對土木工程中的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用情況的探討
2012-12-31 00:00:00陳光耀
【摘要】鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混混凝土在土木工程中的重要性是相同的，對于土木工程來說，不僅要考慮到結(jié)構(gòu)的特性，還要考慮到施工的成本有效性及施工的效率，本文主要針對土木工程中的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用情況進行分析，找出其獨特的特點，對其施工要點進行詳細的闡述。
【關(guān)鍵詞】土木工程；鋼結(jié)構(gòu)
1.土木工程中鋼結(jié)構(gòu)的特征
1.1強度的優(yōu)勢
材料的強度決定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承受容納力，從國家規(guī)定來看，對鋼結(jié)構(gòu)可采用的材料進行了標注，建筑結(jié)構(gòu)用鋼必須要滿足CSA標準ASTM standardA992/A992M或者CAN/CSA G40.20/C40.21等相關(guān)標準的要求。過去，建筑結(jié)構(gòu)所采用的數(shù)據(jù)是出自2006年的數(shù)據(jù)，而近年來建筑用鋼發(fā)生了一定的變化，加拿大劃分出了7個鋼種和8個強度級別，但是并不是全部的鋼種都具有強度級別，所以如果是一個特定的建筑鋼結(jié)構(gòu)涉及，那么類型與級別選擇就尤為重要。從整體來看，采用鋼結(jié)構(gòu)可以降低物料的損耗，減輕結(jié)構(gòu)重量，降低整個建筑的結(jié)構(gòu)成本。
1.2剛度優(yōu)勢明顯
結(jié)構(gòu)體系的剛度決定構(gòu)件的震動與變形參數(shù)，其實際剛度由構(gòu)件與連接件的分布決定。簡單來說，幾何截面的特性及材料彈性模量決定構(gòu)件剛度。一般情況下，結(jié)構(gòu)鋼的彈性模量為200Gpa，但是普通密度抗壓強度在20-40Gpa范圍內(nèi)的混凝土其彈性模量通常在20-28GPa范圍內(nèi)；即使是高強混凝土彈性模量也僅在40-45GPa之間，可見鋼結(jié)構(gòu)的剛性強度優(yōu)勢明顯。
1.3應(yīng)變延性高
所謂延性是指材料拉伸過程中無斷裂的塑形變形能力，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，延性是抗震設(shè)計的主要參數(shù)。目前鋼結(jié)構(gòu)是應(yīng)用最廣，韌性最好的材料，但是如何使其內(nèi)在延性轉(zhuǎn)換為建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)在延性成為需要克服的主要難題，這就需要在設(shè)計的過程中采取必要的措施使其轉(zhuǎn)換，一般一個設(shè)計要具有延性就需要足夠的材料截面、材料延性及構(gòu)件延性。延性值的能力和需求要與變延性水平、曲率延性（構(gòu)件延性）以及位移延性（結(jié)構(gòu)延性）所匹配。
1.4良好的韌性特征
韌性是衡量材料斷裂前吸收能量及塑形變形能力的指標，其可以抵抗缺口部位不穩(wěn)定裂紋發(fā)展。韌性是結(jié)構(gòu)在安裝、制造、使用過程中可以承受變形的一個典型特征，鋼結(jié)構(gòu)良好的韌性使其可以很好地應(yīng)對工業(yè)變形。同時其還具備足夠斷裂韌性，對溫度較敏感，成正比，因此，在天氣寒冷地區(qū)涉及鋼結(jié)構(gòu)，要將韌性作為首要考慮，相對而言，低碳鈮鋼比高碳鋼成分鋼更能改善韌性。
2.土木工程中鋼結(jié)構(gòu)的不足
2.1材料的不足
從上文我們知道，鋼結(jié)構(gòu)的剛度大于混凝土，但是對于負載確定的情況，鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件則小于與其對比的混凝土結(jié)構(gòu)，主要是由于鋼的強度使構(gòu)件的尺寸較小。要想提高構(gòu)件的穩(wěn)定就需要增加鋼的尺寸，導(dǎo)致成本增加。而且鋼的耐火性與腐蝕性都有待提高，一旦溫度超過其承受的限度，就需要采用隔熱層保護，重要的部位必須要做防火處理。
2.2市場環(huán)境有待完善
第一，設(shè)計復(fù)雜。
建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計的時候要注意其使用范圍，在設(shè)計較高承載力需要采用鋼結(jié)構(gòu)的情況，要考慮用不適合繼續(xù)承載的巨大變形為結(jié)構(gòu)設(shè)計的極限。鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點多，計算必須要精確，盡量做到一次到位，因此鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計更加復(fù)雜，圖紙更多。
第二，生產(chǎn)體系未形成。
鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的優(yōu)越性必須要大規(guī)模生產(chǎn)方能體現(xiàn)，當前，我國鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)標準、價格、質(zhì)量標準都未成形，國家監(jiān)管也存在一定欠缺，導(dǎo)致設(shè)計人員與開發(fā)人員都有些茫然。
