鋼結構施工技術在土木工程中的應用

劉宣辰 俞璟 逄佳軍

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引言

鋼結構作為土木工程的重要部分，對整個工程的質量和安全起著重要的作用。鋼結構施工是工程建設的重點工作，可提高建筑的整體施工質量，因此在土木工程中，施工單位越來越重視鋼結構施工。文章結合工程施工經驗，研究了鋼結構施工技術，基于土木工程特點提出了鋼結構關鍵技術的應用，并分析了具體的實踐施工措施。

1 鋼結構特點

1.1 可塑性強

可塑性強是典型的鋼結構特點。這是因為，較大預應力的鋼結構可以通過超過屈服點完成塑形，彎曲之后，結構不會發生斷裂。實際施工中，對于鋼結構的應用需求多種多樣，這種可塑性強的特點，可使結構更加精準、穩定，也可便于施工，最大程度減少施工阻礙。這就要求，具體操作時，工作人員翔實分析鋼結構斷面的增長率和收縮率。另外，碳元素也是鋼結構的主要元素之一，鋼結構的韌性會在碳元素的作用之下得到增強。因此，施工過程中，基于可塑性強的特點，材料對于應力的承受范圍將會更大。此外，工作人員也可遵循行業標準，調整鋼結構造型，進而確保施工效率和質量得到進一步提高，保證土木工程的穩固性和美觀性[1]。

1.2 對環境影響較小

在傳統的混凝土結構施工中，施工現場容易產生大量粉塵，會對周邊環境造成污染，需要采取相應的降塵措施。在鋼結構施工過程中，比較常用的是焊接技術，則不會出現像混凝土結構施工中存在的問題，不會對周邊環境造成太大影響。并且，鋼結構一般都是在工廠內完成鋼結構組件的加工工作，然后再把用到的組件運輸到施工現場，在現場進行組件拼裝，因此可以最大程度降低對周邊環境造成的不良影響。

1.3 具有較好的穩定性

傳統的混凝土結構容易受到外界環境的影響，從而導致混凝土結構容易出現變形和裂縫等問題，特別是對于北方地區，由于冬季和夏季存在較大溫差容易導致混凝土開裂。對比來說，裝配式鋼結構建筑具備更好的機械性能，自身彈性和延展性也比較強，使得鋼結構的抗震性能得到提升，其穩定性和安全性要比傳統混凝土結構更高。

2 土木工程鋼結構施工技術關鍵點分析

在對土木工程鋼結構施工技術進行研究之前，首先要明確該技術的關鍵控制點。在長期的實際應用過程中，其逐漸演化出兩個核心屬性，分別是施工速度相對較快；施工過程的工業化程度較高。同時，又由于土木工程本身在受力以及承重方面的特性，導致鋼結構施工的類型相對較多，設計形式也更加多樣化。其中，最基本的就是高層重型鋼結構施工，對于跨度較大、占地面積較廣或者建筑結構本身出現連接構造的建筑，其也會應用到大跨度空間鋼結構施工。除此之外，部分建筑受其所在位置的地理因素影響，需要具備更高的抗震、抗裂性能，因此也衍生出相應的“鋼+混凝土”組合結構施工。鋼結構的作用不僅體現在提高建筑穩定性方面，鋼材自身屬性也決定了其對于熱的傳導能力較強，因此一旦建筑內或建筑周圍出現火災等緊急情況時，鋼結構則體現出副作用，成為影響建筑安全的消極因素，由此帶來的損失也是不可忽視的。由此可見，在進行土木工程鋼結構施工時，施工技術的重要性主要體現在控制施工質量和防范不安全因素兩個方面，只有這樣，才能切實提升整體施工的效果[2]。

3 鋼結構施工過程中存在的問題

3.1 設計復雜程度較高

與傳統的混凝土建筑相比，裝配式輕型鋼結構建筑的施工策略存在很大區別，在施工工作開展之前，需要進行鋼結構主體的設計工作，還要完成每一個鋼結構部件的拆分設計工作。因此，設計工作人員在開展設計工作時應確保全面性，明確鋼結構安裝和焊接規范流程，為鋼結構順利施工奠定堅實基礎，從而保證施工過程中的安全性。但通過對目前實際情況的分析可以發現，在鋼結構具體施工過程中仍存在以下兩方面問題：①諸多外界因素容易對鋼結構施工過程產生影響，從而導致施工質量無法得到可靠保證，比較容易出現施工安全質量問題，需要做好施工安全防護。②在鋼結構設計工作中，比較關鍵的一項內容就是準確計算鋼結構承重能力，但是存在著計算結果不夠準確可靠的情況，從而導致在具體施工過程難以準確掌握材料的承載力。

3.2 容易引起安全事故

雖然鋼結構施工環節的復雜程度不高，整個施工流程也比較簡單，但在部分施工企業中，存在著完全照搬施工設計方案開展鋼結構施工的現象，缺少全局觀念，而且管理工作不到位，沒有建立完善的施工質量管控標準，導致具體施工作業缺乏規范性，不具備良好的安全意識，容易引發各種安全事故。

4 土木工程鋼結構施工關鍵技術

4.1 鋼結構柱施工技術

在土木工程鋼結構中，鋼結構柱是支撐主體的重要構件，保證了整個結構的穩定性。因此，鋼結構柱施工中，技術人員和管理人員必須結合施工具體應用，注重技術控制和質量管理的細節，確保達到標準要求。鋼結構施工是按照整體工序流程合理安排的，在吊裝施工中，以地面控制為基點，選擇性使用吊裝，在具體的施工過程中應檢查其精度，不允許結構出現嚴重偏差；在場地內明確垂直和水平工作順序；指定定位范圍，然后進行適當的調整和移動，之后測量垂直度，如發生明顯問題，應及時予以糾正。

