钢结构在土木工程施工技术中的应用研究

蔡明宏

(兰州资源环境职业技术学院 甘肃兰州 730021)

通常来说，土木工程钢结构有着自身的独特性，钢结构的强度，会直接影响到钢框架总体的支撑能力。在各国的建筑行业发展中，针对钢结构的强度，已经形成了比较严格的标准，在各种材料的使用中，需要从钢材的延展性与韧性等角度出发，制定严格的控制标准，从而避免出现不稳定缺口。通过提供韧性较强的钢结构，能够保证其在施工过程中不产生断裂问题，同时防止出现工业弯曲与变形的情况[1]。在现阶段的抗震结构当中，通常借助钢材料来搭建框架结构，实现抗震效果的提升。但是在土木工程施工中，钢结构也存在一些缺陷，包括耐火性较差以及自身易腐蚀等，这就需要在具体施工环节中，必须要科学合理地使用，以此来实现整体工程项目质量的提升。

1 钢结构施工技术分类

从钢结构施工技术类型来看，主要包括以下3种：首先，高层钢结构施工技术。从土木工程实际建设要求出发，在高层钢结构当中，主要包括框架支撑、巨型框架以及筒体框架等，同时还需要结合钢管混凝土以及钢筋混凝土等，满足施工要求[2]。相较于其他建筑材料来说，钢构件表现出延性好以及质量轻便等特点，能够适应工程建设的要求。其次，空间钢结构施工技术。在这种结构技术的应用下，施工效率得到了显著提升，在造型设计方面更为美观，可以发挥出自身刚度大的优势，土木工程中空间钢结构的应用，主要采用多层变截面网架以及球节点平板等方式，在减少施工材料消耗的同时，实现自身刚度的提升。最后，轻钢结构施工技术。一般来说，在土木工程施工过程中，更多地借助轧制钢板以及焊接钢板的方式，通常在墙体与屋面维护中广泛应用[3]。在施工过程中，轻型彩钢的消耗量较少可以有效地控制施工成本，成为了土木工程中常用的类型。

2 钢结构的特点

2.1 优越的性能

在钢结构的组成中，所包含的元素相对较多，例如铁、锰等，同时还包括一些其他材料，在这种多样化构成元素的影响下，钢结构也表现出混凝土以及水泥等材料的优势。从钢结构优越的性能来看，硬度成为了其中的突出特点，可以为土木工程提供良好的结构承载性能，同时可以实现抗地震灾害能力的提升[4]。此外，相较于其他普通材料来说，钢结构表现出良好的延展性与韧性。在科学技术快速发展的同时，我国在钢材生产方面也取得了显著成就，能够从不同工程项目建设的实际需求出发，为其提供个性化的钢材支撑，包括耐热钢、不锈钢等类型。凭借自身组装便捷与重量较轻的优势，钢结构能够在较大建筑空间塑造方面发挥明显优势，同时可以回收再利用，实现了土木工程施工材料应用效率与价值的提升。

2.2 具有较强的可塑性

从钢结构的可塑性特点来看，主要是在超过应力屈服点以后，钢结构会出现一些塑性形变，但是并不会出现结构断裂的情况。在对钢结构可塑性进行判断的时候，主要标准就是在应力作用下，钢结构所表现出的断面收缩率以及伸长率。钢材的韧性与可塑性之所以可以获得较大提升，主要是因为其中所含有的碳元素，在应力超过钢材的极限范围以后，可以按照设计的相关要求，调整钢结构的造型。在实际施工环节中，施工人员可以采用螺栓、铆接等手段，连接结构构件，在现场施工方面更为便捷简单[5]。同时钢结构的重量相对较轻，运输压力相对较小，可以有效促进土木工程施工效率的提升。现阶段，在土木工程施工当中，钢结构的应用比重在不断提升，尤其是针对一些较大规模的项目来说更为常见，包括体育馆、歌剧院以及工业厂房等。如果采用传统的建筑模式，则会出现大量柱体的分布，影响了建筑空间的使用价值，但是在钢结构的应用下，可以更好地提升空间布置的灵活性。由此可见，在土木工程施工过程中，通过积极地应用钢结构，可以弥补传统施工过程中存在的缺陷，有效控制内部空间中的柱体数量，同时提升建筑空间的应用价值，增强工程项目的使用性能。

