鋼結構在土木工程施工技術中的應用實踐

田軍

摘要：本文在簡要闡述鋼結構技術優勢和常見應用形式的基礎上，從施工準備、除銹、吊裝、焊接四個主要施工環節入手，對鋼結構在土木工程施工技術中的應用要點進行深入探究，以期提升相關企業的鋼結構施工技術水平，推動我國土木工程行業的健康、持續發展。

關鍵詞：鋼結構;土木工程;施工技術

一、鋼結構的技術優勢

（一）穩定安全

傳統的土工工程項目中，建筑物主體結構框架僅由混凝土構成，力學性能較為單一，使用一段時間后，容易出現沉降、裂縫等質量問題。而由不同型號鋼筋、鋼材組成的鋼結構，不僅具有較高剛度，還具有良好的韌性。因此，以鋼結構和混凝土構成的結構主體框架，可大幅度提升建筑物的強度和抗壓能力，使其擁有更好的結構穩定性與安全性。

（二）應用靈活

該優勢主要體現在：鋼結構構件可進行大規模的、標準化的預制生產，即在開工前由鋼構件生產企業按照設計圖紙預先進行構件的制造生產，然后將生產好的預制鋼構件運輸至施工現場，吊裝、拼裝出結構主體。鋼構件的標準化預制生產，既能夠有效保證構件的制造質量和精度，又能夠顯著縮短施工周期，從而使工程項目施工更具高效性與靈活性。

二、鋼結構在土木工程中的常見應用形式

（一）高層重鋼結構建筑

此類建筑形式中的鋼構件，主要由鋼板、型鋼連接或焊接而成，然后再將預先制作好的各類鋼構件吊裝連接成相應的結構主體框架。在實際施工過程中，或使用厚度小于6mm的冷軋薄鋼板直接連接或焊接成相應的鋼結構;或先使用小規格型鋼焊接拼裝出基礎構架，再將不同的基礎框架組合拼裝成最終的鋼結構主體;或上述兩種方法整合使用，進行鋼結構主體的構建。

（二）大空間跨度鋼結構建筑

薄殼建筑、網殼建筑、網架結構、膜建筑等都屬于大空間跨度建筑。上述類型建筑在建設施工過程中普遍具有高強度、輕自重、工期短、穩定性高等建設要求，而傳統以混凝土為主要施工材料的建設施工技術很難滿足上述建設要求。因材料性能、連接形式等方面的獨特技術特征，鋼結構在大空間跨度建筑中具有極為出眾的應用優勢，尤其是在飛機場、大型體育館等建設規模較大的工程項目中，鋼結構的應用不僅能夠很好地滿足結構安全性與功能性層面的要求，還能夠使建筑更具藝術感和現代特色，使建筑物上升為地標性建筑。

（三）輕鋼結構建筑

此類型建筑主要指的是以輕型鋼材、輕型內部裝飾材料組合、拼裝而成的底層或多層建筑。此類型建筑多采用工廠預制件加工、現場焊接安裝的施工方式，具有建造成本低、施工簡單便捷等優勢，因此被廣泛應用于倉庫、廠房、交易市場等一般性工農業、商業、服務性建筑的建設工程中。

三、鋼結構在土木工程施工技術中的應用要點

（一）準備環節應用要點

在鋼結構施工準備環節，應注重以下技術要點的把握：（1）利用BIM技術對設計方案進行全面而深入地分析，通過三維建模、虛擬施工、碰撞試驗等功能，對施工環節的可行性與科學性進行驗證，并在此基礎上對施工方案進行合理優化，為鋼結構施工順利、高效開展奠定良好基礎;（2）結合實際施工條件和設計方案要求，對工程項目所用各類材料和機械設備的尺寸規格和性能指標進行分析和評估，明確各類材料的質量標準、使用位置及用量。在此基礎上，提出預制鋼構件生產制造質量要求和參數標準，加強對進場材料的質量檢測;（3）做好施工人員考核、培訓及技術交底工作。首先，對施工隊伍的施工資質、作業水平進行審核與評估，特殊工種嚴格執行“持證上崗”制度;其次，認真做好施工技能和施工安全培訓工作，提高施工人員質量和安全意識;最后，結合設計要求與施工方案，做好各工藝環節的技術交底工作，使施工作業人員明確工藝要求和操作要點，以此保障施工質量。

