鋼結構在土木工程中的應用及其施工要點

郭沐英

廣東工業大學 廣東 廣州 510000

土木工程施工的關鍵所在就是結構設計，最為常見的結構類型是框架結構以及磚混結構等，磚混結構以及框架結構在耐久和承重方面所發揮的優勢也是各不相同，但是就現階段而言，隨著社會經濟的不斷發展，高層建筑所占的比例相對而言比較大，需求旺盛是大型工廠建設主要表現形式之一，傳統的鋼混以及磚混等結構由于受到了抗震性能以及自身重量等限制，因此使用效率也在逐漸下降，就現階段而言，已經無法與新設計標準保持一致，所以，總結以及尋找高效的鋼結構施工技術顯得尤為重要。

1 土木工程中鋼結構的特征

1.1 強度選用

在土木工程施工過程中，科學合理的利用鋼結構，不僅可以有效的減少物資使用率，還能夠使得項目結構本身重量變得越來越輕，與此同時，也會使得地基的尺寸變得越來越小。但是鋼的自身強度會對項目結構部件的承受能力造成一定影響，在過去的幾十年當中，土木項目運用鋼的強度也發生了翻天覆地的變化，過去可以根據國家規范選用能使用的材料，但就現如今而言，加拿大對土木項目當中的鋼結構擬定出了8個強度級別以及7個鋼種的鋼材料，一旦在特定土木項目工程當中，需要特制的建筑結構用鋼，選用鋼強度以及鋼種就顯得尤為重要。

1.2 剛度

由于振動以及變形等適用性參數都是由構件的鋼度來決定的，所以就要由構造系統的高度來決定。結構系統的現實高度是由連接件以及機構件的分布來決定的。不過通常情況下，構件的鋼度是由材料的彈性模量以及幾何面特點來決定的，一般情況下，鋼結構的彈性模量是200CPa。通常情況下，抗壓強度在20到40CPa區域以內，20~28CPa區域是混凝土彈性模量；就高強度混凝土來說，其彈性模量不過在40~45CPa之間，從以上數據可以看得出來，鋼結構的鋼性是混凝土的10倍，所以鋼結構的鋼性具備一定的優點[1]。

1.3 延性

鋼材的延伸性相對而言比較大，通常情況下可以達到15%，并且根據需求，屈服強度低于抗拉強度20%，從這一方面就可以看得出來，鋼材具有較好的延性，利用材料屈服后的塑性變形能力，不僅可以挖掘出材料潛力，還能夠有效防止出現成本浪費的現象。就抗震方面而言，鋼結構的延性能夠實現吸收能量以及消耗能力的目標，相關工作人員利用科學合理的技術手段，不斷的提升鋼結構延性，可以大幅度提升鋼結構抗震防風能力。正是因為鋼結構具備較好的延性，使得鋼結構在運用當中對位移的需求要比混泥土需求少。

1.4 韌性

當建筑物在受到外力的影響時，出現破損以及斷裂現象時，鋼結構自身的抗變形以及吸收外能力指的就是鋼結構的韌性。特別是在外力受到破壞的情況下，一旦建筑物不具備較好的韌性，會為建筑物埋下安全隱患，但是鋼結構的韌性相對而言比較強。

2 鋼結構在土木工程施工當中的使用優點

2.1 結構可靠且材質均勻

由于鋼結構是由鋼材統一切割以及組裝形成，因此自身材質相對而言比較均勻，屬于一種比較理想的彈性塑料體，由于受到的力學計算干擾相對而言比較少，所以，計算出來的結果也是較為可靠，能夠把土木工程受力狀況直接反映出來，進而為方案設計以及規劃提供有效依據。均勻的內部結構，不僅能夠有效減少在混凝土結構當中發生開裂以及沉降等問題，還能夠有效防止因受到外界環境影響所造成的干擾[2]。

2.2 環保性能以及經濟優良

土木工程規模相對而言比較大，不僅會出現耗費的現象，也很難對造價進行嚴格把控，與此同時，在混凝土施工過程中，不僅會嚴重污染到周圍環境，還無法滿足生態文明理念。但是對于鋼結構而言，通常情況下都會使用統一工廠制定方法，在打造鋼結構構件過程中，相關工作人員會依照設計標準完成此項工作，把鋼結構運送到現場進行安裝時，相關工作人員可以結合需求選用鉚釘以及焊接連接等方法，這樣不僅可以有效降低濕作業頻率，還能夠使得施工環保性得到一定程度的提高。就鋼結構模式而言，工廠會承擔構件制作流程，這樣不僅可以使得施工周期變得越來越短，還能夠實現節省人工費用的目標。對于剩余的材料而言，不僅與二次運用需求相互滿足，還能夠使得資源配置效率得到一定程度的提升。

