钢管结构设计的基本知识

钢结构的八大基础知识钢结构的八大基础知识一、钢结构的特点1钢结构自重较轻2钢结构工作的可靠性较高3钢材的抗振（震）性、抗冲击性好4钢结构制造的工业化程度较高5钢结构可以准确快速地装配6容易做成密封结构7钢结构易腐蚀8钢结构耐火性差二、常用钢结构用钢的牌号及性能1炭素结构钢：Q195、Q215、Q235等2低合金高强度结构钢3优质碳素结构钢及合金结构钢4专门用途钢三、钢结构的材料选用原则钢结构的材料选用原则是保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏，根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑的。

《钢结构设计规范》GB50017-2003提出的四种钢材型号是“宜”使用的型号，是在条件许可时的首先选择，并不禁止其它型号的使用，只要使用的钢材满足规范的要求即可。

四、主要钢结构技术内容高层钢结构技术根据建筑高度和设计要求分别采用框架、框架支撑、筒体和巨型框架结构，其构件可采用钢、劲性钢筋混凝土或钢管混凝土。

钢构件质轻延性好，可采用焊接型钢或轧制型钢，适用于超高建层建筑；劲性钢筋混凝土构件刚度大，防火性能好，适用于中高层建筑或底部结构；钢管混凝土施工简便，仅用于柱结构。

空间钢结构技术空间钢结构自重轻、刚度大、造型美观，施工速度快。

以钢管为杆件的球节点平板网架、多层变截面网架及网壳等是我国空间钢结构用量最大的结构型式。

具有空间刚度大，用钢量低的优点，在设计、施工和检验规程，并可提供完备的CAD。

除网架结构外，空间结构尚有大跨悬索结构、索膜结构等。

轻钢结构技术伴随着轻型彩色钢板制成墙体和屋面围护结构组成的新结构形式。

由5mm以上钢板焊接或轧制的大断面薄壁H型钢墙梁和屋面檩条，圆钢制成柔性支持系统和高强螺栓连接构成的轻钢结构体系，柱距可从6m到9m，跨度可达30m或更大，高度可达十几米，并可设轻型吊四。

用钢量20～30kg/m2。

现已有标准化的设计程序和专业化生产企业，产品质量好，安装速度快，重量轻，投资少，施工不受季节限制，适用于各种轻型工业厂房。

钢结构设计知识点
一、钢结构的主要材料
钢结构主要使用钢材、木材和混凝土等材料。

其中，钢材更为常用，
分为结构钢、钢筋和钢板。

结构钢包括H型钢，槽钢，角钢，方钢，工字钢，圆钢等。

钢筋包括热轧钢筋，冷成型钢筋，冷轧和热轧挤压桁架钢筋等。

钢板种类较多，主要有热轧钢板、冷轧钢板、容器钢板、夹层钢板、
钢管等。

二、钢结构设计原则
1、要求钢结构设计的基本原则是：设计符合技术规范，安全可靠，
结构紧凑，重量轻，结构刚性好，抗震性能好。

2、在其中一杆件或连接部位的剪切强度设计中，要消除泊松失稳机制，确保设计强度和稳定性。

3、要求各支座及杆件连接的设计方案、连接件类型及尺寸要符合有
关规范的规定，各支座、杆件及连接件应经过力学分析，确保结构可靠性。

4、结构连接要求结实牢固，能够利用好材料的钢性能，使用方便，
保持良好的外观。

三、钢结构设计步骤
1、钢结构设计的第一步是分析设计条件，即明确结构用途和其要求
的荷载、尺寸、重量等，根据设计要求制定设计方案。

2、钢结构设计的第二步是确定荷载、结构成形方式、材。

1.钢结构设计时，挠度超出限值，会后什么后果？影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）；影响正常使用的振动；影响正常使用的其它特定状态。

2.采用直缝钢管代替无缝管，不知能不能用？结构用钢管中理论上应该是一样，区别不是很大，直缝焊管不如无缝管规则，焊管的形心有可能不在中心，所以用作受压构件时尤其要注意，焊管焊缝存在缺陷的机率相对较高，重要部位不可代替无缝管，无缝管受加工工艺的限制管壁厚不可能做的很薄（相同管径的无缝管平均壁厚要比焊管厚），很多情况下无缝管材料使用效率不如焊管，尤其是大直径管。

