鋼結構在土木工程施工技術中的應用研究

蔡明宏

(蘭州資源環境職業技術學院 甘肅蘭州 730021)

通常來說，土木工程鋼結構有著自身的獨特性，鋼結構的強度，會直接影響到鋼框架總體的支撐能力。在各國的建筑行業發展中，針對鋼結構的強度，已經形成了比較嚴格的標準，在各種材料的使用中，需要從鋼材的延展性與韌性等角度出發，制定嚴格的控制標準，從而避免出現不穩定缺口。通過提供韌性較強的鋼結構，能夠保證其在施工過程中不產生斷裂問題，同時防止出現工業彎曲與變形的情況[1]。在現階段的抗震結構當中，通常借助鋼材料來搭建框架結構，實現抗震效果的提升。但是在土木工程施工中，鋼結構也存在一些缺陷，包括耐火性較差以及自身易腐蝕等，這就需要在具體施工環節中，必須要科學合理地使用，以此來實現整體工程項目質量的提升。

1 鋼結構施工技術分類

從鋼結構施工技術類型來看，主要包括以下3種：首先，高層鋼結構施工技術。從土木工程實際建設要求出發，在高層鋼結構當中，主要包括框架支撐、巨型框架以及筒體框架等，同時還需要結合鋼管混凝土以及鋼筋混凝土等，滿足施工要求[2]。相較于其他建筑材料來說，鋼構件表現出延性好以及質量輕便等特點，能夠適應工程建設的要求。其次，空間鋼結構施工技術。在這種結構技術的應用下，施工效率得到了顯著提升，在造型設計方面更為美觀，可以發揮出自身剛度大的優勢，土木工程中空間鋼結構的應用，主要采用多層變截面網架以及球節點平板等方式，在減少施工材料消耗的同時，實現自身剛度的提升。最后，輕鋼結構施工技術。一般來說，在土木工程施工過程中，更多地借助軋制鋼板以及焊接鋼板的方式，通常在墻體與屋面維護中廣泛應用[3]。在施工過程中，輕型彩鋼的消耗量較少可以有效地控制施工成本，成為了土木工程中常用的類型。

2 鋼結構的特點

2.1 優越的性能

在鋼結構的組成中，所包含的元素相對較多，例如鐵、錳等，同時還包括一些其他材料，在這種多樣化構成元素的影響下，鋼結構也表現出混凝土以及水泥等材料的優勢。從鋼結構優越的性能來看，硬度成為了其中的突出特點，可以為土木工程提供良好的結構承載性能，同時可以實現抗地震災害能力的提升[4]。此外，相較于其他普通材料來說，鋼結構表現出良好的延展性與韌性。在科學技術快速發展的同時，我國在鋼材生產方面也取得了顯著成就，能夠從不同工程項目建設的實際需求出發，為其提供個性化的鋼材支撐，包括耐熱鋼、不銹鋼等類型。憑借自身組裝便捷與重量較輕的優勢，鋼結構能夠在較大建筑空間塑造方面發揮明顯優勢，同時可以回收再利用，實現了土木工程施工材料應用效率與價值的提升。

2.2 具有較強的可塑性

從鋼結構的可塑性特點來看，主要是在超過應力屈服點以后，鋼結構會出現一些塑性形變，但是并不會出現結構斷裂的情況。在對鋼結構可塑性進行判斷的時候，主要標準就是在應力作用下，鋼結構所表現出的斷面收縮率以及伸長率。鋼材的韌性與可塑性之所以可以獲得較大提升，主要是因為其中所含有的碳元素，在應力超過鋼材的極限范圍以后，可以按照設計的相關要求，調整鋼結構的造型。在實際施工環節中，施工人員可以采用螺栓、鉚接等手段，連接結構構件，在現場施工方面更為便捷簡單[5]。同時鋼結構的重量相對較輕，運輸壓力相對較小，可以有效促進土木工程施工效率的提升。現階段，在土木工程施工當中，鋼結構的應用比重在不斷提升，尤其是針對一些較大規模的項目來說更為常見，包括體育館、歌劇院以及工業廠房等。如果采用傳統的建筑模式，則會出現大量柱體的分布，影響了建筑空間的使用價值，但是在鋼結構的應用下，可以更好地提升空間布置的靈活性。由此可見，在土木工程施工過程中，通過積極地應用鋼結構，可以彌補傳統施工過程中存在的缺陷，有效控制內部空間中的柱體數量，同時提升建筑空間的應用價值，增強工程項目的使用性能。

