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鋼結構直縫鋼管發展歷程與實際應用

鋼結構直縫鋼管發展歷程與實際應用

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【摘要】:
鋼管結構起初用于海上或近海結構乐天堂平台登录,如海洋平臺結構。當時人們對焊接鋼管節點的性能了解甚少乐天堂平台登录,直到1947年世界上第一個現代化的海洋平臺在墨西哥海灣建成后乐天堂平台登录,人們才真正認識到鋼管作為結構構件的優越性,從而促使人們開始探索鋼管結構的性能。
鋼管結構起初用于海上或近海結構,如海洋平臺結構。當時人們對焊接鋼管節點的性能了解甚少,直到1947年世界上第一個現代化的海洋平臺在墨西哥海灣建成后,人們才真正認識到鋼管作為結構構件的優越性乐天堂平台登录,從而促使人們開始探索鋼管結構的性能乐天堂平台登录。而后,在將近半個多世紀里乐天堂平台登录,世界各國涌現出許多造型獨特乐天堂平台登录、構造優美乐天堂平台登录、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點的樹形支承結構,具有造型獨特乐天堂平台登录、簡捷明快的特點;日本大阪的Kansai機場航站樓屋面結構,采用了圓管截面的曲線三角桁架;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;還有加拿大多倫多Skydome的開合屋蓋、法國戴高樂機場的高速鐵路火車站等都是著名的鋼管結構建筑。
 
鋼結構直縫鋼管的發展要晚于西歐、北美、日本等國,但在最近十年,鋼管結構在我國也得到了飛速發展。特別是以鳥巢為代表的奧運場館落成,不僅為2008年奧運會樹立一座獨特的歷史性的標志性建筑,而且在世界建筑發展史上也具有開創性意義,為21世紀的中國和世界建筑發展提供歷史見證,該工程首次采用低合金高強鋼Q460,大大節省了鋼材用量。除此以外,我國先后建成了一些大型的鋼管結構建筑,如國家大劇院、長春體育館乐天堂平台登录、上海體育館、虹口體育館、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、沈陽桃仙機場、濟南遙墻國際機場等,其中,國家大劇院大廳立柱首次采用耐火耐候埋弧焊鋼管,鋼管由珠江鋼管公司提供,可在600℃以上的溫度下,不變形不軟化,在室外不作任何防腐操施的情況下,可長期不受腐蝕;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。這些鋼管結構的建成對管結構在我國的推廣應用起著非常積極的作用。
 
直縫鋼管鋼結構作為新型的結構形式,近幾年來在世界各國得到了迅速發展。最近5年,歐洲的鋼管用量增加了25%。來自北美鋼鐵研究所的統計數字證實,隨著美國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,1999年的交貨量為225萬t,有替代露天結構材料的趨勢。據美國LTV鋼鐵公司估計乐天堂平台登录,在最近5年,美國結構管材的消耗量每年以5%~10%的速度增長乐天堂平台登录。日本是一個多地震國家乐天堂平台登录,建筑業采用H型鋼結構比較多乐天堂平台登录,但最近幾年也在大力開發和應用直縫鋼管鋼結構乐天堂平台登录,且規格大型化,斷面復雜化,現已生產邊長為700mm,壁厚16~32mm的大型鋼管結構乐天堂平台登录,用于建筑結構柱。
 
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勢,在建筑中所占的比例越來越大,鋼管結構也取得較大的突破。鋼管結構中的管桁架結構以它獨特的優勢受到人們的青睞。管桁架整體性能好,扭轉剛度大且外表美觀,制作乐天堂平台登录、安裝、翻身、起吊都比較容易;制作的鋼管屋架,具有結構輕、剛度好、節省鋼材,并能充分發揮材料強度等優點,尤其是在由長細比控制的壓桿及支撐系統中采用更為經濟。目前采用這種結構的建筑物基本屬于公共建筑,我國現已采用這種結構的建筑物有10多個,其跨度為50~90m。該結構具有造型美觀(可建成平板形、圓拱形、任意曲線形)、制作安裝方便乐天堂平台登录、結構穩定性好乐天堂平台登录、屋蓋剛度大、經濟效果好等特點。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勢乐天堂平台登录。從網架結構的受力特點可以看出,當其邊長比大于1.5時乐天堂平台登录,其受力特點從雙向變為單向受力,因此對于大多數矩形平面建筑來說,主要是單向受力結構。鋼管桁架結構類似于平面鋼桁架,屬于單向受力結構,但桁架的上弦由于增大寬度后,使原平面桁架起控制作用的上弦桿件的穩定性得到了提高乐天堂平台登录,其各向穩定性相同,節省材料用量。鋼管桁架結構是在網架結構的基礎上發展起來的乐天堂平台登录,與網架結構相比具有其獨特的優越性和實用性,結構用鋼量也較經濟。目前這種結構主要應用在一些大型公共建筑中,在工業廠房柱及屋架、輕鋼結構和住宅鋼結構中的應用潛力也很大。
 
