鋼結構在土木工程中的應用

（鐵力市住房和城鄉建設局建設安全監察站，黑龍江 鐵力 152500）

1 土木工程中的鋼結構選擇

1.1 強度選擇。土木工程中應用鋼結構是有效的減少物資使用，減輕工程結構自身重量，減小地基的尺寸的重要措施，往往鋼的自身強度有在很大程度上決定了工程結構部件的承受能力，在過去的幾十年里，土木工程用鋼的強度也在發生相應的變化，以前可以根據相關國家標準進行選擇可使用材料，目前加拿大對于土木工程中的鋼結構有定出了七個鋼種和八個強度級別的鋼材料，如果在一項特定的土木工程項目中，我們需要特定的建筑結構用鋼，那么對鋼種以及鋼強度的選擇就尤為重要了。

1.2 剛度。在一個工程項目中，我們要考慮到工程結構振動、變形等適用性參數。而在此處起著決定性作用的就是構件的剛度，什么決定剛度呢？是材料的幾何截面特性以及材料的彈性模量來決定的，結構鋼的彈性模量通常為200GPa。而普通密度抗壓強度在20-40Gpa 范圍內的混凝土其彈性模量通常在20-28GPa 范圍內；即使對于高強度混凝土來說，其彈性模量也不過在40-45GPa 之間，由此可見，鋼結構的鋼性是混凝土的十倍及五倍左右，所以鋼結構的剛性有著顯著的優勢。

1.3 延性。鋼在拉伸過程中沒有斷裂的變形能力即為鋼的延性，在項目工程結構設計，尤其是抗震設計中不可或缺的特性參數。鋼結構完全可以算是當下使用率最高、延性相對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構內部的延性，所以對這一要點充分了解以后，我們就能夠采取一些相應的措施來彌補這一缺陷。雖然鋼結構的延性較好，應變延性也相對較高，但是由于鋼材受彎構件的受力不夠穩定，所以同時又有一定的限制，在工程建設中如何選擇，還需要根據實際情況作出精準分析以后再做定奪。

1.4 韌性。韌性通常表示鋼結構在制造、安裝以及使用過程中可以承受比較大的工業變形，是鋼結構一個很重要的特點。正是因為鋼構件的韌性才使其在彎曲、剪切、沖孔、鍛造、鉆孔等制作過程中降低了產生裂紋的可能性。這相對于一個土木工程項目選擇混凝土結構有著明顯的優勢。

從上面幾點情況分析來看，不管是從剛度、強度還是在延性方面，鋼結構都要優于鋼筋混凝土，并且鋼結構可以比較容易建構出有異國風情的建筑形式，通常鋼結構系統可以提供最佳的設計靈活性以及最大的空間利用率。鋼結構的另一個優點就是：它還是一個理想的懸臂施工體系。適當的應用空腹鋼鐵托架以及構件腹板開孔，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。鋼架像在鋼結構中一樣，被用來擴展現有的混凝土建筑結構或者增加樓層。在進行施工時，裝配鋼結構的施工人員要遠遠少于混凝土建筑結構所需要的人數；與混凝土建筑相比，鋼結構的安裝以及制作質量都要更加的可靠和簡便。并且在修改時，鋼結構比混凝土結構更加容易，成本更低，特別是要附加支撐系統時，鋼結構可以更加快施工進度。

2 土木工程中鋼結構的缺點

“尺有所短，寸有所長”。在現實施工中是沒有辦法找到十全十美的材料的，自然地，鋼結構也存在著自己的不足之處。主要體現在如下幾點內容：

2.1 材料本身。鋼結構的剛度可能要遠遠大于混凝土結構材料，但如果針對既定的相應負載，由于鋼的強度優勢導致構件的尺寸較小，從而導致鋼結構構件截面剛度小于相應的混凝土結構。這就要求，在保證構件穩定性的同時，要增加構件的尺寸或者采取外包混凝土的措施。除此以外，鋼的耐熱性和耐腐蝕性也相對較弱。

2.2 市場環境

（1）設計復雜繁冗。在工程設計階段，我們會發現，鋼結構的應用范圍能否與建筑結構的基本功能相適應是一個重點考慮問題。鋼結構會涉及到很多的節點，這就要求在設計的過程中，要有一次性到位的精準的計算，這相對于混凝土結構的設計要復雜繁冗得多。（2）生產體系還不完善。鋼結構的優越性能還需要一個條件就是大規模的生產，在我國，目前并沒有一套完整的生產、價格以及質量標準體系，國家管理部門也有很大的欠缺，所以，設計師和開發商都沒有辦法實現鋼結構優越性最大化。（3）價格比較昂貴。由于沒有一個完整的鋼結構生產體系，鋼材料的產量相對較低，所以相對于混凝土材料就比較昂貴了。（4）使用壽命較短。鋼結構的使用期限大概只有五十年，如果鋼結構用在住宅建筑中，那么會有很多人失去購買欲望的。相比之下，混凝土結構就好得多，它號稱“永不損壞的結構”。

3 鋼結構施工安裝要點

根據土木工程項目設計的不同，對剛接夠施工安裝的要求也不近形同，總體來看，此過程較為復雜，此處略說一二。

3.1 選材與連接。一般情況下可以把我們平時使用的剛才劃分為四類，即板材、型材、金屬制品和管材。普通的碳素鋼和低合金鋼常常為土木工程中的建筑鋼材的首選，如果有一定的需要，優質的碳素結構鋼也會考慮在內。在一項鋼結構為主的土木工程項目中，柱子截面較為常見的是寬翼緣“工”字形，“十”字形截面等等；梁多數是“H”型鋼梁，在安裝以前，就要明確的計算出所需各項剛才的參數，梁與梁之間、梁與柱之間的連接，可以采取焊接連接或者高強螺栓連接，要注意高強螺栓的連接孔位的精度。

3.2 油漆工藝流程

3.2.1 基層處理。第一步要處理掉鋼材表面的污垢，第二步就是去秀操作。這兩個步驟我們要根據實際情況采取不同的處理方法，如果剛才表面銹蝕較小，我們可以采用手工刷打、打磨的方法；如果銹蝕較為嚴重，我們需要采取機器先行處理，然后進行手工輔助，總之，做好鋼材的基層處理就是要使鋼材的表面光亮、平滑、煥然一新。

3.2.2 涂防銹漆、刮膩子。在基層處理的基礎上，我們需要保證鋼材表面的干燥，涂防銹漆和刮膩子的過程中一定要細致到位，不能使涂料填蓋鉚孔。確保刮平、干燥以后，不宜將材料堆放時間過長，特殊原因，不能及時使用以處理的鋼材，我們要對材料進行在加工。

鋼材料的特性與不足之處為我們今后在土木工程的應用中提供了可靠的理論依據，根據不同類型建筑的需要，合理地應用鋼結構將為開發人員以及社會創造出更大的經濟效益，同時也可以給人們帶來更豐富的建筑美學享受。

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