鋼結(jié)構(gòu)在土木工程施工技術(shù)中的應(yīng)用分析

陳海鐘

【摘要】當(dāng)前，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展已經(jīng)呈現(xiàn)出繁榮的態(tài)勢(shì)，可以有效改善國(guó)民的生活質(zhì)量，同時(shí)，也推動(dòng)著土木工程的大力建設(shè)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)數(shù)量的不斷增長(zhǎng)以及建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)張。而在建設(shè)土木工程中，鋼結(jié)構(gòu)已成為應(yīng)用最為普遍、廣泛的新型材料，其自身所具備的抗震性能、承載性能，能夠進(jìn)一步提高土木工程建設(shè)的安全性以及穩(wěn)定性，同時(shí)，能夠有效延長(zhǎng)土木工程日后的使用周期。而想要鋼結(jié)構(gòu)能夠充分發(fā)揮出延展性以及韌性作用，就必須要對(duì)其施工技術(shù)的合理、有效應(yīng)用投入高度的重視，同時(shí)，施工人員必須要轉(zhuǎn)變以往的建設(shè)理念、建設(shè)模式，積極學(xué)習(xí)最新、最先進(jìn)施工技術(shù)的應(yīng)用方法，進(jìn)而整體提高土木工程的施工質(zhì)量與施工效率，全面提升土木工程的安全性、穩(wěn)固性以及耐久性，推動(dòng)建筑企業(yè)、施工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的雙豐收。同其他建筑、混凝土建筑相較，鋼結(jié)構(gòu)建筑在施工方面存在一定的難度，因此，施工人員必須要時(shí)刻掌握最新的施工技術(shù)，將其在建設(shè)與施工中合理、有效加以運(yùn)用，從而推動(dòng)土木工程的長(zhǎng)遠(yuǎn)、穩(wěn)定發(fā)展。基于此，本文首先針對(duì)當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)以及常見(jiàn)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)展開(kāi)分析，并視為切入點(diǎn)，同實(shí)際情況結(jié)合，提出針對(duì)性、專業(yè)性的施工技術(shù)策略，為相關(guān)從業(yè)者帶來(lái)一些參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu);土木工程;施工技術(shù)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

20.046

緒論

當(dāng)前，土木工程的建設(shè)數(shù)量正在持續(xù)增長(zhǎng)，能夠帶給人們生活、學(xué)習(xí)與生活的便利。而隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)建筑已越來(lái)越受到施工企業(yè)、建筑企業(yè)的推崇與青睞。但是，如果沒(méi)有有效應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，將會(huì)影響到鋼結(jié)構(gòu)建筑的穩(wěn)定性、安全性以及耐久性，也無(wú)法推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)土木工程的持續(xù)、全面發(fā)展。由此可見(jiàn)，相關(guān)從業(yè)人員當(dāng)前必須要重視的工作，就是鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用策略，只有保障施工技術(shù)的合理、科學(xué)、有效應(yīng)用，才能夠整體提高土木工程的建設(shè)質(zhì)量。

一、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

1.性能優(yōu)越

在鋼結(jié)構(gòu)中，錳元素、鐵元素與其他材料均屬于其組成部分，可以說(shuō)，構(gòu)成鋼結(jié)構(gòu)的元素豐富多樣，因此，鋼結(jié)構(gòu)同樣能夠包括混凝土、水泥等建筑材料所擁有的性能及優(yōu)勢(shì)。通過(guò)分析鋼結(jié)構(gòu)所具備的優(yōu)越性能，可以發(fā)現(xiàn)：其具備較強(qiáng)的硬度，并且擁有良好的承載性能，能夠?qū)Φ燃?jí)較高的地震災(zāi)害做出有效抵御[1]。除此以外，延展性、韌性良好同樣也是鋼結(jié)構(gòu)最為主要的性能優(yōu)勢(shì)，促使其遠(yuǎn)強(qiáng)于其他建筑材料。現(xiàn)如今，我國(guó)的第一生產(chǎn)力便是科學(xué)技術(shù)，隨著科學(xué)技術(shù)的深入研發(fā)與大力進(jìn)步，促使我國(guó)同樣也在不斷提高生產(chǎn)鋼材料的水平。能夠?qū)⒔ㄔO(shè)工程的實(shí)際需要作為依據(jù)，進(jìn)而生產(chǎn)出符合工程特點(diǎn)、擁有特定性能的鋼材料。