4.2 焊接技術

土木工程施工，早有榫卯結構，今有鋼鐵結構。古代的木材，通過榫卯便可牢固連接。對于鋼結構而言，卻是不同的連接技術，其中焊接技術最為常見。普遍來說，針對鋼結構的焊接，由中間向兩邊，可以妥帖焊接平面。焊接過程中，需要按照順序，保持節點對稱，全方位保證鋼結構的平衡。另外，鋼結構在土木工程的施工中，異形鋼板也屬多見，針對這種板材的焊接，需要按照先下后上的順序展開操作。具體來說，下凸緣板應該作為焊接的基準點位。另外，土木工程施工過程中，還會遇到數量巨多的大型建筑。此類建筑中，鋼結構的板材往往較厚，這就需要根據結構特點、工程要求、現場條件，羅列多種焊接方式，試驗對比，擇優選擇，確保板材的焊接可以嚴絲合縫[3]。

4.3 吊裝與螺栓基礎技術

在土木工程建設過程中，吊裝和螺栓施工也是一項重要環節，作為鋼結構施工技術的重要組成部分，吊裝和螺栓施工質量會對工程整體建設質量產生重要影響。因此，應加強對吊裝與螺栓基礎技術的重視，科學合理地應用此種施工技術。吊裝作業主要包括鋼柱吊裝和鋼梁吊裝，其中對鋼梁吊裝的要求較高，梁的安裝在整個輕型鋼結構施工過程中占有十分重要的地位，梁柱是整個建筑物的支撐，選擇合適的安裝方式提升梁的安裝質量，可以有效提升建筑整體的穩定性和安全性。所以，需要保證梁的類型和質量符合相關要求標準，在上梁之前需要做好安全防護措施，完成所有的準備工作之后再安裝橫梁，具體過程如下：綁緊主梁的兩側，慢慢將主梁提起，確定好位置之后開始安裝，然后再吊裝其余的次梁，次梁的吊裝可以利用單鉤多吊技術，可以節省施工時間，促進施工進程的加快。除此之外，鋼結構施工質量和螺栓掩埋深度之間存在直接聯系，應合理控制螺栓具體掩埋深度，既不能過深也不能太淺，不然就會使鋼結構的穩定性降低。在具體掩埋過程中，應根據設計要求嚴格控制掩埋深度，保證將誤差控制在5mm之內。

4.4 鋼梁的安裝技術

在鋼結構建筑中需要安裝較多的鋼梁，與鋼柱相比，鋼梁的吊裝重量更輕，因此可以采用高強螺栓連接和栓焊連接方式，以提高整體施工效率。鋼梁就位后，需要利用普通螺栓臨時固定鋼梁，校正合格后再連接高強螺栓。在安裝鋼梁的過程中，按照由外向內的順序對稱性吊裝平面鋼構件，并且按照自下而上的順序安裝立面鋼構件，有序吊裝柱、主梁、次梁等構件。在實際吊裝階段，在安裝相鄰鋼柱之后再安裝鋼梁，連接鋼柱的鋼梁之后，可以提高整體框架的穩定性。在鋼梁吊裝之前要合理選擇吊點，利用橡膠片保護吊點。首先在安裝部位水平吊裝鋼梁，對準纜繩和安裝軸線后緩慢落鉤，將臨時螺栓安裝梁兩端，完成校正工作后再固定高強螺栓。建筑工程的核心筒結構主要包括焊機矩形鋼柱、柱間平面桁架支撐以及內外框水平支撐等，可采用分段吊裝施工方案。在安裝完鋼構件之后需要立即安裝外框鋼結構，吊裝工藝和上述操作基本一致。

4.5 預變形施工技術

土木工程的鋼結構普遍采用不規則結構，必須重視鋼結構的變形問題，需根據實際采用科學的方法解決變形問題。對鋼結構進行實時檢查，制訂完善的施工計算方案，控制鋼結構的施工質量，減少影響鋼結構變形的因素及確保整體穩定性。進行鋼結構預變形施工時，必須用構件卡箍固定，用緊固件固定，避免構件變形。采用防變形技術控制中長鋼構件變形。對于焊接件冷卻變形方向，在實際焊接前，進行相同方向的冷變形，以補償焊接的變形。焊接順序的不同，將產生不同的變形，因此必須嚴格按要求進行焊接操作。

4.6 土木工程材料處理

在鋼結構施工中，材料選擇有一定的復雜性，尤其是土木工程工程，同時加工工藝將影響整個土木工程工程的施工質量。鋼結構材料選擇需按照規范執行，在進行土木工程施工前，材料需得到保障，以滿足施工相關標準和要求。在進行鋼結構施工前必須進行防銹處理，對鋼結構構件進行防銹噴漆。檢查發現，材料和鋼結構在施工中可能會受到損壞，因此需重新除銹，防止影響構件。對鋼結構表面進行專業清潔，并涂上阻燃材料，防止材料自燃[4]。

5 結束語

在土木工程中，鋼結構是目前逐漸推廣的一種結構形式，鋼結構的應用將影響整個土木工程質量和安全。采用鋼結構能夠確保建筑的安全文明施工，同時延長建筑使用壽命，提高結構抗災能力，并能有效縮短施工工期。隨著我國經濟建設的發展和鋼產量的提高，鋼結構工程施工水平不斷提升，鋼結構工程將在建筑行業中發揮日益突出的作用。