鋼結構在土木工程中的應用研究

摘 要:土木工程結構常用到兩種材料，即鋼筋混凝土以及結構鋼，對于土木工程來說，不僅要從結構特性的角度考慮，還要考慮施工的成本有效性以及施工有效性。本文就分析了鋼結構在土木工程中的特點，并簡單闡述鋼結構的施工要點。

關鍵詞:鋼結構土木工程

中圖分類號:TU39文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(c)-0035-01

1 土木工程中鋼結構的特點

1.1 強度

普遍來說，結構構件承受與容納作用效應的能力應由材料的強度來決定。一般是利用有關的國家標準來確定結構鋼的構件性能，這些標準中列出了鋼結構可使用的材料。目前，建筑用鋼發生了較大的變化，對于過去的建筑結構所用的抗拉強度以及屈服強度相關數據均摘自于CISC(2006)歷史記錄，根據屈服強度其范圍為260～700Mpa。但并不是全部的鋼種都有所有的強度級別，對于目前，從整體來說，應用鋼結構能夠減少物料消耗、減輕結構自重、降低支撐部件與地基的尺寸，最終降低整個建筑的結構成本。

1.2 剛度

振動、變形等適用性參數由構件的剛度來決定，進而由結構體系的剛度來決定。結構體系的實際剛度又由其構件和連接件的分布來決定。即使對于高強度混凝土來說，其彈性模量也不過在40～45GPa之間，由此可見，鋼結構的鋼性是混凝土的十倍及五倍左右，所以鋼結構的剛性有著顯著的優勢。

1.3 延性

延性指的是某種材料拉伸的過程中無斷裂的塑性變形能力。一般情況下延性是結構設計中，特別是抗震設計中比較重要的特性參數，地震中幸存的建筑物直接依賴于主要結構框架經歷大的非彈性變形時的滯后耗能性。不過雖然鋼結構的應變延性比較高，但是因為受彎構件的受力不穩定，所以構件的曲率延性經常不足。

1.4 韌性

衡量材料斷裂前吸收能量以及塑性變形的能力的指標就是韌性。它可以抵抗缺口部位的不穩定裂紋的擴展。韌性通常表示鋼結構在制造、安裝以及使用過程中可以承受比較大的工業變形，是鋼結構一個很重要的特點。

1.5 整體

由上可知，無論是從剛度、強度還是在延性方面，鋼結構都要優于鋼筋混凝土，并且鋼結構可以比較容易建構出有異國風情的建筑形式，通常鋼結構系統可以提供最佳的設計靈活性以及最大的空間利用率。鋼結構的另一個優點就是:它還是一個理想的懸臂施工體系。

2 鋼結構的缺點

當然，每種材料都不是完美的，所以鋼結構的應用和施工也存在著一定的缺點，其主要表現為以下幾個方面。

2.1 材料缺點

盡管鋼結構的剛度要遠遠大于混凝土，但是對于一個給定的負載，鋼結構的構件截面剛度則要小于與其對比的混凝土結構，這主要是因為鋼的強度優勢導致其構件的尺寸相對較小。

2.2 市場環境

2.2.1 設計力量較薄弱

在設計建筑結構時要注意結構的功能要求是不是屬于鋼結構合理的應用范圍。通常在設計較高承載力需要使用鋼結構時，要考慮用不適合繼續承載的巨大變形為結構設計的極限狀態為準則。

2.2.2 鋼結構生產未形成體系

只有在大規模生產的情況下才可以體現出鋼結構的優越性。并且目前鋼結構的生產標準、價格標準以及質量標準都沒有統一。

2.2.3 價格問題

由于鋼結構的生產未形成體系，因此鋼結構的價格比較高。雖然鋼產量近年有大幅度的提高，但是人均產量仍然相對較低，鋼材仍是我國國民經濟中比較貴重的材料，而混凝土的價格優勢就體現出來了。

2.2.4 鋼結構的使用年限

混凝土結構號稱永不損壞，但是鋼結構一般的使用壽命只有五十年，如果鋼結構用在住宅建筑中，那么人們想到自己花費終身積蓄而購買的房子只能住五十年，會讓很多人喪失購買的欲望。

3 鋼結構施工安裝要點

從整體分析，對于鋼結構的施工，其流程是較為復雜的，且因建筑的要求不同，細節上也會隨之改變，差生較大的差異。以下舉例三點以便說明。

3.1 連接與選材

鋼材一般分為型材與板材及金屬制品、管材等四類，在土木工程中的建筑鋼材，一般來說，采用的都為普通低合金鋼與優質的碳素結構鋼，還有較為普通的碳素鋼等等，對于碳鋼來說，塑性較低，然而強度與硬度方面較好，相對來說較高。

3.2 對于鋼構件的堆放

和選擇安裝機械地點，在一般情況下，安裝結構的用地面積為結構占地面積的1.5倍為宜，按照安裝流水的一般順序，鋼構件從中轉堆場配套運送到現場，一般應該采用裝卸機械，將其安置于安裝機械的回轉半徑內。

3.3 油漆工藝流程

3.3.1 基層處理方法，第一不應把金屬的表面清理干凈，后對其除銹，手工處理需先用鋼絲刷進行反復的刷打，再使用精砂布打磨，能夠使得其表面非常光亮且平滑，之后可用棉紗或者紗布將被打磨后的銹粉與浮灰清理潔凈，若表面腐蝕較為嚴重，應使用鋼絲刷與鏟刀進行處理，大面積的銹蝕可應用砂輪機來配合處理。

3.3．2 刮膩子與涂防銹漆

金屬表面的干燥是涂漆前的重要保證，若有水分必須要及時擦干，在涂漆時要細致，需刷滿，涂刷一定要到位，且必須注意鉚孔內不可以有涂料進入，在使用與油漆配套的膩子時需防銹漆干燥后，應把構件表面缺陷刮平，為了增加干硬性，可在膩子中加入適量的紅丹粉和后漆等，當膩子干燥后，應將其打磨平整，且要清理干凈，若堆放時間較長，需要再進行一次涂刷。

3.3.3 化底漆應涂磷，對于磷化底漆，其包括底漆與磷化液這兩個部分，若需涂刷其他面漆，或者是底漆，則應在涂刷磷化底漆后的兩個小時進行，一般情況下，二十四個小時之后，可使用清水或者是毛刷來清理表面的磷化殘留物，在干燥后，若表面形成了均勻的灰褐色的磷化膜，可表明為已達到了磷化標準。

3.3.4 面漆的刷涂

要求在面漆的刷涂時，需進行多理多刷，要達到油不流不墜，且飽滿均勻，色澤也應光亮一致，在涂刷后，應及時地檢查，以防漏刷的問題發生。一般來說，對于鋼結構的面漆，刷涂時需要兩遍為宜，厚度應達到70微米。

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