我國鋼結構直縫鋼管的發展要晚于西歐、北美、日本等國,但在最近十年,鋼管結構在我國也得到了飛速發展。特別是以鳥巢為代表的奧運場館落成,不僅為2008年奧運會樹立一座獨特的歷史性的標志性建筑,而且在世界建筑發展史上也具有開創性意義,為21世紀的中國和世界建筑發展提供歷史見證,該工程首次采用低合金高強鋼Q460,大大節省了鋼材用量。除此以外,我國先后建成了一些大型的鋼管結構建筑乐天堂平台登录,如國家大劇院、長春體育館、上海體育館、虹口體育館、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乐天堂平台登录、沈陽桃仙機場乐天堂平台登录、濟南遙墻國際機場等,其中,國家大劇院大廳立柱首次采用耐火耐候埋弧焊鋼管,鋼管由珠江鋼管公司提供,可在600℃以上的溫度下,不變形不軟化乐天堂平台登录,在室外不作任何防腐操施的情況下,可長期不受腐蝕;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(表2)是國內大型的圓管結構建筑乐天堂平台登录,它的指廊和高架連廊則采用了方管結構。這些鋼管結構的建成對管結構在我國的推廣應用起著非常積極的作用。
 
鋼管結構作為新型的結構形式,近幾年來在世界各國得到了迅速發展。最近5年,歐洲的鋼管用量增加了25%。來自北美鋼鐵研究所的統計數字證實,隨著美國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,1999年的交貨量為225萬t,有替代露天結構材料的趨勢乐天堂平台登录。據美國LTV鋼鐵公司估計,在最近5年乐天堂平台登录乐天堂平台登录,美國結構管材的消耗量每年以5%~10%的速度增長乐天堂平台登录。日本是一個多地震國家,建筑業采用H型鋼結構比較多,但最近幾年也在大力開發和應用鋼管結構乐天堂平台登录,且規格大型化,斷面復雜化,現已生產邊長為700mm,壁厚16~32mm的大型鋼管結構乐天堂平台登录,用于建筑結構柱。
 
近年來,隨著我國鋼鐵產量的不斷增長乐天堂平台登录,鋼結構以其自身的優勢,在建筑中所占的比例越來越大,鋼管結構也取得較大的突破。鋼管結構中的管桁架結構以它獨特的優勢受到人們的青睞。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;制作的鋼管屋架,具有結構輕乐天堂平台登录、剛度好乐天堂平台登录、節省鋼材,并能充分發揮材料強度等優點,尤其是在由長細比控制的壓桿及支撐系統中采用更為經濟。目前采用這種結構的建筑物基本屬于公共建筑,我國現已采用這種結構的建筑物有10多個乐天堂平台登录,其跨度為50~90m。該結構具有造型美觀(可建成平板形乐天堂平台登录、圓拱形乐天堂平台登录、任意曲線形)、制作安裝方便、結構穩定性好、屋蓋剛度大、經濟效果好等特點。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勢乐天堂平台登录。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為單向受力乐天堂平台登录,因此對于大多數矩形平面建筑來說,主要是單向受力結構。鋼管桁架結構類似于平面鋼桁架,屬于單向受力結構乐天堂平台登录,但桁架的上弦由于增大寬度后乐天堂平台登录,使原平面桁架起控制作用的上弦桿件的穩定性得到了提高,其各向穩定性相同乐天堂平台登录,節省材料用量。鋼管桁架結構是在網架結構的基礎上發展起來的,與網架結構相比具有其獨特的優越性和實用性乐天堂平台登录,結構用鋼量也較經濟。目前這種結構主要應用在一些大型公共建筑中,在工業廠房柱及屋架、輕鋼結構和住宅鋼結構中的應用潛力也很大。
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