論鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用研究

陳阿朋 喬齊

【摘要】土木工程的結(jié)構(gòu)對于整個工程的施工非常重要，而運用的最主要的兩種材料是鋼筋混凝土與鋼結(jié)構(gòu)，對于土木工程的施工來說，除了考慮結(jié)構(gòu)的特性以外，還要充分的考慮到施工的整體效益以及施工的經(jīng)濟性，本文針對鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的特點進行了詳細的闡述，并對鋼結(jié)構(gòu)的施工要點進行了簡要的分析。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；土木工程；特點

中圖分類號：TU17

文獻標識碼：A

文章編號：1006-0278（2015）04-100-01

一、土木工程中鋼結(jié)構(gòu)的特點

（一）強度

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)由材料的強度來決定。一般是利用有關(guān)的國家標準來確定結(jié)構(gòu)鋼的構(gòu)件性能，這些標準中列出了鋼結(jié)構(gòu)可使用的材料。目前，建筑用鋼發(fā)生了較大的變化，對于過去的建筑結(jié)構(gòu)所用的抗拉強度以及屈服強度相關(guān)數(shù)據(jù)均摘自于CISC （2006）歷史記錄，根據(jù)屈服強度其范圍為260～700MPa。但并不是全部的鋼種都有所有的強度級別，對于目前，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，最終降低整個建筑的結(jié)構(gòu)成本。

（二）剛度

剛度的重要性就在于它的大小能夠作為關(guān)鍵性的因素影響著振動、變形等適用性參數(shù)的大小。而結(jié)構(gòu)體系在實際操作中的剛度大小則主要受結(jié)構(gòu)體系的部件和連接件的分布的影響。簡而言之，結(jié)構(gòu)體系的剛度大小還是取決于其材料的幾何截面性質(zhì)和材料的彈性模量。大部分的結(jié)構(gòu)鋼的彈性模量為200GPa，這樣的彈性模量相對于混凝土的彈性模量來說是比較大的，因為常見的混凝土彈性模量也只有20-28GPa，就算是抗高壓強度比較好的混凝土來說也不會超過40-45GPa這個范圍?？偠灾?，混凝土的鋼性遠遠不及鋼結(jié)構(gòu)的好，大概相差十到五倍。所以從剛性的優(yōu)劣來看，最好還是選擇鋼結(jié)構(gòu)。

（三）延性

在建筑工程施工中延性是非常重要的一項性能，其是指材料的拉伸過程中的變形能力，其對抗震的效果比較重要，具有高強度抗震性的建筑直接以來的就是結(jié)構(gòu)框架經(jīng)歷大的非彈性變形時的滯后耗能性。目前，在建筑師施工中，鋼結(jié)構(gòu)是相對使用最為廣泛，韌性最好的材料之一。

（四）整體

由上可知，無論是從剛度、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?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。

二、鋼結(jié)構(gòu)的缺點

誠然，鋼結(jié)構(gòu)材料還是有不足的地方，這也影響著鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和施工，下面就材料缺陷和市場環(huán)境兩大方面進行簡要的分析：

（一）材料缺點

盡管鋼結(jié)構(gòu)的剛度要遠遠大于混凝土，但是對于一個給定的負載，鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面剛度則要小于與其對比的混凝土結(jié)構(gòu)，這主要是因為鋼的強度優(yōu)勢導致其構(gòu)件的尺寸相對較小。因此要提高這些構(gòu)件的穩(wěn)定性，就要增加型鋼的尺寸或者采取填充混凝土以及外包混凝土的措施，以提高截面的剛度。并且鋼材的耐火性和耐腐蝕性都相對有欠缺。鋼材長期受到100度的輻射熱時強度的變化不大，表現(xiàn)出一定的耐熱性能，但當溫度達到150度時，就要采用隔熱層進行保護，并且重要部位的鋼結(jié)構(gòu)一定要涂刷防火涂料。

（二）市場環(huán)境

在設(shè)計土木工程建筑結(jié)構(gòu)的時候設(shè)計力量較薄弱，有時候結(jié)構(gòu)的功能要求都不屬于鋼結(jié)構(gòu)合理的應(yīng)用范圍。通常在設(shè)計較高承載力需要使用鋼結(jié)構(gòu)時，要考慮用不適合繼續(xù)承載的巨大變形為結(jié)構(gòu)設(shè)計的極限狀態(tài)為準則。鋼結(jié)構(gòu)每個細節(jié)的安裝都要事先有精確的計算，而且每個專業(yè)要一次性到位。

目前我國的鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)還沒有形成體系，鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性只有在一定規(guī)模生產(chǎn)下才能展現(xiàn)出來，而現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)的價格普遍比較高，產(chǎn)量雖然有所提高但是質(zhì)量卻不能得到較好的保證，還沒有相應(yīng)的監(jiān)管機制來規(guī)范。所以很多的設(shè)計師和開發(fā)商在鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)和運營上面都遭遇到了難題。就鋼結(jié)構(gòu)的使用年限來說，混凝土結(jié)構(gòu)的試用期相當長，而鋼結(jié)構(gòu)通常只能保證五十年左右的使用年限。而房屋建筑物通常都是人們終生的居住地，僅僅五十年的鋼結(jié)構(gòu)使用期限顯然不能滿足需求，所以說業(yè)主對于鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的購買欲望比較小。由于保險業(yè)的發(fā)展，住宅壽命問題應(yīng)該相對容易解決。

三、鋼結(jié)構(gòu)施工安裝要點

整體來說，鋼結(jié)構(gòu)的施工流程比較復雜，并且建筑的要求不同，在細節(jié)上也有很大的差異性。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)碳素結(jié)構(gòu)鋼以及普通碳素鋼等，碳鋼的塑性比較低，但是硬度強度比較高。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)堆場配套運送至現(xiàn)場的鋼構(gòu)件要采用裝卸機械把其安置于安裝機械的回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)。

四、結(jié)束語

綜上所述，我們了解到鋼結(jié)構(gòu)在土木施工中具有非常重要的地位，而且建筑施工要善于利用其優(yōu)勢，降低其不足，按照標準施工，提高其應(yīng)用的價值。

參考文獻：

[1]蘇闖，陳吉帥.鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新導報，2011（18）.

[2]王晉，連杰.談鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用[J].科技與企業(yè)2011（13）.

[3]林振格.鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用研究[J].價值工程，2011（08）.

[4]朱云龍.淺談鋼結(jié)構(gòu)在土木工程建筑中的應(yīng)用研究[J].價值工程，2013（13）.