鋼結構施工技術在土木工程中的應用

劉宣辰 俞璟 逄佳軍

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引言

鋼結構作為土木工程的重要部分，對整個工程的質量和安全起著重要的作用。鋼結構施工是工程建設的重點工作，可提高建筑的整體施工質量，因此在土木工程中，施工單位越來越重視鋼結構施工。文章結合工程施工經驗，研究了鋼結構施工技術，基于土木工程特點提出了鋼結構關鍵技術的應用，并分析了具體的實踐施工措施。

1 鋼結構特點

1.1 可塑性強

可塑性強是典型的鋼結構特點。這是因為，較大預應力的鋼結構可以通過超過屈服點完成塑形，彎曲之后，結構不會發(fā)生斷裂。實際施工中，對于鋼結構的應用需求多種多樣，這種可塑性強的特點，可使結構更加精準、穩(wěn)定，也可便于施工，最大程度減少施工阻礙。這就要求，具體操作時，工作人員翔實分析鋼結構斷面的增長率和收縮率。另外，碳元素也是鋼結構的主要元素之一，鋼結構的韌性會在碳元素的作用之下得到增強。因此，施工過程中，基于可塑性強的特點，材料對于應力的承受范圍將會更大。此外，工作人員也可遵循行業(yè)標準，調整鋼結構造型，進而確保施工效率和質量得到進一步提高，保證土木工程的穩(wěn)固性和美觀性[1]。

1.2 對環(huán)境影響較小

在傳統(tǒng)的混凝土結構施工中，施工現(xiàn)場容易產生大量粉塵，會對周邊環(huán)境造成污染，需要采取相應的降塵措施。在鋼結構施工過程中，比較常用的是焊接技術，則不會出現(xiàn)像混凝土結構施工中存在的問題，不會對周邊環(huán)境造成太大影響。并且，鋼結構一般都是在工廠內完成鋼結構組件的加工工作，然后再把用到的組件運輸到施工現(xiàn)場，在現(xiàn)場進行組件拼裝，因此可以最大程度降低對周邊環(huán)境造成的不良影響。

1.3 具有較好的穩(wěn)定性

傳統(tǒng)的混凝土結構容易受到外界環(huán)境的影響，從而導致混凝土結構容易出現(xiàn)變形和裂縫等問題，特別是對于北方地區(qū)，由于冬季和夏季存在較大溫差容易導致混凝土開裂。對比來說，裝配式鋼結構建筑具備更好的機械性能，自身彈性和延展性也比較強，使得鋼結構的抗震性能得到提升，其穩(wěn)定性和安全性要比傳統(tǒng)混凝土結構更高。

2 土木工程鋼結構施工技術關鍵點分析

在對土木工程鋼結構施工技術進行研究之前，首先要明確該技術的關鍵控制點。在長期的實際應用過程中，其逐漸演化出兩個核心屬性，分別是施工速度相對較快；施工過程的工業(yè)化程度較高。同時，又由于土木工程本身在受力以及承重方面的特性，導致鋼結構施工的類型相對較多，設計形式也更加多樣化。其中，最基本的就是高層重型鋼結構施工，對于跨度較大、占地面積較廣或者建筑結構本身出現(xiàn)連接構造的建筑，其也會應用到大跨度空間鋼結構施工。除此之外，部分建筑受其所在位置的地理因素影響，需要具備更高的抗震、抗裂性能，因此也衍生出相應的“鋼+混凝土”組合結構施工。鋼結構的作用不僅體現(xiàn)在提高建筑穩(wěn)定性方面，鋼材自身屬性也決定了其對于熱的傳導能力較強，因此一旦建筑內或建筑周圍出現(xiàn)火災等緊急情況時，鋼結構則體現(xiàn)出副作用，成為影響建筑安全的消極因素，由此帶來的損失也是不可忽視的。由此可見，在進行土木工程鋼結構施工時，施工技術的重要性主要體現(xiàn)在控制施工質量和防范不安全因素兩個方面，只有這樣，才能切實提升整體施工的效果[2]。

