鋼結(jié)構(gòu)在土木工程施工技術(shù)中的應(yīng)用探索

石義星

（廣西路橋工程集團(tuán)有限公司路面分公司，廣西 南寧 530222）

0 引言

新時(shí)期“以人為本”理念加持下，土木工程建設(shè)質(zhì)量和安全問(wèn)題，一直是社會(huì)大眾廣泛關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。尤其在新時(shí)期城市化建設(shè)時(shí)代驅(qū)動(dòng)下，隨著土木工程建設(shè)規(guī)模和建設(shè)面積的持續(xù)性增大，土木工程安全與質(zhì)量控制中，鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用范圍越來(lái)越廣、應(yīng)用頻率越來(lái)越高。在強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力下，部分土木工程建設(shè)單位，在經(jīng)濟(jì)利益誘導(dǎo)下會(huì)在土木工程建設(shè)質(zhì)量方面存在各種問(wèn)題。唯有強(qiáng)化土木工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用，才可以對(duì)各種土木工程建設(shè)問(wèn)題進(jìn)行處理，保證土木工程建設(shè)健康安全和可持續(xù)發(fā)展，發(fā)揮土木工程強(qiáng)大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

1 土木工程中鋼結(jié)構(gòu)工程基本特征

在日常土木工程建設(shè)施工中，鋼結(jié)構(gòu)工程施工是重要組成和內(nèi)容。與其他工程建設(shè)環(huán)節(jié)不同，鋼結(jié)構(gòu)工程施工，主要是利用各種鋼材為原材料，通過(guò)鋼材之間的組裝和連接，進(jìn)而搭建出安全性高、使用方便的工程結(jié)構(gòu)項(xiàng)目。與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)工程施工中，最為突出的特點(diǎn)是，對(duì)鋼材、鋼件、連接件有著大量的需求。但是與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)工程強(qiáng)度更高、性能更好且成本投資更低，而且工程建設(shè)施工進(jìn)度和效率更高。與此同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)工程施工建設(shè)具有極強(qiáng)的靈活性，無(wú)論高層重型土木工程、大跨度土木工程，還是輕鋼土木工程等，都可以實(shí)現(xiàn)更為廣泛性應(yīng)用[1]。尤其在多元化空間打造方面，鋼結(jié)構(gòu)工程可以充分發(fā)揮出自身優(yōu)勢(shì)，極大提高鋼結(jié)構(gòu)工程社會(huì)效益經(jīng)濟(jì)效益。

2 土木工程施工中鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)優(yōu)勢(shì)

近些年來(lái)，在城鎮(zhèn)化時(shí)代發(fā)展背景下，土木工程建設(shè)如火如荼進(jìn)行中。土木工程建設(shè)中的鋼結(jié)構(gòu)工程類型，在現(xiàn)代化市場(chǎng)發(fā)展中，應(yīng)用越來(lái)越廣泛普及。與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土工程結(jié)構(gòu)相比，土木工程項(xiàng)目施工中，鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用，具有明顯的優(yōu)勢(shì)和特色。

（1）鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用性能極為優(yōu)越。鋼結(jié)構(gòu)是多元化元素的組合體，如鐵、錳、硅等元素，都是鋼結(jié)構(gòu)的重要組成。加之水泥、混凝土等材料優(yōu)勢(shì)配合，使得鋼結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出強(qiáng)度高、硬度大的特點(diǎn)。而且鋼結(jié)構(gòu)還具有承受能力強(qiáng)、容納能力高的特色。甚至在抗震性方面，鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目同樣具有極強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。土木工程建設(shè)過(guò)程中，可以根據(jù)工程建設(shè)需要，鍛制出具有特殊功能的鋼材，如專用鋼、不銹鋼、耐熱鋼等，可以很好的適用于各類工程建設(shè)中。

（2）鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用可塑性較好。鋼材的塑性一般指應(yīng)力超過(guò)屈服點(diǎn)后，具有顯著的塑性變形而不斷烈的性質(zhì)[2]。衡量鋼材型性變形能力的主要指標(biāo)，是伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。鋼結(jié)構(gòu)中具有一定的碳元素，因而提高了其韌性與可塑性，只要超過(guò)鋼材自身所能承受最大壓力范圍外，鋼結(jié)構(gòu)可以按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行造型上的改變。也正是因如此，使得土木工程施工中，鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)優(yōu)勢(shì)得以充分的展現(xiàn)出來(lái)。

