1、鋼結構在土木工程中的應用研究土木工程結構常用到兩種材料，即鋼筋混凝土以及結構鋼，對于土木工程來說，不僅要從結構特性的角度考慮，還要考慮施工的成本有效性以及施工有效性。本文就分析了鋼結構在土木工程中的特點，并簡潔闡述鋼結構的施工要點。1 土木工程中鋼結構的特點1.1 強度 一般來說，結構構件承受或者容納作用效應的力量是由材料的強度來打算的。可以利用有關的國家標準來確定結構鋼的構件性能，這些標準中列出了鋼結構可使用的材料，比如建筑結構鋼要滿意CSA標準ASTM standardA992/A992M或者CAN/CSA G40.20/C40.21等相關標準的要求。近幾年來，建筑用鋼發生了很大的變化，過

2、去的建筑結構所用的抗拉強度以及屈服強度相關數據均。從整體來說，采納鋼結構可以削減物料消耗、減輕結構自重、降低支撐部件與地基的尺寸，最終降低整個建筑的結構成本。1.2 剛度 振動、變形等適用性參數由構件的剛度來打算，進而由結構體系的剛度來打算。結構體系的實際剛度又由其構件和連接件的分布來打算。不過簡潔說來，構件的剛度由材料的幾何截面特性以及材料的彈性模量來打算，結構鋼的彈性模量通常為200GPa.而一般密度抗壓強度在20-40Gpa范圍內的混凝土其彈性模量通常在20-28GPa范圍內;即使對于高強度混凝土來說，其彈性模量也不過在40-45GPa之間，由此可見，鋼結構的鋼性是混凝土的十倍及五倍左右

3、，所以鋼結構的剛性有著顯著的優勢。1.3 延性 延性指的是某種材料拉伸的過程中無斷裂的塑性變形力量。一般狀況下延性是結構設計中，特殊是抗震設計中比較重要的特性參數，地震中幸存的建筑物直接依靠于主要結構框架經受大的非彈性變形時的滯后耗能性。鋼結構可以說是目前使用最廣泛的、韌性最好的工程材料之一。不過材料內在的延性并不肯定都會轉化為建筑結構的內在延性，因此要充分熟悉到這一點，實行適當的設計策略和牢靠、穩定的滯消機制。通常一個設計具有延性響應就要有足夠的材料截面、材料延性以及結構延性和構件延性。延性值的力量和需求要與變延性水平、曲率延性(構件延性)以及位移延性(結構延性)所匹配。不過雖然鋼結構的應變

4、延性比較高，但是由于受彎構件的受力不穩定，所以構件的曲率延性常常不足。1.4 韌性 衡量材料斷裂前汲取能量以及塑性變形的力量的指標就是韌性。它可以反抗缺口部位的不穩定裂紋的擴展。韌性通常表示鋼結構在制造、安裝以及使用過程中可以承受比較大的工業變形，是鋼結構一個很重要的特點。正是由于鋼構件的韌性才使其在彎曲、剪切、沖孔、鍛造、鉆孔等制作過程中降低了產生裂紋的可能性。鋼結構足夠的斷裂韌性是必需具備的，特殊對受到交變荷載以及沖擊荷載的建筑結構來說更要具備此特性。鋼結構的斷裂韌性對于溫度條件很敏感，并且隨著溫度的減小而降低。所以在天氣寒冷的地區設計鋼結構，首先要考慮韌性。相對來說，低碳鈮鋼比高碳鋼成分

5、鋼更能改善韌性。1.5 整體 由上可知，無論是從剛度、強度還是在延性方面，鋼結構都要優于鋼筋混凝土，并且鋼結構可以比較簡單建構出有異國風情的建筑形式，通常鋼結構系統可以供應最佳的設計敏捷性以及最大的空間利用率。鋼結構的另一個優點就是：它還是一個抱負的懸臂施工體系。適當的應用空腹鋼鐵托架以及構件腹板開孔，可以為管道以及其它供電線路供應通道，不僅降低了樓層的高度，而且增加了審美吸引力。鋼架像在鋼結構中一樣，被用來擴呈現有的混凝土建筑結構或者增加樓層。在進行施工時，裝配鋼結構的施工人員要遠遠少于混凝土建筑結構所需要的人數;與混凝土建筑相比，鋼結構的安裝以及制作質量都要更加的牢靠和簡便。并且在修改時，

6、鋼結構比混凝土結構更加簡單，成本更低，特殊是要附加支撐系統時，鋼結構可以更加快施工進度。2 鋼結構的缺點當然，每種材料都不是完善的，所以鋼結構的應用和施工也存在著肯定的缺點，其主要表現為以下幾個方而：2.1 材料缺點 盡管鋼結構的剛度要遠遠大于混凝土，但是對于一個給定的負載，鋼結構的構件截面剛度則要小于與其對比的混凝土結構，這主要是由于鋼的強度優勢導致其構件的尺寸相對較小。因此要提高這些構件的穩定性，就要增加型鋼的尺寸或者實行填充混凝土以及外包混凝土的措施，以提高截面的剛度 。并且鋼材的耐火性和耐腐蝕性都相對有欠缺。鋼材長期受到100度的輻射熱時強度的變化不大，表現出肯定的耐熱性能，但當溫度達