3 鋼結構在土木工程當中施工技術要領

3.1 合理科學堆放鋼結構

科學合理的選擇合適的儲存位置以及施工機械安裝顯得尤為重要，一般情況下，在土木工程施工過程中，由于鋼結構建筑施工要比剛擦堆放面積大，所以，相關工作人員要對材料中轉堆的擺放給予高度重視。一般情況下，土木工程在實際施工過程中，施工工作人員應當結合施工工序，科學合理的使用機械設備，將鋼材從中轉堆運輸到鋼結構安裝位置，基于此，在確保機械正常運轉下，對鋼材進行堆放。除此之外，由于在運送過程中，鋼結構會出現變形的狀況，相關工作人員應當根據實際情況提出有效解決方案，并且要在第一時間對所出現的情況進行處理，這樣不僅會使得鋼結構安裝質量得到顯著提升，還能夠使得施工進度得到有效保障[3]。

3.2 構件加工運輸吊裝要細致

要對鋼結構構件的截面尺寸進行嚴格把控，由于鋼結構構件的截面厚度相對而言比較薄，因此提升構件的加工質量顯得尤為重要。在實際運輸過程中，相關工作人員要根據實際情況利用有效的解決措施，保證構件不會出現變形或者受損的現象，鋼結構構件到達了施工現場以后，不僅要對堆放場進行科學合理的通風，并且還要利用有效的解決措施，對堆放場實施防潮防腐爛作業，吊裝運輸機械要回轉半徑內，這樣可以為后續吊裝以及運輸工作奠定扎實基礎。

3.3 土木工程鋼結構施工過程中塔吊使用技術

在實施土木工程施工作業時，機械設備是不可或缺的，機械設備具有關鍵的功能以及作用，其中，塔吊設備的優勢相對而言較大，在土木工程施工過程中，科學合理的運用塔吊設備，可以有效防止出現施工成本浪費的現象。對于塔吊設備而言，在土木工程鋼結構施工過程中，所扮演的角色也是至關重要的。但是就現階段而言，在實際施工過程中，在運用塔吊技術時，應當嚴格遵循安全使用規范完成施工作業，這樣不僅可以在一定程度上提升塔吊的運用效率，還能夠使得土木工程鋼結構施工的安全性得到一定程度的提升。在土木工程施工過程中，科學規范的使用塔吊設備，可以使得土木工程項目工程能夠在規定范圍內完成施工作業，如圖1所示。

圖1 塔吊使用技術圖

3.4 在土木工程鋼結構施工中焊接技術的使用

在土木工程施工過程中，運用鋼結構技術時，施工進度慢、質量要求高、施工形式反鎖以及工程施工量大是最大的問題，因此，在土木工程施工過程中，利用焊接技術，會對施工安全性以及施工質量造成一定影響。就現階段而言，隨著社會經濟的不斷發展，科學技術水平也有了顯著的提升，在一定程度上也提升了鋼結構施工技術，進而使得焊接技術偏差逐漸變小，相關工作人員要將其保持6~10毫米之間，這對提升施工質量而言，所起到的作用更是不容忽視的。焊接技術施工流程是：第一，對一些高層建筑平面以對稱性規范進行施工時，不僅可以使得建筑物節點以及鋼構造的對稱性得到有效保障，還能夠使得施工安全性得到一定程度的提升；第二，可以有效保證整個土木項目的每一個工程的焊接速度與焊接溫度是相互吻合的，能夠使得施工工作人員可以在焊接速度以及焊接溫度兩個方面同時完成焊接作業，進而使得焊接高度得到有效保障。第三，施工工作人員在鋼結構柱梁接頭焊接施工過程中，首先要對H型鋼材的下緣部位實施焊接作業，完成此項工作以后，要根據操作流程開始焊接兩邊，進而使得焊接構造的完整性得到有效提升。

3.5 螺栓安裝在土木工程鋼鐵結構施工當中的使用

由于連接螺栓具備連接可靠以及方便裝拆的特點，因此，連接螺栓的利用率相對而言比較高。有兩種連接螺栓，其中包括普通螺栓以及高強螺栓。在連接普通螺栓準備階段，相關工作人員要對出廠合格證以及質量檢測報告進行嚴格把控，一旦出現問題，要反復檢驗螺栓，在完成此項工作以后，要保證外漏螺紋不能低于兩個螺距，螺母不能出現偏移、松動以及顫動的現象。

3.6 鋼結構施工當中的吊裝技術

吊裝技術在土木工程鋼結構當中，屬于一項相對而言較為重要的技術，吊裝技術的優劣會對整個項目施工的質量以及進度造成一定影響，在土木工程鋼結構施工過程中，科學合理的運用較好的吊裝技術，可以在一定程度上提升整個項目的質量以及進度。就不科學合理的吊裝技術而言，將會對整個項目的質量以及進度造成一定的影響，所以，在實施施工作業時，相關工作人員要對整個施工項目進行充分考慮，結合現場施工情況，合理科學的運用吊裝技術，這樣不僅可以使得工程項目質量以及進度得到一定程度的提升，對于促進施工企業迅速發展而言，所起到的作用更是不容忽視的。