（二）除銹環節應用要點

銹蝕作用對鋼結構的危害性較大，因此，防腐除銹處理是鋼結構施工的重要工藝環節，必須要給予高度的重視。

在除銹施工方面，有拋丸除銹、噴丸除銹、噴砂除銹、酸洗除銹、手工動力除銹五種常見的除銹去污方法。其中，拋丸除銹法中拋鋼絲切丸法具有出色的除銹效果，施工成本略高;噴砂除銹法雖成本較低，但對環境污染性較大且要求施工環境的濕度要<85%;酸洗除銹既無法保證鋼結構表面的粗糙度，還會產生酸霧、廢酸、廢水等污染物破壞自然環境，因此很少使用;手工動力除銹，雖簡單便捷，但除銹質量差且勞動強度大，因此普遍用于局部除銹作業。基于此，除銹施工過程中，施工單位應根據實際情況和需求，合理選用最適宜的除銹方法。

在防腐處理方面，主要以涂刷防腐防銹漆為主要技術手段。為獲得最佳的防腐防銹效果，通常需要涂刷一道底漆和三道面漆：（1）底漆涂刷要點。按照A：B：C=10：1：0.3的比例調制底漆，并在配制完畢后12h內完成涂刷作業。涂刷時的操作為：短刷、勤沾、走刷方向一致、接茬整齊、厚度均勻。第一遍漆完全干透后，以垂直于之前涂刷方向的方式涂刷第二遍漆;（2）面漆涂刷要點。底漆干透后方可進行面漆涂刷。首道面漆按A：B=10：1的比例調制，涂刷方法與底漆一致。第二、三道面漆應在鋼結構主體安裝完畢后、竣工交付前進行涂刷。涂刷前應全面清除鋼構件表面的藥皮、焊渣、污物，然后按照與首道面漆相同的比例和方法進行漆料配置與涂刷。

（三）吊裝環節應用要點

吊裝作業是鋼結構施工一項關鍵的施工工序，也是危險性最高的一個施工環節，因此，施工過程中必須要對各項技術要點進行嚴格把控，最大限度保證吊裝施工的科學性與安全性。

正常天氣下主體吊裝施工需要注意以下要點：（1）吊裝過程，必須用纜風繩對吊裝構件進行牽引，這樣既能夠有效防止構件在鋼絲繩絞力作用或自然風作用下在空中旋轉，又有利于構件快速、準確到達制指定施工位置;（2）構件吊裝前應施焊臨時吊耳且具備空間穩定體系，安裝完畢后，吊耳應進行割除打磨;（3）吊裝過程中，應采用對稱焊接的方式連接構件，以避免構件因應力過大而發生形變問題;（4）主梁鋼構件吊裝施工時，應對主梁兩端及相鄰區域各柱的垂直度進行監測。

雨季施工需要注意以下要點：（1）露天設置的電氣設備如，如開關箱、配電箱等應采取科學防潮、防雨及接地保護措施;（2）大雨過后應對施工場地地面狀態進行檢查，確保地面承載力滿足吊裝機械作業需求后方可施工;（3）雷雨天氣嚴禁進行吊裝施工。

（四）焊接環節應用要點

焊接施工是鋼結構施工最為重要的工藝環節，其施工科學性與質量性對鋼結構主體的安全性和穩定性具有決定性的影響。在實際施工過程中，應注重以下技術要點的把控：（1）科學選擇焊接材料。焊接施工前，結合鋼材力學性能、組成成分、工藝技術要求等因素，科學選擇最適宜的焊接材料，是保證焊接施工質量的首要前提。以Q345C級鋼為例，其焊材選配應滿足下表要求（如表1所示）;（2）做好焊接預熱工作。預熱可有效防止低合金高強度鋼材焊接過程中出現裂紋。目前，氧-乙炔火焰加熱和電加熱是最常見預熱方法。通常情況下，將坡口及坡口兩側大于等于板厚1.5倍寬度（且大于等于100mm）的區域設定為預熱區域，預熱溫度由鋼材材質、接頭形式、板厚、焊接材料含氫量、環境溫度等多種因素綜合確定。以Q345鋼材為例，板厚為40～60mm時，預熱溫度應在80～100℃之間;板厚為60～80mm時，預熱溫度應≥120℃;（3）注重定位焊焊縫長度和間距的控制。定位焊焊縫長度和間距應參考下表標準（如表2所示）。

結語：

綜上所述，鋼結構具有穩定安全、應用靈活、經濟環保等應用優勢，與新時期土木工程行業的“綠色發展”理念下相契合，因此逐漸得到廣泛的應用。在進行鋼結構施工的過程中，施工單位應著重加強施工準備、除銹、吊裝、焊接等關鍵環節技術要點的把控，確保環節施工符合相關規范標準，以期保障鋼結構施工質量，使其應用優勢得以充分發揮。