3 鋼結構施工過程中存在的問題

3.1 設計復雜程度較高

與傳統(tǒng)的混凝土建筑相比，裝配式輕型鋼結構建筑的施工策略存在很大區(qū)別，在施工工作開展之前，需要進行鋼結構主體的設計工作，還要完成每一個鋼結構部件的拆分設計工作。因此，設計工作人員在開展設計工作時應確保全面性，明確鋼結構安裝和焊接規(guī)范流程，為鋼結構順利施工奠定堅實基礎，從而保證施工過程中的安全性。但通過對目前實際情況的分析可以發(fā)現(xiàn)，在鋼結構具體施工過程中仍存在以下兩方面問題：①諸多外界因素容易對鋼結構施工過程產生影響，從而導致施工質量無法得到可靠保證，比較容易出現(xiàn)施工安全質量問題，需要做好施工安全防護。②在鋼結構設計工作中，比較關鍵的一項內容就是準確計算鋼結構承重能力，但是存在著計算結果不夠準確可靠的情況，從而導致在具體施工過程難以準確掌握材料的承載力。

3.2 容易引起安全事故

雖然鋼結構施工環(huán)節(jié)的復雜程度不高，整個施工流程也比較簡單，但在部分施工企業(yè)中，存在著完全照搬施工設計方案開展鋼結構施工的現(xiàn)象，缺少全局觀念，而且管理工作不到位，沒有建立完善的施工質量管控標準，導致具體施工作業(yè)缺乏規(guī)范性，不具備良好的安全意識，容易引發(fā)各種安全事故。

4 土木工程鋼結構施工關鍵技術

4.1 鋼結構柱施工技術

在土木工程鋼結構中，鋼結構柱是支撐主體的重要構件，保證了整個結構的穩(wěn)定性。因此，鋼結構柱施工中，技術人員和管理人員必須結合施工具體應用，注重技術控制和質量管理的細節(jié)，確保達到標準要求。鋼結構施工是按照整體工序流程合理安排的，在吊裝施工中，以地面控制為基點，選擇性使用吊裝，在具體的施工過程中應檢查其精度，不允許結構出現(xiàn)嚴重偏差；在場地內明確垂直和水平工作順序；指定定位范圍，然后進行適當的調整和移動，之后測量垂直度，如發(fā)生明顯問題，應及時予以糾正。

4.2 焊接技術

土木工程施工，早有榫卯結構，今有鋼鐵結構。古代的木材，通過榫卯便可牢固連接。對于鋼結構而言，卻是不同的連接技術，其中焊接技術最為常見。普遍來說，針對鋼結構的焊接，由中間向兩邊，可以妥帖焊接平面。焊接過程中，需要按照順序，保持節(jié)點對稱，全方位保證鋼結構的平衡。另外，鋼結構在土木工程的施工中，異形鋼板也屬多見，針對這種板材的焊接，需要按照先下后上的順序展開操作。具體來說，下凸緣板應該作為焊接的基準點位。另外，土木工程施工過程中，還會遇到數量巨多的大型建筑。此類建筑中，鋼結構的板材往往較厚，這就需要根據結構特點、工程要求、現(xiàn)場條件，羅列多種焊接方式，試驗對比，擇優(yōu)選擇，確保板材的焊接可以嚴絲合縫[3]。

