论文部分内容阅读
【摘要】钢结构与钢筋混混凝土在土木工程中的重要性是相同的，对于土木工程来说，不仅要考虑到结构的特性，還要考虑到施工的成本有效性及施工的效率，本文主要针对土木工程中的钢结构应用情况进行分析，找出其独特的特点，对其施工要点进行详细的阐述。
【关键词】土木工程；钢结构
1.土木工程中钢结构的特征
1.1强度的优势
材料的强度决定结构构件的承受容纳力，从国家规定来看，对钢结构可采用的材料进行了标注，建筑结构用钢必须要满足CSA标准ASTM standardA992/A992M或者CAN/CSA G40.20/C40.21等相关标准的要求。过去，建筑结构所采用的数据是出自2006年的数据，而近年来建筑用钢发生了一定的变化，加拿大划分出了7个钢种和8个强度级别，但是并不是全部的钢种都具有强度级别，所以如果是一个特定的建筑钢结构涉及，那么类型与级别选择就尤为重要。从整体来看，采用钢结构可以降低物料的损耗，减轻结构重量，降低整个建筑的结构成本。
1.2刚度优势明显
结构体系的刚度决定构件的震动与变形参数，其实际刚度由构件与连接件的分布决定。简单来说，几何截面的特性及材料弹性模量决定构件刚度。一般情况下，结构钢的弹性模量为200Gpa，但是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；即使是高强混凝土弹性模量也仅在40-45GPa之间，可见钢结构的刚性强度优势明显。
1.3应变延性高
所谓延性是指材料拉伸过程中无断裂的塑形变形能力，在结构设计中，延性是抗震设计的主要参数。目前钢结构是应用最广，韧性最好的材料，但是如何使其内在延性转换为建筑结构内在延性成为需要克服的主要难题，这就需要在设计的过程中采取必要的措施使其转换，一般一个设计要具有延性就需要足够的材料截面、材料延性及构件延性。延性值的能力和需求要与变延性水平、曲率延性（构件延性）以及位移延性（结构延性）所匹配。
1.4良好的韧性特征
韧性是衡量材料断裂前吸收能量及塑形变形能力的指标，其可以抵抗缺口部位不稳定裂纹发展。韧性是结构在安装、制造、使用过程中可以承受变形的一个典型特征，钢结构良好的韧性使其可以很好地应对工业变形。同时其还具备足够断裂韧性，对温度较敏感，成正比，因此，在天气寒冷地区涉及钢结构，要将韧性作为首要考虑，相对而言，低碳铌钢比高碳钢成分钢更能改善韧性。
2.土木工程中钢结构的不足
2.1材料的不足
从上文我们知道，钢结构的刚度大于混凝土，但是对于负载确定的情况，钢结构的构件则小于与其对比的混凝土结构，主要是由于钢的强度使构件的尺寸较小。要想提高构件的稳定就需要增加钢的尺寸，导致成本增加。而且钢的耐火性与腐蚀性都有待提高，一旦温度超过其承受的限度，就需要采用隔热层保护，重要的部位必须要做防火处理。
2.2市场环境有待完善
第一，设计复杂。
建筑结构在设计的时候要注意其使用范围，在设计较高承载力需要采用钢结构的情况，要考虑用不适合继续承载的巨大变形为结构设计的极限。钢结构节点多，计算必须要精确，尽量做到一次到位，因此钢结构设计更加复杂，图纸更多。
第二，生产体系未形成。
钢结构生产的优越性必须要大规模生产方能体现，当前，我国钢结构生产标准、价格、质量标准都未成形，国家监管也存在一定欠缺，导致设计人员与开发人员都有些茫然。
第三，价格较高。
受到多种因素影响，当前，我国的钢结构生产仍未形成体系，因此，其价格仍然是国民考虑的首要问题。
