淺論鋼結構在土木工程中的應用研究

摘要：土木工程作為建筑工程中不可缺少的模式，其施工技術和管理措施也在不斷的完善與變化。本文對土木工程中鋼結構的特點、缺點、加強土木工程中鋼結構應用的措施及鋼結構的發展前景進行了探討，僅供參考。

關鍵詞：鋼結構；土木工程；特點

中圖分類號： TU391 文獻標識碼： A

引言

鋼結構是世界早期工程結構中最先使用的結構類型之一，由于鋼結構具有強度高，自重輕，施工速度快，抗震性能好等優點，一直是被廣泛采用的一種結構，隨著我國城市化的快速發展以及我國鋼產量躍居世界前列，建筑鋼結構在綜合經濟效益方面和抗震能力上的優點，發展鋼結構建筑已成為土木工程建設的必經之路。

一、土木工程中鋼結構的特點

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。

2、環保節能

將鋼結構應用于建筑工程施工時具有污染少、噪聲少以及作業量較小等特點，并且鋼結構應用時投入少、收益大、方便拆遷，回收利用率比較高，這些優點使鋼結構在建材市場上比較受歡迎。隨著科學技術的不斷進步，鋼材的生產率越來越高，性能越來越好，成本也越來越低，所占空間比較小，鋼結構在土木工程中的應用大大節約了建筑成本，增大了建筑物內部空間，減少了施工中的環境污染，也因此帶來了更好的經濟效益。

3、延性

鋼在拉伸過程中沒有斷裂的變形能力即為鋼的延性，在項目工程結構設計，尤其是抗震設計中不可或缺的特性參數。鋼結構完全可以算是當下使用率最高、延性相對較好的工程材料之一。需要注意的是，鋼本身的延性并等同于建筑結構內部的延性，所以對這一要點充分了解以后，我們就能夠采取一些相應的措施來彌補這一缺陷。雖然鋼結構的延性較好，應變延性也相對較高，但是由于鋼材受彎構件的受力不夠穩定，所以同時又有一定的限制，在工程建設中如何選擇，還需要根據實際情況作出精準分析以后再做定奪。

4、周期短裝配方便

首先其構件加工是不受環境條件影響的，并可同時在多個加工廠制作加工，現場安裝也較為方便，還省去了混凝土支模、養護等工序，加快了施工速度，有效縮短工期，從而達到降低成本的目的，提高了經濟效益。其次鋼結構對施工現場進行作業的量相對較小，施工方面的臨時用地也相應較小，減少了對周圍環境的污染。第三，隨著計算機結構化的分析設計軟件快速發展，鋼結構可以將設計和生產結合在一起。設計人員完成設計后，生產線就可將產品完成制作，并將隔熱、節能、門窗、防水等成套綜合使用，提高了住宅的產業化水平。

5、鋼結構的延展性

延展性指的是鋼結構材料在實際的拉伸當中無斷裂的塑性變形能力，延展性是土木工程在工程抗震方面極為重要的技術參數。當前建筑行業當中韌性最好、適用范圍最廣的工程材料就是鋼結構，但不能錯誤的認為材料的韌性都能夠有效的轉變為土木工程內部結構的延展性，所以，在土木工程的建設過程當中，必須采取相應的措施來穩定滯銷機制。土木工程如果想要有非常好的延展性響應，那么必須應當有足夠的構件延性、結合延性、材料延性以及材料截面。

二、鋼結構在土木工程應用中的缺點

1、市場環境

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；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；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；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。

2、鋼結構耐火性較差

當外界的溫度不斷升高，一直升高到鋼結構不能承受的溫度之后，那么鋼結構的力學指標就會隨著溫度的上升而發生變化。有關資料顯示，鋼材料超過二百攝氏度之后，鋼材料的強度就會變得越來越低，當溫度升高到六百攝氏度的時候，鋼材料便會完全失去其特有的承載能力。在一些比較常見和普通的房屋住宅當中，房屋住宅的防火是消除安全隱患的重大難題。當房屋建筑失火，并且溫度升到一定程度時，鋼材料的承載力和穩定性便會迅速下降，最終造成房屋建筑的坍塌。