2.可塑性較強(qiáng)

針對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)而言，具備較高的可塑性，主要在鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力超出屈服點(diǎn)后，會(huì)發(fā)生塑性形變方面有所體現(xiàn)，但是，并不會(huì)導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象。當(dāng)前，判定鋼結(jié)構(gòu)可塑性的主要指標(biāo)在于通過(guò)應(yīng)力作用的影響，了解鋼結(jié)構(gòu)的斷面收縮率以及伸長(zhǎng)率。在鋼材料中，蘊(yùn)含足量的碳元素，能夠極大幅度的提高鋼材料的可塑性以及韌性，但是，如果應(yīng)力比鋼材料的極限范圍要大，則應(yīng)該將相關(guān)的設(shè)計(jì)要求作為依據(jù)，從而調(diào)節(jié)整體鋼結(jié)構(gòu)的造型。在實(shí)際展開(kāi)鋼結(jié)構(gòu)施工作業(yè)期間，施工人員可以通過(guò)螺栓、鉚接等模式的運(yùn)用，從而連接結(jié)構(gòu)構(gòu)件，確保土木工程現(xiàn)場(chǎng)的施工作業(yè)能夠更加便捷、簡(jiǎn)單。

3.節(jié)能環(huán)保

和其它類型的建筑結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)在節(jié)能環(huán)保方面的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)也尤為突出。鋼結(jié)構(gòu)往往是可以回收再利用的，能夠?qū)崿F(xiàn)安裝的便攜性，同時(shí)，可以將土木工程施工總量降低，除此以外，還能夠減少由于建設(shè)土木工程而產(chǎn)生的粉塵污染與噪音。可以說(shuō)，投入鋼結(jié)構(gòu)的成本普遍較低，能夠重復(fù)、多次使用，實(shí)現(xiàn)能源消耗的有效降低，確保在建筑市場(chǎng)中，鋼結(jié)構(gòu)得到廣泛的青睞[2]。在土木工程施工作業(yè)中使用鋼結(jié)構(gòu)，還能夠?qū)⒔ㄖ髽I(yè)的效益空間擴(kuò)張，并且可以有效推動(dòng)我國(guó)可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施與落實(shí)。

二、常見(jiàn)的鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)

1.高層鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)

針對(duì)于高層鋼結(jié)構(gòu)而言，通常都是根據(jù)實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)要求與高度，從而對(duì)實(shí)際的鋼結(jié)構(gòu)形式做出明確，目前，巨型框架、筒體、框架支撐結(jié)構(gòu)屬于高層鋼結(jié)構(gòu)最為常見(jiàn)的形式，在鋼構(gòu)件方面，可以采取鋼管混凝土或者是鋼筋混凝土。在質(zhì)量方面，鋼構(gòu)件普遍較輕，同時(shí)具備較好的延展性，能夠采取軋制型鋼或者是焊接型鋼，在超高層建筑中，此種鋼結(jié)構(gòu)材料非常適用[3]。對(duì)于勁性鋼筋混凝土構(gòu)件來(lái)講，自身具備防火性能高、剛度大等優(yōu)勢(shì)，在中高層建筑中較為適用。而在柱結(jié)構(gòu)施工中，普遍采取鋼管混凝土，達(dá)成便利施工的目標(biāo)。

2.空間鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)

空間鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)具備造型美觀、剛度大、自重輕等優(yōu)點(diǎn)，可以提高施工的效率、加快施工速度，在實(shí)際運(yùn)用期間，以鋼管為桿件的多層變截面網(wǎng)架、球節(jié)點(diǎn)平板網(wǎng)架屬于主要的結(jié)構(gòu)形式，可以有效提高建筑空間結(jié)構(gòu)的剛度，并且減少鋼材量的消耗[4]。除網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式之外，索膜結(jié)構(gòu)、大跨懸索結(jié)構(gòu)屬于空間鋼結(jié)構(gòu)的主要形式。

3.吊裝施工技術(shù)

