淺談鋼結(jié)構(gòu)在土木T程中的應(yīng)用

肖紅蓮

鋼結(jié)構(gòu)由于其輕質(zhì)高強(qiáng)等多重優(yōu)點(diǎn)被越來越廣泛的應(yīng)用于土木工程，如建筑住宅和橋梁建造，特別是近年來越來越普遍的用于建設(shè)超高層建筑、大跨度及大懸挑結(jié)構(gòu)、工業(yè)廠房等，充分顯示了鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。

1土木工程中鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

(1)強(qiáng)度。一般來說，結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受或者容納作用效應(yīng)的能力是由材料的強(qiáng)度來決定的?？梢岳糜嘘P(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來確定結(jié)構(gòu)鋼的構(gòu)件性能，這些標(biāo)準(zhǔn)中列出了鋼結(jié)構(gòu)可使用的材料，比如建筑結(jié)構(gòu)鋼要滿足CSA標(biāo)準(zhǔn)ASTM standardA992／A992M或者CAN／CSA G40.20／C40.21等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。(2)剛度，振動(dòng)、變形等適用性參數(shù)由構(gòu)件的剛度來決定，進(jìn)而由結(jié)構(gòu)體系的剛度來決定。結(jié)構(gòu)體系的實(shí)際剛度又由其構(gòu)件和連接件的分布來決定。不過簡(jiǎn)單說來，構(gòu)件的剛度由材料的幾何截面特性以及材料的彈性模量來決定，結(jié)構(gòu)鋼的彈性模量通常為200GPa.而普通密度抗壓強(qiáng)度在20～40Gpa范圍內(nèi)的混凝土其彈性模量通常在20～28GPa范圍內(nèi)；即使對(duì)于高強(qiáng)度混凝土來說，其彈性模量也不過在40～45GPa之間，由此可見，鋼結(jié)構(gòu)的鋼性是混凝土的十倍及五倍左右，所以鋼結(jié)構(gòu)的剛性有著顯著的優(yōu)勢(shì)。(3)延性。延性指的是某種材料拉伸的過程中無斷裂的塑性變形能力。一般情況下延性是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，特別是抗震設(shè)計(jì)中比較重要的特性參數(shù)，地震中幸存的建筑物直接依賴于主要結(jié)構(gòu)框架經(jīng)歷大的非彈性變形時(shí)的滯后耗能性。鋼結(jié)構(gòu)可以說是目前使用最廣泛的、韌性最好的工程材料之一。(4)韌性。衡量材料斷裂前吸收能量以及塑性變形的能力的指標(biāo)就是韌性。它可以抵抗缺口部位的不穩(wěn)定裂紋的擴(kuò)展。韌性通常表示鋼結(jié)構(gòu)在制造、安裝以及使用過程中可以承受比較大的工業(yè)變形，是鋼結(jié)構(gòu)一個(gè)很重要的特點(diǎn)。正是因?yàn)殇摌?gòu)件的韌性才使其在彎曲、剪切，沖孔、鍛造、鉆孔等制作過程中降低了產(chǎn)生裂紋的可能性。鋼結(jié)構(gòu)足夠的斷裂韌性是必須具備的，特別對(duì)受到交變荷載以及沖擊荷載的建筑結(jié)構(gòu)來說更要具備此特性。(5)整體。由上可知，無論是從剛度、強(qiáng)度還是在延性方面，鋼結(jié)構(gòu)都要優(yōu)于鋼筋混凝土，并且鋼結(jié)構(gòu)可以比較容易建構(gòu)出有異國(guó)風(fēng)情的建筑形式，通常鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可以提供最佳的設(shè)計(jì)靈話性以及最大的空間利用率。鋼結(jié)構(gòu)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是：它還是一個(gè)理想的懸臂施工體系。適當(dāng)?shù)膽?yīng)用空腹鋼鐵托架以及構(gòu)件腹板開孔，可以為管道以及其它供電線路提供通道，不僅降低了樓層的高度，而且增加了審美吸引力。

2鋼結(jié)構(gòu)施工安裝要點(diǎn)

整體來說鋼結(jié)構(gòu)的施工流程比較復(fù)雜，并且建筑的要求不同，在細(xì)節(jié)上也有很大的差異性。此處列舉三點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單說明。