无缝管与焊管最大的区别是用在压力气体或液体传输上（DN）o3.什么是长细比？结构的长细比人=ul∕i,i为回转半径。

概念可以简单的从计算公式可以看出来：长细比即构件计算长度与其相应回转半径的比值。

从这个公式中可以看出长细比的概念综合考虑了构件的端部约束情况，构件本身的长度和构件的截面特性。

长细比这个概念对于受压杆件稳定计算的影响是很明显的，因为长细比越大的构件越容易失稳,。

可以看看关于轴压和压弯构件的计算公式,里面都有与长细比有关的参数。

对于受拉构件规范也给出了长细比限制要求，这是为了保证构件在运输和安装状态下的刚度。

对稳定要求越高的构件，规范给的稳定限值越小。

4.长细比和挠度是什么关系呢？1.挠度是加载后构件的的变形量，也就是其位移值。

2.细比用来表示轴心受力构件的刚度〃长细比应该是材料性质。

任何构件都具备的性质，轴心受力构件的刚度，可以用长细比来衡量。

3.挠度和长细比是完全不同的概念。

长细比是杆件计算长度与截面回转半径的比值。

挠度是构件受力后某点的位移值。

5.挠度在设计时不符合规范，用起拱来保证可不可以这样做？1、结构对挠度进行控制，是按正常使用极限状态进行设计。

对于钢结构来说，挠度过大容易影响屋面排水、给人造成恐惧感，对于混凝土结构来说挠度过大，会造成耐久性的局部破坏（包括混凝土裂缝）。

第六节明钢管的管身应力分析及结构设计一、明钢管的荷载明钢管的设计荷载应根据运行条件，通过具体分析确定，一般有以下几种：(1)内水压力。

包括各种静水压力和动水压力，水重，水压试验和充、放水时的水压力。

(2)钢管自重。

(3)温度变化引起的力。

(4)镇墩和支墩不均匀沉陷引起的力。

(5)风荷载和雪荷载。

(6)施工荷载。

(7)地震荷载。

(8)管道放空时通气设备造成的负压。

钢管设计的计算工况和荷载组合应根据工程的具体情况参照钢管设计规范采用。

二、管身应力分析和结构设计明钢管的设计包括镇墩、支墩和管身等部分。

前二者在上节中已经讨论过，这里主要讨论管身设计问题。

明钢管一般由直管段和弯管、岔管等异形管段组成。

直管段支承在一系列支墩上，支墩处管身设支承环。

由于抗外压稳定的需要，在支承环之间有时还需设加劲环。

直管段的设计包括管壁、支承环和加劲环、人孔等附件。

支承在一系列支墩上的直管段在法向力的作用下类似一根连续梁。

根据受力特点，管身的应力分析可取如图13-14所示的三个基本断面：跨中断面1-1；支承环附近断面2-2和支承环断面3-3。

以下介绍明钢管计算的结构力学方法。

图13-14 管身计算断面（一）跨中断面（断面1-1)管壁应力采用的坐标系如图13-15所示。

以x表示管道轴向，r表示管道径向，θ表示管道切向，这三个方向的正应力以、、表之，并以拉应力为正。

图中表明了管壁单元体的应力状态，剪应力r 下标的第一个符号表此剪应力所在的面（垂直x轴者称x面，余同），第二个符号表示剪应力的方向，如表示在垂直x轴的面上沿e向作用的剪应力。

1.切向（环向）应力。

管壁的切向应力主要由内水压力引起。

对于水平管段，管道横截面上的水压力如图13-16(a),它可看作由图13-16(b)的均匀水压力和图13-16(c)的满水压力组成。

这两部分的水压力在管壁中引起的切向应力为式中D、δ--管道内径和管壁计算厚度，cm；γ--水的容重，0.001；H--管顶以上的计算水头，㎝；θ--管壁的计算点与垂直中线构成的圆心角，如图13-16(c)所示。

管工基础知识-管工基础知识是指在管工专业学习中，学生应该掌握的最基本的知识。

它包括管工材料、制造工艺、结构力学、机械原理、流体力学、传热学、管道设计、仪表及控制、焊接技术和检验等多个方面。

1、管工材料管工材料是指用于制造管道和部件的各种材料，包括金属材料、非金属材料、复合材料等。

金属材料主要指钢管、铜管、铝管、不锈钢管、铸铁管等，非金属材料主要指橡胶管、塑料管、玻璃纤维管等，复合材料主要指增强塑料管等。

学习管工材料时，要了解材料的物理性能、力学性能、热物理性能、电磁特性、耐腐蚀性、成本等。

2、制造工艺制造工艺指管道及其零部件的制造方法，主要包括冷加工、热加工、机械加工、焊接、表面处理等。

冷加工主要指将钢材或其他金属材料进行冷挤压、冷拉伸、冷弯曲等操作；热加工主要指将钢材或其他金属材料进行热处理，使其具有更好的力学性能；机械加工主要指用机床加工管道及其零部件，如钻孔、削、铣、磨等；焊接主要指用焊接方法将管道及其零部件连接起来；表面处理主要指对管道及其零部件进行阳极氧化、电镀、热处理等，使其表面更加平整、光滑、防腐蚀性更好。

3、结构力学结构力学是指应用力学原理分析和设计结构物体的力学问题，主要包括材料力学、结构力学和结构抗力计算等。

学习结构力学时，要熟悉材料的力学性质，如弹性模量、抗压强度等，以及材料的力学变形特性，如屈服点、屈服应力、断裂应力等；要学习结构力学中的各种理论，如基本力学定律、方程、公式、图解等；还要学习结构抗力计算，即根据管道及其零部件的结构尺寸、材料性能、工艺条件等，计算出管道及其零部件的承载能力，以确保管道及其零部件的正常使用。

