国产精品VIDEOS麻豆,精品 在线 视频 亚洲,免费的夜夜欢爱夜夜爽视频,欧美 国产 亚洲视频

直縫焊管在鋼結構中的應用前景

作者：黎劍峰等    
時間：2009-12-22 20:26:03 [收藏]
摘 要：文章比較了無縫管、直縫焊管和螺焊管的各自優缺點，提出了鋼結構用鋼管的選型建議，綜述了國內外鋼管結構的應用現狀，分析了直縫焊管在鋼結構中的應用前景。 關鍵詞：直縫焊管 鋼管結構 應用
    1.前言
    隨著人類文明的不斷進步，許多大空間、大跨度建筑如體育館、展覽館、機場航站樓、地鐵站、大型工業廠房等不斷涌現出來，特別是2008年奧運會在北京召開，鋼結構經典之作在北京、天津、青島、沈陽等地精彩展現，極大地帶動國內鋼結構行業的發展，給予鋼結構行業創新發展的歷史機遇，顯然傳統的鋼筋混凝土結構、木結構、砌筑結構等很難實現這種大跨度空間結構形式。
    自然界中的許多例子顯示了圓管形狀在受壓、受扭以及多方向受彎下的卓越的結構性能，人們正是從這些風中蘆葦、雨中翠竹中受到啟發，鋼結構傳統設計理念得到突破，將圓管結構與建筑外形相結合，形成極具魅力的鋼管結構，給世人以無限的視覺沖擊和美的享受。鋼管結構的最大優點是能將人們對建筑物的功能要求、感官要求以及經濟效益要求完美地結合在一起。
    由于鋼材產量的快速增長、國家政策導向以及鋼結構設計、科研、施工隊伍日益強大等諸多有利因素的影響，鋼管結構憑借其自身優越的性能，近年來其應用得到飛速發展，應用范圍幾乎涉及所有結構領域，包括房屋建筑、橋梁、堤壩、海洋平臺和塔桅結構等。
    2.鋼管的分類及特點
    2.1 鋼管的分類
    目前鋼管可按軋制工藝、是否有縫以及截面形狀等方法進行分類。按軋制工藝分類，鋼管可分為熱軋鋼管和冷軋鋼管；按鋼管是否有縫分類，鋼管分為無縫鋼管和焊接鋼管，其中常用焊接鋼管按焊縫種類又可分為高頻焊管、直縫埋弧焊管、螺旋埋弧焊管等3種；按截面形狀分類，鋼管可分為圓管和方矩形管。
    2.2 幾種鋼管的比較和選型
    無縫鋼管:無縫鋼管的壁厚可以較厚，但生產成本高，而且管徑也受到一定程度的限制，鋼結構市場前景不大。
    高頻焊鋼管：高頻焊管管形好，壁厚均勻，焊接產生的內外毛刺通過相應刀具刮平，在線通過無損檢測嚴格控制焊縫質量，自動化程度很高，生產成本低廉，但壁厚相對較薄，管徑相對較小，壁厚一般不超過10mm，管徑一般不超過16”，鋼結構中特別適合制作管桁架結構。
    直縫埋弧焊管：采用雙面埋弧焊焊接工藝，在靜態條件下焊接，焊縫質量高，焊縫短，產生缺陷的幾率很小，鋼管通過全長機械或水壓擴徑，管形好，尺寸精確，鋼管壁厚范圍和管徑范圍較寬，管徑范圍可達16”～72”，壁厚范圍可達6.0mm～60mm，自動化程度較高，相對于無縫鋼管，生產成本較低，適合制作房屋建筑、橋梁、堤壩、海洋平臺等鋼結構承載用立柱、超大跨度建筑結構以及要求抗風抗震的塔桅結構。
    螺旋埋弧焊管：焊縫呈螺旋線分布，焊縫長，制管時邊成型邊焊接，處于動態條件下焊接，焊接應力大，產生缺陷的幾率很大，且具有延遲性，其抗彎、抗壓和抗扭性能不如直縫埋弧焊管，同時由于焊接位置限制，產生的馬鞍形和魚脊形焊縫，影響美觀，另外施工過程中，螺旋焊母管節點處的相貫線焊縫割裂了螺旋縫，產生較大的焊接應力，因而大大削弱構件的安全性能，因此在鋼結構不宜使用螺旋埋弧焊管。
    2.3 鋼管結構的特點
    近年來鋼管結構之所以倍受人們親睞，和鋼管本身具有的優異特性分不開，大致可歸納如下：
    1) 截面具有雙軸對稱、截面形心和剪心重合等特點，截面慣性矩對各軸相同，作為受彎和受壓構件的優勢突出。
    2) 截面閉合，抗扭剛度大、板件局部穩定好。尤其是圓管截面，抵抗扭轉特別有效。
    3）外觀簡捷、平滑，桿件可直接焊接于同一點，可不用節點板，以節省鋼材。
    4）相比開口截面而言，截面具有表面平整、無死角以及外表面積小等特點，有利于節省防腐和防火涂料，也便于除塵。
    5）鋼管截面的風阻力系數小，當暴露在流體（如風、水流）中時有著顯著的優點。
    6）鋼管結構的內部空間可利用。鋼管內填充混凝土（鋼管混凝土結構）不僅能提高構件的承載力，而且還能延長構件的耐火極限（平均可達2h）；管內注水，可利用內部水循環進行防火；傳輸液體，如輸油管線，排雨水管等；管內還可以放預應力索，施加體內預應力。
    2.4 鋼管截面與其他截面的性能指標比較
    鋼管結構較其他結構的優越性，可從構件的截面特性、受力性能、經濟效益等幾個方面對比得出。表1是幾種常見鋼結構構件截面和物理特性：H型鋼、工字鋼、方鋼管、圓鋼管，表1中各截面的單位質量相近。從表1中的對比可以看出，開口截面（H型鋼和工字鋼）的兩個主軸方向的慣性矩和回轉半徑、截面抗彎模量相差較大，對于在主軸方向平面內單向受彎比較有利，但不宜單獨作軸心受壓構件或斜彎曲（雙向彎曲）構件；而鋼管截面的兩個主軸方向的慣性矩和回轉半徑、截面抗彎模量相同，單一桿件的穩定性較好；雙軸對稱的圓、方（矩）形截面構件的截面形心和剪心重合，具有良好的抗扭特性；對于相同斷面面積的管材（圓鋼管、方（矩）形鋼管）和開口截面型材（H型鋼、工字鋼），前者的外表面積約為后者的0.6倍，這表面鋼管構件需要的防火和防腐材料要比開口截面型鋼節約大約40%；方鋼管與圓鋼管的風阻體型系數也遠小于開口型鋼構件，適宜暴露在室外及流體中。
    圓鋼管與方（矩）形鋼管的性能也略有差異。在力學性能方面，方鋼管的抗彎性能要好于圓鋼管，抗扭性能要略遜于圓鋼管。但方（矩）形截面構件表面平整，節點處的相貫線是直線，更便于制作安裝。從人們審美角度和尺寸范圍看，圓管更適用于大型場館的立柱，既承載又美觀，方（矩）形管更適用于網架結構。