2.3 节能环保

在建筑行业快速发展的同时，由此产生的一些环境与生态问题也逐渐暴露出来。在以往土木工程建设中，需要提供大量的木材原料，这就需要加大林业资源的采伐，使得森林覆盖率出现了明显的降低。现阶段，我国在积极推动社会的可持续发展，在土木工程建筑施工中，所面临的施工环境也发生了很多变化，必须要做到节能环保。而钢结构在节能环保方面有着明显的优势，可以实现回收利用，同时安装更为便捷，能够有效降低工程施工总量，同时减少施工过程中出现的粉尘与噪音污染[6]。凭借自身成本投入少以及回收利用的优势，钢结构在目前的建筑市场中得到了广泛应用。通过在土木工程施工中积极地应用钢结构，可以更好地实现建筑企业利润空间的拓展，为可持续发展战略的有效落实提供保障。

3 钢结构常用的施工技术

3.1 吊装技术

在目前的钢结构施工过程中，吊装技术作为其中的常用类型，可以有效促进钢结构技术施工质量的提升。但是如果钢结构吊装技术中出现任何一个步骤的错误，都会使得施工人员的安全受到影响，同时也阻碍了钢结构工程施工。因此，建筑工程部门必须要从自身的实际情况出发，提供规范化的吊装操作，同时组建专业能力较强的施工人员，严格地按照相应的施工流程，高效、安全地开展土木工程施工工作。只有保障钢结构吊装技术在一个安全的环境下开展，才能实现钢柱、螺栓安全性的提升，在钢结构吊装过程中，吊塔必须要安全地使用，同时有效地开展钢结构施工，实现土木工程施工质量的提升。

3.2 钢结构连接技术

3.2.1 焊缝连接技术

在钢结构施工过程中，焊接连接技术的应用，主要是借助电弧焊产生的大量热量，融化局部的钢结构，然后在冷却以后形成焊缝，实现钢结构连接部位的融合。焊缝连接技术并不会对结构横截面产生影响，整个的连接操作也更为简单便捷，同时连接的密封性与刚度橡胶较高，可以实现施工作业效率的提升。此外，钢结构并不需要复杂技术的支撑，在施工成本方面可以得到有效控制。但是在焊缝连接技术的应用下，也存在一定的缺点，在高温的影响下，材质也会出现变脆的问题，产生了一定的应力以及残余变形，造成钢结构的承载力与刚度下降。特别是对于部分焊接刚度来说，在超出标准范围以后，会出现裂纹程度变大的问题，在低温因素的影响下，造成钢结构整体质量下降。

3.2.2 螺栓连接技术

在钢结构的连接中，螺栓零部件的应用比较常见，主要包括高强度螺栓以及普通螺栓两种类型。在具体操作中，螺栓连接的操作比较便捷，安装与拆卸都比较简易，在土木工程钢结构连接中得到了广泛应用。但是在这一过程中，必须要在钢结构的表面，进行开孔处理，在对孔拼装的过程中，使得工作量增加。此外，在土木工程钢结构中，对于制造精度有着更高的要求，在钢结构螺栓口削弱的同时，会出现钢材消耗增加的问题，材料成本提升。

3.2.3 铆钉连接技术

在铆钉连接技术应用中，主要是顶杆烧红以后，将带有半圆形的预制钉头铆钉，借助铆钉枪设备，将钢结构加固连接。在铆钉连接技术的应用下，可以提供稳定的铆接传力，同时具有较强的可塑性与连接韧性，可以实现钢结构连接质量的提升。在土木工程中应用钢结构时，需要合理地应用各种连接技术，满足施工要求。但是在铆钉连接过程中，工艺相对比较复杂，需要大量钢材的支持，但是工程量相对较大，这就造成其使用频率相对较低，更多地采用焊接连接以及螺栓连接技术。

4 钢结构应用中存在的制约因素

4.1 防火性能较差

在钢结构的应用中，防火性能较差已经成为了主要制约因素，建筑结构在200 ℃以下的时候，钢结构的稳定性较高。但是如果所处环境温度超过200 ℃以后，则会造成钢材的综合性能受到影响，特别是在超过600 ℃以后，钢结构会出现明显的变形，自身的稳定性也无法保障。所以，如果出现不良火灾以后，钢结构的损害程度比较严重，远远超过了混凝土结构，甚至会出现结构坍塌的情况。

4.2 钢结构应用标准不完善

当前，尽管我国在钢结构应用标准方面已经制定了相应的制度，但是从具体应用情况来看，在诸多因素的制约下，依旧存在许多的问题，使得土木工程施工质量受到了一定影响。比如：在工程项目规划阶段，由于施工材料用量预算准确度较低，造成具体施工中出现了严重的材料浪费情况。钢材生产厂家为了提升自身的经济效益，出现了擅自降低生产工艺标准的情况，造成其所生产的钢材并不符合审核标准。如果这些建筑材料应用到土木工程项目以后，则很难提升施工质量。在这种情况下，相关部门必须要从建筑钢材的实际情况出发，完善钢结构的标准，结合其应用实际情况，优化钢结构应用规范与标准，为建筑行业的发展提供可靠保障。

