鋼結構在土木工程中的應用研究

王媛芳

摘 要：鋼結構在土木工程作業中，開始越來越多的使用，就是因為鋼結構材料比起傳統的全混凝土施工，能夠給建筑物帶來更多的更好的性能。但是我們要更好的在土木工程中使用鋼結構，就需要進行一些探究，必須要了解鋼結構的特點，必須要了解鋼結構使用時候的優點和缺點，也需要了解鋼結構安裝施工時候需要注意的一些問題，本文也就是針對這些問題做了探究。

關鍵詞：土木工程；鋼結構；強度；安裝

前 言

如今我們的建筑設計施工過程中，都要求建筑有更好的性能，不僅僅是建筑需呀有更高的強度，不僅僅是需要建筑有更好的抗震能力，還需要建筑有更好的延展性，需要建筑在質量上有所減少。所以說，在高層建筑也越來越多的今天，鋼結構作為一種有著極佳性能的結構，越來越多的被使用到土木工程當中，并且起到越來越多的作用。

1 土木工程鋼結構特點

要把鋼結構運用到土木工程施工中，就需要了解鋼結構的一些結構特點，由于鋼材作為一種盡金屬，他在同等質量上，比一般混凝土有更好的強度，更好的抗折抗壓性能，也有更好的延展性能，所以說鋼結構在建筑土木工程結構施工中更多的運用一定會帶給建筑更好的性能。總的來說土木工程結構的特點就是四個方面“強度，剛度，延展性，韌性”，所以我們就這幾種結構特點一一做詳細分析：

（1）土木工程鋼結構的強度特點。鋼結構的強度，就是表示鋼結構能夠承載的能力，簡單的就是鋼結構能夠承載重量的能力。鋼結構的強度在一些國家，被劃分為不同的等級，還有對鋼材材料的不同劃分為不同的等級。鋼結構使用的形狀樣式如今已經逐漸的規范，除了一些特殊情況我們的鋼結構一般都是使用規定的樣式，如工字型鋼梁，還有丁字形鋼梁等等。通過嚴格的計算鋼結構的強度，才能運用到土木工程結構施工中，保證建筑物的強度。

（2）鋼結構還有一個重要的性能就是鋼結構的剛度，鋼結構的剛度是鋼結構單體的抗振動，抗形變的性能來決定的，正是由于單體的剛度情況就會對整個建筑物的鋼結構系統的剛度造成一定的影響，鋼結構系統的剛度，往往還和每一個鋼結構部件鏈接的方式和鏈接質量好壞有關。“彈性模量”就是一個決定鋼結構剛度的重要指標，一般來說鋼結構的“彈性模量”在200GPa，而普通的混泥土一般在最高不過45GPa，所以說在剛度的特點上，鋼結構比起一般的混凝土有著很多的優勢。

（3）鋼結構的延性，就是鋼結構材料在受到一個拉力過程中，能夠做到不斷裂的能力。我們知道一座建筑，土木工程結構就是需要考慮整個建筑的壓力問題，還需要考慮建筑在地震中的一些情況，所以說我們的建筑往往各個承重部件都是受到一些橫向或者縱向的拉力，這就需要這些結構部件要有很好的延性，而鋼結構材料就是能夠提供這樣一種很好的延性，保證建筑的穩定安全。

（4）韌性就是鋼結構的材料收到外力破壞，在結構斷裂或者被破壞之前，鋼結構能夠承受的形變能力，和吸收外力的能力。主要就是在鋼結構施工過程中，鋼結構可能會受到一些破壞，還有就是未來的建筑使用過程中，鋼結構也同樣會受到一些有害外力的破壞這就需要鋼結構要有很好的韌性。特別是一些天氣變化劇烈的地方（主要是指冬天氣溫非常低，夏天溫度高的地方，鋼結構的變形就會比較巨大），鋼結構材料的韌性就必須要保證了，不能因為天氣的冷熱產生的形變破壞鋼結構。

2 土木工程使用鋼材的優缺點

2.1 鋼材結構使用的優點

（1）鋼結構的使用，有一定的價格優勢，而且能夠節約建筑材料的使用。節約材料的使用，主要就是同樣質量的鋼結構，和同樣質量的混凝土結構，鋼結構的各個方面的性能都遠遠超過普通的混凝土，鋼結構的使用能夠節約大量的混凝土材料使用，就能從一定程度上節約建筑工程的總體造價，給建筑工程的建造提供便利。

