1、1钢结构在土木工程中的应用摘要：本文结合笔者实际工作经验探讨了钢结构在土木工程中的应用研究问题。 关键词：钢结构；土木工程；应用研究 中图分类号： TU391 文献标识码： A 文章编号： 1.土木工程中钢结构特点 1.1 强度 通常来说，结构构件承受或者容纳作用效应的能力是由材料的强度来决定的。近些年来，建筑用钢发生了较大的变化，目前，国际上加拿大对于工程结构钢以及普通建筑结构钢的标准制定出了 7 个钢种和 8 个强度级别。根据屈服强度其范围为 260700MPa。当然，不是全部的钢种都有所有的强度级别，因此如果是一个特定的建筑钢结构设计，那么对钢种类型和强度级别的选择就非常重要。从整体来说
2、，采用钢结构可以减少物料消耗、减轻结构自重、降低支撑部件与地基的尺寸，最终降低整个建筑的结构成本。 1.2 延性 （1）延性指的是某种材料拉伸的过程中无断裂的塑性变形能力。一般情况下延性是结构设计中，特别是抗震设计中比较重要的特性参数，地震中幸存的建筑物直接依赖于主要结构框架经历大的非弹性变形时的滞后耗能性。 2（2）钢结构可以说是目前土木工程中使用最广泛的、韧性最好的工程材料之一。不过材料内在的延性并不一定都会转化为建筑结构的内在延性，因此要施工人员要充分认识到这一点，并采取科学合理便于实施的设计方案。 1.3 刚度 （1）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
3、。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。 （2）普通密度抗压强度在 20- 40GPa 范围内的混凝土其弹性模量通常在 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。 1.4 韧性 (1)衡量材料断裂前吸收能量以及塑性变形的能力的指标就是韧性。它可以抵抗缺口部位的不稳定裂纹的扩展。韧性通常表示钢结构在制造、安装以及使用过程中可以承受比较大的工业
4、变形，是钢结构非常关键的一个特性，因为只有钢构件的韧性才使其在弯曲、剪切、冲孔、锻造、钻孔等制作过程中降低了产生裂纹的可能性。 (2)钢结构足够的断裂韧性是必须具备的，特别对受到交变荷载以及冲击荷载的建筑结构来说更要具备此特性。钢结构的断裂韧性对于温度条件很敏感，并且随着温度的减小而降低。所以在天气寒冷的地区设计3钢结构，首先要考虑韧性。相对来说，低碳铌钢比高碳钢成分钢更能改善韧性。 2 钢结构不足之处 2.1 材料 （1）尽管钢结构的刚度要远远大于混凝土，但是对于一个给定的负载，钢结构的构件截面刚度则要小于与其对比的混凝土结构，这主要是因为钢的强度优势导致其构件的尺寸相对较小。因此要提高这些
5、构件的稳定性，就要增加型钢的尺寸或者采取填充混凝土以及外包混凝土的措施，以提高截面的刚度。并且钢材的耐火性和耐腐蚀性都相对有欠缺。 （2）钢材长期受到 100 度的辐射热时强度的变化不大，表现出一定的耐热性能，但当温度达到 150 度时，就要采用隔热层进行保护，并且重要部位的钢结构一定要涂刷防火涂料。 2.2 市场环境 2.2.1 设计力量较薄弱 (1)在设计建筑结构时要注意结构的功能要求是不是属于钢结构合理的应用范围。通常在设计较高承载力需要使用钢结构时，要考虑用不适合继续承载的巨大变形为结构设计的极限状态为准则。 (2)钢结构有很多节点，要对每个螺丝、垫板以及焊缝进行精确的计算，而且每个专
6、业要一次性到位，所以钢结构的设计要比混凝土结构的设计更复杂，并且图纸也远远多于混凝土结构。 2.2.2 价格问题 由于钢结构的生产未形成体系，因此钢结构的价格比较高。虽然钢4产量近年来有大幅度的提高，但是人均产量仍然相对较低，钢材仍是我国国民经济中比较贵重的材料，这样一来而混凝土的价格优势就体现出来了。 2.2.3 钢结构的使用年限 混凝土结构可以说具有永不损坏的优点，但是钢结构一般的使用寿命只有五十年，如果钢结构用在住宅建筑中，那么人们想到自己花费终身积蓄而购买的房子只能住五十年，会让很多人丧失购买的欲望。不过随着保险业的发展，住宅寿命问题会越容易得到解决。 3 钢结构施工安装组成部分 3.
7、1 选材与连接 （1）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通碳素钢等，碳钢的塑性比较低，但是硬度强度比较高。 （2）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。 3.2 钢构件的堆放以及选择安装机械地点 （1）一般情况下安装结构的用地面积应为结构占地面
8、积的 1.5 倍。依照安装流水的顺序，从中转堆场配套运送至现场的钢构件要采用装卸5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。 （2）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。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。 （3）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。 3.3 油漆工艺流程 3.3.1 基层处理 （1）把金属的表面清理干
9、净， （2）做除锈,手工处理先用钢丝刷反复刷打， (3)用精砂布打磨，使得表面光亮、平滑， (4)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。 3.3.2 涂防锈漆、刮腻子 在涂漆前要保证金属表面的干燥，如果有水分则要立即擦干。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。在腻子干燥后6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。 3.3.3 涂磷化底漆 磷化底漆包括底
10、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。 3.3.4 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。 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）. 3王彩华，吴剑锋，张丽娜.钢结构的腐蚀与防护J.建材技术与应用， 2009,（2）