4.3 专业技术人员缺乏

从我国建筑行业的发展来看，钢结构的应用相对较晚，这就造成其在专业技术人员方面存在明显的不足，对于钢结构的应用也产生了不利影响。相较于混凝土结构来说，钢结构所构建的技术体系并不完善，存在许多不足之处，现有的专业性技术人才，远远不能满足土木工程建筑发展的需求。在这种情况下，钢结构技术的应用与推广受到了一定阻碍，同时也无法将钢结构的优势充分发挥出来。

5 土木工程中钢结构施工技术要点

5.1 完善施工前准备工作

钢结构施工前的准备工作，会对其施工效果产生直接的影响。相关建筑工程部门通过完善钢结构材料、机械设备的准备工作，可以实现施工进度与效率的提升，改善建筑企业的经济效益。建筑工程部门应该从土木工程项目的实际情况出发，保障施工人员能够顺利地使用各种建材与设备，为钢结构施工奠定坚实基础。特别是在钢结构施工材料采购中，必须要保证其材料强度符合工程质量的要求，在进行科学计算以后，筛选硬度与刚度合适的钢结构部件，提升施工质量。在建筑工程施工过程中，需要积极地借助现代化的施工设备，提升施工质量，同时为土木工程施工奠定坚实基础。

5.2 涂抹油漆防止锈蚀

在钢结构焊接完成以后，必须要进行油漆的涂抹，从而避免出现钢结构锈蚀的情况，实现钢结构抗腐蚀性能的提升，增强钢结构的稳定性与安全性。施工人员需要开展钢材的基础处理以后，保障钢材表面处于清洁状态，然后根据其锈蚀情况，借助钢丝刷，反复刷磨，保障钢材表面的平滑。如果钢材的锈蚀面积相对较大，则需要借助砂轮机来配合清理，在防锈漆涂刷之前，必须要保障钢材表面干燥，同时注意保护铆孔，避免涂料进入，在防锈漆干燥以后，使用油漆配套的腻子，刮平表面，同时对腻子进行打磨处理。在油漆涂刷的最后环节，需要进行磷化底漆的涂刷，主要包括底漆与磷化液等。

5.3 完善监督机制

为了更好地发挥出钢结构的优势，必须要构建完善的监督机制，对工作人员的行为与思想进行规范，保障其严格地按照相应的操作步骤，提升施工质量。工作单位也需要从实际情况出发，进行监督机制的构建，完善监管内容。管理人员需要监督各项机制的落实，实现自身法律法规意识的提升。工作人员在提升自身技术水平与知识技能的同时，做到与时俱进，改变以往传统的工作理念，将各种先进技术方法引入其中，掌握钢结构的施工技巧。此外，工作人员必须要提升自身的安全管理意识，在施工过程中，需要严格地按照施工要求，佩戴安全器具，保障施工安全。在施工过程中，需要聘请一些专业的工程监理单位，开展有效的工程监督管理，减少安全隐患，实现施工质量的提升。

5.4 强化施工设计与技术指导

在土木工程施工过程中，钢结构施工的设计与技术指导工作，可以更好地满足具体的施工要求。在建筑工程部门施工中，通过组建专业的技术团队，指导钢结构的施工技术与设计图纸等，提升作业质量。钢结构施工过程中，必须要保证每一位人员都可以形成正确的施工意识，提升对钢结构施工的重视程度，减少以往施工过程中出现的不良行为。在施工过程中，必须要提升自身的施工素养与能力，保障钢结构施工技术可以得到有效的应用。特别是在建筑工程部门中，应该结合具体的施工要求，开展全面性的监督工作，同时提供合理性的建议，实现各项施工技术的有效落实，改善钢结构的施工质量。

6 结语

在当前的土木工程施工过程中，钢结构的应用更为广泛，凭借自身优越的性能以及较强的可塑性，为现代建筑行业的发展提供了可靠保障。在相关建筑工程部门中，必须要掌握各种钢结构施工技术的要点，将钢结构施工技术的价值充分发挥出来，提升施工质量。这就需要强化对材料与技术的管理工作，解决目前施工过程中存在的问题，改善土木工程施工水平，实现建筑行业的可持续发展。