管桁架工程合理設計的關鍵因素包括但不限于以下幾個方面。

首先，考慮到管桁架工程的用途和環境條件，需要進行全面的工程分析和評估。包括了解工程設計的目標和要求、周邊環境的要求（例如氣候條件、地震條件、風載等）、工程所處位置的特殊要求（例如高山、沿海等）、工程所承受的負載等。只有充分評估這些因素，才能實現合理的設計。

其次，合理設計還需要考慮到材料的選擇。管桁架工程使用的材料通常是結構鋼、鋼管、鋁合金等，其材料的選擇對工程的質量和耐久性有很大的影響。因此，在選擇材料時，需要考慮到材料的強度、剛度、耐久性等特性，以及材料與環境的耐腐蝕性等因素。根據不同的工程需求，根據材料的特點選擇合適的材料，以實現工程的合理設計。

第三，合理的工程設計需要充分考慮到施工工藝和施工安全性。管桁架工程的施工一般需要采用預制和現場安裝相結合的方式進行。因此，設計師需要考慮到施工過程中的復雜性、施工方法的選擇、工藝流程的安排等因素，以確保工程可以順利進行。此外，還需要考慮到施工中的安全性，包括避免施工過程中的人身傷害風險、材料和設備的安全性等。

第四，合理的設計還需要考慮到工程的經濟性。經濟性是考慮到工程的經濟性能夠在有限的資源條件下更大限度地滿足設計目標和要求。在管桁架工程的設計中，需要考慮到工程的造價、材料的消耗、工期的安排等因素，以尋求更好的經濟效益。通過合理選擇材料、優化結構設計，可以達到降低成本、延長使用壽命的目的。

最后，合理的設計還需要滿足法律、法規和標準的要求。各個國家和地區都有相應的建筑設計法律法規和標準，對管桁架工程的設計和施工都有一定的要求。設計師需要遵守這些法律法規和標準，以確保工程的安全、可靠和合法。

綜上所述，管桁架工程合理設計的關鍵因素包括工程分析與評估、材料選擇、施工工藝與施工安全、經濟性以及法律法規和標準要求等。只有在對這些因素進行綜合考慮的基礎上，才能實現管桁架工程的合理設計。