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第7课 管桁架设计

1、钢管结构简述

钢管结构是由圆管和矩形管（含方管）制作加工而成的结构。钢管结构可以是独立的梁、柱构件，也可以组合成格构式构件。钢管材料的加工有热加工管和冷成型管。由于钢管结构在力学、防腐性能和经济指标上的优越性，逐渐为人们所认识。

钢管结构的种类

A按生产方法分类

（1）无缝管——热轧管、冷轧管、冷拔管、挤压管、顶管

（2）焊管

（a）按工艺分——电弧焊管、电阻焊管（高频、低频）、气焊管、炉焊管

（b）按焊缝分——直缝焊管、螺旋焊管

B按断面形状分类

（1）简单断面钢管——圆形钢管、方形钢管、椭圆形钢管、三角形钢管、六角形钢管、菱形钢管、八角形钢管、半圆形钢圆、其他

（2）复杂断面钢管——不等边六角形钢管、五瓣梅花形钢管、双凸形钢管、双凹形钢管、瓜子形钢管、圆锥形钢管、波纹形钢管、表壳钢管、其他

钢管结构的特点：

管材截面的几何特性好，截面材料绕行心分布，截面回转半径大，抗扭能力强。作为受压或压弯和双向受弯构件，其承载力较高。

从抗流体动力特性来说，圆管截面最好。在风力和水流作用下，其作用效应大为降低。矩形管截面与其他开口截面相类同。

在平均厚度和截面积相同的情况下，钢管的外表面积约为开口截面50~60%左右。对防腐蚀有利，而且可以节约涂层材料。50~60%左右。对防腐蚀有利，而且可以节约涂层材料。

其节点连接适合采用直接对接焊接。可不通过节点板和其它连接件，即省工又省料。5外形比较美观。

6必要时，还可以在管内灌注混凝土，以形成组合构件。

由于管结构具有上述优点，故用钢量省，与由开口截面制作的结构相比，在工业建筑中能节约钢材20%左右，在塔架结构中节约量可达50%。

钢管结构可根据构件的受力情况，采用圆管结构或矩形管结构，也可混合使用。矩形管一般用作弦杆，而圆管用作腹杆。弦杆也可采用工字钢或H作腹杆。弦杆也可采用工字钢或H型钢，而腹杆用矩形管或圆管。

结论：圆管适用于轴心受力和受扭构件，轴心受压时稳定性最好。矩形管适用于轴心受力、受弯、偏心受力和受扭构件轴心受拉时强度最高。适用的规范

《钢结构设计规范》适用的规范《钢结构设计规范》和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》技术规范。

工业与民用建筑中钢管结构的适用范围

A直接将钢管作为独立的实腹构件。如：方管檩条、单根的钢管柱子、烟囱、圆管通廊和工业管道。

B将钢管作为杆件，组成格构式结构或构件。如：管桁架、格构式柱子或支架，以及网架和塔架等。

对管壁厚度较小（如6mm以内）的钢管结构不适用于有对管壁厚度较小（如

6mm以内）的钢管结构不适用于有强烈浸蚀作用的环境。仅适用于屈服强度不大于345N/mm2以及屈强比（fy/fu）≤0.8的管材。即用于Q235和Q345钢。

钢管结构的构造要求

钢管截面的宽（或径）厚比限值：（弹性设计时）

受力钢管的壁厚不得小于2mm，也不宜大于25mm

板件径厚比、宽厚比

构件的长细比及构件计算长度同普钢构件钢管结构的一般构造要求：

主管的外部尺寸不应小于支管的外部尺寸，主管的壁厚不应小于支管的壁厚。

主管与支管或两支管轴线之间的夹角不宜小于30°。主管与支管或两支管轴线之间的夹角不宜小于30°

支管与主管的连接节点处，除搭接型节点外，尽量避免偏心。偏心满足-0.55

≤e/h(e/d)≤0.25时，计算节点和受拉主管可不考虑偏心的影响。

支管与主管的连接焊缝，应沿全周连续焊接并平滑过渡。

有间隙的K形或N形节点中，支管间隙a应不小于两支管有间隙的K形或N形节点中，支管间隙a壁厚之和。6在搭接的K形和N形节点中其搭接率应满足25%~100%。在搭接的K形和

N形节点中其搭接率应满足25%~100%。7在搭接节点中，当支管厚度不同时，薄壁管应搭在厚壁管上；支管强度等级不同时，低强度管应搭在高强度管上。

角焊缝的焊脚尺寸hf：对矩形管hf≤1.5t,对圆管hf≤2t,t为相连板件中较薄焊件的厚度

支管与主管的连接可采用角焊缝或部分角焊缝部分对接焊缝。当支管与主管的管壁之间的夹角大于或等于120°的区域宜用对接焊缝或带坡口的角焊缝。

钢管构件的主要受力部位应避免开孔