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鋼管結(jié)構(gòu)起初用于海上或近海結(jié)構(gòu),如海洋平臺結(jié)構(gòu)。當(dāng)時人們對焊接鋼管節(jié)點的性能了解甚少,直到1947年世界上 個現(xiàn)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(jié)構(gòu)構(gòu)件的優(yōu)越性,從而促使人們開始探索鋼管結(jié)構(gòu)的性能。而后,在將近半個多世紀里,世界各國涌現(xiàn)出許多造型獨特、構(gòu)造優(yōu)美、功能卓越的鋼管結(jié)構(gòu),如德國Stuttgart機場候機大廳采用鋼管構(gòu)件鑄鋼節(jié)點的樹形支承結(jié)構(gòu),具有造型獨特、簡捷明快的特點;日本大阪的Kansai機場航站樓屋面結(jié)構(gòu),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(nèi)注入水用于防火,正好彌補了鋼結(jié)構(gòu)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的鋼管結(jié)構(gòu)建筑。
直縫鋼管的經(jīng)濟作用
直縫鋼管生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展開始于建設(shè)制造業(yè)的興起。19 世紀初期石油的開發(fā),兩次世界大戰(zhàn)期間艦船、鍋爐、飛機的制造,第二次世界大戰(zhàn)后火電鍋爐的制造,化學(xué)工業(yè)的發(fā)展以及石 油天然氣的鉆采和運輸?shù)龋加辛Φ赝苿又笨p鋼管工業(yè)在品種、產(chǎn)量和質(zhì)量上的發(fā)展。 直縫鋼管不僅用于輸送流體和粉狀固體、交換熱能、制造機械零件和容器,它還是一種經(jīng)濟鋼材。用直縫鋼管制造建筑結(jié)構(gòu)網(wǎng)架、支柱和機械支架,可以減 輕重量,節(jié)省金屬20~40%,而且可實現(xiàn)工廠化機械化施工。用直縫鋼管制造公路橋梁不但可節(jié)省鋼材、簡化施工,而且可大大減少涂保護層的面積,節(jié)約投資和維護費用。所以,任何其他類型的鋼材都不能完全代替直縫鋼管,但直縫鋼管可以代替部分型材和棒材。直縫鋼管對國民經(jīng)濟發(fā)展和人類生活品質(zhì)的提高關(guān)系甚大,遠勝于其他鋼材。從人們的日常用具、家具、供排水、供氣、通風(fēng)和采暖設(shè)施到各種農(nóng)機用具的制造、地下資源的開發(fā)、國防和航天所用槍炮、子彈、導(dǎo)彈、火箭等都離不開直縫鋼管。 正由于直縫鋼管與人類生活、生產(chǎn)活動密不可分,直縫鋼管工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)不僅發(fā)展迅速,而且推陳出新,直縫鋼管生產(chǎn)在鋼鐵工業(yè)中占有不可替代的位置。
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近年來,隨著我國鋼鐵產(chǎn)量的不斷增長,鋼結(jié)構(gòu)以其自身的優(yōu)勢,在建筑中所占的比例越來越大,鋼管結(jié)構(gòu)也取得較大的突破。鋼管結(jié)構(gòu)中的管桁架結(jié)構(gòu)以它獨特的優(yōu)勢受到人們的青睞。管桁架整體性能好,扭轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(jīng)濟。目前采用這種結(jié)構(gòu)的建筑物基本屬于公共建筑,我國現(xiàn)已采用這種結(jié)構(gòu)的建筑物有10多個,其跨度為50~90m。該結(jié)構(gòu)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、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、屋蓋剛度大、經(jīng)濟效果好等特點。與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)相比,管桁架結(jié)構(gòu)省去下弦縱向桿件和網(wǎng)架的球節(jié)點,可滿足各種不同建筑形式的要求,尤其是構(gòu)筑圓拱和任意曲線形狀比網(wǎng)架結(jié)構(gòu)更有優(yōu)勢。從網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的受力特點可以看出,當(dāng)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?shù)矩形平面建筑來說,主要是單向受力結(jié)構(gòu)。鋼管桁架結(jié)構(gòu)類似于平面鋼桁架,屬于單向受力結(jié)構(gòu),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(wěn)定性得到了提高,其各向穩(wěn)定性相同,節(jié)省材料用量。鋼管桁架結(jié)構(gòu)是在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)相比具有其獨特的優(yōu)越性和實用性,結(jié)構(gòu)用鋼量也較經(jīng)濟。目前這種結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用在一些大型公共建筑中,在工業(yè)廠房柱及屋架、輕鋼結(jié)構(gòu)和住宅鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用潛力也很大。
如何增加鋼管的使用壽命呢?對鋼基體涂鍍是常用的方法,也是各種方法中效果 的一種。鍍鋅大大的增加了鋼的耐腐蝕性,也使得熱鍍鋅方管、熱鍍鋅角鋼等產(chǎn)品的銷量增加。由于熱鍍鋅的工藝溫度比較高,對回火溫度較低的材料很容易使其在鍍鋅的過程中被退火,從而硬度降低。此外對配合件使用熱鍍鋅還要考慮鍍層的厚度對配合公差的影響。熱鍍鋅是將除銹后的鋼構(gòu)件浸入600℃左右高溫融化的鋅液中,使鋼構(gòu)件表面附著鋅層,鋅層厚度對5mm以下薄板不得小于65μm,對厚板不小于86μm。從而起到防腐蝕的目的。近年來大量出現(xiàn)的輕鋼結(jié)構(gòu)體系中的壓型鋼板等。也較多采用熱鍍鋅防腐蝕。熱鍍鋅的首道工序是酸洗除銹,然后是清洗。這兩道工序不徹底均會給防腐蝕留下隱患,所以必須處理徹底。
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