1、1刍议土木工程中的钢结构应用摘 要：随着科学技术的进步和工程实践的快速发展，土木工程涉及的范围也越来越广，而钢结构是土木工程中的重要组成材料，它的成功应用对于土木工程建设具有重要的意义，本文对钢结构在土木工程中的特点进行了分析，并简单论述了钢结构的施工安装要点。 关键词：土木工程；钢结构；应用 Abstract: With the rapid development of scientific technology and engineering practice, the civil engineering involves the range more widely, and the st
2、eel structure is an important material in civil engineering, its successful application has important significance for the civil engineering construction, this paper analyzed the characteristics of steel structure in civil engineering, and briefly discusses the key points of installation of steel st
3、ructure construction. Keywords: Civil Engineering; steel structure; application 中图分类号：TV5 一、土木工程中钢结构的特点 1.强度在土木工程中材料的强度决定了建筑结构的承受能力及建筑结构的容纳效应，而对于钢结构的强度检测通常是根据国家的规定标准进行确定的，在相关的钢结构规定中已经2具体列出了材料要满足的情况，例如，建筑钢结构应该满足 CAN/CSA G40.20/C40.21 的标准。随着钢结构的快速发展，目前比较广泛的肯定加拿大所规定的建筑结构钢的标准，其中主要分为七个结构钢种类以及相应的结构钢的强度级别为
4、八个。但是我们必须清楚的是并不是所有的结构钢都已经标出了强度的级别，当我们在进行每一个独立的工程时，一定要根据具体的是施工状况进行选择相应的结构钢的类型和强度级别。合理的使用结构钢对于工程的建设是非常有利的，它可以通过降低地基的尺寸，节省施工材料，减轻建筑工程的整体重量，使整个工程的成本减少了。2. 刚度振动、变形等适用性参数由构件的刚度来决定，进而由结构体系的刚度来决定。结构体系的实际刚度又由其构件和连接件的分布来决定。不过简单说来，构件的刚度由材料的几何截面特性以及材料的弹性模量来决定，结构钢的弹性模量通常为 200GPa。而普通密度抗压强度在 20-40Gpa 范围内的混凝土其弹性模量通
5、常在 20-28GPa 范围内；即使对于高强度混凝土来说，其弹性模量也不过在 40-45GPa 之间，由此可见，钢结构的钢性是混凝土的十倍及五倍左右，所以钢结构的刚性有着显著的优势。3.延性建筑物的延性主要取决于建筑结构材料的延性，所以对于地震多发地区的建筑物都会有抗震设计，而延性则是抗震建筑设计中最常用的和最重要的计算参数之一，为了使建筑物能够在地震之后仍能够屹立不倒，必须加强建筑物自身主要结构的延性。目前的建筑抗震材料当中，钢结构相对来说是延性最好的，它被广泛地应用到建筑结构设计当中，但是材料本身的延性并不代表使用这种材料的建筑结构的延性，所以针对这种情况，我们必须设计出更加合理的方案，同
6、时制3定出可靠的建筑机制。在建筑物的设计当中，延性的取得并不是靠单一的因素，而是多方面的组合，例如：足够的结构延性、材料的延性等等，而且延性的取值也应该与构件延性以及结构延性等相对应，而钢结构由于受弯构件的不稳定，就导致了其曲率性的不足。4.韧性韧性是钢结构在建筑施工上成为“宠儿”的一个重要因素。它可以有效地减少建筑施工中的缺口位置的裂纹进一步扩散，稳定建筑物结构的塑性变型能力。它能够使建筑物中的钢结构在安装和使用的过程中承受一定的工程压力，减少建筑物整体结构的变型。钢结构的韧性可以缓冲建筑施工中的锻造、剪切等对于钢结构的压力，降低了建筑物出现裂纹的可能。钢结构要想在施工中得以被使用，就必须具
