• 直缝焊管在钢结构中的应用现状及前景

    发布日期:2019-08-28

    一、钢级
      从某种程度上讲,油气管线的发展史就是钢级不断提高的历史,使用高钢级、大口径、提高管线输送压力可以大幅度地节省钢材,降低工程成本。目前管线钢主流钢级已达到X80(屈服≥555MPa),X100(屈服≥690MPa)、X120(屈服≥840MPa)管线钢技术也陆续成功并见诸报道,正待进入商用阶段。国内的冶金、轧钢技术的进步和蓬勃发展,正是以管线钢的飞速发展为标志的。
      目前国内结构钢钢级仍然停留在Q235和Q345两个牌号上。奥运会场馆鸟巢工程使用低合金高强度钢Q460,大大节省了钢材,对钢结构行业向前迈进具有开创性意义,对进一步推广使用级别高的高强钢具有重要示范意义。
      管线钢制造技术已经非常成熟、可靠,管线钢属于低碳微合金控轧钢,采用锰和微合金强化,具有优异的焊接性能和力学性能。在100℃以下使用强度不会损失,相信在钢结构行业将大有用武之地。
      二、标准
      钢管结构虽然具有众多优异性能,应用前景广阔,但在目前的推广应用中仍存在诸多不利因素,标准因素就是其中之一。主要表现在设计规范缺乏,标准不尽完善,基础标准不齐等方面,长期出现无标可依的局面,跟不上行业发展的需要。可喜的是,经过行业各方面多年的共同努力,行业标准《钢管结构技术规程》已完成送审稿的审查,结束无标可依的局面指日可待。标准的不尽完善和基础标准不齐主要体现在以下几个方面:
      (1)现行钢结构标准、规程仍将钢级限制在Q345以下,给设计和使用级别高的钢材带来限制,制约了钢结构行业技术的发展。
      (2)结构用钢管标准体系中缺乏《结构用直缝埋弧焊钢管》的标准,虽然在GB3091《低压流体输送用焊接钢管》的范围中提到了“也适用于结构用直缝钢管”,但在钢结构规范、规程中并没有采用GB3091标准,造成埋弧焊直缝焊管选型无标可依。
      三、应用
      钢管具有的良好性能,是1947年世界上个现代化的海洋平台在墨西哥海湾建成后,人们才认识到的,也促使人们从那时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、构造优美、功能良好的钢管结构,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、简捷明快的特点。
      我国钢管结构的发展要晚于西欧、北美、日本等国,但在近十年,钢管结构在我国也了飞速发展。特别是以鸟巢为代表的奥运场馆落成,不仅为2008年奥运会树立了一座的历史性的标志性建筑,而且在世界建筑发展史上也具有开创性意义,为21世纪的中国和世界建筑发展提供了历史见证。该工程采用低合金高强钢Q460,大大节省了钢材用量。大剧院大厅立柱采用耐火耐候埋弧焊钢管,可在600℃以上的温度下,不变形不软化,在室外不作任何防腐措施的情况下,可长期不受腐蚀。除此以外,我国先后建成了一些大型的钢管结构建筑,如长春体育馆、广州体育馆、广州新白云机场航站楼等,这些钢管结构建筑的建成对管结构在我国的推广应用起着非常积的作用。
      钢管结构作为新型的结构形式,近几年来在世界各国了迅速发展。近5年,欧洲的钢管用量增加了250/。来自北美钢铁所的统计数字证实,随着美国钢铁工业以底层商业建筑市场为开发目标,钢管结构的需求也呈上升之势,据美国LTV钢铁公司估计,在近5年,美国结构管材的消耗量每年以5%~10%的速度增长。日本是一个多地震,建筑业采用日型钢结构比较多,但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的大型钢管结构,用于建筑结构柱。
      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,钢管结构也取得了较大的突破。钢管结构中的管析架结构以它的优势受到人们的青睐。管析架整体性能好,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、屋盖刚度大和经济效果好等特点。与网架结构相比,管析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有优势。钢管析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的优势和实用性,结构用钢量也比较节省。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。