第四，使用年限较短。
这是钢结构致命的缺点，混凝土结构最大的优势就是可以永久使用，但是一般钢结构的寿命仅有5-10年，如果是住宅建筑采用钢结构，那么很多人将会放弃购买，影响建筑物的销售，对此，必须引起高度重视。
3.施工与安装钢结构的关键
从整体情况来看，钢结构的施工流程十分复杂，而且建筑的要求也有一定差异，在细节安装上也存在一定差异，我们可以从以下几个方面看出。
3.1选材与连接的重点
一般我们可以将钢材分为板材、型材、金属制品及管材几类。一般的土木工程多采用普通低合金钢、优质碳素结构钢或者是普通碳素钢，相对而言，碳钢的塑形低，强度高。在钢结构中柱子截面多为箱型截面或者宽翼缘“工”字形，也有“十”字形截面；梁则以焊接或者轧制的“H”形钢梁。在安装前要进行焊接工艺试验，定出焊接的参数。
在进行梁与梁、梁与柱的连接上，采用焊接连接或者是高强螺栓连接，确定高强螺栓的连接孔位的精度。制孔主要分为两种，一种是目前较为普及的数控钻孔，器精度较高，另一种是精度较低的模板制孔。如果技术、经济条件允许的情况下尽量采用数控钻孔，在进入工地后要对螺栓进行检验，安装过程中要按照程序进行。
3.2钢结构的放置与安装地点的确认
一般情况下结构安装的用地面积是占地面积的1.5倍，按照安装顺序，从中转堆场配套送到现场的钢构件要采用装卸机械将其安置在安装机械的回转半径内。进场的材料如果出现变形，在施工现场必须要进行矫正。一般安装钢结构采用德海塔式起重机，臂杆长度的覆盖面要足够，起重能力要相应足够，进而满足不同部位构件起吊要求。钢丝绳的容量也要满足起吊的要求，起吊速度的档次要与安装要求相符。在多机作业的情况下，臂杆的高度要够，避免不安全碰撞，保证运转的安全性。塔式起重机间的距离要在安全距离下，确保臂杆与塔身不会碰撞。从适用情况来看，钢结构比较适用规整、匀称及平整的建筑面，布置安装流水线要因地制宜。
3.3油漆工艺施工要点
3.3.1处理基层
刷油漆前必须要将表面处理干净，然后进行除锈处理，如果条件允许的情况下，可以采用机器处理，如果要采用手工处理，则可以采用钢丝刷进行刷打，然后用砂布打磨，使表面光亮、平滑。
3.3.2涂防锈漆、刮腻子
在涂刷前必须要保证表面的干燥性，如果有水分要立即擦干，施涂必须要遵守细、满、到位的原则，同时要注意，铆孔内不能有涂料涂入。防锈漆干后，用与之配套的腻子将其表面刮平，可以在腻子中适当地加入红丹粉或者厚漆，增加其干硬性。腻子干燥后，要进行打磨处理，如果放置时间过长，必须要重新涂刷一次。
3.3.3磷化底漆的涂抹
底漆与磷化液组成了磷化底漆，在完成磷化底漆两个小时后，可以进行其他面漆的涂抹，一般在24个小时之后就可以用毛刷或者清水进行表面的处理，将磷化残留物清理干净，干燥后在其表面形成了一层灰褐色的磷化膜，就满足了磷化的目的。
3.3.4面漆刷涂
面漆的刷涂要遵循多理多刷的原则，要做到油不坠不流，饱满均匀，色泽光亮。在涂刷的过程中要及时检查，发现漏刷及时修补。一般钢结构要刷两遍面漆，厚度达70微米。
4.结束语
总之，钢结构在土木工程施工中是不可或缺的重要材料，是具有巨大发展前景的材料，因此，相关部门要结合具体的发展情况选择合适的钢结构，并不断完善钢结构的特征，使其不论是经济性还是实用性都更加适合土木工程施工。 [科]
【参考文献】
［１］王明贵.钢结构住宅的发展研究[J].钢结构，2007，（1）.
