鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用研究

王媛芳

摘 要：鋼結(jié)構(gòu)在土木工程作業(yè)中，開始越來越多的使用，就是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)材料比起傳統(tǒng)的全混凝土施工，能夠給建筑物帶來更多的更好的性能。但是我們要更好的在土木工程中使用鋼結(jié)構(gòu)，就需要進(jìn)行一些探究，必須要了解鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，必須要了解鋼結(jié)構(gòu)使用時(shí)候的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，也需要了解鋼結(jié)構(gòu)安裝施工時(shí)候需要注意的一些問題，本文也就是針對這些問題做了探究。

關(guān)鍵詞：土木工程；鋼結(jié)構(gòu)；強(qiáng)度；安裝

前 言

如今我們的建筑設(shè)計(jì)施工過程中，都要求建筑有更好的性能，不僅僅是建筑需呀有更高的強(qiáng)度，不僅僅是需要建筑有更好的抗震能力，還需要建筑有更好的延展性，需要建筑在質(zhì)量上有所減少。所以說，在高層建筑也越來越多的今天，鋼結(jié)構(gòu)作為一種有著極佳性能的結(jié)構(gòu)，越來越多的被使用到土木工程當(dāng)中，并且起到越來越多的作用。

1 土木工程鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

要把鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)用到土木工程施工中，就需要了解鋼結(jié)構(gòu)的一些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，由于鋼材作為一種盡金屬，他在同等質(zhì)量上，比一般混凝土有更好的強(qiáng)度，更好的抗折抗壓性能，也有更好的延展性能，所以說鋼結(jié)構(gòu)在建筑土木工程結(jié)構(gòu)施工中更多的運(yùn)用一定會帶給建筑更好的性能?？偟膩碚f土木工程結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)就是四個(gè)方面“強(qiáng)度，剛度，延展性，韌性”，所以我們就這幾種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一一做詳細(xì)分析：

（1）土木工程鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度特點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，就是表示鋼結(jié)構(gòu)能夠承載的能力，簡單的就是鋼結(jié)構(gòu)能夠承載重量的能力。鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度在一些國家，被劃分為不同的等級，還有對鋼材材料的不同劃分為不同的等級。鋼結(jié)構(gòu)使用的形狀樣式如今已經(jīng)逐漸的規(guī)范，除了一些特殊情況我們的鋼結(jié)構(gòu)一般都是使用規(guī)定的樣式，如工字型鋼梁，還有丁字形鋼梁等等。通過嚴(yán)格的計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，才能運(yùn)用到土木工程結(jié)構(gòu)施工中，保證建筑物的強(qiáng)度。

（2）鋼結(jié)構(gòu)還有一個(gè)重要的性能就是鋼結(jié)構(gòu)的剛度，鋼結(jié)構(gòu)的剛度是鋼結(jié)構(gòu)單體的抗振動，抗形變的性能來決定的，正是由于單體的剛度情況就會對整個(gè)建筑物的鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的剛度造成一定的影響，鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的剛度，往往還和每一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)部件鏈接的方式和鏈接質(zhì)量好壞有關(guān)。“彈性模量”就是一個(gè)決定鋼結(jié)構(gòu)剛度的重要指標(biāo)，一般來說鋼結(jié)構(gòu)的“彈性模量”在200GPa，而普通的混泥土一般在最高不過45GPa，所以說在剛度的特點(diǎn)上，鋼結(jié)構(gòu)比起一般的混凝土有著很多的優(yōu)勢。

（3）鋼結(jié)構(gòu)的延性，就是鋼結(jié)構(gòu)材料在受到一個(gè)拉力過程中，能夠做到不斷裂的能力。我們知道一座建筑，土木工程結(jié)構(gòu)就是需要考慮整個(gè)建筑的壓力問題，還需要考慮建筑在地震中的一些情況，所以說我們的建筑往往各個(gè)承重部件都是受到一些橫向或者縱向的拉力，這就需要這些結(jié)構(gòu)部件要有很好的延性，而鋼結(jié)構(gòu)材料就是能夠提供這樣一種很好的延性，保證建筑的穩(wěn)定安全。

（4）韌性就是鋼結(jié)構(gòu)的材料收到外力破壞，在結(jié)構(gòu)斷裂或者被破壞之前，鋼結(jié)構(gòu)能夠承受的形變能力，和吸收外力的能力。主要就是在鋼結(jié)構(gòu)施工過程中，鋼結(jié)構(gòu)可能會受到一些破壞，還有就是未來的建筑使用過程中，鋼結(jié)構(gòu)也同樣會受到一些有害外力的破壞這就需要鋼結(jié)構(gòu)要有很好的韌性。特別是一些天氣變化劇烈的地方（主要是指冬天氣溫非常低，夏天溫度高的地方，鋼結(jié)構(gòu)的變形就會比較巨大），鋼結(jié)構(gòu)材料的韌性就必須要保證了，不能因?yàn)樘鞖獾睦錈岙a(chǎn)生的形變破壞鋼結(jié)構(gòu)。

2 土木工程使用鋼材的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 鋼材結(jié)構(gòu)使用的優(yōu)點(diǎn)

（1）鋼結(jié)構(gòu)的使用，有一定的價(jià)格優(yōu)勢，而且能夠節(jié)約建筑材料的使用。節(jié)約材料的使用，主要就是同樣質(zhì)量的鋼結(jié)構(gòu)，和同樣質(zhì)量的混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)的各個(gè)方面的性能都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通的混凝土，鋼結(jié)構(gòu)的使用能夠節(jié)約大量的混凝土材料使用，就能從一定程度上節(jié)約建筑工程的總體造價(jià)，給建筑工程的建造提供便利。