3 土木工程施工中鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)要點(diǎn)

3.1 提前做好鋼結(jié)構(gòu)施工準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行土木工程施工中鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用時(shí)，要提前對(duì)整個(gè)土木工程項(xiàng)目進(jìn)行全面化且系統(tǒng)化認(rèn)知，尤其要提前做好鋼結(jié)構(gòu)施工準(zhǔn)備性工作。

（1）相關(guān)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)人員，要對(duì)工程設(shè)計(jì)圖紙及鋼結(jié)構(gòu)施工圖紙進(jìn)行審核，結(jié)合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)與工程現(xiàn)場(chǎng)地理和環(huán)境進(jìn)行對(duì)應(yīng)了解，保證工程設(shè)計(jì)圖紙及鋼結(jié)構(gòu)施工圖紙，可以實(shí)現(xiàn)與工程現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和施工條件的一一對(duì)應(yīng)。對(duì)于發(fā)現(xiàn)的工程圖紙及鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題，要第一時(shí)間進(jìn)行上報(bào)給設(shè)計(jì)院，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況提出審核性和完善性意見[3]。

（2）要在工程設(shè)計(jì)圖紙及鋼結(jié)構(gòu)施工圖紙研究時(shí)，不斷增強(qiáng)與設(shè)計(jì)單位及相關(guān)設(shè)計(jì)人員的交流和溝通，要對(duì)各種設(shè)計(jì)意見和問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)化闡述和交流。

（3）要確保工程現(xiàn)場(chǎng)核心技術(shù)人員，掌握并了解到鋼結(jié)構(gòu)施工重點(diǎn)和難點(diǎn)，提前對(duì)核心鋼結(jié)構(gòu)問(wèn)題進(jìn)行摸底，積極做好攻克難關(guān)的準(zhǔn)備，保證鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量合格化。

3.2 精準(zhǔn)化進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)原材料選擇和連接

對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)而言，鋼結(jié)構(gòu)的原材料主要以鋼筋為主。目前工程市面上的鋼筋主要分為4 種，即板材、型材、金屬制品和管材等主要分類。在進(jìn)行土木工程鋼結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)工程建設(shè)需要，科學(xué)化合理化進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)原材料選擇。例如，對(duì)于一般性的土木工程建設(shè)項(xiàng)目而言，應(yīng)用最多的是碳素鋼材或者是優(yōu)質(zhì)碳素鋼材。在進(jìn)行土木工程鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)的立柱結(jié)構(gòu)更多是采取“十”字型結(jié)構(gòu)或者“工”字型結(jié)構(gòu)[4]。無(wú)論“十”字型結(jié)構(gòu)或“工”字型結(jié)構(gòu)，都要保證兩種柱子的結(jié)構(gòu)橫面是箱型結(jié)構(gòu)。在特殊性的土木工程建設(shè)項(xiàng)目中，鋼結(jié)構(gòu)施工會(huì)采用特殊性的結(jié)構(gòu)形式，如“H”型鋼型結(jié)構(gòu)或者“M”型鋼型結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行土木工程鋼結(jié)構(gòu)正式安裝之前，施工人員需要對(duì)各個(gè)鋼結(jié)構(gòu)接頭部位進(jìn)行詳細(xì)查詢和檢驗(yàn)，從而選擇出更加科學(xué)合理的鋼結(jié)構(gòu)連接方式和方案。

3.3 加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)基層施工人員的組織與管理

當(dāng)前階段土木工程建設(shè)中，基層施工人員往往存在著，年齡大、素質(zhì)低、技術(shù)差、進(jìn)度效率慢的特點(diǎn)。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)工程施工人員來(lái)講亦是如此。鋼結(jié)構(gòu)基層施工人員文化知識(shí)普遍不高，雖然吃苦耐勞但質(zhì)量意識(shí)和安全意識(shí)普遍較差。加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)基層施工人員組織與管理，在現(xiàn)代化土木工程建設(shè)中，有著重要的現(xiàn)實(shí)價(jià)值和意義。土木工程建設(shè)單位，要對(duì)現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)基層施工人員，進(jìn)行統(tǒng)一化技術(shù)和安全質(zhì)量培訓(xùn)，積極做好各項(xiàng)土木工程施工進(jìn)度管理。要重點(diǎn)強(qiáng)化鋼結(jié)構(gòu)工程施工安全和品質(zhì)培訓(xùn)，不斷強(qiáng)化安全監(jiān)督管理力度，將存在的鋼結(jié)構(gòu)施工安全與質(zhì)量問(wèn)題扼殺在搖籃里[5]。最后，土木工程建設(shè)單位，要做好鋼結(jié)構(gòu)施工機(jī)械設(shè)備及儀器設(shè)備管理工作，要從細(xì)節(jié)入手強(qiáng)化施工工具管理，保障機(jī)械操作安全。

