钢管结构设计的基本知识ppt课件

设计指标： 钢材和焊缝的强度设计值采用了普钢的规 定值，见《钢结构设计规范》 强度设计值的折减系数： 无垫板的单面对接焊缝0.85 施工条件较差的高空安装焊缝0.9 屋架、刚架横梁中采用冷成型矩形管的受压 弦杆及支座斜杆：0.95 同时存在时，其折减系数应连乘。
钢管截面的宽（或径）厚比限值 ：（弹性设计时） 1 受力钢管的壁厚不得小于2mm，也不宜大于 24mm 2 圆管：受压或受弯 d/t不宜大于100 235 fy d是圆管外径 3 矩形管：各种受力状态 b/t、h/t≤40 235 fy b、h是矩形管的宽度和高度
钢管材料
根据生产方式不同，可分为冷成型管和热加工管两大类。 冷成型管：一般有两种，用高频电阻焊焊接的直缝管（不进行后续热 处理即可使用）和用溶化焊（埋弧焊）焊接的直缝管或螺旋管（必要 时对焊缝进行局部热处理）。 在建筑建筑结构中，一般采用高频电阻焊的冷成型直缝管。在钢管混 凝土wenku.baidu.com构中曾采用埋弧焊焊接的钢管（管材尺寸较大）。 热加工管： 共有下列几种 1 热轧无缝钢管 2 炉焊管、 3 将冷成型管进行后续热处理使之达到与热轧无缝管等效的冶金条件、 4 对电阻焊的直缝管在最后定型前的成型过程中加热者，属于热加工 管 结论：除炉焊管外，热加工管的成本较高，而冷成型管不但生产成本低， 还具有尺寸准确和生产灵活等优点，故建筑结构用钢管一般采用冷成 型管或炉焊管。热加工管的力学性能等同于热轧型钢，而冷成型钢管 由于在制作过程中出现的冷作硬化现象以及由此形成的残余应力.
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》和《冷弯薄壁型钢结构 技术规范》
基本设计规定
设计原则： 国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》 以概率理论为基础的极限状态设计方法，以分项 系数设计表达式进行计算。 承重构件按承载能力极限状态和正常使用极限状 态进行设计。 计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度 时，应采用荷载设计值（荷载标准值乘以荷载分 项系数）；计算疲劳和正常使用极限状态的变形 时，应采用荷载标准值。《建筑结构荷载规范》
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： 1 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。 2 主管与支管或两支管轴线之间的夹角不宜小于30°。 3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。 4 支管与主管的连接焊缝，应沿全周连续焊接并平滑过渡。 5 有间隙的K形或N形节点中，支管间隙a应不小于两支管 壁厚之和。
11 格构式管柱在受有较大横向力（弯矩或剪力）处 和运送单元的两端应设置横隔外，对细长类管柱可 适当增加横隔数量。
钢管结构计算的一般规定



在静力荷载作用下，不需验算局部稳定的热加工钢管在计 算中可考虑塑性发展系数r，而冷成型管则不考虑塑性发 展，及取r=1.0 在动力荷载作用下，不论热加工管或冷成型管，均不考虑 塑性发展，r=1.0 园钢管和矩形管构件在计算中存在的差别： 园钢管构件的强度按净截面计算，整体稳定按毛截面计 算，局部稳定按净截面计算，变形用毛截面计算。 矩形管构件的抗压强度按有效净截面计算，抗拉强度按 净截面计算，稳定按有效截面计算，变形按毛截面计算。 主管和支管的轴心受拉压设计值按普钢杆件承载力设计值 设计（钢结构规范的第5章）。支管的轴心力设计值不应 超过节点承载力设计值。
6 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。 8 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 9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。 10 钢管构件的主要受力部位应避免开孔，如必须开孔时， 应采取适当的补强措施。
工业与民用建筑中钢管结构的适用范围



适用于钢管制作的结构和构件 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：钢管 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 强烈浸蚀作用的环境。 仅适用于屈服强度不大于355N/mm2以及屈强比（fy/fu） ≤0.8的管材。即用于Q235和Q345钢。
钢管结构设计的基本知识
前言



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。国内除网架结构大量使用园钢管外， 在其它工业建筑中也开始采用钢管结构，如成都无缝钢管 厂、上钢一厂、武钢1580mm热轧厂房等 《钢结构设计规范》只适用于不直接承受动力荷载的钢管 结构。
一.钢管结构的种类和特点

种类：钢管是封闭截面，在建筑结构中使用的钢管一般为薄壁管，有 圆管（CHS)和矩形管(RHS)两种，方管是矩形管的特殊规格。 钢管结构的特点： 1 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。 2 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。 3 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 的50~60%左右。对防腐蚀有利，而且可以节约涂层材料。 4 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%。