淺論鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用研究

摘要：土木工程作為建筑工程中不可缺少的模式，其施工技術(shù)和管理措施也在不斷的完善與變化。本文對(duì)土木工程中鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、缺點(diǎn)、加強(qiáng)土木工程中鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的措施及鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展前景進(jìn)行了探討，僅供參考。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；土木工程；特點(diǎn)

中圖分類號(hào)： TU391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

鋼結(jié)構(gòu)是世界早期工程結(jié)構(gòu)中最先使用的結(jié)構(gòu)類型之一，由于鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高，自重輕，施工速度快，抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，一直是被廣泛采用的一種結(jié)構(gòu)，隨著我國城市化的快速發(fā)展以及我國鋼產(chǎn)量躍居世界前列，建筑鋼結(jié)構(gòu)在綜合經(jīng)濟(jì)效益方面和抗震能力上的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑已成為土木工程建設(shè)的必經(jīng)之路。

一、土木工程中鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

1、強(qiáng)度

普遍來說,結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受與容納作用效應(yīng)的能力應(yīng)由材料的強(qiáng)度來決定。一般是利用有關(guān)的國家標(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。目前,建筑用鋼發(fā)生了較大的變化,對(duì)于過去的建筑結(jié)構(gòu)所用的抗拉強(qiáng)度以及屈服強(qiáng)度相關(guān)數(shù)據(jù)均摘自于CISC(2006)歷史記錄,根據(jù)屈服強(qiáng)度其范圍為260～700Mpa。但并不是全部的鋼種都有所有的強(qiáng)度級(jí)別,對(duì)于目前,從整體來說,應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)能夠減少物料消耗、減輕結(jié)構(gòu)自重、降低支撐部件與地基的尺寸,最終降低整個(gè)建筑的結(jié)構(gòu)成本。

2、環(huán)保節(jié)能

將鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于建筑工程施工時(shí)具有污染少、噪聲少以及作業(yè)量較小等特點(diǎn)，并且鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用時(shí)投入少、收益大、方便拆遷，回收利用率比較高，這些優(yōu)點(diǎn)使鋼結(jié)構(gòu)在建材市場(chǎng)上比較受歡迎。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，鋼材的生產(chǎn)率越來越高，性能越來越好，成本也越來越低，所占空間比較小，鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用大大節(jié)約了建筑成本，增大了建筑物內(nèi)部空間，減少了施工中的環(huán)境污染，也因此帶來了更好的經(jīng)濟(jì)效益。

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(xiàng)目工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尤其是抗震設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)這一要點(diǎn)充分了解以后，我們就能夠采取一些相應(yīng)的措施來彌補(bǔ)這一缺陷。雖然鋼結(jié)構(gòu)的延性較好，應(yīng)變延性也相對(duì)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(shí)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(shí)際情況作出精準(zhǔn)分析以后再做定奪。

4、周期短裝配方便

首先其構(gòu)件加工是不受環(huán)境條件影響的，并可同時(shí)在多個(gè)加工廠制作加工，現(xiàn)場(chǎng)安裝也較為方便，還省去了混凝土支模、養(yǎng)護(hù)等工序，加快了施工速度，有效縮短工期，從而達(dá)到降低成本的目的，提高了經(jīng)濟(jì)效益。其次鋼結(jié)構(gòu)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行作業(yè)的量相對(duì)較小，施工方面的臨時(shí)用地也相應(yīng)較小，減少了對(duì)周圍環(huán)境的污染。第三，隨著計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)化的分析設(shè)計(jì)軟件快速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)可以將設(shè)計(jì)和生產(chǎn)結(jié)合在一起。設(shè)計(jì)人員完成設(shè)計(jì)后，生產(chǎn)線就可將產(chǎn)品完成制作，并將隔熱、節(jié)能、門窗、防水等成套綜合使用，提高了住宅的產(chǎn)業(yè)化水平。

5、鋼結(jié)構(gòu)的延展性

延展性指的是鋼結(jié)構(gòu)材料在實(shí)際的拉伸當(dāng)中無斷裂的塑性變形能力，延展性是土木工程在工程抗震方面極為重要的技術(shù)參數(shù)。當(dāng)前建筑行業(yè)當(dāng)中韌性最好、適用范圍最廣的工程材料就是鋼結(jié)構(gòu)，但不能錯(cuò)誤的認(rèn)為材料的韌性都能夠有效的轉(zhuǎn)變?yōu)橥聊竟こ虄?nèi)部結(jié)構(gòu)的延展性，所以，在土木工程的建設(shè)過程當(dāng)中，必須采取相應(yīng)的措施來穩(wěn)定滯銷機(jī)制。土木工程如果想要有非常好的延展性響應(yīng)，那么必須應(yīng)當(dāng)有足夠的構(gòu)件延性、結(jié)合延性、材料延性以及材料截面。

二、鋼結(jié)構(gòu)在土木工程應(yīng)用中的缺點(diǎn)

1、市場(chǎng)環(huán)境

通常在設(shè)計(jì)較高承載力需要使用鋼結(jié)構(gòu)時(shí),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(jì)的極限狀態(tài)為準(zhǔn)則；只有在大規(guī)模生產(chǎn)的情況下才可以體現(xiàn)出鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。并且目前鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)以及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)都沒有統(tǒng)一；由于鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)未形成體系,因此鋼結(jié)構(gòu)的價(jià)格比較高。雖然鋼產(chǎn)量近年有大幅度的提高,但鋼材仍是我國國民經(jīng)濟(jì)中比較貴重的材料,而混凝土的價(jià)格優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)出來了；鋼結(jié)構(gòu)一般的使用壽命只有五十年,如果鋼結(jié)構(gòu)用在住宅建筑中,那么人們想到自己花費(fèi)終身積蓄而購買的房子只能住五十年,會(huì)讓很多人喪失購買的欲望。

