淺談鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用

摘 要：鋼筋混凝土和鋼體結(jié)構(gòu)是土木工程建設(shè)中最基本的兩種材料，文章主要分析鋼體結(jié)構(gòu)在土木工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用特點(diǎn)和施工要點(diǎn)。在土木工程建設(shè)過(guò)程中，材料結(jié)構(gòu)特性、成本和施工的有效性是非常重要的要素。

關(guān)鍵詞：土木工程；鋼體結(jié)構(gòu)；特性

鋼體結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用非常廣泛，它以高強(qiáng)度、高韌性、高鋼度等特性，在高層、大跨度建筑及倉(cāng)儲(chǔ)、廠房等建筑工程中越來(lái)越普遍的被應(yīng)用。因此，有必要對(duì)鋼體結(jié)構(gòu)的特性及缺點(diǎn)進(jìn)行研究，在施工過(guò)程中注重使用要點(diǎn)，使鋼體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用更好的發(fā)揮應(yīng)有的作用。

1 土木工程中鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1 強(qiáng)度

建筑用鋼結(jié)構(gòu)的材料根據(jù)不同的鋼種和強(qiáng)度分為不同的類型，目前一般是根據(jù)加拿大制定的建筑結(jié)構(gòu)鋼標(biāo)準(zhǔn)，分為七個(gè)鋼種和八個(gè)強(qiáng)度級(jí)別。不同鋼種的鋼材料強(qiáng)度級(jí)別也是不同的，不同的強(qiáng)度級(jí)別決定著鋼材料特性的具體數(shù)據(jù)，因此通過(guò)對(duì)不同鋼種和不同強(qiáng)度的鋼材料特性的數(shù)據(jù)分析和選擇應(yīng)用，就能使建筑結(jié)構(gòu)用最合適的材料達(dá)到最佳的建筑效果，進(jìn)而控制建筑成本。

1.2 剛度

鋼結(jié)構(gòu)的材料特性及彈性模量通過(guò)對(duì)構(gòu)件和連接件性能的影響，進(jìn)一步?jīng)Q定著結(jié)構(gòu)體系的剛度，從而決定鋼結(jié)構(gòu)的振動(dòng)、變形的應(yīng)用參數(shù)。相比與普通混凝土甚至高強(qiáng)度混凝土的抗壓強(qiáng)度，鋼結(jié)構(gòu)的鋼性有著明顯的優(yōu)勢(shì)，比普通混凝土的抗壓強(qiáng)度高出五到十倍。

1.3 韌性

鋼結(jié)構(gòu)在制造和安裝使用過(guò)程中具有很強(qiáng)的可塑性和變形能力，這是鋼結(jié)構(gòu)作為土木工程材料的又一個(gè)重要特性，即韌性好。這保證了鋼構(gòu)件在制作和使用過(guò)程中，對(duì)其進(jìn)行延展變形或鍛造沖孔時(shí)不產(chǎn)生裂紋，這是土木工程材料要求的重點(diǎn)。另外，針對(duì)寒冷地區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)使用應(yīng)考慮到溫度對(duì)韌性的影響，選擇合適的韌性指標(biāo)的鋼材料。

2 鋼結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)

2.1 材料缺點(diǎn)

一方面，鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)決定鋼構(gòu)件的尺寸比較小，所以在截面負(fù)載能力上的穩(wěn)定性相對(duì)比較弱，所以要借助混凝土結(jié)構(gòu)來(lái)增大負(fù)載面積，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。另一方面，在耐火和耐腐性能上，鋼材料都有明顯的不足，所以要通過(guò)外加隔熱層和防火涂料的方式，增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的耐熱、耐火、抗腐性能。

2.2 市場(chǎng)環(huán)境

由于鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求專業(yè)到位，具有多個(gè)節(jié)點(diǎn)，因此設(shè)計(jì)非常復(fù)雜。其次，鋼結(jié)構(gòu)沒有統(tǒng)一的生產(chǎn)及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)，不能進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，因此價(jià)格比較高，體現(xiàn)不了其優(yōu)越性。再次，鋼結(jié)構(gòu)使用年限有限，使得它的應(yīng)用在一定程度上受到限制。