2.3 節能環保

在建筑行業快速發展的同時，由此產生的一些環境與生態問題也逐漸暴露出來。在以往土木工程建設中，需要提供大量的木材原料，這就需要加大林業資源的采伐，使得森林覆蓋率出現了明顯的降低。現階段，我國在積極推動社會的可持續發展，在土木工程建筑施工中，所面臨的施工環境也發生了很多變化，必須要做到節能環保。而鋼結構在節能環保方面有著明顯的優勢，可以實現回收利用，同時安裝更為便捷，能夠有效降低工程施工總量，同時減少施工過程中出現的粉塵與噪音污染[6]。憑借自身成本投入少以及回收利用的優勢，鋼結構在目前的建筑市場中得到了廣泛應用。通過在土木工程施工中積極地應用鋼結構，可以更好地實現建筑企業利潤空間的拓展，為可持續發展戰略的有效落實提供保障。

3 鋼結構常用的施工技術

3.1 吊裝技術

在目前的鋼結構施工過程中，吊裝技術作為其中的常用類型，可以有效促進鋼結構技術施工質量的提升。但是如果鋼結構吊裝技術中出現任何一個步驟的錯誤，都會使得施工人員的安全受到影響，同時也阻礙了鋼結構工程施工。因此，建筑工程部門必須要從自身的實際情況出發，提供規范化的吊裝操作，同時組建專業能力較強的施工人員，嚴格地按照相應的施工流程，高效、安全地開展土木工程施工工作。只有保障鋼結構吊裝技術在一個安全的環境下開展，才能實現鋼柱、螺栓安全性的提升，在鋼結構吊裝過程中，吊塔必須要安全地使用，同時有效地開展鋼結構施工，實現土木工程施工質量的提升。

3.2 鋼結構連接技術

3.2.1 焊縫連接技術

在鋼結構施工過程中，焊接連接技術的應用，主要是借助電弧焊產生的大量熱量，融化局部的鋼結構，然后在冷卻以后形成焊縫，實現鋼結構連接部位的融合。焊縫連接技術并不會對結構橫截面產生影響，整個的連接操作也更為簡單便捷，同時連接的密封性與剛度橡膠較高，可以實現施工作業效率的提升。此外，鋼結構并不需要復雜技術的支撐，在施工成本方面可以得到有效控制。但是在焊縫連接技術的應用下，也存在一定的缺點，在高溫的影響下，材質也會出現變脆的問題，產生了一定的應力以及殘余變形，造成鋼結構的承載力與剛度下降。特別是對于部分焊接剛度來說，在超出標準范圍以后，會出現裂紋程度變大的問題，在低溫因素的影響下，造成鋼結構整體質量下降。

3.2.2 螺栓連接技術

在鋼結構的連接中，螺栓零部件的應用比較常見，主要包括高強度螺栓以及普通螺栓兩種類型。在具體操作中，螺栓連接的操作比較便捷，安裝與拆卸都比較簡易，在土木工程鋼結構連接中得到了廣泛應用。但是在這一過程中，必須要在鋼結構的表面，進行開孔處理，在對孔拼裝的過程中，使得工作量增加。此外，在土木工程鋼結構中，對于制造精度有著更高的要求，在鋼結構螺栓口削弱的同時，會出現鋼材消耗增加的問題，材料成本提升。

3.2.3 鉚釘連接技術

在鉚釘連接技術應用中，主要是頂桿燒紅以后，將帶有半圓形的預制釘頭鉚釘，借助鉚釘槍設備，將鋼結構加固連接。在鉚釘連接技術的應用下，可以提供穩定的鉚接傳力，同時具有較強的可塑性與連接韌性，可以實現鋼結構連接質量的提升。在土木工程中應用鋼結構時，需要合理地應用各種連接技術，滿足施工要求。但是在鉚釘連接過程中，工藝相對比較復雜，需要大量鋼材的支持，但是工程量相對較大，這就造成其使用頻率相對較低，更多地采用焊接連接以及螺栓連接技術。

4 鋼結構應用中存在的制約因素

4.1 防火性能較差

在鋼結構的應用中，防火性能較差已經成為了主要制約因素，建筑結構在200 ℃以下的時候，鋼結構的穩定性較高。但是如果所處環境溫度超過200 ℃以后，則會造成鋼材的綜合性能受到影響，特別是在超過600 ℃以后，鋼結構會出現明顯的變形，自身的穩定性也無法保障。所以，如果出現不良火災以后，鋼結構的損害程度比較嚴重，遠遠超過了混凝土結構，甚至會出現結構坍塌的情況。