    3.直縫焊管制造工藝及設備
    直縫焊鋼管具有管形好，成本低，得益于現代化焊管制造工藝。直縫焊管的制造工藝一般有如下幾種方式：ERW，UOE，JCOE以及傳統的三輥成型工藝，前3種成型是長輸油氣管線的主要生產方式，采用高頻焊或多絲埋弧焊焊接技術，生產效率較高，每支鋼管可根據客戶要求定長，一般為12m，單支鋼管不存在環形對接焊縫。而傳統的成型工藝，采用三輥成型卷制鋼管和單絲焊工藝，其生產效率低下，且受成型工藝的影響，單管長度不超過6m，環形對接縫較多，既影響美觀，又影響使用，已經跟不上鋼結構行業發展的要求。
    番禺珠江鋼管有限公司作為特大型專業直縫焊接鋼管制造企業，現擁有直縫焊管生產線4條，包括：UOE機組1條，折彎式JCOE機組1條，旋壓式JCOE機組1條，ERW機組1條，幾乎囊括所有當代最新直縫制管技術和工藝。
    3.1 UOE制管機組
    UOE是焊管成型過程中的三個重要工序—— U成型、O成型和擴徑的英文縮寫。即將邊部預先按要求彎曲后的鋼板分別在U成型機和O成型機內壓成U形和O形管坯，然后再將O形管坯焊接后進行擴徑（Expanding）加工。

