一、鋼級
從某種程度上講,油氣管線的發展史就是鋼級不斷提高的歷史,使用高鋼級、大口徑、提高管線輸送壓力可以大幅度地節省鋼材,降低工程成本。目前管線鋼主流鋼級已達到X80(屈服≥555MPa),X100(屈服≥690MPa)、X120(屈服≥840MPa)管線鋼技術也陸續成功并見諸報道,正待進入商用階段。國內的冶金、軋鋼技術的進步和蓬勃發展,正是以管線鋼的發展為標志的。
目前國內結構鋼鋼級仍然停留在Q235和Q345兩個牌號上。奧運會場館鳥巢工程使用低合金鋼Q460,節省了鋼材,對鋼結構行業向前邁進具有開創性意義,對進一步推廣使用級別高的高強鋼具有重要示范意義。
管線鋼制造技術已經非常成熟、,管線鋼屬于低碳微合金控軋鋼,采用錳和微合金,具有優異的焊接性能和力學性能。在100℃以下使用強度不會損失,相信在鋼結構行業將大有用武之地。
二、標準
鋼管結構雖然具有眾多優異性能,應用前景廣闊,但在目前的推廣應用中仍存在諸多不利因素,標準因素就是其中之一。主要表現在設計規范缺乏,標準不盡完善,基礎標準不齊等方面,長期出現無標可依的局面,跟不上行業發展的需要??上驳氖?,經過行業各方面的共同努力,行業標準《鋼管結構技術規程》已完成送審稿的審查,結束無標可依的局面指日可待。標準的不盡完善和基礎標準不齊主要體現在以下幾個方面:
(1)現行鋼結構標準、規程仍將鋼級限制在Q345以下,給設計和使用級別高的鋼材帶來限制,制約了鋼結構行業技術的發展。
(2)結構用鋼管標準體系中缺乏《結構用直縫埋弧焊鋼管》的標準,雖然在GB3091《低壓流體輸送用焊接鋼管》的范圍中提到了“也適用于結構用直縫鋼管”,但在鋼結構規范、規程中并沒有采用GB3091標準,造成埋弧焊直縫焊管選型無標可依。
三、應用
鋼管具有的良好性能,是1947年世界上個現代化的海洋平臺在墨西哥海灣建成后,人們才認識到的,也促使人們從那時開始探索鋼管結構的性能。而后,在將近半個多世紀里,世界各國涌現出許多造型、構造優美、功能良好的鋼管結構,如德國Stuttgart機場候機大廳采用鋼管構件鑄鋼節點的樹形支承結構,具有造型、簡捷明快的特點。
我國鋼管結構的發展要晚于西歐、北美、日本等國,但在近十年,鋼管結構在我國也了發展。特別是以鳥巢為代表的奧運場館落成,不僅為2008年奧運會樹立了一座的歷史性的標志性建筑,而且在世界建筑發展史上也具有開創性意義,為21世紀的中國和世界建筑發展提供了歷史見證。該工程采用低合金高強鋼Q460,節省了鋼材用量。大劇院大廳立柱采用耐火耐候埋弧焊鋼管,可在600℃以上的溫度下,不變形不軟化,在室外不作任何措施的情況下,可長期不受腐蝕。除此以外,我國先后建成了一些大型的鋼管結構建筑,如長春體育館、廣州體育館、廣州新白云機場航站樓等,這些鋼管結構建筑的建成對管結構在我國的推廣應用起著非常積的作用。
鋼管結構作為新型的結構形式,近幾年來在世界各國了發展。近5年,歐洲的鋼管用量增加了250/。來自北美鋼鐵所的統計數字證實,隨著美國鋼鐵工業以底層商業建筑市場為目標,鋼管結構的需求也呈上升之勢,據美國LTV鋼鐵公司估計,在近5年,美國結構管材的消耗量每年以5%~10%的速度增長。日本是一個多地震,建筑業采用日型鋼結構比較多,但近幾年也在大力和應用鋼管結構,且規格大型化,斷面復雜化,現已生產邊長為700mm,壁厚16~32mm的大型鋼管結構,用于建筑結構柱。
近年來,隨著我國鋼鐵產量的不斷增長,鋼結構以其自身的優勢,在建筑中所占的比例越來越大,鋼管結構也取得了較大的突破。鋼管結構中的管析架結構以它的優勢受到人們的青睞。管析架整體性能好,扭轉剛度大且外表美觀,制作、安裝、翻身、起吊都比較容易;制作的鋼管屋架,具有結構輕、剛度好、節省鋼材,并能充分發揮材料強度等優點,尤其是在由長細比控制的壓桿及支撐系統中采用為經濟。目前采用這種結構的建筑物基本屬于公共建筑,我國現已采用這種結構的建筑物有10多個,其跨度為50~90m。該結構具有造型美觀(可建成平板形、圓拱形、任意曲線形)、制作安裝方便、結構穩定性好、屋蓋剛度大和經濟效果好等特點。與網架結構相比,管析架結構省去下弦縱向桿件和網架的球節點,可滿足各種不同建筑形式的要求,尤其是構筑圓拱和任意曲線形狀比網架結構有優勢。鋼管析架結構是在網架結構的基礎上發展起來的,與網架結構相比具有其的優勢和實用性,結構用鋼量也比較節省。目前這種結構主要應用在一些大型公共建筑中,在工業廠房柱及屋架、輕鋼結構和住宅鋼結構中的應用潛力也很大。