3.7 重視連接與材料

通常情況下，相關工作人員會把鋼材料分為四大類，其中包括管材、金屬制品、型材以及板材。在土木工程施工過程中，所運用的建筑鋼材有普通碳素鋼、優質碳素結合鋼以及普通的低合金鋼等，這主要是根據鋼的硬度來決定的。梁大部分是焊接，在安裝準備階段，施工工作人員要對焊接接頭做焊接工藝的檢驗，進而確定焊接的各項參數以及格料。再連接梁和梁以及梁和柱過程中，相關工作人員要使用高強螺栓連接或者焊接連接的方式完成此項工作，要對高強螺栓的連接孔部位的精度給予高度重視。扎制H型鋼梁過程中，主要有以下兩種扎制方式，第1種是數控鉆孔，精度相對而言比較高，第2種是模板扎制，精度相對而言比較低。在施工技術條件允許的情況下，相關工作人員應當使用比較合適的軸數控鉆孔。把螺栓運輸到施工現場之后，相關工作人員應當根據實際情況利用有效的解決措施，對螺栓參數實施檢驗作業，在實際安裝過程中，相關施工工作人員要禁止使用扳手進行強行擰入，在擰入過程中，相關工作人員要嚴格遵守施工工序，通常情況下要通過初擰、復擰以及終擰完成此項工作。

3.8 油漆涂抹技術

在鋼結構施工過程中，最為重要的一項施工工序就是油漆涂抹，主要分為以下幾個步驟。第一，基層處理。在油漆涂抹施工準備階段，相關工作人員要根據實際情況仔細清理金屬表面，高效完成除銹工作。一旦除銹面積相對而言較小，相關工作人員可以利用人工除銹的方式實施清理作業，一旦出現較為嚴重的腐蝕現象，要根據實際情況利用鏟刀以及鋼絲刷實施清理作業，而對于面積較大的銹蝕而言，相關工作人員可以利用砂輪機實施清理作業。第二，防銹漆涂抹。在高效完成基層清理工作以后，等表面干燥之后，要把防銹漆涂抹在基層表面，在實際涂抹過程中，要認真仔細涂抹，值得注意的是，不能把涂料涂入到鉚孔內部。等防銹漆完全干燥以后，相關工作人員要使用與其配套的膩子對構件進行表面刮平作業。要想使得構件的干硬性得到有效提升，相關工作人員在實施涂抹作業時，可以根據實際情況適量的紅丹粉。第三，磷化底漆的涂抹。油漆涂抹最為關鍵的步驟就是涂抹磷化底漆。磷化底漆涂抹后的兩個小時，相關工作人員才能夠實施底漆涂抹作業，在完成底漆涂抹后的24小時，相關工作人員要仔細清理其表面殘留的磷化物，在底漆干燥后的表面形成均勻的灰褐色的磷化膜是底漆涂抹完成的標準。第四，涂面漆涂抹。涂抹面漆是最后一個施工步驟，多理多刷是刷涂面漆的標準，相關工作人員要根據實際情況利用有效的技術手段，確保油漆不會出現不流不墜的現象，刷涂面漆是一項技術難度相對而言比較高的工作，在實施涂抹作業時，不僅要有效保障色澤一直處于亮光的狀態，還要及時檢查涂刷過程，這樣可以防止出現遺漏現象。通常情況下，鋼結構的面漆要涂刷兩遍以上，厚度要高于70μm。

3.9 鋼材防腐技術要領

鋼結構是由鋼材料制造的，以鋼梁等結構為主的結構設施具有金屬特點，在外界水分以及氧氣的影響下，很容易出現銹蝕現象，在鋼結構使用過程中，相關工作人員應當利用有效的解決措施，高效完成防護工作。在涂刷防銹涂料過程中，除了要高效利用手動打磨方法以外，還要科學合理地使用機械拋光以及噴砂等方式，這樣不僅可以把表面銹蝕完全清理干凈，還能夠有效避免出現漆面開裂等問題。相關工作人員應當根據實際情況選擇適合的施工方法，在使用涂刷過程中，要結合鋼質構件形狀對扁形刷以及歪脖刷實施對比作業，這樣可以使得施工作業效率得到有效提升。

4 結束語

總而言之，鋼結構具備結構可靠、質量輕以及強度大等優點，在土木工程施工過程中，科學合理的使用鋼結構，可以使得經濟環保效益得到一定程度的提升。