浅谈钢结构在土木工程中的应用

摘 要：钢筋混凝土和钢体结构是土木工程建设中最基本的两种材料，文章主要分析钢体结构在土木工程结构中的应用特点和施工要点。在土木工程建设过程中，材料结构特性、成本和施工的有效性是非常重要的要素。

关键词：土木工程；钢体结构；特性

钢体结构在土木工程中的应用非常广泛，它以高强度、高韧性、高钢度等特性，在高层、大跨度建筑及仓储、厂房等建筑工程中越来越普遍的被应用。因此，有必要对钢体结构的特性及缺点进行研究，在施工过程中注重使用要点，使钢体结构的应用更好的发挥应有的作用。

1 土木工程中钢结构特点

1.1 强度

建筑用钢结构的材料根据不同的钢种和强度分为不同的类型，目前一般是根据加拿大制定的建筑结构钢标准，分为七个钢种和八个强度级别。不同钢种的钢材料强度级别也是不同的，不同的强度级别决定着钢材料特性的具体数据，因此通过对不同钢种和不同强度的钢材料特性的数据分析和选择应用，就能使建筑结构用最合适的材料达到最佳的建筑效果，进而控制建筑成本。

1.2 刚度

钢结构的材料特性及弹性模量通过对构件和连接件性能的影响，进一步决定着结构体系的刚度，从而决定钢结构的振动、变形的应用参数。相比与普通混凝土甚至高强度混凝土的抗压强度，钢结构的钢性有着明显的优势，比普通混凝土的抗压强度高出五到十倍。

1.3 韧性

钢结构在制造和安装使用过程中具有很强的可塑性和变形能力，这是钢结构作为土木工程材料的又一个重要特性，即韧性好。这保证了钢构件在制作和使用过程中，对其进行延展变形或锻造冲孔时不产生裂纹，这是土木工程材料要求的重点。另外，针对寒冷地区的钢结构使用应考虑到温度对韧性的影响，选择合适的韧性指标的钢材料。

2 钢结构缺点

2.1 材料缺点

一方面，钢结构强度优势决定钢构件的尺寸比较小，所以在截面负载能力上的稳定性相对比较弱，所以要借助混凝土结构来增大负载面积，提高结构的稳定性。另一方面，在耐火和耐腐性能上，钢材料都有明显的不足，所以要通过外加隔热层和防火涂料的方式，增强钢结构的耐热、耐火、抗腐性能。

2.2 市场环境

由于钢结构的设计要求专业到位，具有多个节点，因此设计非常复杂。其次，钢结构没有统一的生产及质量标准和价格标准，不能进行大规模生产，因此价格比较高，体现不了其优越性。再次，钢结构使用年限有限，使得它的应用在一定程度上受到限制。

3 钢结构施工要点

3.1 选材与连接

土木工程建筑所有的钢材主要是普通的低合金钢、普通碳钢和优质碳钢，根据不同种类的钢材的可塑性、硬度、强度等特性指数，被制作成不同类型的建筑用料，一般主要是用作板材、型材、金属制品、管材等。钢结构之前的连接方式主要是两种：一种是焊接连接，一种是高强螺栓连接。对于钢材之前的焊接，根据不同的钢材截面，首先进行焊接的实验，得出各个数据，然后根据这些数据，制定出适合的焊接材料数据及类型。高强螺栓连接需要精确钻孔的位置，因此对于钻孔程序，要由专业技术人员使用精度极高的钻孔方式和数控设备进行，安装过程也要先对孔位和螺栓相关数据测试，然后按正规的程序进行。

3.2 油漆工艺

首先，对钢材的表层进行标准化处理。在经过对钢材表层的除污、除锈等一系列基本前期工作后，再按照从粗打磨到细打磨的顺序依次对钢材表面进行打磨，当表面平整达到标准后，将表面清理干净。

然后，进行防锈漆和基底层腻子的处理。这个过程的第一步是涂刷防锈漆，在保证钢材表层无水干燥的前提下，对钢材进行防锈漆的涂刷，做到细致、涂满，并且不可将漆料涂到钻孔内。第二步是对涂刷过防锈漆并已完全干燥后的钢材进行打腻子的处理。打腻子的目的是保证表面更加平滑、干净，使得上油漆的效果更好，因此，打腻子的过程要求一次完成并对表面加以打磨和清理。腻子的选择要与钢材最终需要涂刷的油漆配套。

而后，是磷化液和底漆的涂刷。对磷化处理的标准是要求涂刷磷化底漆干燥后，在钢材表面可见呈灰褐色的、均匀的磷化膜，这要求在涂刷完磷化底漆后至少过两个小时才可以进行其它底漆的涂刷，而且对表面残留的清洗要在磷化底漆涂刷完成后二十四小时进行。

最后一个步骤是涂刷表面漆。工程钢材的表面漆厚度要求是70微米，一般至少需要刷两遍才能达到要求。最表层的涂刷要求光滑、亮泽、颜色饱满，因此刷漆过程一定要做到细致、均匀。

4 结语

钢体结构在土木工程中的应用非常普遍，它以高强度、高韧性、高钢度等特性，在高层、大跨度建筑及仓储、厂房等建筑工程中越来越广泛的被应用，发展前景非常大。但因市场环境受限、钢材本身稳定性和耐火耐腐性能较差的原因，钢结构要被更广泛的应用会有一定的局限性，因此需要通过与其它材料相结合的手段尽量回避钢材的受限性，让钢结构能够更好的应用于土木工程建筑中。

参考文献

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[4] 李红岩，孟庆凯.浅论钢结构在土木工程中的应用研究[J].黑龙江科技信息，2011（20）.

作者简介：董晓琳（1977.07- ），研究生，长春建筑学院，房建教研室主任，副教授，研究方向：房屋建筑学、建筑构造。