2、鋼結(jié)構(gòu)耐火性較差

當(dāng)外界的溫度不斷升高，一直升高到鋼結(jié)構(gòu)不能承受的溫度之后，那么鋼結(jié)構(gòu)的力學(xué)指標(biāo)就會(huì)隨著溫度的上升而發(fā)生變化。有關(guān)資料顯示，鋼材料超過二百攝氏度之后，鋼材料的強(qiáng)度就會(huì)變得越來越低，當(dāng)溫度升高到六百攝氏度的時(shí)候，鋼材料便會(huì)完全失去其特有的承載能力。在一些比較常見和普通的房屋住宅當(dāng)中，房屋住宅的防火是消除安全隱患的重大難題。當(dāng)房屋建筑失火，并且溫度升到一定程度時(shí)，鋼材料的承載力和穩(wěn)定性便會(huì)迅速下降，最終造成房屋建筑的坍塌。

三、加強(qiáng)土木工程中鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的措施

1、土木工程鋼結(jié)構(gòu)安全施工的措施

在施工之前，要建立完善的安全施工規(guī)章制度，組建安全施工小組，強(qiáng)化施工人員的安全意識(shí)，對(duì)施工人員進(jìn)行安全知識(shí)培訓(xùn)，提升安全意識(shí)。在施工的過程中，要加強(qiáng)安全監(jiān)督工作，發(fā)現(xiàn)不符合規(guī)范要求的必須制止。對(duì)于施工人員必須嚴(yán)格要求，進(jìn)入施工場(chǎng)地，必須佩戴安全帽，在施工期間，使用安全機(jī)具和采取必要的安全措施。在施工場(chǎng)地，對(duì)于危險(xiǎn)的部位，要使用明顯的標(biāo)識(shí)。安全施工在工程的進(jìn)展中非常重要，必須引起領(lǐng)導(dǎo)部門和施工人員的重視，將安全施工放在首要位置，保證工程順利的開展。

2、充分吸收、引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)

在當(dāng)前我國鋼結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用的相關(guān)規(guī)范和技術(shù)還不夠成熟和完善的情況下，充分學(xué)習(xí)和吸收國外先進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)是一個(gè)很好的途徑。與其不斷地耗費(fèi)大量資金購買國際市場(chǎng)上的鋼材，還不如有計(jì)劃有步驟地建造一批鋼結(jié)構(gòu)試驗(yàn)工程，引進(jìn)國外的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)[3]。然后再以我國實(shí)際情況為基礎(chǔ)，改良技術(shù)，進(jìn)而生產(chǎn)出我國自己的高性能鋼材，走我國自主創(chuàng)新的高水平鋼材開發(fā)生產(chǎn)路線，構(gòu)建科學(xué)的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

3、增強(qiáng)鋼材料的耐火性

在先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的條件下，應(yīng)當(dāng)不斷的探尋出能夠解決鋼結(jié)構(gòu)耐火性差的有效方法。一方面，應(yīng)當(dāng)根據(jù)建筑的場(chǎng)所和建筑的用途，合理的確定出建筑物可能會(huì)遇到的火災(zāi)頻度以及火災(zāi)等級(jí)，并且確定出鋼材料的耐火等級(jí)，進(jìn)而選擇出合理的鋼材料；另一方面，應(yīng)當(dāng)借助于外界條件來不斷的增強(qiáng)鋼材料的耐熱與防火的強(qiáng)度，比如給鋼材料冷卻、包敷或者噴涂，以便于加強(qiáng)鋼材料的耐火能力。

四、鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展前景

如果按照發(fā)達(dá)國家的最低水平估算的話，在用鋼量方面我國至少有3600萬噸的發(fā)展空間。值得一提的是，目前我國鋼結(jié)構(gòu)的研究已進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段，相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)也已出臺(tái)，這就為鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)保障。據(jù)悉國家再今后將大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑，力爭(zhēng)每年建筑結(jié)構(gòu)用鋼達(dá)到全國鋼材總產(chǎn)量3%以上；到2015年，建筑用鋼占鋼材總產(chǎn)量6%以上，因此鋼結(jié)構(gòu)建筑前景十分廣闊，在未來鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展應(yīng)關(guān)注三大領(lǐng)域：海洋石油工程裝備、鋼結(jié)構(gòu)住宅、鋼結(jié)構(gòu)橋梁。海洋石油的產(chǎn)量在2015年要達(dá)到1億噸，海洋工程裝備企業(yè)的要為深海的開采提供裝備；鋼結(jié)構(gòu)住宅必須要符合綠色環(huán)保、節(jié)能減排等政策，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化的住宅產(chǎn)品將具有無限廣闊的市場(chǎng)空間。

結(jié)束語

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(huì)創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也可以給人們帶來更豐富的建筑美學(xué)享受。

參考文獻(xiàn)

[1]郭永青.鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品.2013.NO.01.

[2]任媛.淺析土木工程施工中鋼結(jié)構(gòu)的使用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013.NO.01

[3]林憶輝.論大型建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中的問題和對(duì)策[J].華章，2011，(7) .

[4]程鵬.淺談鋼結(jié)構(gòu)施工中的技術(shù)問題[J].城市建設(shè)，2010，(9)．

毛麗媛 重慶源道建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司 生日：1983年6月14

學(xué)歷：大學(xué)本科 主要從事：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)