淺析鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用及前景

張靜濤

【摘 要】混凝土和鋼材是建筑結(jié)構(gòu)中不可或缺的兩種建筑材料。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)地飛速發(fā)展、城市化進(jìn)程地不斷推進(jìn)，建筑行業(yè)向著高層化邁進(jìn)。而在高層建筑和大跨度結(jié)構(gòu)中，鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和現(xiàn)實(shí)意義。20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展十分迅猛，隨著一些地標(biāo)性高層建筑的建成，鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)的發(fā)展揭開(kāi)了新的一頁(yè)。據(jù)權(quán)威部門預(yù)測(cè)，到2015年，鋼結(jié)構(gòu)建筑面積將占全國(guó)房屋建筑總量的15%～20%，這充分表明鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國(guó)有著非常廣闊的市場(chǎng)前景。本文將從鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)缺點(diǎn)以及房屋鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展面臨重大機(jī)遇，由此對(duì)鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展應(yīng)用前景作展望，指出發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；應(yīng)用；前景

一、鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（一）鋼材具有良好的性能

一般來(lái)說(shuō)，鋼結(jié)構(gòu)中所用的鋼材，一般是摻入了硅、鈦、錳等元素的合金材料。鋼結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的剛度與強(qiáng)度，具有顯著的抗拉及抗壓性能，防震效果顯著，能夠有效的提升建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。同時(shí)，由于鋼材的延展性以及韌性較強(qiáng)，能夠提升鋼結(jié)構(gòu)整體的承壓能力，提升建筑結(jié)構(gòu)整體的質(zhì)量。

（二）鋼結(jié)構(gòu)耐壓性及韌性極強(qiáng)

加上本身重量較輕，在體育館、電影院、機(jī)場(chǎng)等傳統(tǒng)土木工程項(xiàng)目中得到廣泛的運(yùn)用。對(duì)于大空間大跨度結(jié)構(gòu)中，如果支撐的柱子較少，很難保證建筑整體的穩(wěn)定性，而如果支撐柱子過(guò)多，對(duì)平面空間布局又會(huì)造成極大的影響。但是鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)用，一般不需要太多的支撐柱子就能夠保證整體體系的穩(wěn)定。同時(shí)，在高新技術(shù)發(fā)展中，出現(xiàn)了越來(lái)越多的輕質(zhì)鋼材，進(jìn)一步減輕了鋼結(jié)構(gòu)的自重，大大降低了對(duì)地基的要求，同時(shí)還能夠節(jié)約工程成本。

二、鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中運(yùn)用的優(yōu)缺點(diǎn)分析

（一）鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中運(yùn)用的優(yōu)點(diǎn)

1.價(jià)格優(yōu)勢(shì) 。

在土木工程施工過(guò)程中，選擇鋼結(jié)構(gòu)能夠節(jié)約更多的建材使用。與普通的鋼筋混凝土相比，鋼結(jié)構(gòu)各個(gè)方面的性能都具有重要的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)使用鋼結(jié)構(gòu)能夠節(jié)約鋼筋混凝土材料，從而節(jié)約整體的工程造價(jià)，為建筑企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提升做出巨大的貢獻(xiàn)。

2.提升建筑綜合性能 。

由于鋼結(jié)構(gòu)在韌性、延展性、剛度以及強(qiáng)度方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用于土木工程中，能夠提升建筑整體的抗風(fēng)性能、抗震能力等，保證建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。

（二）鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中運(yùn)用的缺點(diǎn)

1.耐火性能差。

鋼結(jié)構(gòu)的建筑結(jié)構(gòu)耐火性能較差，金屬材料在受到高溫后會(huì)出現(xiàn)融化變性問(wèn)題，容易對(duì)原來(lái)的結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的破壞。我們熟知的911事件、雙子塔等，都是由于火災(zāi)才導(dǎo)致建筑物的坍塌。這就是鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中運(yùn)用的缺陷之一，火災(zāi)情況下對(duì)鋼結(jié)構(gòu)形成造成嚴(yán)重的影響，威脅建筑安全。

2.耐腐蝕性能較差。

在土木工程運(yùn)用過(guò)程中，有時(shí)候鋼結(jié)構(gòu)需要長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，如果缺少必要的防腐措施，難免會(huì)受到自然物質(zhì)的腐蝕作用，就算一定保護(hù)，在長(zhǎng)時(shí)間下也會(huì)出現(xiàn)氧化，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成影響。

3.設(shè)計(jì)要求較高。

現(xiàn)對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，鋼結(jié)構(gòu)在運(yùn)用過(guò)程中，設(shè)計(jì)過(guò)程更為復(fù)雜，需要經(jīng)過(guò)繁雜的計(jì)算，在設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，對(duì)其整體的運(yùn)用效果造成影響。

4.鋼材價(jià)格不夠穩(wěn)定。

根據(jù)對(duì)目前鋼材市場(chǎng)的分析，鋼材價(jià)格具有不穩(wěn)定的特點(diǎn)。另外，對(duì)于用于土木工程的鋼結(jié)構(gòu)，在選擇鋼材中往往價(jià)格較高，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)下，建筑企業(yè)為了節(jié)約成本，有時(shí)候不得不放棄對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的使用，這也是鋼結(jié)構(gòu)推廣受到限制的原因之一。

三、土木工程鋼結(jié)構(gòu)施工與安裝要點(diǎn)