第三，價格較高。
受到多種因素影響，當前，我國的鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)仍未形成體系，因此，其價格仍然是國民考慮的首要問題。
第四，使用年限較短。
這是鋼結(jié)構(gòu)致命的缺點，混凝土結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)勢就是可以永久使用，但是一般鋼結(jié)構(gòu)的壽命僅有5-10年，如果是住宅建筑采用鋼結(jié)構(gòu)，那么很多人將會放棄購買，影響建筑物的銷售，對此，必須引起高度重視。
3.施工與安裝鋼結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵
從整體情況來看，鋼結(jié)構(gòu)的施工流程十分復(fù)雜，而且建筑的要求也有一定差異，在細節(jié)安裝上也存在一定差異，我們可以從以下幾個方面看出。
3.1選材與連接的重點
一般我們可以將鋼材分為板材、型材、金屬制品及管材幾類。一般的土木工程多采用普通低合金鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼或者是普通碳素鋼，相對而言，碳鋼的塑形低，強度高。在鋼結(jié)構(gòu)中柱子截面多為箱型截面或者寬翼緣“工”字形，也有“十”字形截面；梁則以焊接或者軋制的“H”形鋼梁。在安裝前要進行焊接工藝試驗，定出焊接的參數(shù)。
在進行梁與梁、梁與柱的連接上，采用焊接連接或者是高強螺栓連接，確定高強螺栓的連接孔位的精度。制孔主要分為兩種，一種是目前較為普及的數(shù)控鉆孔，器精度較高，另一種是精度較低的模板制孔。如果技術(shù)、經(jīng)濟條件允許的情況下盡量采用數(shù)控鉆孔，在進入工地后要對螺栓進行檢驗，安裝過程中要按照程序進行。
3.2鋼結(jié)構(gòu)的放置與安裝地點的確認
一般情況下結(jié)構(gòu)安裝的用地面積是占地面積的1.5倍，按照安裝順序，從中轉(zhuǎn)堆場配套送到現(xiàn)場的鋼構(gòu)件要采用裝卸機械將其安置在安裝機械的回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)。進場的材料如果出現(xiàn)變形，在施工現(xiàn)場必須要進行矯正。一般安裝鋼結(jié)構(gòu)采用德海塔式起重機，臂桿長度的覆蓋面要足夠，起重能力要相應(yīng)足夠，進而滿足不同部位構(gòu)件起吊要求。鋼絲繩的容量也要滿足起吊的要求，起吊速度的檔次要與安裝要求相符。在多機作業(yè)的情況下，臂桿的高度要夠，避免不安全碰撞，保證運轉(zhuǎn)的安全性。塔式起重機間的距離要在安全距離下，確保臂桿與塔身不會碰撞。從適用情況來看，鋼結(jié)構(gòu)比較適用規(guī)整、勻稱及平整的建筑面，布置安裝流水線要因地制宜。
3.3油漆工藝施工要點
3.3.1處理基層
刷油漆前必須要將表面處理干凈，然后進行除銹處理，如果條件允許的情況下，可以采用機器處理，如果要采用手工處理，則可以采用鋼絲刷進行刷打，然后用砂布打磨，使表面光亮、平滑。
3.3.2涂防銹漆、刮膩子
在涂刷前必須要保證表面的干燥性，如果有水分要立即擦干，施涂必須要遵守細、滿、到位的原則，同時要注意，鉚孔內(nèi)不能有涂料涂入。防銹漆干后，用與之配套的膩子將其表面刮平，可以在膩子中適當?shù)丶尤爰t丹粉或者厚漆，增加其干硬性。膩子干燥后，要進行打磨處理，如果放置時間過長，必須要重新涂刷一次。
3.3.3磷化底漆的涂抹
底漆與磷化液組成了磷化底漆，在完成磷化底漆兩個小時后，可以進行其他面漆的涂抹，一般在24個小時之后就可以用毛刷或者清水進行表面的處理，將磷化殘留物清理干凈，干燥后在其表面形成了一層灰褐色的磷化膜，就滿足了磷化的目的。
3.3.4面漆刷涂
面漆的刷涂要遵循多理多刷的原則，要做到油不墜不流，飽滿均勻，色澤光亮。在涂刷的過程中要及時檢查，發(fā)現(xiàn)漏刷及時修補。一般鋼結(jié)構(gòu)要刷兩遍面漆，厚度達70微米。
4.結(jié)束語
總之，鋼結(jié)構(gòu)在土木工程施工中是不可或缺的重要材料，是具有巨大發(fā)展前景的材料，因此，相關(guān)部門要結(jié)合具體的發(fā)展情況選擇合適的鋼結(jié)構(gòu)，并不斷完善鋼結(jié)構(gòu)的特征，使其不論是經(jīng)濟性還是實用性都更加適合土木工程施工。 [科]
【參考文獻】
［１］王明貴.鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展研究[J].鋼結(jié)構(gòu)，2007，（1）.
［２］孫生玉.鋼結(jié)構(gòu)焊接中的常見問題探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2009，（2）.
［３］王彩華，吳劍鋒，張麗娜.鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕與防護[J].建材技術(shù)與應(yīng)用，2009，（2）.
［４］胡孜華.淺談我國鋼結(jié)構(gòu)住宅的應(yīng)用與發(fā)展[J].中國建設(shè)教育，2007，（9）.
