鋼結構管廊在建筑工程中的設計與應用

鄭輝

【摘要】鋼結構是當前建筑工程主流的結構類型之一，其具有強度高、重量親、變形能力強等諸多優點，特別適合用于大跨度、超長或者超重類型的建筑物，鋼結構管廊因此應運而生，并且獲得了較為廣泛的應用。但是在鋼結構管廊的設計和應用過程中，如果沒有注意好鋼結構管廊的布置形式、承受荷載、結構構件等工作的計算，就很容易導致鋼結構管廊出現質量上的問題，引起整體工程質量上的不良影響。本文將對鋼結構管廊在建筑工程中的設計與應用做出具體的分析和討論。

【關鍵詞】鋼結構管廊；建筑工程；設計與應用

管廊即管道的走廊，在建筑工程的建造過程中，由于工程的設計或者對建筑結構的優化建造，在沿著建筑外圍一定高度上，使用支架撐起和走廊類似的空中走廊，即稱為管廊，也有部分管廊的建造位于地下。隨著鋼結構在建筑工程越來越深入和普遍的應用，鋼結構管廊的建造方式也隨之產生，但當前階段做好鋼結構管廊的設計和應用仍然要注意很多的問題。

1、鋼結構管廊的設計問題

鋼結構管廊的設計問題主要是由于鋼結構本身作為建筑結構形式的一種需要加強對各個結構位置而定受力點的計算和分析，做好鋼結構的連接工作；同時管廊作為建筑外圍處于空中的結構類型，也需要對管廊的布置形式以及承受荷載等做好相應的計算工作，保證管廊使用的安全性和效益性。綜合而言，要做好鋼結構管廊的設計工作，應該注意做一下內容的設計工作：

1.1鋼結構管廊的結構布置形式設計

首先，鋼結構管廊的結構布置形式的設計應該考慮到鋼結構管廊的支撐結構問題，通常鋼結構管廊的水平外力會通過結構縱梁傳給垂直受力支撐結構，然后傳遞到柱結構和基礎結構。但如果在鋼結構管廊的設計過程中，設計人員對于垂直支撐結構的受力問題考慮的太片面，只是單純的考慮到鋼結構的水平外力對垂直在支撐結構的施加力，沒有考慮到支撐結構的施工和使用過程中遭受到的其余外加應力，例如溫度應力、水平外力的傳遞過程、管道碰撞問題等等給水平支撐結構造成的影響，那么設計出來的水平支撐結構肯定無法滿足鋼結構管廊的設計要求。對待水平支撐結構的設計應該根據鋼結構管廊的具體承受何在設置水平推力較大的位置為大管道的固定點位置，縮短水平外力傳送到支撐結構的路徑途徑，同時在設計的過程中考慮到管道的位置劃分情況是否會引起管道的碰撞等等，經歷保持垂直支撐結構與鋼結構管廊的中部保持對稱形狀，降低溫度應力對支撐結構的影響。

其次，鋼結構管廊的結構布置形式應該考慮到管廊的最小凈空問題。通常鋼結構管廊在設計過程中需要保持的跨度都會比較大，因此為了保證鋼結構管廊的在空中的穩定性，應該對鋼結構管廊設計相關桁架結構。但是在鋼結構管廊的設計過程中，設計人員缺少對桁架的設計內容或者桁架的設計內容不夠完善正確等等，造成了桁架上線支撐管道以及下弦距離路面或者管廊頂部之間的距離無法滿足最小凈空的要求。此時設計人員應該針對桁架下弦進行管道支撐調整作業，如果依然滿足管廊凈空的要求，那么只有對下線管道的底部標高進行相應的調整。

1.2鋼結構管廊的荷載設計

鋼結構管廊的荷載設計可以根據管廊的荷載承受來源分為三個方面：

首先，是對鋼結構管廊的垂直管道荷載進行計算和設計以滿足工程的要求，在鋼結構管廊的設計內容中，最終承受垂直荷載的結構是管道，而管道的荷載承受能力又和管道的支撐位置以及管道的跨度息息相關，一般鋼結構管廊的縱向柱之間的距離設置在6-9m的范圍，如果下方的管道直徑較大，荷載承受能力較強，那么就不需要在鋼結構管廊中在設置次梁支撐結構。總而言之，考慮鋼結構管廊的垂直荷載承受能力的設計，應該綜合考量垂直荷載的傳輸途徑以及最終承受荷載的管道荷載承受能力和管道位置的選擇，在鋼結構管廊的設計內容中應該盡量按照工程設計的荷載計算出合適的管道位置并且清晰的標注在結構圖中，尤其是大直徑管道支撐位置應該尤其標明。

