鋼結構在土木工程中的應用研究

文/崔學忠 昆明軌道交通集團有限公司 云南昆明 650011

1、前言

隨著經濟發展的迅速化，建筑行業也得以迅速發展。在建筑行業中，土木的發展仍處于較為重要的地位，不論是規模，還是數量均呈現增長趨勢。當前，由于鋼結構具有材質性能良好、應用較廣泛、可塑性較高等優勢，逐漸在土木工程中得到廣泛應用。但是，由于鋼材自身原因，通常會受到各種因素的限制，因此，土木工程中在使用鋼結構的時候，需要確保安裝以及施工的準確性，并做好相應的防銹工作，從而使工程項目的整體質量得以有效保障。

2、土木工程中應用鋼結構的優缺點

2.1 鋼結構應用的優點

（1）建造成本低。土木工程施工中應用鋼結構，能夠使建造成本得以有效降低，建造成本作為建筑實際建設過程中的一項重要指標，其與傳統施工中應用的混凝土具有更為顯著的優勢，例如，鋼結構具有比較強的韌性以及耐性，且質量較輕等優勢。因此，在土木工程當中，運用鋼結構能夠使建筑材料得以有效節約，并使建筑材料的成本相應降低，從而使工程造成得以有效降低。

（2）促進建筑穩定性的提高。鋼結構在各個方面均具有顯著優勢，例如，其在延展性、韌性、強度、剛度等各個方面均具有顯著的性能，這就促使建筑在對自然災害進行應對的能力得以有效提升，因此，土木工程中應用鋼結構，能夠有效促進建筑的穩定性。

2.2 鋼結構應用的缺點

（1）較差的耐腐蝕性。現代建筑當中，大部分建筑的鋼結構需要暴露在空氣中，如果沒有對建筑實施反腐蝕措施，這就導致建筑物會受到相關自然物質的侵蝕，并對建筑物自身的穩定性造成影響。雖然對建筑物實施相應的反腐蝕操作，但是，鋼結構經過長時間的使用后，也會受到相應的侵蝕，這就導致無法長時間的確保建筑穩定性的良好性[1]。

（2）對結構的設計具有較高的要求。鋼結構與混凝土相比，其在設計上通過具有較高的要求，且更為復雜，這就需要進行嚴格的計算，如果計算出現差錯，就會對建筑的整體產生不良影響。

（3）材料的價格存在不穩定性。土木工程中所使用的鋼結構，通常具有較高的價格，但是，建筑企業為了實現成本的有效節約，就會放棄對鋼結構的使用，這就會對鋼結構的廣泛應用受到限制。

3、土木工程中對鋼結構施工的要點

3.1 選材與焊接

（1）選材。建材市場當中，鋼材包括：板材、型材、管材等。而鋼結構所采用的材料，大部分選擇碳素鋼材。碳素鋼材通常具有較高的硬度以及較大的強度等優勢，但是其可塑性通常比較差。土木工程當中，鋼結構的柱面通常包括工字形以及箱型截面，近幾年，十字形界面逐漸得到廣泛應用。鋼結構以及鋼材料的有效選擇，通常對建筑所具備的穩定性具有決定性作用。因此，在進行鋼材焊接之前，需要根據工程的工藝技術實施相應調整，以此確保焊接的穩固性。

（2）昆明地鐵線網控制中心工程通過厚板焊接坡口設計、遠紅外加熱技術、組合焊接新工藝、多層多道錯位焊接技術、焊接環境的控制等多項技術，使本工程焊接合格率達到100%。同時自主研發改進焊接機器人，通過本工程的試驗，使焊接機器人增加了焊縫軌跡示教跟蹤控制技術、焊縫電弧跟蹤控制技術、多層多道自動排道焊接技術、喇叭口（漸變坡口）焊接控制技術、焊接參數數據庫及成套控制技術，達到了焊機機器人真正可以進行現場作業施工的條件。

3.2 儲存與安裝

（1）鋼材料的儲存。鋼材料在進入到施工場地之后，需要對其進行有效存放。在對鋼材料進行保管的時候，需要確保存放區域的安全、合理，且鋼材安裝區域的面積需要在鋼結構安裝之后的2倍以上。通常施工現場需要依據工程的實際進度，將鋼材運往其安裝位置。因此，對鋼材料的具體存放位置的選擇極為重要，需要保證鋼材料的存放位置能夠在具體施工的工作范圍內。除此之外，在進行存放的時候，如果鋼材料出現變形現象，就需要對其進行及時矯正，而對于無法有效矯正的鋼材料，就需要及時更換，避免由于鋼材問題而延誤施工。

（2）鋼結構的安裝。①安裝工序：鋼柱安裝：吊裝前準備→鋼柱定位→吊裝臨時就位→柱身垂直度校正；鋼梁安裝：吊裝前準備→調整固定→高強螺栓連接→校正。②工藝方法：鋼柱安裝工序：吊裝之前，在鋼柱的一側安裝爬梯，并在柱頂以下的1.3m處，對臨時鋼槽進行焊接固定，確保爬梯以及臨時鋼槽的牢固性。然后將鋼柱吊至就位上方約200mm的位置，就需要停機穩定，在就位時，將其對準鋼柱的截面之后，緩慢下落，并將鋼柱的四邊中心線與鋼柱的下段進行對齊，通過螺栓以及雙夾板進行臨時固定。在吊裝就位之后，通過大六角頭的螺栓，經過連接板將上下耳板進行固定，然后將螺栓擰緊。通過全站儀的使用，對鋼柱的實際垂直度實施相應調整。在調整的時候，通過上下柱之間的標高控制線距離，對設計標高的數值進行比較，通過千斤頂進行回正，同時，需要對焊接收縮的變形量進行考慮，然后將標高所產生的偏差調整到5mm之內，在滿足要求之后，就可以打入鋼楔，然后焊接約束板，避免鋼柱出現回落[2]。

3.3 合理施工

隨著經濟、社會迅速發展，土木工程在實際施工建設過程中，需要對生態環境狀況進行充分考慮，并在實際建設的過程中，對綠色建筑理念進行應用。在施工過程中，不論是鋼結構，還是混凝土結構，都需要確保施工的時候能夠對生態環境相關因素進行充分考慮，并將綠色建筑的相關思想融入到實際施工中，通過合理施工，確保綠色建筑。

結語：

綜上所述，鋼結構作為土木工程結構當中的兩大體系之一，其也屬于當前建筑工程中應用較為廣泛的一種結構模式，屬于具有顯著優越性的一種新型結構。鋼結構在土木工程的應用中具有顯著的優越性，但是，也存在相應的問題以及缺陷，對鋼結構實現廣泛的應用產生限制。因此，工程建設過程中，需要采取相應的措施，對施工質量進行嚴格把控，從而確保鋼結構的穩定性以及安全性，并在工程性能得到保證的同時，促使鋼結構所具備的優勢得到充分發揮，從而使鋼結構施工能夠在土木工程的實際建設中得到廣泛應用。