浅议钢结构在土木工程中的应用

孙胜楠

【摘要】土木工程作为一个重要的基础学科，其重要的属性为综合性，社会性，实践性，统一性。钢结构工程作为土木工程的一个重要分支，在国民经济的发展和人民生活的改善方面起到到了重要的作用。同时，对众多产业的振兴发挥了促进作用。钢结构工程的发展与经济繁荣和科技进步是密不可分的。

【关键词】特点；不足；施工方法

On the steel used in civil engineering

Sun Sheng-nan

（Chengde City Bureau of Housing and Urban Development Property Management Office Chengde Hebei 067000）

【Abstract】Civil engineering disciplines as an important foundation， its important attributes for a comprehensive， social， practical， unity. Steel works as an important branch of civil engineering， in improving the national economy development and people's lives to play an important role. Meanwhile， many industries have played a role in promoting revitalization. Development and scientific and technological progress and economic prosperity are inextricably linked steel works.

【Key words】Features；Inadequate；Construction method

1. 土木工程中钢结构的特点

1.1 强度。一般来说，材料的强度决定结构构件承受或容纳作用效应的能力。利用相关的国家标准来确定结构钢的构件性能，这些标准中列出了钢结构可使用的材料，比如建筑结构钢需要满足CSASTMstandardA992/A992M或者CAN/CSAG40.20/C40.21等相关标准的要求。近些年来，建筑用钢发生了很大的变化，过去的建筑结构所用的抗拉强度以及屈服强度相关数据均摘自于CISC（2006）历史记录，而目前加拿大对于工程结构钢以及普通建筑结构钢的标准定出7个钢种和8个强度级别，屈服强度范围为260～700MPa。不过并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，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 刚度。刚度决定构件的振动、变形等适用性参数，进而决定结构体系的刚度。其构件和连接件的分布又决定了结构体系的实际刚度。简单来说，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。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。钢结构可以说是目前使用最广泛的、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，因此要充分认识到这一点，采取适当的设计策略和可靠、稳定的滞消机制。通常一个设计具有延性响应就要有足够的材料截面、材料延性以及结构延性和构件延性。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。不过虽然钢结构的应变延性比较高，但是因为受弯构件的受力不稳定，所以构件的曲率延性经常不足。

1.4 韧性。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。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钢结构，首先要考虑韧性。

由上可知，无论是从刚度、强度还是在延性方面，钢结构都要优于钢筋混凝土，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。

2. 土木工程中钢结构的不足

2.1 使用年限比较短。

钢结构的一个致命的缺点就是使用年限比较短，但通常寿命仅有5～10年，然而混凝土结构最大的优势就是可以永久使用。假如，住宅建筑采用钢结构，那么很多人就会放弃购买，这就必然影响了建筑物的销售，因此，我们必须要引起高度的重视。

2.2 价格较高。

受多种因素的影响，当前，我国的钢结构生产一直未形成体系，所以说，其价格依旧是国民考虑的关键问题。

2.3 生产体系未形成。

钢结构生产的优越性务必要进行大规模的生产才能得以体现。当前，我国钢结构质量标准、生产标准、价格标准都尚未成形，国家监管的力度也比较弱，使得开发人员与设计人员都很茫然。endprint

2.4 设计复杂。

建筑结构在设计的时候，要到充分的注意到其使用的范围，在设计较高承载力的时候就需要采用钢结构，要兼顾到不适合继续承载的巨大变形为结构设计的极限。其中钢结构的节点多，计算一定要精确而且还得尽量做到一次就位，因此钢结构的设计就更加的复杂化，图纸也会更多。

2.5 材料的不足。

钢结构的刚度大于混凝土，但对于负载而确定的情况，钢结构的构件则小于与其对比的混凝土结构，主要是因为钢的强度使构件的尺寸较小。假如我们要想提高构件的稳定就需要增加钢的尺寸，使得其成本增加。且钢的腐蚀性与耐火性均有待提高，一旦温度超过所能承受的限度，就得需要采用隔热层来进行保护，其中重要的部位必须要做防火处理。

3. 土木工程钢结构施工中的一些方法

3.1 钢结构安装要点。

根据土木工程项目设计的不同，对刚结构施工安装的要求也不尽相同，总的来看，该过程较为复杂，此处只作一些简要的说明。

（1）选材与连接。

一般情况，我们把平时使用的钢材划分为四类，即板材、型材、金属制品和管材。土木工程中的建筑钢材常常首选普通的碳素钢和低合金钢，如有一定需要，也会考虑优质的碳素结构钢。在钢结构为主的土木工程项目中，柱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钢材的参数，梁与梁之间、梁与柱之间的连接，可以采取焊接连接或高强螺栓连接，特别要注意高强螺栓的连接孔位的精度。

（2）油漆工艺流程。

首先，要处理掉钢材表而的污垢，第二步就是去锈。这两个步骤我们要根据实际情况采取不同的处理方法，如果钢材表面锈蚀较小，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而光亮、平滑、焕然一新。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。如有特殊原因，不能及时使用已处理的钢材，我们要对材料进行再加工。

3.2 钢结构的施工特点。

构件加工运输吊装要细致。钢结构构件的截面尺寸要求严格，而钢结构的构件的截面厚度又较薄，因此构件的加工质量至关重要。在运输过程中应保证构件不变形不受损，到现场时，堆放场地要通风且防潮防腐，且一般置于吊装运输等机械的回转半径内，便于运输和吊装。钢结构既然有防火防腐要求，因而防火防腐涂料本身的质量和涂装就要加强监督和管理，包括金属表面基层的处理、油漆的遍数和涂刷厚度以及检验要求等。

4. 结语

随着社会的发展，人们对建筑的质量、美观要求更高，钢结构不断普遍运用到建筑工程中，这是符合建筑发展趋势的。其在质量、施工、成本上都具有很大的优势。因此，在钢结构设计时我们要不断的提高设计理念和行业认知，提高专业人士的技术能力，还要不断的培养专业人才，为钢结构施工提供强有力的保障，也促进我国建筑行业的健康发展。

参考文献

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[2] 贾雪.浅谈钢结构在土木工程中的应用[J].科技与企业，2013，12：208.

[3] 李海波.基于钢结构在土木工程中运用探讨[J].城市建筑，2013，08：40～41endprint