［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）.
［４］胡孜华.浅谈我国钢结构住宅的应用与发展[J].中国建设教育，2007，（9）.
【关键词】土木工程；钢结构
1.土木工程中钢结构的特征
1.1强度的优势
材料的强度决定结构构件的承受容纳力，从国家规定来看，对钢结构可采用的材料进行了标注，建筑结构用钢必须要满足CSA标准ASTM standardA992/A992M或者CAN/CSA G40.20/C40.21等相关标准的要求。过去，建筑结构所采用的数据是出自2006年的数据，而近年来建筑用钢发生了一定的变化，加拿大划分出了7个钢种和8个强度级别，但是并不是全部的钢种都具有强度级别，所以如果是一个特定的建筑钢结构涉及，那么类型与级别选择就尤为重要。从整体来看，采用钢结构可以降低物料的损耗，减轻结构重量，降低整个建筑的结构成本。
1.2刚度优势明显
结构体系的刚度决定构件的震动与变形参数，其实际刚度由构件与连接件的分布决定。简单来说，几何截面的特性及材料弹性模量决定构件刚度。一般情况下，结构钢的弹性模量为200Gpa，但是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；即使是高强混凝土弹性模量也仅在40-45GPa之间，可见钢结构的刚性强度优势明显。
1.3应变延性高
所谓延性是指材料拉伸过程中无断裂的塑形变形能力，在结构设计中，延性是抗震设计的主要参数。目前钢结构是应用最广，韧性最好的材料，但是如何使其内在延性转换为建筑结构内在延性成为需要克服的主要难题，这就需要在设计的过程中采取必要的措施使其转换，一般一个设计要具有延性就需要足够的材料截面、材料延性及构件延性。延性值的能力和需求要与变延性水平、曲率延性（构件延性）以及位移延性（结构延性）所匹配。
1.4良好的韧性特征
韧性是衡量材料断裂前吸收能量及塑形变形能力的指标，其可以抵抗缺口部位不稳定裂纹发展。韧性是结构在安装、制造、使用过程中可以承受变形的一个典型特征，钢结构良好的韧性使其可以很好地应对工业变形。同时其还具备足够断裂韧性，对温度较敏感，成正比，因此，在天气寒冷地区涉及钢结构，要将韧性作为首要考虑，相对而言，低碳铌钢比高碳钢成分钢更能改善韧性。
2.土木工程中钢结构的不足
2.1材料的不足
从上文我们知道，钢结构的刚度大于混凝土，但是对于负载确定的情况，钢结构的构件则小于与其对比的混凝土结构，主要是由于钢的强度使构件的尺寸较小。要想提高构件的稳定就需要增加钢的尺寸，导致成本增加。而且钢的耐火性与腐蚀性都有待提高，一旦温度超过其承受的限度，就需要采用隔热层保护，重要的部位必须要做防火处理。
2.2市场环境有待完善
第一，设计复杂。
建筑结构在设计的时候要注意其使用范围，在设计较高承载力需要采用钢结构的情况，要考虑用不适合继续承载的巨大变形为结构设计的极限。钢结构节点多，计算必须要精确，尽量做到一次到位，因此钢结构设计更加复杂，图纸更多。
第二，生产体系未形成。
钢结构生产的优越性必须要大规模生产方能体现，当前，我国钢结构生产标准、价格、质量标准都未成形，国家监管也存在一定欠缺，导致设计人员与开发人员都有些茫然。
第三，价格较高。
受到多种因素影响，当前，我国的钢结构生产仍未形成体系，因此，其价格仍然是国民考虑的首要问题。
第四，使用年限较短。