4.2 鋼結構應用標準不完善

當前，盡管我國在鋼結構應用標準方面已經制定了相應的制度，但是從具體應用情況來看，在諸多因素的制約下，依舊存在許多的問題，使得土木工程施工質量受到了一定影響。比如：在工程項目規劃階段，由于施工材料用量預算準確度較低，造成具體施工中出現了嚴重的材料浪費情況。鋼材生產廠家為了提升自身的經濟效益，出現了擅自降低生產工藝標準的情況，造成其所生產的鋼材并不符合審核標準。如果這些建筑材料應用到土木工程項目以后，則很難提升施工質量。在這種情況下，相關部門必須要從建筑鋼材的實際情況出發，完善鋼結構的標準，結合其應用實際情況，優化鋼結構應用規范與標準，為建筑行業的發展提供可靠保障。

4.3 專業技術人員缺乏

從我國建筑行業的發展來看，鋼結構的應用相對較晚，這就造成其在專業技術人員方面存在明顯的不足，對于鋼結構的應用也產生了不利影響。相較于混凝土結構來說，鋼結構所構建的技術體系并不完善，存在許多不足之處，現有的專業性技術人才，遠遠不能滿足土木工程建筑發展的需求。在這種情況下，鋼結構技術的應用與推廣受到了一定阻礙，同時也無法將鋼結構的優勢充分發揮出來。

5 土木工程中鋼結構施工技術要點

5.1 完善施工前準備工作

鋼結構施工前的準備工作，會對其施工效果產生直接的影響。相關建筑工程部門通過完善鋼結構材料、機械設備的準備工作，可以實現施工進度與效率的提升，改善建筑企業的經濟效益。建筑工程部門應該從土木工程項目的實際情況出發，保障施工人員能夠順利地使用各種建材與設備，為鋼結構施工奠定堅實基礎。特別是在鋼結構施工材料采購中，必須要保證其材料強度符合工程質量的要求，在進行科學計算以后，篩選硬度與剛度合適的鋼結構部件，提升施工質量。在建筑工程施工過程中，需要積極地借助現代化的施工設備，提升施工質量，同時為土木工程施工奠定堅實基礎。

5.2 涂抹油漆防止銹蝕

在鋼結構焊接完成以后，必須要進行油漆的涂抹，從而避免出現鋼結構銹蝕的情況，實現鋼結構抗腐蝕性能的提升，增強鋼結構的穩定性與安全性。施工人員需要開展鋼材的基礎處理以后，保障鋼材表面處于清潔狀態，然后根據其銹蝕情況，借助鋼絲刷，反復刷磨，保障鋼材表面的平滑。如果鋼材的銹蝕面積相對較大，則需要借助砂輪機來配合清理，在防銹漆涂刷之前，必須要保障鋼材表面干燥，同時注意保護鉚孔，避免涂料進入，在防銹漆干燥以后，使用油漆配套的膩子，刮平表面，同時對膩子進行打磨處理。在油漆涂刷的最后環節，需要進行磷化底漆的涂刷，主要包括底漆與磷化液等。

5.3 完善監督機制

為了更好地發揮出鋼結構的優勢，必須要構建完善的監督機制，對工作人員的行為與思想進行規范，保障其嚴格地按照相應的操作步驟，提升施工質量。工作單位也需要從實際情況出發，進行監督機制的構建，完善監管內容。管理人員需要監督各項機制的落實，實現自身法律法規意識的提升。工作人員在提升自身技術水平與知識技能的同時，做到與時俱進，改變以往傳統的工作理念，將各種先進技術方法引入其中，掌握鋼結構的施工技巧。此外，工作人員必須要提升自身的安全管理意識，在施工過程中，需要嚴格地按照施工要求，佩戴安全器具，保障施工安全。在施工過程中，需要聘請一些專業的工程監理單位，開展有效的工程監督管理，減少安全隱患，實現施工質量的提升。

5.4 強化施工設計與技術指導

在土木工程施工過程中，鋼結構施工的設計與技術指導工作，可以更好地滿足具體的施工要求。在建筑工程部門施工中，通過組建專業的技術團隊，指導鋼結構的施工技術與設計圖紙等，提升作業質量。鋼結構施工過程中，必須要保證每一位人員都可以形成正確的施工意識，提升對鋼結構施工的重視程度，減少以往施工過程中出現的不良行為。在施工過程中，必須要提升自身的施工素養與能力，保障鋼結構施工技術可以得到有效的應用。特別是在建筑工程部門中，應該結合具體的施工要求，開展全面性的監督工作，同時提供合理性的建議，實現各項施工技術的有效落實，改善鋼結構的施工質量。

6 結語

在當前的土木工程施工過程中，鋼結構的應用更為廣泛，憑借自身優越的性能以及較強的可塑性，為現代建筑行業的發展提供了可靠保障。在相關建筑工程部門中，必須要掌握各種鋼結構施工技術的要點，將鋼結構施工技術的價值充分發揮出來，提升施工質量。這就需要強化對材料與技術的管理工作，解決目前施工過程中存在的問題，改善土木工程施工水平，實現建筑行業的可持續發展。