直缝焊管在钢结构中的应用前景

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1、直缝焊管在钢结构中的应用前景摘要:文章比较了无缝管、直缝焊管和螺焊管的各自优缺点,提岀了钢结构用钢管的选型建议,综述了国内外钢管结构的应用现状,分析了直缝焊管在钢结构中的应用前景.随着人类文明的不断进步,许多大空间、大跨度建筑如体育馆、展览馆、机场航站楼、地铁站、大型工业厂房等不断:甬现岀来特别是2008年奥运会在北京召开,钢结构经典之作在北京、天津、青岛、沈阳等地精彩展现,极大地带动国内钢结构行业的发展,给予钢结构行业创新发展的历史机遇,显然传统的钢筋混凝土结构、木结构、砌筑结构等很难实现这种大跨度空间结构形式。自然界中的许多例子显示了圆管形状在受压、受扭以及多方向受弯下

2、的卓越的结构性能人们正是从这些风中芦苇、雨中翠竹中受到启发,钢结构传统设计理念得到突破,将圆管结构与建筑外形相结合,形成极具魅力的钢管结构給世人以无限的视觉冲击和美的享受。钢管结构的最大优点是能将人们对建筑物的功能要求、感官要求以及经济效益要求完美地结合在一起。由于钢材产量的快速增长、国家政策导向以及钢结构设计、科硏、施二」二队伍日益强大等诸多有利因素的影响,钢管结构凭借其自身优越的性能,近年来其应用得至『-吃速发展,应用范围几乎涉及所有结构领域,包括房屋建筑、桥梁、堤坝、海洋平台和塔桅结构等。2钢管的分类及特点2.1钢管的分类目前钢管可按轧制工艺、是否有缝以及截面形状等方

3、法进行分类。按轧制工艺分类,钢管可分为热轧钢管和冷轧钢管;按钢管是否有缝分类,钢管分为无缝钢管和焊接钢管,其中常用焊接钢管按焊缝种类又可分为高频焊管、直缝埋弧焊管、螺旋埋弧焊管等3种:按截面形状分类,钢管可分为圆管和方矩形管。22几种钢管的比较和选型无缝钢管:无缝钢管的壁厚可以较厚,但生产成本高,而且管径也受到一定程度的限制,钢结构市场前景不大。高频焊钢管:高频焊管管形好,壁厚均匀,焊接产生的内外毛刺通过相应刀具刮平,在线通过无损检测严格控制焊缝质量,自动化程度很高,生产成本低廉,但壁厚相对较薄,管径相对较小,壁厚一般不超过01un,管径一般不超过61",钢结构中特别适合制

4、作管析架结构。直缝埋弧焊管:采用双面埋弧焊焊接工艺,在静态条件下焊接,焊缝质量高,焊缝短,产生缺陷的几率很小,钢管通过全长机械或水压扩径,管形好,尺寸精确,钢管壁厚范围和管径范围较宽,管径范围可达61〃〜27",壁厚范围可达6.mom-6Om,自动化程度较高相对于无缝钢管,生产成本较低,适合制作房屋建筑、桥梁、堤坝、海洋平台等钢结构承载用立柱、超大跨度建筑结构以及要求抗风抗震的塔桅结构。螺旋埋弧焊管:焊缝呈螺旋线分布,焊缝长,制管时边成型边焊接,处于动态条件下焊接,焊接应力大,产生缺陷的几率很大,且具有延迟性,其抗弯、抗压和抗扭性能不如直缝埋弧焊管,同时由于焊接位置限制,产

5、生的马鞍形和鱼脊形焊缝,影响美观,另外施工过程中,螺旋焊母管节点处的相贯线焊缝割裂了螺旋缝,产生较大的焊接应力,因而大大削弱构件的安全性能,因此在钢结构不宜使用螺旋埋弧焊管。23钢管结构的特点近年来钢管结构之所以倍受人们亲睐,和钢管本身具有的优异特性分不开,大致可归纳如下:I)截面具有双轴对称、截面形心和剪心重合等特点,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_点,可不用节点板,以节省钢材。4)相比开口截面而言截面具有表面平整、无死角以及外表面积小等

6、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。2.4钢管截面与其他截面的性能指标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岀。表I是几种常见钢结构构件截面和物理特性:H型钢、卜字钢、方钢管、圆钢管,表1中各截面的单位质量相近。从表

7、1中的对比可以看出,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

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