钢结构管廊在建筑工程中的设计与应用

【摘要】钢结构是当前建筑工程主流的结构类型之一，其具有强度高、重量亲、变形能力强等诸多优点，特别适合用于大跨度、超长或者超重类型的建筑物，钢结构管廊因此应运而生，并且获得了较为广泛的应用。但是在钢结构管廊的设计和应用过程中，如果没有注意好钢结构管廊的布置形式、承受荷载、结构构件等工作的计算，就很容易导致钢结构管廊出现质量上的问题，引起整体工程质量上的不良影响。本文将对钢结构管廊在建筑工程中的设计与应用做出具体的分析和讨论。

【关键词】建筑工程;钢结构管廊;设计与应用

管廊即管道的走廊，在建筑工程的建造过程中，由于工程的设计或者对建筑结构的优化建造，在沿着建筑外围一定高度上，使用支架撑起和走廊类似的空中走廊，即称为管廊，也有部分管廊的建造位于地下。随着钢结构在建筑工程越来越深入和普遍的应用，钢结构管廊的建造方式也随之产生，但当前阶段做好钢结构管廊的设计和应用仍然要注意很多的问题。

1、钢结构管廊的设计问题

钢结构管廊的设计问题主要是由于钢结构本身作为建筑结构形式的一种需要加强对各个结构位置而定受力点的计算和分析，做好钢结构的连接工作;同时管廊作为建筑外围处于空中的结构类型，也需要对管廊的布置形式以及承受荷载等做好相应的计算工作，保证管廊使用的安全性和效益性。综合而言，要做好钢结构管廊的设计工作，应该注意做一下内容的设计工作：

1.1钢结构管廊的结构布置形式设计

首先，钢结构管廊的结构布置形式的设计应该考虑到钢结构管廊的支撑结构问题，通常钢结构管廊的水平外力会通过结构纵梁传给垂直受力支撑结构，然后传递到柱结构和基础结构。但如果在钢结构管廊的设计过程中，设计人员对于垂直支撑结构的受力问题考虑的太片面，只是单纯的考虑到钢结构的水平外力对垂直在支撑结构的施加力，没有考虑到支撑结构的施工和使用过程中遭受到的其余外加应力，例如温度应力、水平外力的传递过程、管道碰撞问题等等给水平支撑结构造成的影响，那么设计出来的水平支撑结构肯定无法满足钢结构管廊的设计要求。对待水平支撑结构的设计应该根据钢结构管廊的具体承受何在设置水平推力较大的位置为大管道的固定点位置，缩短水平外力传送到支撑结构的路径途径，同时在设计的过程中考虑到管道的位置划分情况是否会引起管道的碰撞等等，经历保持垂直支撑结构与钢结构管廊的中部保持对称形状，降低温度应力对支撑结构的影响。

其次，钢结构管廊的结构布置形式应该考虑到管廊的最小净空问题。通常钢结构管廊在设计过程中需要保持的跨度都会比较大，因此为了保证钢结构管廊的在空中的稳定性，应该对钢结构管廊设计相关桁架结构。但是在钢结构管廊的设计过程中，设计人员缺少对桁架的设计内容或者桁架的设计内容不够完善正确等等，造成了桁架上线支撑管道以及下弦距离路面或者管廊顶部之间的距离无法满足最小净空的要求。此时设计人员应该针对桁架下弦进行管道支撑调整作业，如果依然满足管廊净空的要求，那么只有对下线管道的底部标高进行相应的调整。

1.2钢结构管廊的荷载设计

钢结构管廊的荷载设计可以根据管廊的荷载承受来源分为三个方面：

首先，是对钢结构管廊的垂直管道荷载进行计算和设计以满足工程的要求，在钢结构管廊的设计内容中，最终承受垂直荷载的结构是管道，而管道的荷载承受能力又和管道的支撑位置以及管道的跨度息息相关，一般钢结构管廊的纵向柱之间的距离设置在6-9m的范围，如果下方的管道直径较大，荷载承受能力较强，那么就不需要在钢结构管廊中在设置次梁支撑结构。总而言之，考虑钢结构管廊的垂直荷载承受能力的设计，应该综合考量垂直荷载的传输途径以及最终承受荷载的管道荷载承受能力和管道位置的选择，在钢结构管廊的设计内容中应该尽量按照工程设计的荷载计算出合适的管道位置并且清晰的标注在结构图中，尤其是大直径管道支撑位置应该尤其标明。

