鋼結(jié)構(gòu)工程因為施工速度快、外形美觀等優(yōu)點,于是隨著發(fā)展,近年來在我國得以迅速發(fā)展,已逐步改變了由混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)一統(tǒng)天下的局面。
尤其是我國建筑業(yè)朝著安全、抗震、環(huán)保、效益型方向發(fā)展,鋼結(jié)構(gòu)工程建筑這一可持續(xù)發(fā)展的"綠色產(chǎn)業(yè)",成為現(xiàn)代化建筑的必然趨勢,是當前乃至今后很長一段時間我國建設領域和建筑技術(shù)發(fā)展的重點。
一、鋼管結(jié)構(gòu)的分類和特點
目前工程中使用的鋼結(jié)構(gòu)可按截面形狀、結(jié)構(gòu)形式和制作方法進行分類。按截面形式,鋼管結(jié)構(gòu)可分為圓管結(jié)構(gòu)(CHS)、方(矩)形管結(jié)構(gòu)(RHS)和其他形狀三類。由于在外表和受力性能方面的優(yōu)越性,圓管結(jié)構(gòu)和方管結(jié)構(gòu)的應用最廣。
按結(jié)構(gòu)形式來分,鋼管結(jié)構(gòu)可分為網(wǎng)架(網(wǎng)殼)、桁架、框架和鋼管混凝土結(jié)構(gòu)四種。鋼管結(jié)構(gòu)形式是指采用圓管和方管作構(gòu)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(jié)構(gòu)可分為熱軋鋼管結(jié)構(gòu)、冷軋鋼管結(jié)構(gòu)、焊接鋼管結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(gòu)件的優(yōu)勢最突出;截面閉合,抗扭剛度大、板件局部穩(wěn)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(jié)點板,以節(jié)省鋼材。
二、鋼管在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應用概況
目前,鋼管在鋼結(jié)構(gòu)中運用廣泛。鋼管結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點是能將人們對建筑物的功能要求、感觀要求和經(jīng)濟效益要求完美地結(jié)合在一起。鋼管結(jié)構(gòu)憑借其自身優(yōu)越的性能,近年來應用飛速發(fā)展,應用范圍幾乎涉及所有結(jié)構(gòu)領域,包括房屋建筑、橋梁、堤壩、海洋平臺結(jié)構(gòu)和塔桅等。
如長春體育館、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、濟南遙墻國際機場等,已大量使用鋼管結(jié)構(gòu)。其中,長春體育館是我國首次使用大截面方鋼管的國內(nèi)最大跨度的方鋼管網(wǎng)殼工程;廣州新白云國際機場航站樓屋蓋是國內(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)。
根據(jù)中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會對17家特級和29家一級鋼結(jié)構(gòu)制作廠消耗的鋼材品種統(tǒng)計,目前我國鋼管消耗量占鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量的9%~10%。按每年2000萬噸鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量計算,用于工程中的結(jié)構(gòu)用鋼管約為200萬噸,遠少于熱軋H型鋼,也遠低于日本、美國和歐洲的用量,表明鋼管在我國有著較大的發(fā)展空間。
三、鋼管結(jié)構(gòu)應用要求和發(fā)展前景
鋼管用鋼強度級別在各個應用技術(shù)規(guī)程里均有規(guī)定,但均應滿足《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》(GB50017-2003)的要求。一般分Q235、Q345、Q380、Q420四級。設計者根據(jù)鋼管在結(jié)構(gòu)中的功能和重要性選用各類鋼管。遇到設計中采用大直徑、厚壁鋼管時,一般由鋼結(jié)構(gòu)加工廠專門制作,各類結(jié)構(gòu)也規(guī)定了最小截面尺寸和技術(shù)要求。
在我國,鋼結(jié)構(gòu)方矩管的發(fā)展空間很大。我國H型鋼年產(chǎn)量約為500萬噸,方矩管產(chǎn)量僅為50萬噸,產(chǎn)量比為1︰0.1。而在發(fā)達國家,該比值一般為1︰1。
雖然鋼管結(jié)構(gòu)在我國建筑工程中的應用已經(jīng)得到長足的發(fā)展,但依然存在一些問題。為了促進鋼管結(jié)構(gòu)的進一步應用,建議大型鋼廠建立建筑鋼材研發(fā)中心,為用戶提供方便使用鋼材的解決方案,同時在需要的城市設立鋼材配送中心,急用戶所急,為用戶排憂解難。以此看來,面對中國鋼管工業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展仍存在著很多挑戰(zhàn)。