3 鋼結(jié)構(gòu)施工要點(diǎn)

3.1 選材與連接

土木工程建筑所有的鋼材主要是普通的低合金鋼、普通碳鋼和優(yōu)質(zhì)碳鋼，根據(jù)不同種類的鋼材的可塑性、硬度、強(qiáng)度等特性指數(shù)，被制作成不同類型的建筑用料，一般主要是用作板材、型材、金屬制品、管材等。鋼結(jié)構(gòu)之前的連接方式主要是兩種：一種是焊接連接，一種是高強(qiáng)螺栓連接。對(duì)于鋼材之前的焊接，根據(jù)不同的鋼材截面，首先進(jìn)行焊接的實(shí)驗(yàn)，得出各個(gè)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)，制定出適合的焊接材料數(shù)據(jù)及類型。高強(qiáng)螺栓連接需要精確鉆孔的位置，因此對(duì)于鉆孔程序，要由專業(yè)技術(shù)人員使用精度極高的鉆孔方式和數(shù)控設(shè)備進(jìn)行，安裝過(guò)程也要先對(duì)孔位和螺栓相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)試，然后按正規(guī)的程序進(jìn)行。

3.2 油漆工藝

首先，對(duì)鋼材的表層進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。在經(jīng)過(guò)對(duì)鋼材表層的除污、除銹等一系列基本前期工作后，再按照從粗打磨到細(xì)打磨的順序依次對(duì)鋼材表面進(jìn)行打磨，當(dāng)表面平整達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，將表面清理干凈。

然后，進(jìn)行防銹漆和基底層膩?zhàn)拥奶幚?。這個(gè)過(guò)程的第一步是涂刷防銹漆，在保證鋼材表層無(wú)水干燥的前提下，對(duì)鋼材進(jìn)行防銹漆的涂刷，做到細(xì)致、涂滿，并且不可將漆料涂到鉆孔內(nèi)。第二步是對(duì)涂刷過(guò)防銹漆并已完全干燥后的鋼材進(jìn)行打膩?zhàn)拥奶幚?。打膩?zhàn)拥哪康氖潜ＷC表面更加平滑、干凈，使得上油漆的效果更好，因此，打膩?zhàn)拥倪^(guò)程要求一次完成并對(duì)表面加以打磨和清理。膩?zhàn)拥倪x擇要與鋼材最終需要涂刷的油漆配套。

而后，是磷化液和底漆的涂刷。對(duì)磷化處理的標(biāo)準(zhǔn)是要求涂刷磷化底漆干燥后，在鋼材表面可見呈灰褐色的、均勻的磷化膜，這要求在涂刷完磷化底漆后至少過(guò)兩個(gè)小時(shí)才可以進(jìn)行其它底漆的涂刷，而且對(duì)表面殘留的清洗要在磷化底漆涂刷完成后二十四小時(shí)進(jìn)行。

最后一個(gè)步驟是涂刷表面漆。工程鋼材的表面漆厚度要求是70微米，一般至少需要刷兩遍才能達(dá)到要求。最表層的涂刷要求光滑、亮澤、顏色飽滿，因此刷漆過(guò)程一定要做到細(xì)致、均勻。

4 結(jié)語(yǔ)

鋼體結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用非常普遍，它以高強(qiáng)度、高韌性、高鋼度等特性，在高層、大跨度建筑及倉(cāng)儲(chǔ)、廠房等建筑工程中越來(lái)越廣泛的被應(yīng)用，發(fā)展前景非常大。但因市場(chǎng)環(huán)境受限、鋼材本身穩(wěn)定性和耐火耐腐性能較差的原因，鋼結(jié)構(gòu)要被更廣泛的應(yīng)用會(huì)有一定的局限性，因此需要通過(guò)與其它材料相結(jié)合的手段盡量回避鋼材的受限性，讓鋼結(jié)構(gòu)能夠更好的應(yīng)用于土木工程建筑中。

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作者簡(jiǎn)介：董曉琳（1977.07- ），研究生，長(zhǎng)春建筑學(xué)院，房建教研室主任，副教授，研究方向：房屋建筑學(xué)、建筑構(gòu)造。