（2）鋼結(jié)構(gòu)使用能讓我們的建筑重量減輕，尤其是如今高層建筑的施工，就越來越依靠鋼結(jié)構(gòu)的施工。因?yàn)橥瑯訌?qiáng)度的混凝土自重比較大，特別是越高的建筑混凝土的自重就會更大，越是下層的結(jié)構(gòu)需要承受的重量就比較大，甚至對地基的沉降也會造成一些影響，讓建筑本身和周圍的建筑安全都受到影響。所以說傳統(tǒng)的混凝土施工制約著高層建筑的發(fā)展，而鋼結(jié)構(gòu)的使用，大大的減輕了建筑的重量，減輕了建筑下部結(jié)構(gòu)的壓力。

（3）鋼結(jié)構(gòu)的使用給建筑的綜合性能的提高起到了一定的作用。正是由于鋼結(jié)構(gòu)“強(qiáng)度；剛度；延性；韌性”四個(gè)方面所擁有的極高的性能，就讓鋼結(jié)構(gòu)建筑，在建筑的抗震性能，抗風(fēng)性能，抗破壞的能力都有大幅的提升。

2.2 鋼材結(jié)構(gòu)使用的缺點(diǎn)不足

（1）耐火性不足，這是鋼結(jié)構(gòu)最大的缺點(diǎn)，我們耳熟能詳?shù)摹?11”事件，倒塌的雙子塔，高層受到恐怖分子襲擊后，導(dǎo)致大樓徹底損毀的原因就是因?yàn)榛?。金屬材料在受到高溫以后就會融化，或者原本的狀態(tài)就會受到破壞。這就是鋼結(jié)構(gòu)在建筑土木工程中的缺陷，一旦受到火災(zāi)就會影響到鋼結(jié)構(gòu)的性能，影響到建筑安全。

（2）鋼結(jié)構(gòu)在使用的過程中耐腐蝕的能力不足，很多時(shí)候都無法避免的會受到一些自然物質(zhì)的侵蝕。就算是采取了一些保護(hù)措施，一樣會受到破壞，時(shí)間長了一些，鋼材受到空氣的氧化，受到一些酸堿物質(zhì)的破壞，就會導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的性能受損。

（3）鋼結(jié)構(gòu)的使用年限問題，如今的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限，和建筑要求的使用年限是不夠的，普通的鋼結(jié)構(gòu)在如今的使用都是只能保證五十年的使用年限，所以說，鋼結(jié)構(gòu)的耐久性，也是制約鋼結(jié)構(gòu)大量使用的問題。

（4）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求比較高，在如今的鋼結(jié)構(gòu)使用過程中，同樣一個(gè)效用構(gòu)件，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比混凝土的設(shè)計(jì)要復(fù)雜得多，整個(gè)計(jì)算過程比較繁瑣，設(shè)計(jì)也容易出現(xiàn)失誤，影響鋼結(jié)構(gòu)最終的使用效果，所以說鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題還沒有能夠很好的突破，鋼結(jié)構(gòu)的使用還是一個(gè)相當(dāng)小心細(xì)致的過程。

（5）鋼材市場，也是有一定的問題，如今的鋼材市場，價(jià)格不是很穩(wěn)定，而且土木工程使用鋼結(jié)構(gòu)，鋼材的使用價(jià)格相對偏高，建筑使用鋼結(jié)構(gòu)雖然能夠節(jié)約建筑施工成本，但是鋼結(jié)構(gòu)大量的使用卻是比較昂貴的。

3 土木工程鋼材安裝施工要點(diǎn)簡析

整體來說，鋼結(jié)構(gòu)的施工流程比較復(fù)雜，并且建筑的要求不同，在細(xì)節(jié)上也有很大的差異性。鋼材通常分為板材、型材、金屬制品以及管材四大類。土木工程中的建筑鋼材通常采用普通的低合金鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼以及普通碳素鋼等，碳鋼的塑性比較低，但是硬度強(qiáng)度比較高。通常情況下安裝結(jié)構(gòu)的用地面積應(yīng)為結(jié)構(gòu)占地面積的1.5倍。依照安裝流水的順序，從中轉(zhuǎn)堆場配套運(yùn)送至現(xiàn)場的鋼構(gòu)件要采用裝卸機(jī)械把其安置于安裝機(jī)械的回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)。一般鋼結(jié)構(gòu)的安裝采用的是塔式起重機(jī)，臂桿長度要有夠的覆蓋面，并且起重能力要相應(yīng)足夠，從而滿足各種不同部位構(gòu)件的起吊要求。鋼絲繩容量也要能滿足起吊的高度要求，起吊速度有足夠的檔次才可以滿足安裝要求。

4 結(jié)束語

通過本文的研究探討，相信，能夠引起一些土木工程同行的共鳴，也希望能夠給一些不了解土木工程鋼結(jié)構(gòu)施工的人一點(diǎn)幫助。其實(shí)我們?nèi)缃竦慕ㄖ聊竟こ淌┕るm然在大量的使用鋼結(jié)構(gòu)，但是其實(shí)鋼結(jié)構(gòu)很多的優(yōu)點(diǎn)還沒有完全發(fā)揮出來，還有就是鋼結(jié)構(gòu)的一些不足也沒有能夠很好的克服和解決，所以我們也寄希望于未來的土木工程鋼結(jié)構(gòu)施工能夠讓鋼結(jié)構(gòu)發(fā)揮更多的作用。

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