（2）鋼結構使用能讓我們的建筑重量減輕，尤其是如今高層建筑的施工，就越來越依靠鋼結構的施工。因為同樣強度的混凝土自重比較大，特別是越高的建筑混凝土的自重就會更大，越是下層的結構需要承受的重量就比較大，甚至對地基的沉降也會造成一些影響，讓建筑本身和周圍的建筑安全都受到影響。所以說傳統的混凝土施工制約著高層建筑的發展，而鋼結構的使用，大大的減輕了建筑的重量，減輕了建筑下部結構的壓力。

（3）鋼結構的使用給建筑的綜合性能的提高起到了一定的作用。正是由于鋼結構“強度；剛度；延性；韌性”四個方面所擁有的極高的性能，就讓鋼結構建筑，在建筑的抗震性能，抗風性能，抗破壞的能力都有大幅的提升。

2.2 鋼材結構使用的缺點不足

（1）耐火性不足，這是鋼結構最大的缺點，我們耳熟能詳的“911”事件，倒塌的雙子塔，高層受到恐怖分子襲擊后，導致大樓徹底損毀的原因就是因為火。金屬材料在受到高溫以后就會融化，或者原本的狀態就會受到破壞。這就是鋼結構在建筑土木工程中的缺陷，一旦受到火災就會影響到鋼結構的性能，影響到建筑安全。

（2）鋼結構在使用的過程中耐腐蝕的能力不足，很多時候都無法避免的會受到一些自然物質的侵蝕。就算是采取了一些保護措施，一樣會受到破壞，時間長了一些，鋼材受到空氣的氧化，受到一些酸堿物質的破壞，就會導致鋼結構的性能受損。

（3）鋼結構的使用年限問題，如今的鋼結構設計使用年限，和建筑要求的使用年限是不夠的，普通的鋼結構在如今的使用都是只能保證五十年的使用年限，所以說，鋼結構的耐久性，也是制約鋼結構大量使用的問題。

（4）鋼結構設計的要求比較高，在如今的鋼結構使用過程中，同樣一個效用構件，鋼結構的設計遠遠比混凝土的設計要復雜得多，整個計算過程比較繁瑣，設計也容易出現失誤，影響鋼結構最終的使用效果，所以說鋼結構的設計問題還沒有能夠很好的突破，鋼結構的使用還是一個相當小心細致的過程。

（5）鋼材市場，也是有一定的問題，如今的鋼材市場，價格不是很穩定，而且土木工程使用鋼結構，鋼材的使用價格相對偏高，建筑使用鋼結構雖然能夠節約建筑施工成本，但是鋼結構大量的使用卻是比較昂貴的。

3 土木工程鋼材安裝施工要點簡析

整體來說，鋼結構的施工流程比較復雜，并且建筑的要求不同，在細節上也有很大的差異性。鋼材通常分為板材、型材、金屬制品以及管材四大類。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。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。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才可以滿足安裝要求。

4 結束語

通過本文的研究探討，相信，能夠引起一些土木工程同行的共鳴，也希望能夠給一些不了解土木工程鋼結構施工的人一點幫助。其實我們如今的建筑土木工程施工雖然在大量的使用鋼結構，但是其實鋼結構很多的優點還沒有完全發揮出來，還有就是鋼結構的一些不足也沒有能夠很好的克服和解決，所以我們也寄希望于未來的土木工程鋼結構施工能夠讓鋼結構發揮更多的作用。

參考文獻

[1]李紅巖，孟慶凱.淺論鋼結構在土木工程中的應用研究[J].黑龍江科技信息，2011（20）：57～59.

[2]段鵬.鋼結構在土木工程中的應用研究[J].科技信息，2011（20）：44～45.

[3]蘇闖，陳吉帥.鋼結構在土木工程中的應用研究[J].科技創新導報，2011（18））：31～33.

[4]田保成，王力野.鋼結構在土木工程中的應用分析[J].華章，2009（14）：49～50.

[5]馬磊，劉超，張清.鋼結構與混凝土結構的比較[J].工程建設與設計，2010（07））：27～28.