7、到150度時，就要采納隔熱層進行愛護，并且重要部位的鋼結構肯定要涂刷防火涂料。2.2 市場環境2.2.1 設計力氣較薄弱 在設計建筑結構時要留意結構的功能要求是不是屬于鋼結構合理的應用范圍。通常在設計較高承載力需要使用鋼結構時，要考慮用不適合連續承載的巨大變形為結構設計的極限狀態為準則。鋼結構有許多節點，要對每個螺絲、墊板以及焊縫進行精確的計算，而且每個專業要一次性到位，所以鋼結構的設計要比混凝土結構的設計更簡單，并且圖紙也遠遠多于混凝土結構。2.2.2 鋼結構生產未形成體系 只有在大規模生產的狀況下才可以體現出鋼結構的優越性。并且目前鋼結構的生產標準、價格標準以及質量標準都沒有統一，國家標準

8、以及監管機制方面也都有肯定的欠缺，因此許多設計師以及開發商都相對比較茫然。2.2.3 價格問題 由于鋼結構的生產未形成體系，因此鋼結構的價格比較高。雖然鋼產量近年有大幅度的提高，但是人均產量仍舊相對較低，鋼材仍是我國國民經濟中比較珍貴的材料，而混凝土的價格優勢就體現出來了。2.2.4 鋼結構的使用年限 混凝土結構號稱永不損壞，但是鋼結構一般的使用壽命只有五十年，假如鋼結構用在住宅建筑中，那么人們想到自己花費終身積蓄而購買的房子只能住五十年，會讓許多人丟失購買的欲望。不過隨著保險業的進展，住宅壽命問題應當相對簡單解決。3 鋼結構施工安裝要點整體來說鋼結構的施工流程比較簡單，并且建筑的要求不同，在

9、細節上也有很大的差異性。此處列舉三點進行簡潔說明。3.1 選材與連接 鋼材通常分為板材、型材、金屬制品以及管材四大類。土木工程中的建筑鋼材通常采納一般的低合金鋼、優質碳素結構鋼以及一般碳素鋼等，碳鋼的塑性比較低，但是硬度強度比較高。在鋼結構中，柱子截面一般多為箱形截面或者寬翼緣“工”字形，另外還有“十”字形截面等等;梁多數是焊接或者軋制的“H”型鋼梁，假如要求特別也可以符合截面，在安裝前要對主要的焊接接頭做焊接工藝的試驗，定出焊接的格料和各項參數。梁與梁之間、梁與柱之間的連接，可以實行焊接連接或者高強螺栓連接，要留意高強螺栓的連接孔位的精度。制孔主要有兩種，一種是精度較高的數控鉆孔，另外一種則

10、是精度相對較低的模板制孔。在技術條件允許時比較適合采納多軸數控鉆孔。在運到工地以后要對螺栓參數進行檢驗，安裝時不能用扳手強行擰入或者用榔頭強行打入，擰入的步驟要經過初擰、復擰以及終擰。3.2 鋼構件的堆放以及選擇安裝機械地點 通常狀況下安裝結構的用地面積應為結構占地面積的1.5倍。依照安裝流水的挨次，從中轉堆場配套運輸至現場的鋼構件要采納裝卸機械把其安置于安裝機械的回轉半徑內。假如由于運輸的緣由造成了構件的變形，則在施工現場就要加以矯正。一般鋼結構的安裝采納的是塔式起重機，臂桿長度要有夠的掩蓋面，并且起重力量要相應足夠，從而滿意各種不同部位構件的起吊要求。鋼絲繩容量也要能滿意起吊的高度要求;起

11、吊速度有足夠的檔次可以滿意安裝要求。在多機作業的狀況下，臂桿的高差要足夠，以避開擔心全的碰撞，保證平安運轉。各個塔式起重機之間要有相應的平安距離，以保證臂桿與塔身不相碰撞。鋼結構比較適用于規整、均勻以及較平的建筑平面，所以安裝流水線的布置要因地制宜。3.3 油漆工藝流程3.3.1 基層處理 首先把金屬的表面清理潔凈，然后再做除銹。手工處理先用鋼絲刷反復刷打，再用精砂布打磨，使得表面光亮、平滑，然后再用棉紗或者紗布把打磨下的銹粉和浮灰清理潔凈。假如表面腐蝕嚴峻，則用鋼絲刷和鏟刀處理，大面積的銹蝕則可以用砂輪機來協作清理。3.3.2 涂防銹漆、刮膩子 在涂漆前要保證金屬表面的干燥，假如有水份則要馬上擦干。施涂時要刷細、刷滿、涂刷到位，并且要留意鉚孔內不能有涂料涂入。待到防銹漆干燥后，采納和油漆配套的膩子把構件的表面缺陷刮平。可以在膩子中加入適量的紅丹粉或者厚漆，從而增加其干硬性。在膩子干燥后要打磨平整，并清理潔凈。假如堆放的時間太長，則要再做一次涂刷。3.3.3 涂磷化底漆 磷化底漆包括底漆和磷化液兩部分。在涂