4 土木工程施工中常用的鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)

在實(shí)際的土木工程建設(shè)中，常用的鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)較多。例如，塔吊技術(shù)、焊接技術(shù)、吊裝技術(shù)等都屬于常用的鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)。下文筆者就此3 類鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)和注意事項(xiàng)進(jìn)行闡述。

（1）塔吊技術(shù)。在現(xiàn)代化土木工程建設(shè)過(guò)程中，尤其在鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用中，塔吊設(shè)備及塔吊技術(shù)，可謂是發(fā)揮著十分重要的作用和價(jià)值。塔吊技術(shù)的功能發(fā)揮強(qiáng)大，且自身具有極好的適用性，可以很好的滿足土木工程建設(shè)強(qiáng)度需要。而且塔吊技術(shù)應(yīng)用時(shí)，還可以很好的降低工程造價(jià)及成本。塔吊技術(shù)應(yīng)用和施工，需要采取內(nèi)爬式塔吊，對(duì)塔吊設(shè)備及機(jī)械進(jìn)行操作，進(jìn)而保障塔吊使用安全性。

（2）焊接技術(shù)。土木工程建設(shè)項(xiàng)目中鋼結(jié)構(gòu)，基本上都是采取鋼板焊接形式進(jìn)行塑造。所以，工程項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)施工中，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的要求是極高的。具體化的焊接技術(shù)應(yīng)用時(shí)，需要注意如下兩點(diǎn)：①要保證鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的安全性。鋼結(jié)構(gòu)中的焊接技術(shù)，具有極強(qiáng)的危險(xiǎn)性，一旦操作失誤，便會(huì)造成皮膚燒傷，嚴(yán)重者甚至?xí)?duì)眼睛造成危害。②要提升焊接操作人員的技術(shù)水平。鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)屬于特種作業(yè)，對(duì)于人員技術(shù)的要求極高。土木工程鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)應(yīng)用時(shí)，要求相關(guān)技術(shù)人員持證上崗。要科學(xué)化適宜化選擇焊條類型，要保證焊條的高質(zhì)量選擇，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量的穩(wěn)固效果發(fā)揮[6]。

（3）吊裝技術(shù)。土木工程項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)施工中，吊裝技術(shù)應(yīng)用極為廣泛。吊裝技術(shù)高低好壞，將會(huì)直接影響到土木工程施工進(jìn)度和質(zhì)量，甚至還會(huì)對(duì)土木工程效益發(fā)揮起到關(guān)重要的影響。在進(jìn)行吊裝技術(shù)應(yīng)用時(shí)，要嚴(yán)格按照現(xiàn)場(chǎng)工程施工需求進(jìn)行吊裝方案的合理選擇和設(shè)計(jì)。要對(duì)土木工程內(nèi)外結(jié)構(gòu)，進(jìn)行詳細(xì)化和精準(zhǔn)化掌握，保證吊裝技術(shù)的應(yīng)用水準(zhǔn)和應(yīng)用效率[7]。

5 不同類型土木工程項(xiàng)目中鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用事項(xiàng)

5.1 高層重型土木工程鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用

在新型城市化建設(shè)時(shí)代背景下，尤其在社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展背景下，各地區(qū)城市建設(shè)及工業(yè)發(fā)展水平越來(lái)越高。對(duì)于高層重型土木工程建設(shè)項(xiàng)目需求越來(lái)越高。許多高層重型土木工程，在各地區(qū)如火如荼進(jìn)行中。此類高層重型土木工程項(xiàng)目，大多采取重型鋼結(jié)構(gòu)類型，且主要以型鋼材料為主。通過(guò)基礎(chǔ)錨固工藝、焊接工藝及螺栓連接工藝，對(duì)高層重型土木工程鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工作業(yè)。在高層重型土木工程項(xiàng)目品質(zhì)性和安全性影響因素中，鋼結(jié)構(gòu)在其中扮演者極為重要的價(jià)值和作用[8]。現(xiàn)代化高層重型土木工程項(xiàng)目，要將鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行有機(jī)融合，充分發(fā)揮出兩者的優(yōu)勢(shì)保障土木工程建設(shè)安全性。借助高層重型鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)、穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)及受力均勻優(yōu)勢(shì)，做好高層重型土木工程基礎(chǔ)支撐。