其次，是對于鋼結構管廊的垂直風荷載的外力影響設計問題。風荷載是鋼結構管廊在水平方向上承受的主要荷載來源，在鋼結構管廊的荷載設計中占據重要的位置。對此，設計人員在鋼結構管廊的荷載設計中應該加入風荷載因素對鋼結構產生的主要影響，并且根據《建筑結構荷載規范》對風荷載進行相應的計算，根據計算結果對承受風荷載的鋼結構管廊構件進行水平支撐的作業處理。

最后，鋼結構管廊的荷載設計還應該考慮管廊內部對鋼結構管廊造成的荷載壓力，其大多是行人、自行車等等，同時荷載設計的內容還應該考慮到地震效應對鋼結構管廊的影響，在鋼結構管廊的管道設計中添加地震效應的內容。

1.3鋼結構管廊的構件問題

鋼結構管廊在建造的過程中，鋼結構構件與構件之間也會產生摩擦力，并以此引發許多需要在設計內容中考慮到的構件問題。

首先，鋼結構管廊的設計應該考慮到管廊在建造過程中構件與構件的摩擦力問題，在鋼結構管廊的設計中充分考慮到管道的水平外力與垂直荷載造成的構件與構件的摩擦，同時構件自身的重力問題也是設計時應該考慮的諸多內容之一。對此，設計師應該對鋼結構管廊構件的承受荷載以及摩擦力按照相應的公式進行計算，按照計算結果確定構件的結構形式以及構件的荷載對整體管廊結構的影響，據此對鋼結構管廊的結構形式進行進一步的優化設計。

其次，鋼結構管廊的設計應該考慮到構件的軸向應力問題，在設計內容中對構件的軸向應力結合管道支撐以及次梁支撐結構的荷載進行綜合的考量。其原因是當鋼結構管廊的水平外力較大時，縱梁的軸向應力也會隨之增大，給管道荷載造成的壓力也會隨之增大，因此必須在鋼結構管廊的設計中考慮到構件的軸向應力問題。

同時，鋼結構管廊的設計應該考慮到立柱的長度問題，力度的長度與鋼結構的豎向荷載的傳遞長度息息相關，如果立柱長度過高，那么荷載的傳授途徑就會過長，增大了立柱在這一過程中的受力。通常在鋼結構管廊的設計中，會對其俺找到無側移框架計算，按照相關的程序默認值計算立柱的長度，不過這種計算方法精度不高，沒有充分的考慮到豎向荷載對立柱的影響力，因此可以在計算立柱的長度時，選擇組織框架柱平面外位移支撐點支距離。

最后，鋼結構管廊的設計內容還應該包括單角鋼的受壓構件的長細化問題。通常來講，鋼結構管廊的結構設計中不會對角鋼的最小回旋直徑進行單角鋼受壓構件長細化的問題進行計算，然而這會在一定程度上影響大角鋼的長細比的設計質量。因此在鋼結構管廊的設計內容中選擇添加單角鋼受壓構件的長細化問題進行計算，能夠有效的提高鋼結構管廊的構件質量。

1.4鋼結構管廊連接節點的設計

鋼結構管廊連接節點的設計也是管廊設計中一項重要的基礎內容，設計人員應該對鋼結構管廊中構件的焊接長度進行計算、對鋼結構的側面角焊接長度進行計算、對構件的拼接作業進行綜合的考量等等，保證鋼結構管廊連接節點的焊接長度和角度能夠滿足管廊工程的設計要求和工程規范。

2、結語

鋼結構作為當前建筑工程中主要的結構形式，具有越來越廣泛的應用前景。鋼結構管廊作為鋼結構的一種應用類型，應該在設計之初就充分考慮到鋼結構自身作為建筑結構形式的種種影響因素，結合管廊這種特殊建筑結構受力要求，共同做好鋼結構管廊的設計工作，保證鋼結構管廊的設計能夠滿足工程的要求和國家規范，從源頭上保證鋼結構管廊的工程質量。

參考文獻：

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