钢结构在土木工程的应用

1、本文格式为Word版，下载可任意编辑钢结构在土木工程的应用 土木工程具有鲜明的综合性特征，涵盖了房屋、桥梁等一系列土地建筑、设施的建造技术，需要整合勘测、设计、施工等多专业工种，在协调规划下通力完成，其施工技术的先进性、科学性与国计民生息息相关。当前伴随工艺体系的成熟，新施工技术不断涌现，带来质量改进的同时，也促成了新施工标准的完善。文章聚焦土木工程钢结构施工技术，对其应用优势及技术要点进行论述。 钢结构；土木工程；施工技术 1引言 结构设计是土木工程施工的关键所在，砖混结构、框架结构等都是较为常见的结构类型，它们在承重、耐久等方面都有各自的优势。但当前伴随城市建设进程的深化，高层、超高层建筑

2、占比增加，大型工厂建设需求旺盛，旧有钢混、砖混等结构由于自重、抗震性能等的限制，均存在较大的局限，已无法满足新设计标准，因此，探寻和总结高效的钢结构施工技术是十分必要的。 2钢结构在土木工程施工中的应用优势 2.1强度高且质量较轻 钢结构主要是以钢铁为原料制成的，与旧有混凝土结构相比，其抗拉性能更为优良，以Q235钢为例，在16mm厚度以内，其抗压强度设计值可以达到235MPa，而相同状况下的C30混凝土设计值只有14.3MPa，差别极为悬殊1。同时由于钢结构塑性较好，截面可依据需求设计工字形、槽形等，从而在有限的自重范围内，最大限度地发挥结构强度。近年来，伴随土木工程施工技术的完善，钢结构逐

3、渐分化出了多种技术类型，除高层钢结构外，还衍生出了空间钢结构、轻钢结构技术等，前者以钢管球节点为支撑，结合变截面网架进行搭建，外形美观且钢材消耗量也不大。轻钢结构则尤以质量轻著称，外围护由轻型钢板组成，内部则以H形钢墙梁支撑，配合钢制屋面檩条加固，整体跨度最大可超过30m，在现代厂房、体育馆等土木工程建设中，应用极为广泛，轻钢结构示意图如图1所示。 2.2材质均匀且结构可靠 钢结构由钢材统一切割、组装形成，本身材质较为均匀，是一种较为理想的弹性塑性体，力学计算干扰较少，因此，计算得出的结果也更加可靠，能够较为直观地反映土木工程受力情况，为方案规划和设计提供依据。均匀的内部构造还能有效规避混凝土

4、结构中，沉降、开裂等问题，减少外界环境的不良干扰。同时钢结构伸长率也相当优良，以钢材本身屈服强度为准，符合国家标准的钢结构抗拉强度可高出该数值20%，即使材料受到地震等载荷的作用，进入屈服阶段，也能留出较大的变形空间，从而吸收地震能量，延缓弯曲、折断等问题的发生时间。需要注意的是，钢结构韧劲与温度变化关联较大，因此，对于气候寒冷区域的土木工程项目，要优先考虑钢结构的伸长率和抗屈服能力等，适当增大低碳钢的应用比例，提升结构韧性。 2.3经济与环保性能优良 土木工程规模较大，耗费极多，造价管控难度较高，同时混凝土施工还会对周围环境造成污染，与生态文明理念相悖。而钢结构统一采用工厂定制方式，所有构件

5、都按照设计标准打造，运输至现场安装，可以根据需求选择焊接、铆钉连接等方式，灵活性更高，湿作业频率减少，能够有效提升施工环保性。钢结构模式下，构件制作流程大部分由工厂承担，还有助于缩短施工周期，加快资金回流速度，节省人工费用等，剩余材料还能满足二次使用需求，提高了资源配置效率，有助于提升土木工程项目方造价管控质量。 3钢结构在土木工程中的施工技术要点 3.1选材与吊装技术要点 钢结构具有强度高、质量轻等特质，在当前土木工程市场上受到了广泛青睐，但该结构类型也存在一定弊端，比如，防锈、防火性能较弱，当环境温度超过200限值时，结构自身极易产生变形，直接威胁工程稳定性，降低防火等级。因此，国家在钢结

6、构施工标准中，对钢结构比例、生产指标等进行了严格规定，在选材时要以此为依据，选择有生产资质、证书齐全的产品。碳素钢是当前较为常见的钢结构材料，其自身硬度与强度较大，能够满足土木工程抗压需求，但韧性、可塑性相对欠缺，部分项目设计中要适当搭配低合金钢，提升项目安全性能。从构件截面设计角度来看，当前工字形、箱形截面都较为常用，部分项目中还会涉及十字形、复合形截面，要与连接工艺进行匹配，明确参数要求。钢构件吊装可先用BIM进行模拟试验，确定机械停放位置，保证吊装过程平稳、有序。受安装流程影响，钢柱柱脚部位可能设置有螺栓，吊装前要进行紧固确认，防止其脱落，预埋坐标误差要控制在2mm以内，标高误差则要控制

