在力学性能方面,方钢管的抗弯性能要好于圆钢管

方钢管在结构工程中的应用与发展

在力学性能方面,方钢管的抗弯性能要好于圆钢管,抗扭性能要略逊于圆钢管。但方钢管截面构件表面平整,节点处的相贯线是直线,更便于制作安装。 表1 几种常见钢结构构件截面和物理特性 截面特性 圆管 方钢管 热轧方钢管 热轧低合金方钢管 截面尺寸 ...目前工程中使用的钢管结构可按截面形状、结构形式和制作方法进行分类。按构件的截面形状可将钢管结构分为三大类：即圆管结构（CHS）、方（矩）形管结构（RHS）以及其他形状。由于外表和受力性能上的优越性，圆管结构和方管结构最为常见。按结构形式管结构可分为网架（网壳）、桁架、框架和钢管混凝土结构 4种。而通常意义上，管结构是指采用圆管和方管作构件，管与管之间通过相贯焊接连接的结构。按制作方法来分，管结构可分为热轧方管结构、冷轧方管结构以及焊接钢管结构。热轧方管壁厚可以较大、制作成本高，冷轧方钢管壁厚相对较薄。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出。几种常见钢结构构件截面和物理特性：H型钢、工字钢、方钢管、圆钢管，表1中各截面的单位质量相近。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约 40％；方钢管与圆钢管的风阻体型系数也远小于开口型钢构件，适宜暴露在室外及流体中。方（矩）形钢管与圆钢管的性能也略有差异。在力学性能方面，方钢管的抗弯性能要好于圆钢管，抗扭性能要略逊于圆钢管。但方（矩）形截面构件表面平整，节点处的相贯线是直线，更便于制作安装。钢管结构作为新型的结构形式，近几年来在世界各国得到了迅速发展。最近5年，欧洲的钢管用量增加了25％。来自北美钢铁研究所的统计数字证实，随着美国钢铁工业以底层商业建筑市场为开发目标，方管结构的需求也呈上升之势，1999年的交货量为225万t，有替代露天结构材料的趋势。据美国LTV钢铁公司估计，在最近5年，美国结构方钢管的消耗量每年以5％〜10％的速度增长。日本是一个多地震国家，建筑业采用H型钢结构比较多，所以，H型钢的产量占型钢总产量的50％〜60％。但最近几年也在大力开发和应用钢管结构，且规格大型化，断面复杂化，现已生产边长为700mm，壁厚16〜32mm的大型方钢管结构，用于建筑结构柱。我国方矩管的发展空间很大，目前H型钢年产量约200万t，方矩管产量仅35万t，产量比为1：0.15，而在发达国家该比值一般为1：1. 本文由享鑫方管提供 www.xx-steel.com