鋼結構在土木工程施工技術中的應用研究

楊福海，王銀春

（1.寧夏通信規劃設計院有限責任公司，寧夏 銀川 750000；2.銀川能源學院，寧夏 銀川750000）、

鋼結構自身重量較輕，工業化特征明顯。對此，土木工程施工中廣泛應用鋼結構，提高了工程使用性能。但是因鋼結構的耐火性能和耐腐蝕性能較差，若發生特殊災害，易造成重大損失。對此，土木工程施工中，做好鋼結構施工技術處理，對于提升土木工程質量有積極的作用。

1 鋼結構施工技術概述

鋼結構施工技術分類：

（1）高層鋼結構施工技術：按照土木工程實際建設要求，高層鋼結構包括筒體框架、巨型框架、框架支撐等結構。鋼結構構件還可結合鋼筋混凝土和鋼管混凝土，與其他材料相比較來說，鋼構件具有質量輕便和延性好的特點，符合工程建設要求。

（2）空間鋼結構施工技術：這種結構技術優點包括剛度大、造型設計美觀、施工效率高等，土木工程應用空間鋼結構主要采用球節點平板和多層變截面網架的形式，且不會消耗過多的施工材料，空間鋼結構的剛度也會更大。

（3）輕鋼結構施工技術：通常情況下，土木工程施工建設多采用焊接鋼板或軋制鋼板的形式，主要是應用在墻體和屋面維護的結構施工中。對比，輕型彩鋼因其鋼材料在施工中消耗量小，施工成本低，且施工效率高等優點，也是土木工程常用的鋼結構施工技術[1]。

2 土木工程施工中鋼結構應用的優缺點

2.1 應用優點

土木工程施工過程中，鋼結構不僅包括鐵、錳、鈦等常見元素，而且具有高強度、硬度大等特點。與混凝土或水泥結構的土木工程相比較，其施工優勢非常明顯。不僅如此，鋼結構的韌性和延展性較好，比不銹鋼、專用鋼、耐熱鋼等材料的應用范圍更廣，這足以說明鋼結構的實際應用價值。

2.2 應用缺點

土木工程的鋼結構施工中，若施工所需材料過多，建筑防火難度變高，從而降低了建筑防火等級，使建筑整體的防火性能變差，一旦發生火災，會造成巨大的損失。另外，鋼結構土木工程施工中，若長期暴露在高溫環境下，會加大結構變形程度，嚴重情況下還會引起建筑安全事故，對人民群眾的生命財產安全帶來極大的影響。近些年，我國出臺了一系列鋼結構施工管理標準，但是仍然有制約因素存在。對此，為了保障鋼結構用量，且滿足于國家建筑材料施工要求，應進一步補充與完善管理標準。但是，我國鋼結構技術應用時間短，很多方面有待完善，加上缺少足夠的專業技術人才，在鋼結構土木工程施工中仍然要加強各個環節的管理。

3 鋼結構在土木工程中的具體應用策略

3.1 土木工程的鋼結構施工準備工作

鋼結構土木工程施工作業中，施工技術人員應該做好施工前的準備工作。第一，選擇適合土木工程施工要求的鋼結構材料，如普通碳素鋼、合金鋼等，權衡施工材料的應用利弊。第二，按照國家材料質量檢測標準，檢查鋼結構主體材料配件質量，尤其是鋼結構承載力、剛度、硬度等進行多次核查，保證建筑施工材料滿足項目施工的實際要求[2]。第三，按照土木工程施工環境及材料，選擇適合的施工設備，并做好性能檢測工作，以保證機械設備良好的運行。

3.2 選擇合適的塔吊

鋼結構在土木工程施工中的應用，做好塔吊施工和吊裝質量控制非常重要。裝配塔吊施工設備，應提前對塔吊類型、性能、保修等進行檢驗。在實際施工作業中，塔吊設備起重的重量、伸縮幅度等性能應該滿足施工要求。通常情況下，鋼結構土木工程應用塔吊設備，多數為內爬式塔吊，相比較附著式塔吊，前者在節省施工成本上發揮了較大優勢，保障了施工安全性。