(1)選材與連接。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(yōu)質(zhì)碳索結(jié)構(gòu)鋼以及普通碳素鋼等，碳鋼的塑性比較低，但是硬度強(qiáng)度比較高。在鋼結(jié)構(gòu)中，柱子截面一般多為箱形截面或者寬翼緣“工”字形，另外還有“十”字形截面等等；梁多數(shù)是焊接或者軋制的“H”型鋼梁，如果要求特殊也可以符合截面，在安裝前要對(duì)主要的焊接接頭做焊接工藝的試驗(yàn)，定出焊接的格料和各項(xiàng)參數(shù)。粱與梁之間，梁與柱之間的連接，可以采取焊接連接或者高強(qiáng)螺栓連接，要注意高強(qiáng)螺栓的連接孔位的精度。(2)鋼構(gòu)件的堆放以及選擇安裝機(jī)械地點(diǎn)。通常情況下安裝結(jié)構(gòu)的用地面積應(yīng)為結(jié)構(gòu)占地面積的1.5倍。依照安裝流水的順序，從中轉(zhuǎn)堆場(chǎng)配套運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)的鋼構(gòu)件要采用裝卸機(jī)械把其安置于安裝機(jī)械的回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)。如果因?yàn)檫\(yùn)輸?shù)脑蛟斐闪藰?gòu)件的變形，則在施工現(xiàn)場(chǎng)就要加以矯正。一般鋼結(jié)構(gòu)的安裝采用的是塔式起重機(jī)，臂桿長(zhǎng)度要有夠的覆蓋面，并且起重能力要相應(yīng)足夠，從而滿足各種不同部位構(gòu)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可以滿足安裝要求。(3)油漆工藝流程?；鶎犹幚?。首先把金屬的表面清理干凈，然后再做除銹。手工處理先用鋼絲刷反復(fù)刷打，再用精砂布打磨，使得表面光亮、平滑，然后再用棉紗或者紗布把打磨下的銹粉和浮灰清理干凈。如果表面腐蝕嚴(yán)重，則用鋼絲刷和鏟刀處理，大面積的銹蝕則可以用砂輪機(jī)來配合清理。在膩?zhàn)痈稍锖笠蚰テ秸?，并清理干凈。如果堆放的時(shí)間太長(zhǎng)，則要再做一次涂刷。

涂磷化底漆。磷化底漆包括底漆和磷化液兩部分。刷涂面漆。刷涂面漆時(shí)要多理多刷，油要不流不墜、飽滿均勻、色澤光亮一致。

3主要的技術(shù)成果

(1)箱型砼柱。箱型砼柱在箱型柱中間內(nèi)部加人了隔板起到支撐的作用，在箱型柱內(nèi)灌注高強(qiáng)度(C50)等級(jí)砼，這樣就形成了兩種材料一同工作互相輔助的機(jī)理，從而根除了荷載的作用之下，在其強(qiáng)度還沒有達(dá)到極限的時(shí)候首先產(chǎn)生了相對(duì)大的變形這一情況。它的優(yōu)點(diǎn)有以下三點(diǎn)；施工操作的簡(jiǎn)單與便捷。良好的抗震性能。較強(qiáng)的承載能力。施工中用到的梁都在工廠加工之后，才運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)吊裝，這樣，不僅節(jié)省了施工現(xiàn)場(chǎng)的工作量，而且還大大減少了工期。(2)抗側(cè)力支撐砼筒結(jié)構(gòu)。電梯，樓梯位置形成鋼筋混凝土核心筒。作為剪力墻抗側(cè)力支撐，提高了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，對(duì)于優(yōu)化抗側(cè)剛度，改善抗震性能起到了積極的作用。(3)現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓蓋。利用鋼框架梁下翼緣作為支模板材撐，上鋪竹膠板，再按設(shè)計(jì)鋪設(shè)鋼筋，澆筑C30混凝土。節(jié)省模板材，縮短施工工期。(4)節(jié)能型復(fù)合外墻板。從某種角度上來說，墻板特別是外墻板比結(jié)構(gòu)體系更加的重要。因?yàn)樽≌ㄖ闹饕δ苁强客鈮Π鍖?shí)現(xiàn)的。墻板工廠化預(yù)制生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)安裝，基本取消了濕作業(yè)。(5)高層住宅鋼結(jié)構(gòu)體系節(jié)能采暖方式的研究。節(jié)能住宅不僅能夠降低消耗能源，有助于保護(hù)環(huán)境，而且還能夠使業(yè)主的生活成本大大的減少。根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，人們對(duì)節(jié)能住宅的認(rèn)識(shí)在不斷的加深，且有多于七成的人們表示愿意購買節(jié)能住宅。基于此，此工程也充分的想到了運(yùn)用節(jié)能的技術(shù)。(6)鋼結(jié)構(gòu)主體升降車庫的應(yīng)用研究地下室根據(jù)以下兩方面的特點(diǎn)，要部分進(jìn)行立體升降車庫的安裝：①此工程地下室層相對(duì)很高。⑦城市在停車位數(shù)量方面的發(fā)展需求。立體多層停車設(shè)備可以說是一種新型設(shè)備，是因?yàn)樗芎芎玫墓?jié)省空間，較少的投資，靈活方式的布局以及自動(dòng)化的布局。

4結(jié)語

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)憑借著其自身堅(jiān)硬、高承受力的優(yōu)勢(shì)在土木工程中獲得了普遍的應(yīng)用，而且深得用戶的肯定，這些應(yīng)用也使得建筑結(jié)構(gòu)模式由單一走向交叉化、多元化，從其發(fā)展的特點(diǎn)來看，其具有廣闊的發(fā)展空間。