    UOE鋼管以其尺寸精度高，殘余應力小，質量穩定等優點廣泛應用于寒凍地
    1帶，酸性服役環境，海洋等惡劣工況的長輸管線領域。UOE成型法是當今國際上最先進的成形方法，作為大口徑直縫埋弧焊管生產工藝 UOE法以生產效率高和產品質量好著稱，但設備造價昂貴，投資規模大。
    3.2 旋壓式JCOE機組
    旋壓式JCOE機組，其成型工作原理是采用液壓馬達帶動約13m長的芯軸輥對鋼板進行連續旋彎，引起鋼板的JCO彎曲成型,其成型過程分兩步進行：第1步，首先將心軸輥上的縱向分布的液壓控制T型鍵旋轉至6點位置，將鋼板送進T型鍵并夾緊，然后鋼板隨心軸逆時針旋轉，旋至一半，松開T型鍵，完成第1步，這時鋼板由“一”字形變成J形；第2步，將J形管坯推至心軸的另一邊，重復第1步動作，完成另一半的成型，這時J形管坯變成開口較小的C形管坯，通過下道預焊工序而將管坯變成O形。該成型方式，具有成型精度高、成型速度快、應力分布均勻、殘余應力小，而且換模快捷，特別適合中小批量鋼管的生產。
    3.3 折彎式JCOE機組
    折彎式JCOE機組，其成型方式為步進式壓力折彎成型，壓力和步間距均由計算機精確控制，工作壓力最大可達到5200噸，對16Mn成型壁厚可達50mm，是目前國內最大的折彎成型機組。產品直徑：16＂～64＂（φ406～φ1800mm），壁厚：6.4～60mm，材質：B級～X80，單管長度：3～12.5m。
    3.4 ERW機組
    ERW焊管機組從美國引進，自動化程度高，設備先進、產品有圓管、方、矩形管和鋼板樁。圓管外為
    4″～14″（Ф114mm～Ф355mm），壁厚3.0mm～12.7mm，材質達X70。方管規格為100X100～250X250mm壁厚3.0～10.0mm，矩形管規格：120X80～350X150mm，壁厚3.0～10.0mm.