3.3 合理選擇鋼結構連接技術

鋼結構土木工程施工，鋼結構的連接技術通常有三種，技術優缺點不同。因此，在工程施工中，應該合理選擇施工技術，具體如下：

3.3.1 焊縫連接技術

焊縫連接技術利用電弧焊產生的大量熱量，對局部的鋼結構進行融化，再經過冷卻形成焊縫，將鋼結構的連接部位融合成為一體，如圖1焊縫連接結構示意圖。焊縫連接技術不會對結構橫截面產生過多的削弱作用，連接操作簡單方便，且連接密封性與剛度較高，極大提高了施工作業效率。除此之外，鋼結構不需要其他復雜技術的支持，施工成本往往也很低。但是，焊縫連接技術的缺點是，焊縫構件容易受到高溫的影響，材質容易變脆，會造成一定的殘余變形或應力，減弱了鋼結構的剛度與承載力。有些部位的焊接剛度超出標準范圍，原本局部的裂紋程度變大，若遇到低溫情況，會因脆斷影響鋼結構整體質量。再加上焊縫的連接韌性與塑性較差，鋼結構很容因為結構疲勞強度而發生結構性問題[3]。

圖1 焊縫連接結構示意圖

3.3.2 螺栓連接技術

螺栓零部件將鋼結構進行連接，分為普通螺栓與高強度的螺栓為主，如圖2螺栓連接結構示意圖。鋼結構連接技術操作方式較為簡單，且安裝便捷，容易進行拆卸，被廣泛應用在土木工程鋼結構的連接施工中。但是，螺栓連接技術在施工操作中，需要在鋼結構的表面部位進行開孔處理，對孔拼裝，這一操作給制造增加了工作量。因為土木工程鋼結構制造精度要求較高，所以在削弱的鋼結構構件界面的螺栓口，會消耗鋼材，導致材料成本偏高。

圖2 螺栓連接結構示意圖

3.3.3 鉚釘連接技術

頂桿燒紅，將帶有半圓形的預支釘頭鉚釘插入到連接件釘孔，利用鉚釘槍設備，將鉚釘的另一端加工成為鉚釘釘頭，起到加固鋼結構連接強度的作用。鉚釘連接技術優點是鉚接傳力穩定，連接韌性與可塑性較強，能夠保證鋼結構連接質量，因此常用于土木工程中的鋼結構，以及直接承受力荷載鋼結構連接，如圖3螺栓連接結構示意圖。但是，鉚釘連接技術的連接工藝較為復雜，會消耗大量鋼材，且工程量大，這些因素導致其在土木工程鋼結構的使用頻率低，基本上被螺栓或焊接連接技術所取代。

圖3 鉚釘連接結構示意圖

3.4 油漆涂抹防護施工

土木工程鋼結構施工，容易受到自身屬性和外部環境所影響，常會出現鋼結構部件的銹蝕問題，進而會影響到結構承載力與整體安全質量。對此，除選擇合適的施工技術外，還應做好鋼結構的油漆涂抹的防護施工，做好表面防腐蝕等防護工作。施工人員在鋼結構外表面涂抹油漆之前，還要做好基礎性的工程處理，保證鋼結構表面的清潔。若鋼結構表面有腐蝕痕跡，需要采用粗砂布打磨以確保其表面光潔度。尤其是一些特殊類型的土木工程，因鋼結構用量多，外表面打磨面積較大，手工打磨操作并不適宜，則需要用砂輪機進行除銹處理，如下圖4所示。

圖4 油漆涂抹防護施工

在油漆涂抹防護施工中，涂抹應適中均勻，涂抹后做好基礎防護工作，以避免剮蹭而影響到油漆的干燥效果。

4 結語

綜上所述，土木工程建設施工應用鋼結構，能夠在保障工程建設質量的基礎上，縮短工期以提升施工單位的經濟效益。目前，建筑行業需不斷加強技術更新，發揮鋼結構應用價值，對于鋼結構自身缺陷的問題，行業應支持技術變革以做好安全防范工作，如做好鋼結構材料的質量檢查工作，加強鋼結構防護工作，結合施工現場實際情況選擇合適的焊接技術等等。這些都是促使土木工程順利完工，提升工程安全質量的重要內容。因此，施工單位應重視鋼結構在土木工程中的應用價值與注意事項。