鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用

（鐵力市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局建設(shè)安全監(jiān)察站，黑龍江 鐵力 152500）

1 土木工程中的鋼結(jié)構(gòu)選擇

1.1 強度選擇。土木工程中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)是有效的減少物資使用，減輕工程結(jié)構(gòu)自身重量，減小地基的尺寸的重要措施，往往鋼的自身強度有在很大程度上決定了工程結(jié)構(gòu)部件的承受能力，在過去的幾十年里，土木工程用鋼的強度也在發(fā)生相應(yīng)的變化，以前可以根據(jù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)進行選擇可使用材料，目前加拿大對于土木工程中的鋼結(jié)構(gòu)有定出了七個鋼種和八個強度級別的鋼材料，如果在一項特定的土木工程項目中，我們需要特定的建筑結(jié)構(gòu)用鋼，那么對鋼種以及鋼強度的選擇就尤為重要了。

1.2 剛度。在一個工程項目中，我們要考慮到工程結(jié)構(gòu)振動、變形等適用性參數(shù)。而在此處起著決定性作用的就是構(gòu)件的剛度，什么決定剛度呢？是材料的幾何截面特性以及材料的彈性模量來決定的，結(jié)構(gòu)鋼的彈性模量通常為200GPa。而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)；即使對于高強度混凝土來說，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。

1.3 延性。鋼在拉伸過程中沒有斷裂的變形能力即為鋼的延性，在項目工程結(jié)構(gòu)設(shè)計，尤其是抗震設(shè)計中不可或缺的特性參數(shù)。鋼結(jié)構(gòu)完全可以算是當(dāng)下使用率最高、延性相對較好的工程材料之一。需要注意的是，鋼本身的延性并等同于建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的延性，所以對這一要點充分了解以后，我們就能夠采取一些相應(yīng)的措施來彌補這一缺陷。雖然鋼結(jié)構(gòu)的延性較好，應(yīng)變延性也相對較高，但是由于鋼材受彎構(gòu)件的受力不夠穩(wěn)定，所以同時又有一定的限制，在工程建設(shè)中如何選擇，還需要根據(jù)實際情況作出精準(zhǔn)分析以后再做定奪。

1.4 韌性。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)一個很重要的特點。正是因為鋼構(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。這相對于一個土木工程項目選擇混凝土結(jié)構(gòu)有著明顯的優(yōu)勢。

從上面幾點情況分析來看，不管是從剛度、強度還是在延性方面，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)計靈活性以及最大的空間利用率。鋼結(jié)構(gòu)的另一個優(yōu)點就是：它還是一個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。鋼架像在鋼結(jié)構(gòu)中一樣，被用來擴展現(xiàn)有的混凝土建筑結(jié)構(gòu)或者增加樓層。在進行施工時，裝配鋼結(jié)構(gòu)的施工人員要遠遠少于混凝土建筑結(jié)構(gòu)所需要的人數(shù)；與混凝土建筑相比，鋼結(jié)構(gòu)的安裝以及制作質(zhì)量都要更加的可靠和簡便。并且在修改時，鋼結(jié)構(gòu)比混凝土結(jié)構(gòu)更加容易，成本更低，特別是要附加支撐系統(tǒng)時，鋼結(jié)構(gòu)可以更加快施工進度。

2 土木工程中鋼結(jié)構(gòu)的缺點

“尺有所短，寸有所長”。在現(xiàn)實施工中是沒有辦法找到十全十美的材料的，自然地，鋼結(jié)構(gòu)也存在著自己的不足之處。主要體現(xiàn)在如下幾點內(nèi)容：

2.1 材料本身。鋼結(jié)構(gòu)的剛度可能要遠遠大于混凝土結(jié)構(gòu)材料，但如果針對既定的相應(yīng)負載，由于鋼的強度優(yōu)勢導(dǎo)致構(gòu)件的尺寸較小，從而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面剛度小于相應(yīng)的混凝土結(jié)構(gòu)。這就要求，在保證構(gòu)件穩(wěn)定性的同時，要增加構(gòu)件的尺寸或者采取外包混凝土的措施。除此以外，鋼的耐熱性和耐腐蝕性也相對較弱。

2.2 市場環(huán)境

（1）設(shè)計復(fù)雜繁冗。在工程設(shè)計階段，我們會發(fā)現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍能否與建筑結(jié)構(gòu)的基本功能相適應(yīng)是一個重點考慮問題。鋼結(jié)構(gòu)會涉及到很多的節(jié)點，這就要求在設(shè)計的過程中，要有一次性到位的精準(zhǔn)的計算，這相對于混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計要復(fù)雜繁冗得多。（2）生產(chǎn)體系還不完善。鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性能還需要一個條件就是大規(guī)模的生產(chǎn)，在我國，目前并沒有一套完整的生產(chǎn)、價格以及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系，國家管理部門也有很大的欠缺，所以，設(shè)計師和開發(fā)商都沒有辦法實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)越性最大化。（3）價格比較昂貴。由于沒有一個完整的鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)體系，鋼材料的產(chǎn)量相對較低，所以相對于混凝土材料就比較昂貴了。（4）使用壽命較短。鋼結(jié)構(gòu)的使用期限大概只有五十年，如果鋼結(jié)構(gòu)用在住宅建筑中，那么會有很多人失去購買欲望的。相比之下，混凝土結(jié)構(gòu)就好得多，它號稱“永不損壞的結(jié)構(gòu)”。

3 鋼結(jié)構(gòu)施工安裝要點

根據(jù)土木工程項目設(shè)計的不同，對剛接夠施工安裝的要求也不近形同，總體來看，此過程較為復(fù)雜，此處略說一二。

3.1 選材與連接。一般情況下可以把我們平時使用的剛才劃分為四類，即板材、型材、金屬制品和管材。普通的碳素鋼和低合金鋼常常為土木工程中的建筑鋼材的首選，如果有一定的需要，優(yōu)質(zhì)的碳素結(jié)構(gòu)鋼也會考慮在內(nèi)。在一項鋼結(jié)構(gòu)為主的土木工程項目中，柱子截面較為常見的是寬翼緣“工”字形，“十”字形截面等等；梁多數(shù)是“H”型鋼梁，在安裝以前，就要明確的計算出所需各項剛才的參數(shù)，梁與梁之間、梁與柱之間的連接，可以采取焊接連接或者高強螺栓連接，要注意高強螺栓的連接孔位的精度。

3.2 油漆工藝流程

3.2.1 基層處理。第一步要處理掉鋼材表面的污垢，第二步就是去秀操作。這兩個步驟我們要根據(jù)實際情況采取不同的處理方法，如果剛才表面銹蝕較小，我們可以采用手工刷打、打磨的方法；如果銹蝕較為嚴重，我們需要采取機器先行處理，然后進行手工輔助，總之，做好鋼材的基層處理就是要使鋼材的表面光亮、平滑、煥然一新。

3.2.2 涂防銹漆、刮膩子。在基層處理的基礎(chǔ)上，我們需要保證鋼材表面的干燥，涂防銹漆和刮膩子的過程中一定要細致到位，不能使涂料填蓋鉚孔。確保刮平、干燥以后，不宜將材料堆放時間過長，特殊原因，不能及時使用以處理的鋼材，我們要對材料進行在加工。

鋼材料的特性與不足之處為我們今后在土木工程的應(yīng)用中提供了可靠的理論依據(jù)，根據(jù)不同類型建筑的需要，合理地應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)將為開發(fā)人員以及社會創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟效益，同時也可以給人們帶來更豐富的建筑美學(xué)享受。

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