摘要：介紹鋼管結構的相關知識、結構特點，以及在實際工程中的應用情況和在我國現(xiàn)階段發(fā)展情況，并說明影響和制約我國鋼管結構推廣和應用的因素。
關鍵詞：鋼管鋼結構工程應用
大空間、大跨度建筑的不斷涌現(xiàn)出來，木結構、砌筑結構、鋼筋混凝土結構等很難實現(xiàn)這種大跨度空間結構形式，鋼管結構憑借其自身優(yōu)越的性能，近年來其應用得到飛速發(fā)展，應用范圍幾乎涉及所有結構領域。
在將近半個多世紀里，世界各國涌現(xiàn)出許多造型獨特、構造優(yōu)美、功能卓越的鋼管結構，如德國Stuttgart機場候機大廳采用鋼管構件鑄鋼節(jié)點的樹形支承結構，具有造型獨特、簡捷明快的特點；英國倫敦布什來恩宮，外露式的圓管截面桁架把立面荷載傳遞到立柱里，管截面內注入水用于防火，正好彌補了鋼結構建筑耐火性差的弱點。來自北美鋼鐵研究所的統(tǒng)計數字證實，隨著美國鋼鐵工業(yè)以底層商業(yè)建筑市場為開發(fā)目標，鋼管結構的需求也呈上升之勢。據美國LTV鋼鐵公司估計，在最近5年，美國結構管材的消耗量每年以5%～10%的速度增長。我國方矩管的發(fā)展空間很大，目前我國年鋼產超過2億噸，其中H型鋼年產量約200萬t，方矩管產量僅35萬t，產量比相對較低，而在發(fā)達國家該比值一般為1:1。
近年來，隨著我國鋼鐵產量的不斷增長，鋼結構以其自身的優(yōu)勢，在建筑中所占的比例越來越大。管桁架整體性能好，扭轉剛度大且外表美觀，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，具有結構輕、剛度好、節(jié)省鋼材，并能充分發(fā)揮材料強度等優(yōu)點，尤其是在由長細比控制的壓桿及支撐系統(tǒng)中采用更為經濟。我國鋼管結構的發(fā)展要晚于西歐、北美、日本等國，但最近十年，鋼管結構在我國也得到了快速發(fā)展。我國現(xiàn)采用這種結構的建筑物有近10個，其跨度為50～90m，如長春體育館、上海體育館、廣州體育館、首都機場新航站樓、成都雙流機場新航站樓、廣州新白云機場航站樓、濟南遙墻國際機場等。其中，長春體育館是我國首次使用大截面方鋼管的國內最大跨度的方鋼管網殼工程；廣州新白云國際航站樓屋蓋是國內大型的圓管結構建筑，它的指廊和高架連廊則采用了方管結構。與網架結構相比，管桁架結構省去下弦縱向桿件和網架的球節(jié)點，可滿足各種不同建筑形式的要求，尤其是構筑圓拱和任意曲線形狀比網架結構更有優(yōu)勢。從網架結構的受力特點可以看出，當其邊長比大于1.5時，其受力特點從雙向變?yōu)閱蜗蚴芰�，因此對于大多數矩形平面建筑來說，主要是單向受力結構。鋼管桁架結構是在網架結構的基礎上發(fā)展起來的，與網架結構相比具有其獨特的優(yōu)越性和實用性，結構用鋼量也較經濟。
影響和制約我國鋼管結構推廣和應用的因素
鋼管結構作為一種新型的結構形式，具有廣闊的應用前景，但在目前的推廣應用中仍然有諸多的不利因素，如：
(1)已有的規(guī)范有待進一步完善。例如規(guī)范中的空間KK、KT、TT等節(jié)點承載力公式中，沒有充分考慮到空間節(jié)點腹桿間的相互作用對節(jié)點承載力的影響；冷成型方管中截面圓角效應對節(jié)點承載力的影響；實際工程中，交錯焊縫的影響；殘余應力、疲勞破壞和節(jié)點的剛度問題等。
(2)需要對新型管節(jié)點進行研究。新的結構形式不斷產生新的節(jié)點形式，對于相當一部分工程中出現(xiàn)的管節(jié)點，缺乏設計規(guī)范的指導。
(3)冷彎成型管材的產品品種少，對冷彎后材質性能的研究還不夠，產品之間未形成良好的搭配。生產廠家與工程設計應用人員溝通不夠，生產與需求脫節(jié)。
(4)熱軋管材的成本和單價較高。冷軋或焊接管材生產成本低、價格較合理，且冷彎加工后冷作硬化鋼材強度提高，具有推廣應用價值。
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