4、机械原理机械原理是指机械系统的运动特性。

学习机械原理时，要学习机械的基本概念，如力、功、能量、动量等；要学习力学的基本定律，如牛顿第一定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律、动量定律、能量定律等；要学习机械运动的基本概念，如直线运动、圆周运动、摆动运动、转动运动等；要学习机械装置的基本概念，如轴、轴承、传动装置等；要学习机械装置的基本原理，如瞬态分析原理、稳态分析原理、动态分析原理等。

钢结构设计基本知识：节点设计[工程类精品文档]本文内容极具参考价值,如若有用,请打赏支持,谢谢!钢结构设计基本知识：节点设计连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。

在结构分析前，就应该对节点的形式有充分思考与确定。

有时出现的一种情况是，最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致，如果你不能确信这种不一致带来的偏差差在工程许可范围内（5%），就必须避免。

按传力特性不同，节点分刚接，铰接和半刚接。

初学者宜选择可以简单定量分析的前两者。

常用的参考书[2]有丰富的推荐的节点做法及计算公式。

连接的不同对结构影响甚大。

比如，有的刚接节点虽然承受弯矩没有问题，但会产生较大转动，不符合结构分析中的假定。

会导致实际工程变形大于计算数据等的不利结果。

连接节点有等强设计和实际受力设计两种常用的方法，初学者可偏安全选用前者。

设计手册[2]中通常有焊缝及螺栓连接的表格等供设计者查用，比较方便。

也可以使用结构软件的后处理部分来自动完成。

具体设计主要包括以下内容：1.焊接：对焊接焊缝的尺寸及形式等，规范有强制规定，应严格遵守。

焊条的选用应和被连接金属材质适应。

E43对应Q235，E50对应Q345.Q235与Q345连接时，应该选择低强度的E43，而不是E50.焊接设计中不得任意加大焊缝。

焊缝的重心应尽量与被连接构件重心接近。

其他详细内容可查规范关于焊缝构造方面的规定。

2.栓接：铆接形式，在建筑工程中，现已很少采用。

普通螺栓，抗剪性能差，可在次要结构部位使用。

高强螺栓，使用日益广泛。

常用8.8s和10.9s两个强度等级。

根据受力特点分承压型和摩擦型。

两者计算方法不同。

高强螺栓最小规格M12.常用M16~M30.超大规格的螺栓性能不稳定，应慎重使用。

自攻螺丝，用于板材与薄壁型钢间的次要连接。

在低层墙板式住宅中也常用于主结构的连接。

难以解决的是自攻过程中防腐层的破坏问题。

3.连接板：需验算栓孔削弱处的净截面抗剪等。

连接板厚度可简单取为梁腹板厚度加4mm，则除短梁或有较大集中荷载的梁外，常不需验算抗剪。

土木工程知识点-钢结构的知识汇总钢桁架，钢支撑，钢托架，钢支架的区别钢桁架：主要是采用型钢做成的平行结构，主要是在钢结构柱间垂直支撑作用。

在过路天桥上经常见到，两边的受力梁基本是桁架结构。

钢支撑：主要是梁与梁、柱与柱间的交叉支撑，一般是角钢拼焊的或是圆钢20以上直径做成。

钢托架：主要是用来支撑较重物体的钢结构，主要在于行车梁垂直的抗风柱结构上，用于安装桥架等，起到托付作用。

钢支架：在钢结构中主要在钢柱或行车梁下部使用，柱上起承压，行车梁下起受压力，为桥架、母线、管道进行承载，吊挂结构。

钢结构造价预算钢结构造价就是钢结构设计、制作、安装及维护的总价。

当然里面包含了各个单位的成本、管理费、利润和各种税费。

楼主说的钢结构造价应该是除设计外的制作及安装费用。

其中，制作包含:原材料费用、制作费用、油漆费用、运输费用;安装包含:材料费、人工费、机械费、措施费等。

除此外还包含各个单位的管理费、利润和税金。

钢结构工程的特点1、钢结构自重较轻；2、钢结构工作的可靠性较高；3、钢材的抗振（震）性、抗冲击性好；4、钢结构制造的工业化程度较高；5、钢结构可以准确快速地装配；6、钢结构室内空间大；7、容易做成密封结构；8、钢结构易腐蚀；9、钢结构耐火性差。

钢结构的类型钢结构包括四个类型：⒈门式钢结构；⒉框架钢结构纯框架、中心支撑框架、偏心支撑框架、框筒（密柱框架）;⒊网架结构网架、网壳；⒋索膜结构悬索结构、膜结构，其中膜结构又包括张拉式、骨架式和充气式膜结构。

钢结构除锈在金属管道的防腐蚀中，使用任何保护涂层的金属表面，在涂装前必须进行适当的表面处理，包括除锈、除油、磷化、氧化、表面调整和钝化封闭等，其中除锈是最常见的工作。

钢结构除锈剂不含有强酸、销酸等强腐蚀性的有机酸是由多种酸式盐、分散剂、渗透剂和清洗助剂、多种缓蚀剂等组成。

对金属工件完全没有任何腐蚀性，为最安全的除锈剂，本品只和金属表面锈迹和表面上的氧化皮层发生反应，不会金属本体发生反应。