淺談鋼結構在土木工程中的應用

摘 要：鋼筋混凝土和鋼體結構是土木工程建設中最基本的兩種材料，文章主要分析鋼體結構在土木工程結構中的應用特點和施工要點。在土木工程建設過程中，材料結構特性、成本和施工的有效性是非常重要的要素。

關鍵詞：土木工程；鋼體結構；特性

鋼體結構在土木工程中的應用非常廣泛，它以高強度、高韌性、高鋼度等特性，在高層、大跨度建筑及倉儲、廠房等建筑工程中越來越普遍的被應用。因此，有必要對鋼體結構的特性及缺點進行研究，在施工過程中注重使用要點，使鋼體結構的應用更好的發揮應有的作用。

1 土木工程中鋼結構特點

1.1 強度

建筑用鋼結構的材料根據不同的鋼種和強度分為不同的類型，目前一般是根據加拿大制定的建筑結構鋼標準，分為七個鋼種和八個強度級別。不同鋼種的鋼材料強度級別也是不同的，不同的強度級別決定著鋼材料特性的具體數據，因此通過對不同鋼種和不同強度的鋼材料特性的數據分析和選擇應用，就能使建筑結構用最合適的材料達到最佳的建筑效果，進而控制建筑成本。

1.2 剛度

鋼結構的材料特性及彈性模量通過對構件和連接件性能的影響，進一步決定著結構體系的剛度，從而決定鋼結構的振動、變形的應用參數。相比與普通混凝土甚至高強度混凝土的抗壓強度，鋼結構的鋼性有著明顯的優勢，比普通混凝土的抗壓強度高出五到十倍。

1.3 韌性

鋼結構在制造和安裝使用過程中具有很強的可塑性和變形能力，這是鋼結構作為土木工程材料的又一個重要特性，即韌性好。這保證了鋼構件在制作和使用過程中，對其進行延展變形或鍛造沖孔時不產生裂紋，這是土木工程材料要求的重點。另外，針對寒冷地區的鋼結構使用應考慮到溫度對韌性的影響，選擇合適的韌性指標的鋼材料。

2 鋼結構缺點

2.1 材料缺點

一方面，鋼結構強度優勢決定鋼構件的尺寸比較小，所以在截面負載能力上的穩定性相對比較弱，所以要借助混凝土結構來增大負載面積，提高結構的穩定性。另一方面，在耐火和耐腐性能上，鋼材料都有明顯的不足，所以要通過外加隔熱層和防火涂料的方式，增強鋼結構的耐熱、耐火、抗腐性能。

2.2 市場環境

由于鋼結構的設計要求專業到位，具有多個節點，因此設計非常復雜。其次，鋼結構沒有統一的生產及質量標準和價格標準，不能進行大規模生產，因此價格比較高，體現不了其優越性。再次，鋼結構使用年限有限，使得它的應用在一定程度上受到限制。

3 鋼結構施工要點

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、普通碳鋼和優質碳鋼，根據不同種類的鋼材的可塑性、硬度、強度等特性指數，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。鋼結構之前的連接方式主要是兩種：一種是焊接連接，一種是高強螺栓連接。對于鋼材之前的焊接，根據不同的鋼材截面，首先進行焊接的實驗，得出各個數據，然后根據這些數據，制定出適合的焊接材料數據及類型。高強螺栓連接需要精確鉆孔的位置，因此對于鉆孔程序，要由專業技術人員使用精度極高的鉆孔方式和數控設備進行，安裝過程也要先對孔位和螺栓相關數據測試，然后按正規的程序進行。

3.2 油漆工藝

首先，對鋼材的表層進行標準化處理。在經過對鋼材表層的除污、除銹等一系列基本前期工作后，再按照從粗打磨到細打磨的順序依次對鋼材表面進行打磨，當表面平整達到標準后，將表面清理干凈。

然后，進行防銹漆和基底層膩子的處理。這個過程的第一步是涂刷防銹漆，在保證鋼材表層無水干燥的前提下，對鋼材進行防銹漆的涂刷，做到細致、涂滿，并且不可將漆料涂到鉆孔內。第二步是對涂刷過防銹漆并已完全干燥后的鋼材進行打膩子的處理。打膩子的目的是保證表面更加平滑、干凈，使得上油漆的效果更好，因此，打膩子的過程要求一次完成并對表面加以打磨和清理。膩子的選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。對磷化處理的標準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兩個小時才可以進行其它底漆的涂刷，而且對表面殘留的清洗要在磷化底漆涂刷完成后二十四小時進行。

最后一個步驟是涂刷表面漆。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到要求。最表層的涂刷要求光滑、亮澤、顏色飽滿，因此刷漆過程一定要做到細致、均勻。

4 結語

鋼體結構在土木工程中的應用非常普遍，它以高強度、高韌性、高鋼度等特性，在高層、大跨度建筑及倉儲、廠房等建筑工程中越來越廣泛的被應用，發展前景非常大。但因市場環境受限、鋼材本身穩定性和耐火耐腐性能較差的原因，鋼結構要被更廣泛的應用會有一定的局限性，因此需要通過與其它材料相結合的手段盡量回避鋼材的受限性，讓鋼結構能夠更好的應用于土木工程建筑中。

參考文獻

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作者簡介：董曉琳（1977.07- ），研究生，長春建筑學院，房建教研室主任，副教授，研究方向：房屋建筑學、建筑構造。