7、备一定的韧性。特别是在涉及到交变荷载的建筑结构中。钢结构的韧性并不是一直不变的，它的韧性程度和温度的高低有很大的关系，温度越高韧性也就越强，反之也就越小。所以我们必须注意天气寒冷地区的建筑施工，在进行设计时要特别的注意钢结构的问题二、钢结构存在问题 钢结构有如上优点，它是目前市场上应用最多，相对性能比较稳定的材料，但是它也存在一些不足之处，主要有以下几点： 1.从材料上来看，钢结构的刚度大于混凝土是从整体来说的，但是对于给定的负载，其构件的截面刚度是小于混凝土的，而且钢结构的耐腐蚀性与耐热性能都不是很好，这也是建筑工程中钢结构一定要涂刷防火涂料的原因。 2.价格问题。由于钢结构的生产未形成体系
8、，因此钢结构的价格比较高。虽然钢产量近年有大幅度的提高，但是人均产量仍然相对较低，4钢材仍是我国国民经济中比较贵重的材料，而混凝土的价格优势就体现出来了。 3.我国的钢结构生产尚未达到一定的标准，而且市场的整体环境发展不到位，没有混凝土的发展态势好，而且钢结构是有使用年限的，但是混凝土的最大优势却是永不损坏，这在一定程度上阻碍了其发展。 三、钢结构施工安装要点 整体来说钢结构的施工流程比较复杂，并且建筑的要求不同，在细节上也有很大的差异性。此处列举三点进行简单说明。 1. 选材与连接钢材通常分为板材、型材、金属制品以及管材四大类。土木工程中的建筑钢材通常采用普通的低合金钢、优质碳素结构钢以及普
9、通碳素钢等，碳钢的塑性比较低，但是硬度强度比较高。在钢结构中，柱子截面一般多为箱形截面或者宽翼缘“工”字形，另外还有“十”字形截面等等；梁多数是焊接或者轧制的“H”型钢梁，如果要求特殊也可以符合截面，在安装前要对主要的焊接接头做焊接工艺的试验，定出焊接的格料和各项参数。梁与梁之间、梁与柱之间的连接，可以采取焊接连接或者高强螺栓连接，要注意高强螺栓的连接孔位的精度。制孔主要有两种，一种是精度较高的数控钻孔，另外一种则是精度相对较低的模板制孔。在技术条件允许时比较适合采用多轴数控钻孔。在运到工地以后要对螺栓参数进行检验，安装时不能用扳手强行拧入或者用榔头强行打入，拧入的步骤要经过初拧、复拧以及终拧
10、。 2.钢构件的堆放以及选择安装机械地点通常情况下安装结构的用地面积应为结构占地面积的 1.5 倍。依照安装流水的顺序，从中转堆场配5套运送至现场的钢构件要采用装卸机械把其安置于安装机械的回转半径内。如果因为运输的原因造成了构件的变形，则在施工现场就要加以矫正。一般钢结构的安装采用的是塔式起重机，臂杆长度要有够的覆盖面，并且起重能力要相应足够，从而满足各种不同部位构件的起吊要求。钢丝绳容量也要能满足起吊的高度要求；起吊速度有足够的档次可以满足安装要求。在多机作业的情况下，臂杆的高差要足够，以避免不安全的碰撞，保证安全运转。各个塔式起重机之间要有相应的安全距离，以保证臂杆与塔身不相碰撞。钢结构比
11、较适用于规整、匀称以及较平的建筑平面，所以安装流水线的布置要因地制宜。 3.油漆工艺流程 （1）基层处理首先把金属的表面清理干净，然后再做除锈。手工处理先用钢丝刷反复刷打，再用精砂布打磨，使得表面光亮、平滑，然后再用棉纱或者纱布把打磨下的锈粉和浮灰清理干净。如果表面腐蚀严重，则用钢丝刷和铲刀处理，大面积的锈蚀则可以用砂轮机来配合清理。 （2）涂防锈漆、刮腻子在涂漆前要保证金属表面的干燥，如果有水份则要立即擦干。施涂时要刷细、刷满、涂刷到位，并且要注意铆孔内不能有涂料涂入。待到防锈漆干燥后，采用和油漆配套的腻子把构件的表面缺陷刮平。可以在腻子中加入适量的红丹粉或者厚漆，从而增加其干硬性。在腻子干
12、燥后要打磨平整，并清理干净。如果堆放的时间太长，则要再做一次涂刷。 （3） 涂磷化底漆磷化底漆包括底漆和磷化液两部分。在涂刷磷化底漆两个小时以后就可以涂刷其它面漆或底漆。通常情况下，二十四个6小时后可以用清水或者毛刷清理表面的磷化残留物。干燥后如果表面形成了均匀的灰褐色的磷化膜，则代表已经达到了磷化的要求。 （4） 刷涂面漆刷涂面漆时要多理多刷，油要不流不坠、饱满均匀、色泽光亮一致。涂刷后要及时检查避免漏刷。钢结构的面漆通常需要刷两遍以上，厚度达 70 微米。 四、结束语 土木工程结构常用到两种材料，主要有钢筋混凝土以及结构钢，对于土木工程来说，不仅要从结构特性的角度考虑，还要考虑施工的成本有效性以及施工有效性。上文主要针对钢结构的特点及施工安装要点进行探讨。 参考文献1李国强，陆烨，何天森.钢结构在现代住宅中的应用J.工程建设与设计，2005（2）.2孙生玉.钢结构焊接中的常见问题探讨J.中国新技术新产品，2009（2）
