建筑工程中钢结构管廊的设计问题

来源：核心期刊咨询网时间：2019-01-12 10:4212

摘要：这篇建筑工程师论文发表了建筑工程中钢结构管廊的设计问题， 随着钢结构在建筑工程中的广泛应用，钢结构管廊建造方式越来越普遍，做好钢结构管廊的设计和应用是确保建筑整体质量的重中之重。论文对钢结构管廊在建筑工程中的设计与应用进行了分析讨论。 关键

　　这篇建筑工程师论文发表了建筑工程中钢结构管廊的设计问题，　随着钢结构在建筑工程中的广泛应用，钢结构管廊建造方式越来越普遍，做好钢结构管廊的设计和应用是确保建筑整体质量的重中之重。论文对钢结构管廊在建筑工程中的设计与应用进行了分析讨论。

　　关键词：建筑工程师论文,钢结构管廊;建筑工程;设计与应用

　　一、大跨度钢结构种类和管廊概述

　　(一)大跨度钢结构种类。大跨鋼结构的结构体系一般分为普通钢结构体系、轻型钢结构体系和空间结构体系三种类型，普通钢结构体系包括钢框架结构和钢屋架结构两种形式;轻型钢结构体系包括门式钢架和金属拱壳结构两种形式;空间结构包括网架结构、网壳结构、悬索结构和薄膜结构四种形式，钢结构形式中常见的以网架结构、金属拱壳结构、悬索机构和薄膜结构为主。

　　(二)管廊概念。管廊顾名思义指的是管道的走廊，在建筑建造过程中，沿着建筑外围一定高度上(也有部分管廊在地下建造)，使用支架撑起的和走廊类似的空中走廊，这是一种工程建筑结构的独特设计。管廊式管架指的是将独立式管架按一定间距相邻布置，纵向位置使用连接构件进行连接，从而形成较为稳定的空间结构。纵向联系构件根据大小分为纵梁或桁架。钢结构管廊具有易加工、易组装、构件断面小、质量轻等优点，得到了广泛应用。但是在钢结构管廊的设计过程中也存在一些偏差，需要进一步改进和完善。

　　二、钢结构管廊的设计问题

　　管廊多是处于空中的建筑外围结构类型，要确保管廊使用的安全和经济高效，需要科学设计管廊的布置形式，认真做好各个结构位置和定受力点的计算和分析，精确计算承受荷载。

　　(一)科学设计钢结构管廊的结构布置形式。当前我国对大跨度钢结构塑性形和变形性能设计还没有标准规范要求，必须制定相关标准来规范，优化钢结构的建筑设计和安装施工。对于钢结构管廊结构设计来说，要重点考虑钢结构管廊的支撑结构。钢结构管廊水平外力通过结构纵梁先传递给垂直受力支撑结构，再传递到柱结构和基础结构。钢结构管廊的设计过程中，除了要考虑到钢结构的水平外力对垂直支撑结构的施加力外，还要考虑到支撑结构在施工和使用过程中受到其他的外加应力，比如温度应力、水平外力、管道碰撞等的影响。除此之外，钢结构管廊结构布置时还要考虑管廊的最小净空。因为钢结构管廊跨度比较大，要确保其在空中的稳定牢固，要对管廊进行桁架结构设计，如果缺少桁架设计或设计不科学，会造成管廊的最小净空无法达到要求。

　　(二)科学设计钢结构管廊荷载。钢结构管廊的荷载来源于垂直管道荷载、风荷载和地震荷载三个方面。首先，管道荷载承受力受管道支撑位置和管道跨度影响较大，当下方管道的直径较大时就具有较强的荷载承受能力，就可以省去次梁支撑结构设计。也就是说，钢结构管廊垂直荷载承受能力设计要考虑垂直荷载的传输途径、管道荷载承受能力以及管道位置。其次，风荷载和地震荷载是管廊结构设计中两个主要控制因素，结构内力和位移通常通过弹性方法计算，对于有抗震设防要求的结构，除了要做好地震作用下的弹性阶段计算外，还要进行弹塑阶段状态验算。风荷载是钢结构管廊水平方向上承受的主要荷载，管廊荷载设计中要考虑风荷载因素影响，根据《建筑结构荷载规范》准确计算风荷载，从而对承受风荷载的钢结构管廊构件进行稳固处理。同时荷载设计的内容还要考虑管廊通行重物对其造成的荷载压力。

　　(三)科学设计钢结构管廊构件。首先，管廊在建造过程中构件与构件会产生摩擦力，钢结构管廊设计要考虑管道的水平外力与垂直荷载所形成的构件之间的摩擦力，以及构件自身的重力。要根据相关公式计算除管廊构件的承受荷载和摩擦力，从而科学选择构件的结构形式。其次，构件的轴向应力问题也要在设计时结合管道支撑和次梁支撑结构荷载进行考虑，因为纵梁的轴向应力会随着钢结构管廊的水平外力增大而增大，从而增加管道荷载压力。另外，钢结构管廊的设计要考虑立柱长度问题，立柱长度过大会增加荷载传授途径，从而增加立柱受力。在计算立柱长度时可以选择组织框架柱平面外位移支撑点支距离。最后，要考虑变形能力，对刚度小的管廊结构，采取结构预期、施加预应力措施，可以实现现行变形构件规范;另外，管廊结构稳定承载力受预起拱影响较大，不同结构体系影响程度也会不同，预起拱不能有效提高钢结构体系弹塑性大的变形能力。

　　(四)科学设计钢结构管廊连接节点。钢结构管廊连接节点的设计也是管廊钢结构安全设计的关键环节，也是质量控制最薄弱的环节。为确保管廊结构的安全，首先要确定钢节点基于非线性分析的弹性小变形与弹塑性大变形性能的设计控制指标。一是节点设计承载力。钢结构桄榔节点承载力的安全控制指标不应该采取材料的屈服力，如果选择弹性极限荷载过于保守，比较科学的节点设计方法是以破坏荷载为基准，采取科学适度的安全系数来作为节点的设计承载力。二是节点变形能力。节点的变形能力是钢结构管廊构件当中的一个关键指标，因为钢节点类型多样，可以根据科学的分析和实验，确定钢结构管廊节点在双非线性分析的变形能力基础上的设计方法和控制指标，使钢结构管廊节点焊接长度和角度满足设计规范要求。

　　三、结语

　　钢结构体系作为一种平面布置灵活、受力性能优良的结构体系建筑，具有广阔的应用前景。钢结构管廊作为钢结构类型的常用形式，设计时要综合考虑各种影响因素，根据管廊结构的受力要求以及结构布置形式，从体系、构件以及节点等方面进行科学设计，保证钢结构管廊设计满足相关规范标准，提升钢结构管廊的安全性和经济性。

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