在實(shí)際的土木工程施工開(kāi)展的過(guò)程中，一定是需要應(yīng)用到相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備的，在施工當(dāng)中應(yīng)用合理的機(jī)械設(shè)備可以有效地提高工程整體的經(jīng)濟(jì)效益。土木工程施工對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，應(yīng)用最廣泛的一項(xiàng)技術(shù)為吊裝設(shè)備，通過(guò)對(duì)吊裝設(shè)備應(yīng)用，可以將不同類型的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的起重，這樣便能夠一定程度上控制施工成本。但是在實(shí)際當(dāng)中，應(yīng)用吊裝技術(shù)來(lái)完成鋼結(jié)構(gòu)的安裝工作，除了需要保證所應(yīng)用的吊裝設(shè)備符合相關(guān)的施工要求標(biāo)準(zhǔn)之外，還需要在操作的過(guò)程當(dāng)中嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)的安全管理規(guī)定來(lái)開(kāi)展施工，在不影響施工效率的前提下，對(duì)實(shí)際當(dāng)中的施工具體情況進(jìn)行全面的分析，從而有針對(duì)性地預(yù)防施工過(guò)程中安全事故的發(fā)生，以此來(lái)保證施工能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。

4.預(yù)埋螺栓技術(shù)

在土木工程鋼結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程當(dāng)中，需要應(yīng)用到鋼性柱腳螺栓，以此來(lái)使柱腳與鋼筋混凝土能夠牢固地連接在一起。在第一節(jié)鋼柱安裝的過(guò)程當(dāng)中，柱腳螺栓的作用主要是臨時(shí)標(biāo)高以及控制平面的大小。相關(guān)的工作人員對(duì)于柱腳螺栓的埋設(shè)，需要注意控制好基礎(chǔ)軸線與標(biāo)高的基準(zhǔn)點(diǎn)，使軸線的誤差控制在2毫米以內(nèi)，標(biāo)高的偏差控制在5毫米之內(nèi)。除此之外，在螺栓預(yù)埋完成之后，需要相關(guān)的工作人員對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行充分的檢查。在定位埋設(shè)完成之后開(kāi)展第一次的檢查工作，第二次檢查工作需要在混凝土澆筑完成之后進(jìn)行，檢查其位置有沒(méi)有發(fā)生偏差的現(xiàn)象。如果發(fā)現(xiàn)位置的埋設(shè)不夠合理，那么就需要進(jìn)行二次埋設(shè)，一直到符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)為止。

5.塔吊施工技術(shù)的應(yīng)用

塔吊在實(shí)際的土木工程鋼結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程當(dāng)中應(yīng)用是非常廣泛的，它是施工當(dāng)中最常用的一種施工設(shè)備，通過(guò)對(duì)塔吊的應(yīng)用能夠很大程度提高工程施工的效率，塔吊設(shè)備除了能夠?qū)崿F(xiàn)施工當(dāng)中不同重量的調(diào)運(yùn)，還能夠有效地保證施工周期，所以實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值是非常高的。但是需要注意的是，當(dāng)前的城市建筑當(dāng)中為了能夠促進(jìn)對(duì)土地的利用效率，有很多的超高建筑被建成，而對(duì)于這些超高建筑的施工，以往的施工當(dāng)中常用的附著式塔吊在當(dāng)前階段已經(jīng)不適用了，對(duì)于高層建筑的施工需要選擇內(nèi)趴式塔吊，這樣不但能夠有效地控制對(duì)塔吊的使用成本，還能夠?yàn)槭┕ぐ踩约笆┕ばб嫣峁┏浞值谋Ｕ稀?/p>