5.2 大跨度土木工程鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及各行各業(yè)演化的多元化，除了傳統(tǒng)化的居民建筑以外，一些大跨度土木工程建設(shè)項(xiàng)目逐漸出現(xiàn)。例如，體育館、博物館等都屬于大跨度土木工程鋼結(jié)構(gòu)類型。此類大跨度土木工程，對(duì)于內(nèi)部空間的要求極高，這也就意味著，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，要充分注重大跨度空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。大跨度空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路尤為重要。此類工程建設(shè)中的鋼材，更多使用結(jié)構(gòu)型材料，并結(jié)合大跨度土木工程的不同需求，合理化選擇懸索結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等[9]。對(duì)于一些具有特殊需求的現(xiàn)代化廠房結(jié)構(gòu)建筑，要將鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與合成材料膜工藝緊密結(jié)合起來(lái)，可以形成具有空間廣闊的封閉式建筑。此類大空間土木工程，可以提高工程建設(shè)效率，進(jìn)而滿足工業(yè)生產(chǎn)對(duì)空間范圍的合理化需求。大跨度土木工程鋼結(jié)構(gòu)效果應(yīng)用如圖1所示。

圖1 大跨度土木工程鋼結(jié)構(gòu)效果應(yīng)用

5.3 輕鋼土木工程鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用

在現(xiàn)代化土木工程建設(shè)項(xiàng)目中，除了高層重型土木工程和大跨度土木工程外，新型土木工程建設(shè)項(xiàng)目，也在朝著靈活化和輕量化的方向發(fā)展。輕鋼結(jié)構(gòu)的土木工程項(xiàng)目，往往利用質(zhì)量更輕的輕型合金鋼材，打造成具有穩(wěn)定性高、安全性強(qiáng)、耐用性好的輕型鋼結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目。從整體結(jié)構(gòu)構(gòu)造角度看，新型輕鋼土木工程，主要包括輕鋼主結(jié)構(gòu)、輔助結(jié)構(gòu)、維護(hù)結(jié)構(gòu)等。無(wú)論哪個(gè)結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)中，都離不開對(duì)輕鋼材質(zhì)的選擇和使用。輕鋼結(jié)構(gòu)的土木工程，其結(jié)構(gòu)類型主要分為兩大類：第一類，使用斷面較小的型鋼做成骨架結(jié)構(gòu)。通過(guò)型鋼與鋼管的配合與連接，形成基礎(chǔ)性的土木工程鋼建筑結(jié)構(gòu)空間。第二類，利用薄鋼板冷軋構(gòu)成骨架結(jié)構(gòu)。薄鋼板冷軋?jiān)倥浜弦云渌馁|(zhì)，打造建筑圍護(hù)及屋面結(jié)構(gòu)，可以更多應(yīng)用于臨時(shí)性的建筑結(jié)構(gòu)項(xiàng)目當(dāng)中，比如旅游地產(chǎn)、民宿別墅等建筑項(xiàng)目中[10]。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在社會(huì)主義現(xiàn)代化市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，土木工程建設(shè)行業(yè)發(fā)展，已經(jīng)邁入了新的階段。作為土木工程建設(shè)品質(zhì)的重要保證，工程鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用，越來(lái)越嚴(yán)格且越來(lái)越廣泛。工程鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)是土木工程建設(shè)重要組成內(nèi)容，工程鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用的精準(zhǔn)性與可靠性，會(huì)直接關(guān)系到整個(gè)土木工程建設(shè)的安全和穩(wěn)固，關(guān)系到整個(gè)土木工程建設(shè)品質(zhì)和效益。強(qiáng)化現(xiàn)代化土木工程鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)工作落實(shí)，是現(xiàn)代化土木工程建設(shè)的重要目標(biāo)，更是未來(lái)土木工程建設(shè)和發(fā)展的關(guān)鍵。