（一）合理選材，提高焊接質(zhì)量現(xiàn)階段，建材市場(chǎng)中，鋼材包括型材、板材、管材以及金屬制品四大類型

在土木工程鋼結(jié)構(gòu)中，一般以碳素鋼、低合金鋼為主。碳素鋼具有強(qiáng)度大、硬度強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，但是可塑性較差。在建筑工程建設(shè)過(guò)程中，鋼結(jié)構(gòu)柱面主要是工字形、箱型截面，近年來(lái)十字形界面也不斷增多。而土木工程鋼結(jié)構(gòu)梁柱一般焊接為H型階段。有時(shí)候根據(jù)建筑功能需要，也會(huì)焊接成復(fù)合型截面。鋼結(jié)構(gòu)合理性以及質(zhì)量在很大程度上決定了建筑整體的質(zhì)量，因此，必須保證鋼結(jié)構(gòu)焊接的質(zhì)量，在焊接前，需要對(duì)相關(guān)焊接工藝進(jìn)行詳細(xì)的研究，提高焊接施工的規(guī)范化，保證各個(gè)焊接參數(shù)的合理性。

（二）采取有效的防銹措施在鋼結(jié)構(gòu)焊接完成后，為了避免鋼結(jié)構(gòu)被銹蝕問(wèn)題，保證鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量與功能發(fā)揮，需要采取涂抹油漆的方式防腐蝕

另外，為了保證涂抹的整體效果，首先需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的處理，對(duì)金屬表面進(jìn)行清理，為鋼材做整體的除銹工作。在手工除銹過(guò)程中，應(yīng)利用鋼絲刷進(jìn)行反復(fù)的刷磨，之后利用紗布進(jìn)行表面打磨，保證鋼結(jié)構(gòu)表面光滑，最后清除表面的銹粉。磷化底漆涂刷是涂抹防銹漆的最后一道工序，在底漆涂刷完2h后，可以涂刷其他面漆，在面漆涂刷過(guò)程中，應(yīng)該采用多利多刷的局面，保證油漆不能發(fā)生流墜問(wèn)題，保證面漆看起來(lái)飽滿均勻，且色澤光亮。在涂刷后應(yīng)該全面檢查，避免發(fā)生漏刷等問(wèn)題。通常來(lái)說(shuō)，鋼結(jié)構(gòu)面漆需要在兩道以上，厚度大約有70μm。

（三）合理的保管，保證安裝的科學(xué)性為了提升鋼結(jié)構(gòu)性能，在材料進(jìn)入場(chǎng)地后，需要進(jìn)行妥善的保管，有關(guān)人員必須提升對(duì)鋼材保管的重視

另外，如果發(fā)現(xiàn)鋼材在運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)變形的問(wèn)題，在鋼材投入使用前，必須進(jìn)行矯正處理，對(duì)于矯正困難的鋼材，還需要及時(shí)的更換，避免對(duì)工程整體進(jìn)度造成影響。對(duì)于鋼材保管地位選擇上，必須保證場(chǎng)地的科學(xué)性，而安裝場(chǎng)地必須在完成結(jié)構(gòu)的1.5倍面積以上。盡管鋼結(jié)構(gòu)自身重量較輕，但是在安裝中，還需要使用機(jī)械設(shè)備，提升安裝的效率與質(zhì)量。起重機(jī)是常用的鋼結(jié)構(gòu)安裝輔助設(shè)備，選擇中應(yīng)該根據(jù)工程實(shí)際情況，選擇起重能力相匹配的機(jī)械。對(duì)于安裝現(xiàn)場(chǎng)多個(gè)機(jī)械同時(shí)運(yùn)行的問(wèn)題，應(yīng)該合理調(diào)度，避免發(fā)生碰撞，對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及現(xiàn)場(chǎng)的安全性造成威脅。在社會(huì)發(fā)展中，建筑工程建設(shè)還必須考慮到生態(tài)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，提倡綠色建筑理念。因此，無(wú)論是混凝土結(jié)構(gòu)還是鋼結(jié)構(gòu)工程施工，都應(yīng)該考慮生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，不斷的引入綠色建設(shè)工藝，促進(jìn)對(duì)新材料、新工藝、新設(shè)備的使用與推廣，為我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)工程發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

（四）鋼構(gòu)件的堆放與機(jī)械安裝地點(diǎn)的選擇

通常來(lái)講，安裝結(jié)構(gòu)的占地面積至少應(yīng)該在結(jié)構(gòu)占地面積1.5 倍以上，在進(jìn)行施工中，根據(jù)施工順序轉(zhuǎn)儲(chǔ)的組件支持運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，處理設(shè)備將安裝機(jī)械組件是安排在半徑。在鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)輸過(guò)程中，如果存在變形，應(yīng)在施工前進(jìn)行有效的修正。鋼結(jié)構(gòu)的通常采用塔式起重機(jī)的安裝方式，吊車的吊臂應(yīng)該足夠長(zhǎng)，可以充分地覆蓋到本區(qū)域的施工范圍，并能滿足鋼絲繩提升能力的要求；鋼絲繩的容量也應(yīng)達(dá)到構(gòu)件起吊高度的要求；起吊的速度需達(dá)到施工進(jìn)度的規(guī)定要求。

四、結(jié)論

在建筑工程中，要充分利用鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，采取相應(yīng)的措施來(lái)改善其不足，不斷推進(jìn)施工技術(shù)和鋼材性能的改進(jìn)，鋼結(jié)構(gòu)在未來(lái)土木工程建設(shè)中會(huì)有巨大的發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄭凱軒.鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用研究[J].山西建筑.2017（09）endprint