6.鋼柱的安裝

鋼柱安裝是土木工程鋼結(jié)構(gòu)當(dāng)中較為基礎(chǔ)的一部分，其對(duì)鋼結(jié)構(gòu)整體的承重性有著非常重要的影響，在實(shí)際的施工過(guò)程當(dāng)中，需要從以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行控制。第一，將牛腿支撐面作為基準(zhǔn)，以此來(lái)進(jìn)行標(biāo)高觀察點(diǎn)的設(shè)置，如果條件不夠的話，沒(méi)有牛腿，那么就可以將桁架的最后一個(gè)安裝孔作為基準(zhǔn)點(diǎn);第二，對(duì)于多柱節(jié)安裝的過(guò)程中，首先應(yīng)該做到各個(gè)柱節(jié)的牢固組裝，之后再開(kāi)展鋼柱的吊裝;第三，在鋼柱的吊裝工作完成之后，要對(duì)安裝的質(zhì)量進(jìn)行仔細(xì)的檢查，并且做好尺寸的調(diào)整，最大限度來(lái)減小誤差，使其能夠控制在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的范圍之內(nèi);第四，如果構(gòu)件的形狀又大又細(xì)，那么可以利用補(bǔ)強(qiáng)或者其它的特殊處理方式來(lái)提高其可靠性。例如，在進(jìn)行梯形屋架下旋桿安裝的過(guò)程中，可以應(yīng)用抗壓補(bǔ)強(qiáng)的方式來(lái)提高側(cè)方向的應(yīng)力。

三、鋼結(jié)構(gòu)在土工工程施工技術(shù)中的應(yīng)用策略

1.科學(xué)合理選擇鋼結(jié)構(gòu)材料

在選擇鋼結(jié)構(gòu)材料的過(guò)程中，必須要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的承載性能做出保障，減少在鋼結(jié)構(gòu)施工完成之后，會(huì)由于氣候條件的影響，而造成脆性破壞現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)土木工程的整體質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。在實(shí)際選取鋼結(jié)構(gòu)材料期間，必須要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)、結(jié)構(gòu)形式、工作環(huán)境以及荷載特征等眾多因素做出充分考量，同時(shí)，在此前提條件下，還應(yīng)該對(duì)相應(yīng)的規(guī)范、要求遵循，確保選取鋼結(jié)構(gòu)材料能夠更具合理性。針對(duì)于土木工程的施工作業(yè)來(lái)講，在實(shí)際選取鋼結(jié)構(gòu)材料期間，主要以低合金鋼以及碳素鋼為主。對(duì)于土木工程施工作業(yè)當(dāng)中的柱面結(jié)構(gòu)而言，主要對(duì)箱型截面鋼結(jié)構(gòu)或者是工字型鋼結(jié)構(gòu)加以運(yùn)用，對(duì)于存在較為特殊要求的土木工程，還會(huì)對(duì)一些復(fù)合型鋼截面進(jìn)行運(yùn)用。因此，在選擇鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，必須要同鋼截面要求相結(jié)合，做出最恰當(dāng)?shù)倪x擇。

2.做好鋼結(jié)構(gòu)油漆涂抹防護(hù)

將鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)用于土木工程施工作業(yè)中，受到鋼材料自身特性于外部環(huán)境的影響，銹蝕現(xiàn)象時(shí)常會(huì)發(fā)生，進(jìn)而直接影響到鋼結(jié)構(gòu)的承載能力，對(duì)提高鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性以及安全性造成不利的影響。由此可見(jiàn)，施工作業(yè)人員必須要將油漆涂抹工作強(qiáng)化，將防護(hù)鋼結(jié)構(gòu)表面工作做好。在油漆涂抹以前，需要施工作業(yè)人員將基礎(chǔ)性處理鋼結(jié)構(gòu)工作做好，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)表面的整潔與干凈做出保障，同時(shí)，刷磨干凈已存在的銹蝕痕跡，在通過(guò)粗紗布的應(yīng)用展開(kāi)打磨，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)表面的光潔性做出保證[5]。在開(kāi)展土木工程施工作業(yè)期間，需要運(yùn)用到過(guò)多的鋼結(jié)構(gòu)，因此，實(shí)際打磨的面積也要更大，因此，會(huì)通過(guò)砂輪機(jī)的運(yùn)用，從而統(tǒng)一展開(kāi)除銹工作。除此以外，涂抹油漆的過(guò)程中，必須要保障適中、均勻，在涂抹作業(yè)完成以后，必須要將防護(hù)做好，減少人為剮蹭的發(fā)生，完全保證油漆的干燥效果。