4.3 吊裝與螺栓基礎技術

在土木工程建設過程中，吊裝和螺栓施工也是一項重要環(huán)節(jié)，作為鋼結構施工技術的重要組成部分，吊裝和螺栓施工質量會對工程整體建設質量產生重要影響。因此，應加強對吊裝與螺栓基礎技術的重視，科學合理地應用此種施工技術。吊裝作業(yè)主要包括鋼柱吊裝和鋼梁吊裝，其中對鋼梁吊裝的要求較高，梁的安裝在整個輕型鋼結構施工過程中占有十分重要的地位，梁柱是整個建筑物的支撐，選擇合適的安裝方式提升梁的安裝質量，可以有效提升建筑整體的穩(wěn)定性和安全性。所以，需要保證梁的類型和質量符合相關要求標準，在上梁之前需要做好安全防護措施，完成所有的準備工作之后再安裝橫梁，具體過程如下：綁緊主梁的兩側，慢慢將主梁提起，確定好位置之后開始安裝，然后再吊裝其余的次梁，次梁的吊裝可以利用單鉤多吊技術，可以節(jié)省施工時間，促進施工進程的加快。除此之外，鋼結構施工質量和螺栓掩埋深度之間存在直接聯(lián)系，應合理控制螺栓具體掩埋深度，既不能過深也不能太淺，不然就會使鋼結構的穩(wěn)定性降低。在具體掩埋過程中，應根據設計要求嚴格控制掩埋深度，保證將誤差控制在5mm之內。

4.4 鋼梁的安裝技術

在鋼結構建筑中需要安裝較多的鋼梁，與鋼柱相比，鋼梁的吊裝重量更輕，因此可以采用高強螺栓連接和栓焊連接方式，以提高整體施工效率。鋼梁就位后，需要利用普通螺栓臨時固定鋼梁，校正合格后再連接高強螺栓。在安裝鋼梁的過程中，按照由外向內的順序對稱性吊裝平面鋼構件，并且按照自下而上的順序安裝立面鋼構件，有序吊裝柱、主梁、次梁等構件。在實際吊裝階段，在安裝相鄰鋼柱之后再安裝鋼梁，連接鋼柱的鋼梁之后，可以提高整體框架的穩(wěn)定性。在鋼梁吊裝之前要合理選擇吊點，利用橡膠片保護吊點。首先在安裝部位水平吊裝鋼梁，對準纜繩和安裝軸線后緩慢落鉤，將臨時螺栓安裝梁兩端，完成校正工作后再固定高強螺栓。建筑工程的核心筒結構主要包括焊機矩形鋼柱、柱間平面桁架支撐以及內外框水平支撐等，可采用分段吊裝施工方案。在安裝完鋼構件之后需要立即安裝外框鋼結構，吊裝工藝和上述操作基本一致。

4.5 預變形施工技術

土木工程的鋼結構普遍采用不規(guī)則結構，必須重視鋼結構的變形問題，需根據實際采用科學的方法解決變形問題。對鋼結構進行實時檢查，制訂完善的施工計算方案，控制鋼結構的施工質量，減少影響鋼結構變形的因素及確保整體穩(wěn)定性。進行鋼結構預變形施工時，必須用構件卡箍固定，用緊固件固定，避免構件變形。采用防變形技術控制中長鋼構件變形。對于焊接件冷卻變形方向，在實際焊接前，進行相同方向的冷變形，以補償焊接的變形。焊接順序的不同，將產生不同的變形，因此必須嚴格按要求進行焊接操作。

4.6 土木工程材料處理

在鋼結構施工中，材料選擇有一定的復雜性，尤其是土木工程工程，同時加工工藝將影響整個土木工程工程的施工質量。鋼結構材料選擇需按照規(guī)范執(zhí)行，在進行土木工程施工前，材料需得到保障，以滿足施工相關標準和要求。在進行鋼結構施工前必須進行防銹處理，對鋼結構構件進行防銹噴漆。檢查發(fā)現(xiàn)，材料和鋼結構在施工中可能會受到損壞，因此需重新除銹，防止影響構件。對鋼結構表面進行專業(yè)清潔，并涂上阻燃材料，防止材料自燃[4]。

5 結束語

在土木工程中，鋼結構是目前逐漸推廣的一種結構形式，鋼結構的應用將影響整個土木工程質量和安全。采用鋼結構能夠確保建筑的安全文明施工，同時延長建筑使用壽命，提高結構抗災能力，并能有效縮短施工工期。隨著我國經濟建設的發(fā)展和鋼產量的提高，鋼結構工程施工水平不斷提升，鋼結構工程將在建筑行業(yè)中發(fā)揮日益突出的作用。