 鋼管用鋼強度級別在各個應用技術規程里均有規定,但均應滿足《鋼結構設計規范》(GB50017-2003)的要求。一般分Q235、Q345、Q380、Q420四級。承重結構的鋼材應有抗拉強度、伸長率、屈服強度和硫、磷含量的合格保證,焊接結構尚應具有碳含量的合格保證。焊接承重結構和重要的非焊接承重結構還應具有冷彎試驗的合格保證。鋼材的強度設計值,應符合設計規范中的規定。設計者根據鋼管在結構中的功能和重要性選用各類鋼管,包括無縫鋼管、直縫焊接管、螺旋形縫焊接管、冷彎方矩管、雙焊縫冷彎方矩鋼管、低壓流體輸送用焊接鋼管等。遇到設計中采用大直徑、厚壁鋼管時,一般由鋼結構加工廠專門制作,各類結構也規定了最小截面尺寸和技術要求。 


 隨著美國的鋼鐵工業以底層商業建筑市場為開發目標,鋼管結構的需求也呈上升之勢,有成為露天結構材料的替代用材料的趨勢。最近5年,美國結構管材的消耗量每年以5%~10%的速度增長。日本是一個地震多發國家,建筑業采用H型鋼結構比較多,所以H型鋼的產量占型鋼總產量的50%~60%。最近幾年日本也在大力開發和應用鋼管結構,且規格大型化,斷面復雜化,現已生產邊長700mm、壁厚16mm~32mm的大型鋼管結構,用于建筑結構柱。在我國,鋼結構方矩管的發展空間很大。我國H型鋼年產量約為500萬噸,方矩管產量僅為50萬噸,產量比為1︰0.1。而在發達國家,該比值一般為1︰1。
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