3.做好鋼結(jié)構(gòu)的連接技術(shù)選擇

第一，焊縫連接。針對(duì)于此種連接技術(shù)而言，主要是對(duì)電弧焊產(chǎn)生熱量的性能加以運(yùn)用，從而對(duì)部分鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行融化，待冷卻凝結(jié)后形成焊縫，進(jìn)而連接各個(gè)鋼構(gòu)件為整體。不會(huì)削弱鋼構(gòu)件截面，構(gòu)造實(shí)際連接較為簡(jiǎn)單，連接也相對(duì)便利，同時(shí)，有效節(jié)省鋼材料、連接施工作業(yè)具備較高的效率，可以具備良好的連接密封性與剛度是次技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)[6]。但是，同樣也存在一定的劣勢(shì)，例如：焊縫四周的鋼構(gòu)件如果受到高溫的影響，會(huì)造成材質(zhì)發(fā)生變脆現(xiàn)象，另外，還會(huì)造成一定焊接殘余變形與殘余應(yīng)力的產(chǎn)生，對(duì)提高鋼結(jié)構(gòu)剛度以及承載力造成不利的影響。

第二，螺栓連接技術(shù)。此技術(shù)主要是采取螺栓零件，從而連接起鋼結(jié)構(gòu)，通常的情況下，劃分為兩種形式，即普通螺栓與高強(qiáng)度螺栓連接。采取此種連接技術(shù)，能夠?yàn)槭┕ぷ鳂I(yè)起到一定的便利性，達(dá)成方便安裝的目標(biāo)。因此，在土木工程施工現(xiàn)場(chǎng)中，此種安裝連接方式最為適用，其拆卸也要更為容易，在需要臨時(shí)連接鋼結(jié)構(gòu)以及裝拆鋼結(jié)構(gòu)環(huán)境下得到普遍使用。但是，此連接技術(shù)的劣勢(shì)在于，實(shí)際開(kāi)展施工作業(yè)之時(shí)，必須要在鋼結(jié)構(gòu)的表面實(shí)施開(kāi)孔，同時(shí)，在拼裝期間需要進(jìn)行對(duì)孔，如此，會(huì)增加工作強(qiáng)度，也會(huì)提高與鋼結(jié)構(gòu)制造的精度要求。除此以外，鋼構(gòu)件的截面還會(huì)由于螺栓孔而出現(xiàn)削弱現(xiàn)象，導(dǎo)致大量鋼材料的消耗，增加材料的投入成本。

第三，鉚釘連接，采取一種一邊具備半圓形預(yù)制釘頭的鉚釘，在燒紅釘稈之后，將其在連接件的釘孔中快速插入，隨后，通過(guò)鉚釘槍工具的應(yīng)用，將另一邊也打造成鉚成釘頭，進(jìn)而確保連接鋼結(jié)構(gòu)能夠更具緊固性，傳力鉚接可靠，擁有良好的韌性以及可塑性，可以對(duì)連接質(zhì)量做出有效保障，同時(shí)，能夠在直接承受動(dòng)力荷載鋼結(jié)構(gòu)以及重型鋼結(jié)構(gòu)連接中得到有效適用，是此連接技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)。而此種連接技術(shù)的劣勢(shì)在于：在實(shí)際開(kāi)展鉚接施工作業(yè)期間，其工藝較為繁雜，同時(shí)，需要消耗過(guò)多的鋼材料，造成實(shí)際的工作強(qiáng)度較高，因此，在土木工程施工作業(yè)中，此技術(shù)應(yīng)用較少，主要被高強(qiáng)度螺栓連接與焊接替代。

結(jié)論：

綜合上述的分析來(lái)看，鋼結(jié)構(gòu)建筑具備良好的抗震性能以及承載性能，可以有效保障國(guó)民的生命與財(cái)產(chǎn)安全。因此，施工人員必須要不斷提高并改善自身的施工水平，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的合理、有效應(yīng)用投入高度的重視，通過(guò)不斷學(xué)習(xí)最新、最先進(jìn)的施工技術(shù)，來(lái)彌補(bǔ)以往施工作業(yè)中存在的不足，確保能夠整體提高土木工程的穩(wěn)定性、安全性以及耐久性，為施工企業(yè)、建筑企業(yè)帶來(lái)更為可觀的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益，確保土木工程能夠始終朝著效率化、現(xiàn)代化的方向發(fā)展。

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