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鋼管在我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)工程中的現(xiàn)狀
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http://zhuijuan.cn 發(fā)表日期：2011-5-24 14:09:59
蘭格鋼鐵 |
摘要：介紹鋼管結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及在實(shí)際工程中的應(yīng)用情況和在我國(guó)現(xiàn)階段發(fā)展情況，并說(shuō)明影響和制約我國(guó)鋼管結(jié)構(gòu)推廣和應(yīng)用的因素。
關(guān)鍵詞：鋼管鋼結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用
大空間、大跨度建筑的不斷涌現(xiàn)出來(lái)，木結(jié)構(gòu)、砌筑結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等很難實(shí)現(xiàn)這種大跨度空間結(jié)構(gòu)形式，鋼管結(jié)構(gòu)憑借其自身優(yōu)越的性能，近年來(lái)其應(yīng)用得到飛速發(fā)展，應(yīng)用范圍幾乎涉及所有結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。
在將近半個(gè)多世紀(jì)里，世界各國(guó)涌現(xiàn)出許多造型獨(dú)特、構(gòu)造優(yōu)美、功能卓越的鋼管結(jié)構(gòu)，如德國(guó)Stuttgart機(jī)場(chǎng)候機(jī)大廳采用鋼管構(gòu)件鑄鋼節(jié)點(diǎn)的樹(shù)形支承結(jié)構(gòu)，具有造型獨(dú)特、簡(jiǎn)捷明快的特點(diǎn)；英國(guó)倫敦布什來(lái)恩宮，外露式的圓管截面桁架把立面荷載傳遞到立柱里，管截面內(nèi)注入水用于防火，正好彌補(bǔ)了鋼結(jié)構(gòu)建筑耐火性差的弱點(diǎn)。來(lái)自北美鋼鐵研究所的統(tǒng)計(jì)數(shù)字證實(shí)，隨著美國(guó)鋼鐵工業(yè)以底層商業(yè)建筑市場(chǎng)為開(kāi)發(fā)目標(biāo)，鋼管結(jié)構(gòu)的需求也呈上升之勢(shì)。據(jù)美國(guó)LTV鋼鐵公司估計(jì)，在最近5年，美國(guó)結(jié)構(gòu)管材的消耗量每年以5%～10%的速度增長(zhǎng)。我國(guó)方矩管的發(fā)展空間很大，目前我國(guó)年鋼產(chǎn)超過(guò)2億噸，其中H型鋼年產(chǎn)量約200萬(wàn)t，方矩管產(chǎn)量?jī)H35萬(wàn)t，產(chǎn)量比相對(duì)較低，而在發(fā)達(dá)國(guó)家該比值一般為1:1。
近年來(lái)，隨著我國(guó)鋼鐵產(chǎn)量的不斷增長(zhǎng)，鋼結(jié)構(gòu)以其自身的優(yōu)勢(shì)，在建筑中所占的比例越來(lái)越大。管桁架整體性能好，扭轉(zhuǎn)剛度大且外表美觀，制作、安裝、翻身、起吊都比較容易；由冷彎薄壁型鋼制作的鋼管屋架，具有結(jié)構(gòu)輕、剛度好、節(jié)省鋼材，并能充分發(fā)揮材料強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，尤其是在由長(zhǎng)細(xì)比控制的壓桿及支撐系統(tǒng)中采用更為經(jīng)濟(jì)。我國(guó)鋼管結(jié)構(gòu)的發(fā)展要晚于西歐、北美、日本等國(guó)，但最近十年，鋼管結(jié)構(gòu)在我國(guó)也得到了快速發(fā)展。我國(guó)現(xiàn)采用這種結(jié)構(gòu)的建筑物有近10個(gè)，其跨度為50～90m，如長(zhǎng)春體育館、上海體育館、廣州體育館、首都機(jī)場(chǎng)新航站樓、成都雙流機(jī)場(chǎng)新航站樓、廣州新白云機(jī)場(chǎng)航站樓、濟(jì)南遙墻國(guó)際機(jī)場(chǎng)等。其中，長(zhǎng)春體育館是我國(guó)首次使用大截面方鋼管的國(guó)內(nèi)最大跨度的方鋼管網(wǎng)殼工程；廣州新白云國(guó)際航站樓屋蓋是國(guó)內(nèi)大型的圓管結(jié)構(gòu)建筑，它的指廊和高架連廊則采用了方管結(jié)構(gòu)。與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)相比，管桁架結(jié)構(gòu)省去下弦縱向桿件和網(wǎng)架的球節(jié)點(diǎn)，可滿(mǎn)足各種不同建筑形式的要求，尤其是構(gòu)筑圓拱和任意曲線(xiàn)形狀比網(wǎng)架結(jié)構(gòu)更有優(yōu)勢(shì)。從網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)可以看出，當(dāng)其邊長(zhǎng)比大于1.5時(shí)，其受力特點(diǎn)從雙向變?yōu)閱蜗蚴芰�，因此�?duì)于大多數(shù)矩形平面建筑來(lái)說(shuō)，主要是單向受力結(jié)構(gòu)。鋼管桁架結(jié)構(gòu)是在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)相比具有其獨(dú)特的優(yōu)越性和實(shí)用性，結(jié)構(gòu)用鋼量也較經(jīng)濟(jì)。
影響和制約我國(guó)鋼管結(jié)構(gòu)推廣和應(yīng)用的因素
鋼管結(jié)構(gòu)作為一種新型的結(jié)構(gòu)形式，具有廣闊的應(yīng)用前景，但在目前的推廣應(yīng)用中仍然有諸多的不利因素，如：
(1)已有的規(guī)范有待進(jìn)一步完善。例如規(guī)范中的空間KK、KT、TT等節(jié)點(diǎn)承載力公式中，沒(méi)有充分考慮到空間節(jié)點(diǎn)腹桿間的相互作用對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力的影響；冷成型方管中截面圓角效應(yīng)對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力的影響；實(shí)際工程中，交錯(cuò)焊縫的影響；殘余應(yīng)力、疲勞破壞和節(jié)點(diǎn)的剛度問(wèn)題等。
(2)需要對(duì)新型管節(jié)點(diǎn)進(jìn)行研究。新的結(jié)構(gòu)形式不斷產(chǎn)生新的節(jié)點(diǎn)形式，對(duì)于相當(dāng)一部分工程中出現(xiàn)的管節(jié)點(diǎn)，缺乏設(shè)計(jì)規(guī)范的指導(dǎo)。
(3)冷彎成型管材的產(chǎn)品品種少，對(duì)冷彎后材質(zhì)性能的研究還不夠，產(chǎn)品之間未形成良好的搭配。生產(chǎn)廠家與工程設(shè)計(jì)應(yīng)用人員溝通不夠，生產(chǎn)與需求脫節(jié)。
(4)熱軋管材的成本和單價(jià)較高。冷軋或焊接管材生產(chǎn)成本低、價(jià)格較合理，且冷彎加工后冷作硬化鋼材強(qiáng)度提高，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn)：
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[2]夏志斌.潘有昌.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論.高等教育出版社1988.11-12.
[3]周學(xué)軍.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范.山東科學(xué)技術(shù)出版社2004.10-07 |
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