论钢结构工程中316l不锈钢管的应用与发展

随着生产规模的扩大以及人类文明的不断进步，许多大空间、大跨度建筑如体育馆、展览馆、机场航站楼、地铁站、大型工业厂房等不断涌现出来，显然钢筋混凝土 结构、木结构、砌筑结构等很难实现这种大跨度空间结构形式。由于钢材产量的快速增长、国家政策导向以及钢结构设计、科研、施工队伍日益强大等诸多有利因素 的影响，316l不锈钢管结构凭借其自身优越的性能，近年来其应用得到飞速发展，应用范围几乎涉及所有结构领域，包括房屋建筑、桥梁、堤坝、海洋平台和塔桅结构等。
   自然界中的许多例子显示了圆管形状在受压、受扭以及多方向受弯下的卓越的结构性能，人们正是从这些风中芦苇、雨中翠竹中受到启发，将管结构优越的结构性 能与极具魅力的建筑外形相结合形成316l不锈钢管结构。316l不锈钢管结构的最大优点是能将人们对建筑物的功能要求、感观要求以及经济效益要求完美地结合在一起。

管结构的分类和特点
   1 316l不锈钢管结构的分类
目前工程中使用的316l不锈钢管结构可按截面形状、结构形式和制作方法进行分类。按构件的截面形状可将316l不锈钢管结构分为三大类：即圆管结构（CHS）、方（矩）形管结 构（RHS）以及其他形状。由于外表和受力性能上的优越性，圆管结构和方管结构最为常见。按结构形式管结构可分为网架（网壳）、桁架、框架和316l不锈钢管混凝土结 构4种。而通常意义上，管结构是指采用圆管和方管作构件，管与管之间通过相贯焊接连接的结构。按制作方法来分，管结构可分为热轧316l不锈钢管结构、冷轧316l不锈钢管结构以 及焊接316l不锈钢管结构。热轧316l不锈钢管壁厚可以较大、制作成本高，冷轧316l不锈钢管壁厚相对较薄。
   2 圆管和方（矩）形316l不锈钢管结构的特点：
316l不锈钢管结构的特点，大致可归纳如下：
1) 圆管和方（矩）形截面都具有双轴对称、截面形心和剪心重合等特点；圆管和方管截面，截面惯性矩对各轴相同，作为受弯和受压构件的优势突出。
2)截面闭合，抗扭刚度大、板件局部稳定好。尤其是圆管截面，抵抗扭转特别有效。
3）外观简捷、平滑，杆件可直接焊接于同一点，可不用节点板，以节省钢材。
4）相比开口截面而言，圆管和方（矩）形截面具有表面平整、无死角以及外表面积小等特点，有利于节省防腐和防火涂料，也便于除尘。
5）316l不锈钢管截面的风阻力系数小，当暴露在流体（如风、水流）中时有着显著的优点。
6）316l不锈钢管结构的内部空间可利用。316l不锈钢管内填充混凝土（316l不锈钢管混凝土结构）不仅能提高构件的承载力，而且还能延长构件的耐火极限（平均可达2h）；管内注水，可利用内部水循环进行防火；传输液体，如输油管线，排雨水管等；管内还可以放预应力索，施加体内预应力。
7)316l不锈钢管结构的材料单价较普通开口截面形式的型钢高。
   3 316l不锈钢管截面与其他截面的性能比较
316l不锈钢管结构较其他结构的优越性，可从构件的截面特性、受力性能、经济效益等几个方面对比得出。表1是几种常见钢结构构件截面和物理特性：H型钢、工字钢、 方316l不锈钢管、圆316l不锈钢管，表1中各截面的单位质量相近。从表1中的对比可以看出，开口截面（H型钢和工字钢）的两个主轴方向的惯性矩和回转半径、截面抗弯模量相差 较大，对于在主轴方向平面内单向受弯比较有利，但不宜单独作轴心受压构件或斜弯曲（双向弯曲）构件；而316l不锈钢管截面的两个主轴方向的惯性矩和回转半径、截面抗 弯模量相同，单一杆件的稳定性较好；双轴对称的圆、方（矩）形截面构件的截面形心和剪心重合，具有良好的抗扭特性；对于相同断面面积的管材（圆316l不锈钢管、方 （矩）形316l不锈钢管）和开口截面型材（H型钢、工字钢），前者的外表面积约为后者的0.6倍，这表面316l不锈钢管构件需要的防火和防腐材料要比开口截面型钢节约大约 40%；方316l不锈钢管与圆316l不锈钢管的风阻体型系数也远小于开口型钢构件，适宜暴露在室外及流体中。方（矩）形316l不锈钢管与圆316l不锈钢管的性能也略有差异。在力学性能方面，方316l不锈钢管 的抗弯性能要好于圆316l不锈钢管，抗扭性能要略逊于圆316l不锈钢管。但方（矩）形截面构件表面平整，节点处的相贯线是直线，更便于制作安装。