三、加強土木工程中鋼結構應用的措施

1、土木工程鋼結構安全施工的措施

在施工之前，要建立完善的安全施工規章制度，組建安全施工小組，強化施工人員的安全意識，對施工人員進行安全知識培訓，提升安全意識。在施工的過程中，要加強安全監督工作，發現不符合規范要求的必須制止。對于施工人員必須嚴格要求，進入施工場地，必須佩戴安全帽，在施工期間，使用安全機具和采取必要的安全措施。在施工場地，對于危險的部位，要使用明顯的標識。安全施工在工程的進展中非常重要，必須引起領導部門和施工人員的重視，將安全施工放在首要位置，保證工程順利的開展。

2、充分吸收、引進國外先進技術以及標準

在當前我國鋼結構工程應用的相關規范和技術還不夠成熟和完善的情況下，充分學習和吸收國外先進鋼結構技術是一個很好的途徑。與其不斷地耗費大量資金購買國際市場上的鋼材，還不如有計劃有步驟地建造一批鋼結構試驗工程，引進國外的先進科學技術[3]。然后再以我國實際情況為基礎，改良技術，進而生產出我國自己的高性能鋼材，走我國自主創新的高水平鋼材開發生產路線，構建科學的鋼結構應用標準和規范。

3、增強鋼材料的耐火性

在先進科學技術的條件下，應當不斷的探尋出能夠解決鋼結構耐火性差的有效方法。一方面，應當根據建筑的場所和建筑的用途，合理的確定出建筑物可能會遇到的火災頻度以及火災等級，并且確定出鋼材料的耐火等級，進而選擇出合理的鋼材料；另一方面，應當借助于外界條件來不斷的增強鋼材料的耐熱與防火的強度，比如給鋼材料冷卻、包敷或者噴涂，以便于加強鋼材料的耐火能力。

四、鋼結構的發展前景

如果按照發達國家的最低水平估算的話，在用鋼量方面我國至少有3600萬噸的發展空間。值得一提的是，目前我國鋼結構的研究已進入一個嶄新的階段，相關規范和標準也已出臺，這就為鋼結構住宅的發展提供了良好的物質基礎和技術保障。據悉國家再今后將大力發展鋼結構建筑，力爭每年建筑結構用鋼達到全國鋼材總產量3%以上；到2015年，建筑用鋼占鋼材總產量6%以上，因此鋼結構建筑前景十分廣闊，在未來鋼結構的發展應關注三大領域：海洋石油工程裝備、鋼結構住宅、鋼結構橋梁。海洋石油的產量在2015年要達到1億噸，海洋工程裝備企業的要為深海的開采提供裝備；鋼結構住宅必須要符合綠色環保、節能減排等政策，鋼結構工業化、標準化的住宅產品將具有無限廣闊的市場空間。

結束語

鋼材料的特性與不足之處為我們今后在土木工程的應用中提供了可靠的理論依據，根據不同類型建筑的需要，合理地應用鋼結構將為開發人員以及社會創造出更大的經濟效益，同時也可以給人們帶來更豐富的建筑美學享受。

參考文獻

[1]郭永青.鋼結構在土木工程中的應用[J].中國新技術新產品.2013.NO.01.

[2]任媛.淺析土木工程施工中鋼結構的使用[J].中國新技術新產品，2013.NO.01

[3]林憶輝.論大型建筑鋼結構施工中的問題和對策[J].華章，2011，(7) .

[4]程鵬.淺談鋼結構施工中的技術問題[J].城市建設，2010，(9)．

毛麗媛 重慶源道建筑規劃設計有限公司 生日：1983年6月14

學歷：大學本科 主要從事：結構設計