钢结构在土木工程中的应用

（铁力市住房和城乡建设局建设安全监察站，黑龙江 铁力 152500）

1 土木工程中的钢结构选择

1.1 强度选择。土木工程中应用钢结构是有效的减少物资使用，减轻工程结构自身重量，减小地基的尺寸的重要措施，往往钢的自身强度有在很大程度上决定了工程结构部件的承受能力，在过去的几十年里，土木工程用钢的强度也在发生相应的变化，以前可以根据相关国家标准进行选择可使用材料，目前加拿大对于土木工程中的钢结构有定出了七个钢种和八个强度级别的钢材料，如果在一项特定的土木工程项目中，我们需要特定的建筑结构用钢，那么对钢种以及钢强度的选择就尤为重要了。

1.2 刚度。在一个工程项目中，我们要考虑到工程结构振动、变形等适用性参数。而在此处起着决定性作用的就是构件的刚度，什么决定刚度呢？是材料的几何截面特性以及材料的弹性模量来决定的，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。

1.3 延性。钢在拉伸过程中没有断裂的变形能力即为钢的延性，在项目工程结构设计，尤其是抗震设计中不可或缺的特性参数。钢结构完全可以算是当下使用率最高、延性相对较好的工程材料之一。需要注意的是，钢本身的延性并等同于建筑结构内部的延性，所以对这一要点充分了解以后，我们就能够采取一些相应的措施来弥补这一缺陷。虽然钢结构的延性较好，应变延性也相对较高，但是由于钢材受弯构件的受力不够稳定，所以同时又有一定的限制，在工程建设中如何选择，还需要根据实际情况作出精准分析以后再做定夺。

1.4 韧性。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变形，是钢结构一个很重要的特点。正是因为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。这相对于一个土木工程项目选择混凝土结构有着明显的优势。

从上面几点情况分析来看，不管是从刚度、强度还是在延性方面，钢结构都要优于钢筋混凝土，并且钢结构可以比较容易建构出有异国风情的建筑形式，通常钢结构系统可以提供最佳的设计灵活性以及最大的空间利用率。钢结构的另一个优点就是：它还是一个理想的悬臂施工体系。适当的应用空腹钢铁托架以及构件腹板开孔，可以为管道以及其它供电线路提供通道，不仅降低了楼层的高度，而且增加了审美吸引力。钢架像在钢结构中一样，被用来扩展现有的混凝土建筑结构或者增加楼层。在进行施工时，装配钢结构的施工人员要远远少于混凝土建筑结构所需要的人数；与混凝土建筑相比，钢结构的安装以及制作质量都要更加的可靠和简便。并且在修改时，钢结构比混凝土结构更加容易，成本更低，特别是要附加支撑系统时，钢结构可以更加快施工进度。

2 土木工程中钢结构的缺点

“尺有所短，寸有所长”。在现实施工中是没有办法找到十全十美的材料的，自然地，钢结构也存在着自己的不足之处。主要体现在如下几点内容：

2.1 材料本身。钢结构的刚度可能要远远大于混凝土结构材料，但如果针对既定的相应负载，由于钢的强度优势导致构件的尺寸较小，从而导致钢结构构件截面刚度小于相应的混凝土结构。这就要求，在保证构件稳定性的同时，要增加构件的尺寸或者采取外包混凝土的措施。除此以外，钢的耐热性和耐腐蚀性也相对较弱。

2.2 市场环境

（1）设计复杂繁冗。在工程设计阶段，我们会发现，钢结构的应用范围能否与建筑结构的基本功能相适应是一个重点考虑问题。钢结构会涉及到很多的节点，这就要求在设计的过程中，要有一次性到位的精准的计算，这相对于混凝土结构的设计要复杂繁冗得多。（2）生产体系还不完善。钢结构的优越性能还需要一个条件就是大规模的生产，在我国，目前并没有一套完整的生产、价格以及质量标准体系，国家管理部门也有很大的欠缺，所以，设计师和开发商都没有办法实现钢结构优越性最大化。（3）价格比较昂贵。由于没有一个完整的钢结构生产体系，钢材料的产量相对较低，所以相对于混凝土材料就比较昂贵了。（4）使用寿命较短。钢结构的使用期限大概只有五十年，如果钢结构用在住宅建筑中，那么会有很多人失去购买欲望的。相比之下，混凝土结构就好得多，它号称“永不损坏的结构”。

3 钢结构施工安装要点

根据土木工程项目设计的不同，对刚接够施工安装的要求也不近形同，总体来看，此过程较为复杂，此处略说一二。

3.1 选材与连接。一般情况下可以把我们平时使用的刚才划分为四类，即板材、型材、金属制品和管材。普通的碳素钢和低合金钢常常为土木工程中的建筑钢材的首选，如果有一定的需要，优质的碳素结构钢也会考虑在内。在一项钢结构为主的土木工程项目中，柱子截面较为常见的是宽翼缘“工”字形，“十”字形截面等等；梁多数是“H”型钢梁，在安装以前，就要明确的计算出所需各项刚才的参数，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 油漆工艺流程

3.2.1 基层处理。第一步要处理掉钢材表面的污垢，第二步就是去秀操作。这两个步骤我们要根据实际情况采取不同的处理方法，如果刚才表面锈蚀较小，我们可以采用手工刷打、打磨的方法；如果锈蚀较为严重，我们需要采取机器先行处理，然后进行手工辅助，总之，做好钢材的基层处理就是要使钢材的表面光亮、平滑、焕然一新。

3.2.2 涂防锈漆、刮腻子。在基层处理的基础上，我们需要保证钢材表面的干燥，涂防锈漆和刮腻子的过程中一定要细致到位，不能使涂料填盖铆孔。确保刮平、干燥以后，不宜将材料堆放时间过长，特殊原因，不能及时使用以处理的钢材，我们要对材料进行在加工。

钢材料的特性与不足之处为我们今后在土木工程的应用中提供了可靠的理论依据，根据不同类型建筑的需要，合理地应用钢结构将为开发人员以及社会创造出更大的经济效益，同时也可以给人们带来更丰富的建筑美学享受。

[1]王军.钢结构住宅的研究与开发[J].建筑技术开发，2004，（3）.

[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]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）.