其次，是对于钢结构管廊的垂直风荷载的外力影响设计问题。风荷载是钢结构管廊在水平方向上承受的主要荷载来源，在钢结构管廊的荷载设计中占据重要的位置。对此，设计人员在钢结构管廊的荷载设计中应该加入风荷载因素对钢结构产生的主要影响，并且根据《建筑结构荷载规范》对风荷载进行相应的计算，根据计算结果对承受风荷载的钢结构管廊构件进行水平支撑的作业处理。

最后，钢结构管廊的荷载设计还应该考虑管廊内部对钢结构管廊造成的荷载压力，其大多是行人、自行车等等，同时荷载设计的内容还应该考虑到地震效应对钢结构管廊的影响，在钢结构管廊的管道设计中添加地震效应的内容。

1.3钢结构管廊的构件问题

钢结构管廊在建造的过程中，钢结构构件与构件之间也会产生摩擦力，并以此引发许多需要在设计内容中考虑到的构件问题。

首先，钢结构管廊的设计应该考虑到管廊在建造过程中构件与构件的摩擦力问题，在钢结构管廊的设计中充分考虑到管道的水平外力与垂直荷载造成的构件与构件的摩擦，同时构件自身的重力问题也是设计时应该考虑的诸多内容之一。对此，设计师应该对钢结构管廊构件的承受荷载以及摩擦力按照相应的公式进行计算，按照计算结果确定构件的结构形式以及构件的荷载对整体管廊结构的影响，据此对钢结构管廊的结构形式进行进一步的优化设计。

其次，钢结构管廊的设计应该考虑到构件的轴向应力问题，在设计内容中对构件的轴向应力结合管道支撑以及次梁支撑结构的荷载进行综合的考量。其原因是当钢结构管廊的水平外力较大时，纵梁的轴向应力也会随之增大，给管道荷载造成的压力也会随之增大，因此必须在钢结构管廊的设计中考虑到构件的轴向应力问题。

同时，钢结构管廊的设计应该考虑到立柱的长度问题，力度的长度与钢结构的竖向荷载的传递长度息息相关，如果立柱长度过高，那么荷载的传授途径就会过长，增大了立柱在这一过程中的受力。通常在钢结构管廊的设计中，会对其俺找到无侧移框架计算，按照相关的程序默认值计算立柱的长度，不过这种计算方法精度不高，没有充分的考虑到竖向荷载对立柱的影响力，因此可以在计算立柱的长度时，选择组织框架柱平面外位移支撑点支距离。

最后，钢结构管廊的设计内容还应该包括单角钢的受压构件的长细化问题。通常来讲，钢结构管廊的结构设计中不会对角钢的最小回旋直径进行单角钢受压构件长细化的问题进行计算，然而这会在一定程度上影响大角钢的长细比的设计质量。因此在钢结构管廊的设计内容中选择添加单角钢受压构件的长细化问题进行计算，能够有效的提高钢结构管廊的构件质量。

1.4钢结构管廊连接节点的设计

钢结构管廊连接节点的设计也是管廊设计中一项重要的基础内容，设计人员应该对钢结构管廊中构件的焊接长度进行计算、对钢结构的侧面角焊接长度进行计算、对构件的拼接作业进行综合的考量等等，保证钢结构管廊连接节点的焊接长度和角度能够满足管廊工程的设计要求和工程规范。

2、结语

钢结构作为当前建筑工程中主要的结构形式，具有越来越广泛的应用前景。钢结构管廊作为钢结构的一种应用类型，应该在设计之初就充分考虑到钢结构自身作为建筑结构形式的种种影响因素，结合管廊这种特殊建筑结构受力要求，共同做好钢结构管廊的设计工作，保证钢结构管廊的设计能够满足工程的要求和国家规范，从源头上保证钢结构管廊的工程质量。

参考文献：

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