这是钢结构致命的缺点，混凝土结构最大的优势就是可以永久使用，但是一般钢结构的寿命仅有5-10年，如果是住宅建筑采用钢结构，那么很多人将会放弃购买，影响建筑物的销售，对此，必须引起高度重视。
3.施工与安装钢结构的关键
从整体情况来看，钢结构的施工流程十分复杂，而且建筑的要求也有一定差异，在细节安装上也存在一定差异，我们可以从以下几个方面看出。
3.1选材与连接的重点
一般我们可以将钢材分为板材、型材、金属制品及管材几类。一般的土木工程多采用普通低合金钢、优质碳素结构钢或者是普通碳素钢，相对而言，碳钢的塑形低，强度高。在钢结构中柱子截面多为箱型截面或者宽翼缘“工”字形，也有“十”字形截面；梁则以焊接或者轧制的“H”形钢梁。在安装前要进行焊接工艺试验，定出焊接的参数。
在进行梁与梁、梁与柱的连接上，采用焊接连接或者是高强螺栓连接，确定高强螺栓的连接孔位的精度。制孔主要分为两种，一种是目前较为普及的数控钻孔，器精度较高，另一种是精度较低的模板制孔。如果技术、经济条件允许的情况下尽量采用数控钻孔，在进入工地后要对螺栓进行检验，安装过程中要按照程序进行。
3.2钢结构的放置与安装地点的确认
一般情况下结构安装的用地面积是占地面积的1.5倍，按照安装顺序，从中转堆场配套送到现场的钢构件要采用装卸机械将其安置在安装机械的回转半径内。进场的材料如果出现变形，在施工现场必须要进行矫正。一般安装钢结构采用德海塔式起重机，臂杆长度的覆盖面要足够，起重能力要相应足够，进而满足不同部位构件起吊要求。钢丝绳的容量也要满足起吊的要求，起吊速度的档次要与安装要求相符。在多机作业的情况下，臂杆的高度要够，避免不安全碰撞，保证运转的安全性。塔式起重机间的距离要在安全距离下，确保臂杆与塔身不会碰撞。从适用情况来看，钢结构比较适用规整、匀称及平整的建筑面，布置安装流水线要因地制宜。
3.3油漆工艺施工要点
3.3.1处理基层
刷油漆前必须要将表面处理干净，然后进行除锈处理，如果条件允许的情况下，可以采用机器处理，如果要采用手工处理，则可以采用钢丝刷进行刷打，然后用砂布打磨，使表面光亮、平滑。
3.3.2涂防锈漆、刮腻子
在涂刷前必须要保证表面的干燥性，如果有水分要立即擦干，施涂必须要遵守细、满、到位的原则，同时要注意，铆孔内不能有涂料涂入。防锈漆干后，用与之配套的腻子将其表面刮平，可以在腻子中适当地加入红丹粉或者厚漆，增加其干硬性。腻子干燥后，要进行打磨处理，如果放置时间过长，必须要重新涂刷一次。
3.3.3磷化底漆的涂抹
底漆与磷化液组成了磷化底漆，在完成磷化底漆两个小时后，可以进行其他面漆的涂抹，一般在24个小时之后就可以用毛刷或者清水进行表面的处理，将磷化残留物清理干净，干燥后在其表面形成了一层灰褐色的磷化膜，就满足了磷化的目的。
3.3.4面漆刷涂
面漆的刷涂要遵循多理多刷的原则，要做到油不坠不流，饱满均匀，色泽光亮。在涂刷的过程中要及时检查，发现漏刷及时修补。一般钢结构要刷两遍面漆，厚度达70微米。
4.结束语
总之，钢结构在土木工程施工中是不可或缺的重要材料，是具有巨大发展前景的材料，因此，相关部门要结合具体的发展情况选择合适的钢结构，并不断完善钢结构的特征，使其不论是经济性还是实用性都更加适合土木工程施工。 [科]
【参考文献】
［１］王明贵.钢结构住宅的发展研究[J].钢结构，2007，（1）.
［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）.
［４］胡孜华.浅谈我国钢结构住宅的应用与发展[J].中国建设教育，2007，（9）.