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钢管结构起初用于海上或近海结构,如海洋平台结构。当时人们对焊接钢管节点的性能了解甚少,直到1947年世界上 个现代化的海洋平台在墨西哥海湾建成后,人们才真正认识到钢管作为结构构件的优越性,从而促使人们开始探索钢管结构的性能。而后,在将近半个多世纪里,世界各国涌现出许多造型独特、构造优美、功能卓越的钢管结构,如德国Stuttgart机场候机大厅采用钢管构件铸钢节点的树形支承结构,具有造型独特、简捷明快的特点;日本大阪的Kansai机场航站楼屋面结构,采用了圆管截面的曲线三角桁架;英国伦敦布什来恩宫,外露式的圆管截面桁架把立面荷载传递到立柱里,管截面内注入水用于防火,正好弥补了钢结构建筑耐火性差的弱点;还有加拿大多伦多Skydome的开合屋盖、法国戴高乐机场的高速铁路火车站等都是的钢管结构建筑。
近年来,随着我国钢铁产量的不断增长,钢结构以其自身的优势,在建筑中所占的比例越来越大,钢管结构也取得较大的突破。钢管结构中的管桁架结构以它独特的优势受到人们的青睐。管桁架整体性能好,扭转刚度大且外表美观,制作、安装、翻身、起吊都比较容易;制作的钢管屋架,具有结构轻、刚度好、节省钢材,并能充分发挥材料强度等优点,尤其是在由长细比控制的压杆及支撑系统中采用更为经济。目前采用这种结构的建筑物基本属于公共建筑,我国现已采用这种结构的建筑物有10多个,其跨度为50~90m。该结构具有造型美观(可建成平板形、圆拱形、任意曲线形)、制作安装方便、结构稳定性好、屋盖刚度大、经济效果好等特点。与网架结构相比,管桁架结构省去下弦纵向杆件和网架的球节点,可满足各种不同建筑形式的要求,尤其是构筑圆拱和任意曲线形状比网架结构更有优势。从网架结构的受力特点可以看出,当其边长比大于1.5时,其受力特点从双向变为单向受力,因此对于大多数矩形平面建筑来说,主要是单向受力结构。钢管桁架结构类似于平面钢桁架,属于单向受力结构,但桁架的上弦由于增大宽度后,使原平面桁架起控制作用的上弦杆件的稳定性得到了提高,其各向稳定性相同,节省材料用量。钢管桁架结构是在网架结构的基础上发展起来的,与网架结构相比具有其独特的优越性和实用性,结构用钢量也较经济。目前这种结构主要应用在一些大型公共建筑中,在工业厂房柱及屋架、轻钢结构和住宅钢结构中的应用潜力也很大。
直缝钢管的经济作用
直缝钢管生产技术的发展开始于建设制造业的兴起。19 世纪初期石油的开发,两次世界大战期间舰船、锅炉、飞机的制造,第二次世界大战后火电锅炉的制造,化学工业的发展以及石 油天然气的钻采和运输等,都有力地推动着直缝钢管工业在品种、产量和质量上的发展。 直缝钢管不仅用于输送流体和粉状固体、交换热能、制造机械零件和容器,它还是一种经济钢材。用直缝钢管制造建筑结构网架、支柱和机械支架,可以减 轻重量,节省金属20~40%,而且可实现工厂化机械化施工。用直缝钢管制造公路桥梁不但可节省钢材、简化施工,而且可大大减少涂保护层的面积,节约投资和维护费用。所以,任何其他类型的钢材都不能完全代替直缝钢管,但直缝钢管可以代替部分型材和棒材。直缝钢管对国民经济发展和人类生活品质的提高关系甚大,远胜于其他钢材。从人们的日常用具、家具、供排水、供气、通风和采暖设施到各种农机用具的制造、地下资源的开发、国防和航天所用枪炮、子弹、导弹、火箭等都离不开直缝钢管。 正由于直缝钢管与人类生活、生产活动密不可分,直缝钢管工业的生产技术不仅发展迅速,而且推陈出新,直缝钢管生产在钢铁工业中占有不可替代的位置。
如何增加钢管的使用寿命呢?对钢基体涂镀是常用的方法,也是各种方法中效果 的一种。镀锌大大的增加了钢的耐腐蚀性,也使得热镀锌方管、热镀锌角钢等产品的销量增加。由于热镀锌的工艺温度比较高,对回火温度较低的材料很容易使其在镀锌的过程中被退火,从而硬度降低。此外对配合件使用热镀锌还要考虑镀层的厚度对配合公差的影响。热镀锌是将除锈后的钢构件浸入600℃左右高温融化的锌液中,使钢构件表面附着锌层,锌层厚度对5mm以下薄板不得小于65μm,对厚板不小于86μm。从而起到防腐蚀的目的。近年来大量出现的轻钢结构体系中的压型钢板等。也较多采用热镀锌防腐蚀。热镀锌的首道工序是酸洗除锈,然后是清洗。这两道工序不彻底均会给防腐蚀留下隐患,所以必须处理彻底。
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