7、在5mm以内2。 3.2钢结构连接技术要点 3.2.1焊缝连接焊缝连接是钢结构独有的连接技术。钢材在电弧焊加热下，局部会发生明显的融化，后续经冷却凝固即可形成焊缝，对2个相互独立的钢构件进行连接。实际操作时首先要做好检查工作，剔除焊芯生锈等存在缺陷的焊条，如果没有明确的设计规定，则要根据钢构件本身材质进行比选，Q235钢适宜搭配E43系列碳钢焊条，同时注意区分酸性和碱性焊条，分开存放，防止混用。焊接开始前应当做好检查，清除焊缝部位周围的油污、锈渍等，以焊条焊接位置为依据，常见的焊接形式主要有平焊、立焊等，其差别可见图2。平焊过程中，电弧应与待连接对象隔开一定距离，以24mm为宜，均匀控制焊接速

8、度、电弧长度等，与构件之间保持一定的角度。立焊与之流程类似，但电流应适当减小，以平焊电流的85%90%为宜；仰焊过程中，则要结合焊件厚度对夹角进行调整，同时采用小电流焊接技术；横焊电流与立焊一致，焊条向下倾斜，电弧长度同样维持在24mm即可，焊接完成后严格执行验收工序，对存在气孔、咬边等问题的焊缝，一律不予验收，尽可能保证焊接质量。3.2.2螺栓连接螺栓连接是土木工程项目中较为普遍的连接方式，主要是在螺栓零件的帮助下，使2个独立构件建立联系，其他部位可使用普通螺栓连接，关键部位必须采用高强度螺栓连接。实际操作时首先要关注螺栓的排列设计，若相邻两螺栓之间间距过小，钢制构件所受剪力就会相应增大，极

9、易发生剪坏问题3；间距过大，构件受到压力又容易发生连接不稳的现象，降低稳定性。紧固过程中同样要关注构造情况，若构造过于疏离，湿气就可能沿着缝隙进入螺栓内部，造成锈蚀，缩短钢结构的使用寿命，构造过于紧密又会给扳手的转动造成阻碍，钢结构螺栓最大和最小容许可见表1。螺栓施工技术优势较为明显，拆装都很便捷，因此，得到了较为广泛的应用，但应用时必须在钢材表面开孔，对结构本身会产生一定影响，精度不够很容易给后续对孔拼装带来麻烦，因此，使用时要做好差异化分析，并严格控制打孔精度，提升结构整体性能。3.2.3铆钉连接铆钉一侧带有半圆形钉头，同样由工厂预制完成。应用时需要先烧红钉杆，然后将其插进预留好的孔洞中，

10、最后使用工具将钉尾铆弯，待其冷却后，会发生收缩应力，对两构件施加夹紧力，完成连接。操作时要把握好预留孔洞的直径，以铆钉钉身为参照，超出1.01.5mm为宜，孔洞之间最大、最小容许间距与螺栓连接方式一致。铆钉本身具有较好的可塑性，连接质量异常稳固，但制造、操作工艺都相对烦琐，消耗的钢材用量较大，因此普通施工场景中，多被焊接、螺栓等连接方式替代，在重型、大跨度结构中，才能偶然见到铆钉连接方式。 3.3钢材防腐技术要点 钢结构是由钢材料打造的，以钢桁架、钢梁等构件为主的结构设施具有金属特质，在外界氧气、水分的作用下，较易发生锈蚀，应用时必须有意识地采取防锈措施，并做好养护。在涂刷防锈涂料时，首先，要

11、做好锈渍的清理工作，除手动打磨方式外，还可采用喷砂、机械抛光等形式，确保表面锈渍完全去除，防止后续出现漆面开裂等隐患。其次，是要选用适宜的施工方式，采用涂刷法时，根据钢制构件形状对歪脖刷、扁形刷等进行比选，以直握法持刷均匀涂抹，从上部开始，逐渐向下操作，若发现防腐涂料凝结较慢，则要适时进行修饰和涂敷。滚涂法则主要以滚刷为工具，施工操作时先少量浸取涂料，总量以滚刷的1/2为宜，均匀施力并重复滚动，以便于压出涂料，接着按照W形移动滚刷，提升钢构件防锈效果。在应用空压气喷涂技术时，则要借助专业喷涂设备，使涂料在压缩空气作用下，均匀雾化喷洒。这种方式效率较高，同时防腐层薄厚均匀，施工质量有保障且外表美观。但值得注意的是，该模式下极易造成涂料的浪费，很多项目中利用率只能达到60%，因此，要结合实际选取喷嘴直径，通常情况下150200mm为宜，喷涂速度也要有所控制，一般每秒喷出3060cm为佳，喷枪的移动应当尽可能平稳，防止条纹、斑痕等问题。 4结语 综上所述，钢结构具有强度大、质量轻、结构可靠等优势，在土木结构中使用，可以显著提升经济环保效益。各项目主体应当正视钢结构优越性，积极引进和推广钢结构施工技术，结合实际对碳素钢材、低合金钢材进行选用，综合应用螺栓、焊接等连接方式，做好防锈处理，全面提升钢结构稳固性，为土木工程项