    4.直縫焊管在鋼結構中應用現狀及前景
    鋼管結構起初用于海上或近海結構，如海洋平臺結構。當時人們對焊接鋼管節點的性能了解甚少，直到1947年世界上第一個現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構構件的優越性，從而促使人們開始探索鋼管結構的性能。而后，在將近半個多世紀里，世界各國涌現出許多造型獨特、構造優美、功能卓越的鋼管結構，如德國Stuttgart機場候機大廳采用鋼管構件鑄鋼節點的樹形支承結構，具有造型獨特、簡捷明快的特點；日本大阪的Kansai機場航站樓屋面結構，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，管截面內注入水用于防火，正好彌補了鋼結構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著名的鋼管結構建筑。
    我國鋼管結構的發展要晚于西歐、北美、日本等國，但在最近十年，鋼管結構在我國也得到了飛速發展。特別是以鳥巢為代表的奧運場館落成，不僅為2008年奧運會樹立一座獨特的歷史性的標志性建筑，而且在世界建筑發展史上也具有開創性意義，為21世紀的中國和世界建筑發展提供歷史見證，該工程首次采用低合金高強鋼Q460，大大節省了鋼材用量。除此以外，我國先后建成了一些大型的鋼管結構建筑，如國家大劇院、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、沈陽桃仙機場、濟南遙墻國際機場等，其中，國家大劇院大廳立柱首次采用耐火耐候埋弧焊鋼管，鋼管由珠江鋼管公司提供，可在600℃以上的溫度下，不變形不軟化，在室外不作任何防腐操施的情況下，可長期不受腐蝕；長春體育館是我國首次使用大截面方鋼管的國內最大跨度的方鋼管網殼工程；廣州新白云國際航站樓屋蓋（表2）是國內大型的圓管結構建筑，它的指廊和高架連廊則采用了方管結構。這些鋼管結構的建成對管結構在我國的推廣應用起著非常積極的作用。
    鋼管結構作為新型的結構形式，近幾年來在世界各國得到了迅速發展。最近5年，歐洲的鋼管用量增加了25%。來自北美鋼鐵研究所的統計數字證實，隨著美國鋼鐵工業以底層商業建筑市場為開發目標，鋼管結構的需求也呈上升之勢，1999年的交貨量為225萬t，有替代露天結構材料的趨勢。據美國LTV鋼鐵公司估計，在最近5年，美國結構管材的消耗量每年以5%～10%的速度增長。日本是一個多地震國家，建筑業采用H型鋼結構比較多，但最近幾年也在大力開發和應用鋼管結構，且規格大型化，斷面復雜化，現已生產邊長為700mm，壁厚16～32mm的大型鋼管結構，用于建筑結構柱。
    近年來，隨著我國鋼鐵產量的不斷增長，鋼結構以其自身的優勢，在建筑中所占的比例越來越大，鋼管結構也取得較大的突破。鋼管結構中的管桁架結構以它獨特的優勢受到人們的青睞。管桁架整體性能好，扭轉剛度大且外表美觀，制作、安裝、翻身、起吊都比較容易；制作的鋼管屋架，具有結構輕、剛度好、節省鋼材，并能充分發揮材料強度等優點，尤其是在由長細比控制的壓桿及支撐系統中采用更為經濟。目前采用這種結構的建筑物基本屬于公共建筑，我國現已采用這種結構的建筑物有10多個，其跨度為50～90m。該結構具有造型美觀（可建成平板形、圓拱形、任意曲線形）、制作安裝方便、結構穩定性好、屋蓋剛度大、經濟效果好等特點。與網架結構相比，管桁架結構省去下弦縱向桿件和網架的球節點，可滿足各種不同建筑形式的要求，尤其是構筑圓拱和任意曲線形狀比網架結構更有優勢。從網架結構的受力特點可以看出，當其邊長比大于1.5時，其受力特點從雙向變為單向受力，因此對于大多數矩形平面建筑來說，主要是單向受力結構。鋼管桁架結構類似于平面鋼桁架，屬于單向受力結構，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定性得到了提高，其各向穩定性相同，節省材料用量。鋼管桁架結構是在網架結構的基礎上發展起來的，與網架結構相比具有其獨特的優越性和實用性，結構用鋼量也較經濟。目前這種結構主要應用在一些大型公共建筑中，在工業廠房柱及屋架、輕鋼結構和住宅鋼結構中的應用潛力也很大。

    5.結語及建議
    鋼管結構作為一種新型的結構形式，具有廣闊的應用前景，為現代化鋼管企業的發展提供了新的機遇，但在目前的推廣應用中仍然有諸多的不利因素，需要用戶、設計單位、行業協會與生產廠家多方共同推動：
    1）已有的規范有待進一步完善。例如規范中的空間KK、KT、TT等節點承載力公式中，沒有充分考慮到空間節點腹桿間的相互作用對節點承載力的影響；冷成型方管中截面圓角效應對節點承載力的影響；實際工程中，交錯焊縫的影響；殘余應力、疲勞破壞和節點的剛度問題等需進一步規范和完善。
    2）應盡早制訂相關鋼管結構的設計施工規程、規范。直縫焊管生產成本低、價格較合理，且冷彎加工后冷作硬化鋼材強度提高，具有廣闊的應用前景。螺旋焊管本身存在著較嚴重的質量隱患，不太安全，在鋼管結構中不宜使用，而無縫鋼管的生產成本較高，市場的應用前景不大。
    3）需要對新型管節點進行研究。新的結構形式不斷產生新的節點形式，對于相當一部分工程中出現的管節點，缺乏設計規范的指導。例如主管為方管、支管為圓管的節點，方矩形主管旋轉45°后斜置斷面節點，雙弦桿節點等。
    4）鋼管結構設計時可考慮采用低合金高強度結構鋼或高鋼級管線鋼，對降低工程造價應該大有幫助。
    下載附件：
  • 點擊下載

    • "歡迎大家轉摘！轉載須注明中國建筑金屬結構協會建筑鋼結構網(metal168.com)謝謝合作！"

相關文章：

文章標題
建筑鋼結構網--中國建筑金屬結構協會建筑鋼結構分會官方
国产一卡2卡3卡4卡无卡免费网站, 国语自产精品视频在线九九, 亚洲欧洲国产综合AⅤ无码, 专区亚洲麻豆, 免费高清毛片无遮挡