鋼管結(jié)構(gòu)起初用于海上或近海結(jié)構(gòu),如海洋平臺結(jié)構(gòu)。當(dāng)時人們對焊接鋼管節(jié)點的性能了解甚少,直到1947年世界上個現(xiàn)代化的海洋平臺在墨西哥海灣建成后,人們才認(rèn)識到鋼管作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性,從而促使人們開始探索鋼管結(jié)構(gòu)的性能。而后,在將近半個多世紀(jì)里,世界各國涌現(xiàn)出許多造型、構(gòu)造優(yōu)美、功能的鋼管結(jié)構(gòu),如德國Stuttgart機場候機大廳采用鋼管構(gòu)件鑄鋼節(jié)點的樹形支承結(jié)構(gòu),具有造型、簡捷明快的特點;日本大阪的Kansai機場航站樓屋面結(jié)構(gòu),采用了圓管截面的曲線三角桁架:英國倫敦布什來恩宮,外露式的圓管截面桁架把立面荷載傳遞到立柱里,管截面內(nèi)注入水用于,正好彌補了鋼結(jié)構(gòu)建筑耐火性差的弱點;還有加拿大多倫多Skydome的開合屋蓋、法國戴高樂機場的高速鐵路火車站等都是的鋼管結(jié)構(gòu)建筑,我國鋼管結(jié)構(gòu)的發(fā)展要晚于西歐、北美、日本等國,但在近十年,鋼管結(jié)構(gòu)在我國也了發(fā)展。特別是以鳥巢為代表的奧運場館落成,不僅為2008年奧運會樹立一座的歷史性的標(biāo)志性建筑,而且在世界建筑發(fā)展史上也具有開創(chuàng)性意義,為21世紀(jì)的中國和世界建筑發(fā)展提供歷史見證,該工程采用低合金高強鋼Q460,節(jié)省了鋼材用量。除此以外,我國先后建成了一些大型的鋼管結(jié)構(gòu)建筑,如大劇院、長春體育館、上海體育館、虹口體育館、廣州體育館、首都機場新航站樓、成都雙流機場新航站樓、廣州新白云機場航站樓、沈陽桃仙機場、濟南遙墻機場等,其中,大劇院大廳立柱采用耐火耐候埋弧焊鋼管,鋼管由珠江鋼管公司提供,可在600℃以上的溫度下,不變形不軟化,在室外不作任何操施的情況下,可長期不受腐蝕:一長春體育館是我國使用大截面方鋼管的國內(nèi)大跨度的方鋼管網(wǎng)殼工程:廣州新白云航站樓屋蓋是國內(nèi)大型的圓管結(jié)構(gòu)建筑,它的指廊和高架連廊則采用了方管結(jié)構(gòu)。這些鋼管結(jié)構(gòu)的建成對管結(jié)構(gòu)在我國的推廣應(yīng)用起著非常積極的作用。
鋼管結(jié)構(gòu)作為新型的結(jié)構(gòu)形式,近幾年來在世界各國了發(fā)展。近5年,歐洲的鋼管用量增加了25%。來自北美鋼鐵研究所的統(tǒng)計數(shù)字證實,隨著鋼鐵工業(yè)以底層商業(yè)建筑市場為目標(biāo),鋼管結(jié)構(gòu)的需求也呈上升之勢,1999年的交貨量為225萬t,有替代露天結(jié)構(gòu)材料的趨勢。據(jù)LTV鋼鐵公司估計,在近5年,結(jié)構(gòu)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(yè)采用H型鋼結(jié)構(gòu)比較多,但近幾年也在大力和應(yīng)用鋼管結(jié)構(gòu),且規(guī)格大型化,斷面復(fù)雜化,現(xiàn)已生產(chǎn)邊長為700mm,壁厚16~32mm的大型鋼管結(jié)構(gòu),用于建筑結(jié)構(gòu)柱。
近年來,隨著我國鋼鐵產(chǎn)量的不斷增長,鋼結(jié)構(gòu)以其自身的優(yōu)勢,在建筑中所占的比例越來越大,鋼管結(jié)構(gòu)也取得較大的突破。鋼管結(jié)構(gòu)中的管桁架結(jié)構(gòu)以它的優(yōu)勢受到人們的青睞。管桁架整體性能好,扭轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)輕、剛度好、節(jié)省鋼材,并能充分發(fā)揮材料強度等優(yōu)點,尤其是在由長細(xì)比控制的壓桿及支撐系統(tǒng)中采用為經(jīng)濟。目前采用這種結(jié)構(gòu)的建筑物基本屬于公共建筑,我國現(xiàn)已采用這種結(jié)構(gòu)的建筑物有10多個,其跨度為50~90m。該結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、屋蓋剛度大、經(jīng)濟效果好等特點。與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)相比,管桁架結(jié)構(gòu)省去下弦縱向桿件和網(wǎng)架的球節(jié)點,可滿足各種不同建筑形式的要求,尤其是構(gòu)筑圓拱和任意曲線形狀比網(wǎng)架結(jié)構(gòu)有優(yōu)勢。從網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的受力特點可以看出,當(dāng)其邊長比大于1.5時,其受力特點從雙向變?yōu)閱蜗蚴芰?,因此對于大多?shù)矩形平面建筑來說,主要是單向受力結(jié)構(gòu)。鋼管桁架結(jié)構(gòu)類似于平面鋼桁架,屬于單向受力結(jié)構(gòu),但桁架的上弦由于增大寬度后,使原平面桁架起控制作用的上弦桿件的穩(wěn)定性了提高,其各向穩(wěn)定性相同,節(jié)省材料用量。鋼管桁架結(jié)構(gòu)是在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)相比具有其的性和實用性,結(jié)構(gòu)用鋼量也較經(jīng)濟。目前這種結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用在一些大型公共建筑中,在工業(yè)廠房柱及屋架、輕鋼結(jié)構(gòu)和住宅鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用潛力也很大。