鋼結構在土木工程中的應用

周長昱

（大慶油田房地產開發有限責任公司，黑龍江 大慶163000）

1 土木工程中鋼結構的特點

1.1 強度

在土木工程中材料的強度決定了建筑結構的承受能力及建筑結構的容納效應，而對于鋼結構的強度檢測通常是根據國家的規定標準進行確定的，在相關的鋼結構規定中已經具體列出了材料要滿足的情況，例如，建筑鋼結構應該滿足CAN/CSA G40.20/C40.21 的標準。隨著鋼結構的快速發展，目前比較廣泛的肯定加拿大所規定的建筑結構鋼的標準，其中主要分為七個結構鋼種類以及相應的結構鋼的強度級別為八個。但是我們必須清楚的是并不是所有的結構鋼都已經標出了強度的級別，當我們在進行每一個獨立的工程時，一定要根據具體的是施工狀況進行選擇相應的結構鋼的類型和強度級別。合理的使用結構鋼對于工程的建設是非常有利的，它可以通過降低地基的尺寸，節省施工材料，減輕建筑工程的整體重量，使整個工程的成本減少了。

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。不過簡單說來，構件的剛度由材料的幾何截面特性以及材料的彈性模量來決定，結構鋼的彈性模量通常為200GPa。而普通密度抗壓強度在20-40Gpa 范圍內的混凝土其彈性模量通常在20-28GPa 范圍內；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

建筑物的延性主要取決于建筑結構材料的延性，所以對于地震多發地區的建筑物都會有抗震設計，而延性則是抗震建筑設計中最常用的和最重要的計算參數之一，為了使建筑物能夠在地震之后仍能夠屹立不倒，必須加強建筑物自身主要結構的延性。目前的建筑抗震材料當中，鋼結構相對來說是延性最好的，它被廣泛地應用到建筑結構設計當中，但是材料本身的延性并不代表使用這種材料的建筑結構的延性，所以針對這種情況，我們必須設計出更加合理的方案，同時制定出可靠的建筑機制。在建筑物的設計當中，延性的取得并不是靠單一的因素，而是多方面的組合，例如：足夠的結構延性、材料的延性等等，而且延性的取值也應該與構件延性以及結構延性等相對應，而鋼結構由于受彎構件的不穩定，就導致了其曲率性的不足。

1.4 韌性

韌性是鋼結構在建筑施工上成為“寵兒” 的一個重要因素。它可以有效地減少建筑施工中的缺口位置的裂紋進一步擴散，穩定建筑物結構的塑性變型能力。它能夠使建筑物中的鋼結構在安裝和使用的過程中承受一定的工程壓力，減少建筑物整體結構的變型。鋼結構的韌性可以緩沖建筑施工中的鍛造、剪切等對于鋼結構的壓力，降低了建筑物出現裂紋的可能。鋼結構要想在施工中得以被使用，就必須具備一定的韌性。特別是在涉及到交變荷載的建筑結構中。鋼結構的韌性并不是一直不變的，它的韌性程度和溫度的高低有很大的關系，溫度越高韌性也就越強，反之也就越小。所以我們必須注意天氣寒冷地區的建筑施工，在進行設計時要特別的注意鋼結構的問題。

1.5 整體

根據以上對鋼結構的分析可知，和鋼筋混凝土比較來說，鋼結構在建筑上的應用具有明顯的優勢，它不僅有很好的延性和強度，在一些具有異國風情建筑上的應用也是非常的廣泛的，它能夠很好的構建出體現異國風情的建筑部分，并且還可以為設計者提供最好的設計空間同時也能夠提供最大的空間利用率。鋼結構除了具有這些功能以外，它還常常在工程懸臂施工中被應用。我們可以建立鋼結構的空腹托架，這樣不僅有利于建筑施工中一些管道的設置還有利于建筑物中供電設備的鋪設，這樣可以提高建筑物的美觀程度。

2 鋼結構施工安裝要點

2.1 選材與連接

土木工程中的建筑鋼材通常采用普通的低合金鋼、優質碳素結構鋼以及普通碳素鋼等，碳鋼的塑性比較低，但是硬度強度比較高。在鋼結構中，柱子截面一般多為箱形截面或者寬翼緣“工”字形，另外還有“十”字形截面等等；梁多數是焊接或者軋制的“H”型鋼梁，如果要求特殊也可以符合截面，在安裝前要對主要的焊接接頭做焊接工藝的試驗，定出焊接的格料和各項參數。梁與梁之間、梁與柱之間的連接，可以采取焊接連接或者高強螺栓連接，要注意高強螺栓的連接孔位的精度。制孔主要有兩種，一種是精度較高的數控鉆孔，另一種則是精度相對較低的模板制孔。對于鋼結構的安裝我們可以使用多軸數控鉆孔，同時在安裝前要檢驗鋼結構的螺栓參數，我們要注意的是絕不可以用榔頭強行的砸入，這樣會破壞鋼結構的組織。

2.2 鋼構件的堆放以及選擇安裝機械地點

通常情況下安裝結構的用地面積應為結構占地面積的1.5 倍。依照安裝流水的順序，從中轉堆場配套運送至現場的鋼構件要采用裝卸機械把其安置于安裝機械的回轉半徑內。如果因為運輸的原因造成了構件的變形，則在施工現場就要加以矯正。一般鋼結構的安裝采用的是塔式起重機，臂桿長度要有夠的覆蓋面，并且起重能力要相應足夠，從而滿足各種不同部位構件的起吊要求。鋼絲繩容量也要能滿足起吊的高度要求；起吊速度有足夠的檔次可以滿足安裝要求。在多機作業的情況下，臂桿的高差要足夠，以避免不安全的碰撞，保證安全運轉。各個塔式起重機之間要有相應的安全距離，以保證臂桿與塔身不相碰撞。鋼結構比較適用于規整、勻稱以及較平的建筑平面，所以安裝流水線的布置要因地制宜。

2.3 油漆工藝流程

2.3.1 基層處理

在鋼結構架設之后，為了使鋼結構的使用持久，應該對鋼結構進行一定的基礎處理。我們可以用鋼絲刷清理鋼結構的表面，刷掉表面的雜質，再用砂紙進行打磨，保證鋼結構的表面光滑，再用棉紗布清理表面的銹灰，使得鋼的表面干凈。

2.3.2 涂防銹漆、刮膩子

在鋼結構的表面沒有銹漬之后，我們還需要進行涂刷防銹漆，在刷之前一定要保證鋼結構表面干燥，沒有水分。在刷防銹漆的時候一定要仔細，要刷到位，一定要繞開鉚孔。等到防銹漆干了之后，我們要用膩子把鋼結構的表面磨平。等膩子干了之后還要進一步的清理。

2.3.3 刷涂面漆

刷面漆是對鋼結構保護的最后一道工序。它可以有效地保證鋼結構不被腐蝕。刷面漆的時候應該多刷幾次，最佳的狀態就是漆面光滑、色澤均勻。建筑施工人員應該注意檢查刷漆情況，避免出現漏刷的情況，最佳厚度是七十微米。

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