鋼結(jié)構(gòu)在土木工程施工技術(shù)中的應(yīng)用

張君媛 汾西礦業(yè)集團孝義公司工程部

1 前言

在土木工程的施工過程中采用鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)，通常情況在建設(shè)過程中施工人員應(yīng)用的鋼結(jié)構(gòu)形式分為外框鋼結(jié)構(gòu)和勁性核心筒這兩種，同時，鋼結(jié)構(gòu)在施工過程中主要分布在建筑鋼梁、建筑外框鋼柱以及核心勁性鋼柱等結(jié)構(gòu)之中。在土木工程鋼結(jié)構(gòu)的實際應(yīng)用過程中，施工人員需根據(jù)實際的施工情況注意許多事項。主要包括施工人員在施工過程中需要嚴(yán)格把控鋼結(jié)構(gòu)的加工制作過程、進行鋼結(jié)構(gòu)的安裝與焊接工序時需要工作人員做好相應(yīng)的測量以及控制工作，同時在實際的施工過程中需要進行嚴(yán)格的管理保證工作人員和施工材料的安全，這樣才能確保在土木工程施工過程中鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的施工質(zhì)量與施工效率。

2 土木工程施工過程中鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的基本概念

土木工程施工過程中鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用主要是進行鋼材料的組成，鋼結(jié)構(gòu)通常情況下是由型鋼和鋼板等材料進行拼裝而成。隨著施工技術(shù)的不斷發(fā)展，逐漸將傳統(tǒng)的較為復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)工藝轉(zhuǎn)化為更加簡單便捷的模式，同時也大幅度降低鋼結(jié)構(gòu)整體的重量，這種技術(shù)進步能夠讓大型的體育場館、高層建筑和工業(yè)廠房等工程更好的應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施。施工方在土木工程的建設(shè)過程中使用鋼結(jié)構(gòu)進行施工能夠有效地提升建筑物整體的穩(wěn)定性。

混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)結(jié)合使用，能夠形成一種更為牢固的結(jié)構(gòu)，使用這種結(jié)合技術(shù)能夠有效地提升建筑物整體的質(zhì)量，這種施工技術(shù)統(tǒng)稱為層壓密注漿技術(shù)。實際操作就是將混凝土和鋼材按照規(guī)定的比例結(jié)合起來，通過內(nèi)外壓力使得兩種材料結(jié)合得更為緊密，這項工藝的主要施工流程是將鋼結(jié)構(gòu)進行準(zhǔn)確定位鉆孔以及注漿，施工完成之后對水泥的固化程度和珠江口結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進行檢查。另外在土木工程的施工過程中還有一種較為常見的鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)，是將鋼結(jié)構(gòu)進行焊接固定，用這種方式提升鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。這種工藝需要施工人員在施工過程中嚴(yán)格執(zhí)行焊接的操作流程，在進行焊接之前對相應(yīng)設(shè)備進行檢查、預(yù)熱除銹以及加裝焊接板等，特別注意在焊接過程中詳細(xì)檢查鋼結(jié)構(gòu)的孔隙、角度錯口量以及鈍邊。除此之外，在實際的施工過程中還需要工程管理方對現(xiàn)場施工人員進行全面的安全教育，建立一整套科學(xué)有效的管理體系，確保整體工程的施工安全和施工質(zhì)量。

3 鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)特點

3.1 可塑性強

鋼結(jié)構(gòu)可塑性強主要體現(xiàn)在預(yù)應(yīng)力比較大，同時在超過屈服點之后能夠產(chǎn)生一定的塑性形變，有效防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)斷裂。這是其他材料在實際的使用過程中所不具備的特點。在鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用過程中，需要全面分析鋼結(jié)構(gòu)在應(yīng)力作用下的斷面收縮率和伸長率，通過這種方式能夠準(zhǔn)確獲得鋼結(jié)構(gòu)可塑性的大小。鋼結(jié)構(gòu)可塑性較強的主要原因是鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部含有大量的碳元素，能夠有效地提升鋼材的韌性，在使用過程中不必過于擔(dān)心應(yīng)力超出材料能夠承受的范圍。技術(shù)人員能夠按照設(shè)計的需求對鋼結(jié)構(gòu)的造型進行相應(yīng)的調(diào)整，這樣可以有效地提升土木工程的施工質(zhì)量，還可以確保建筑的美觀性。

3.2 性能優(yōu)越

鋼結(jié)構(gòu)主要由鐵和錳等材料構(gòu)成，這些元素促使鋼結(jié)構(gòu)具有非常優(yōu)越的性能。在一定程度上鋼結(jié)構(gòu)具備混凝土和水泥等材料的優(yōu)勢，還可以發(fā)揮出這些材料所不具備的作用。鋼結(jié)構(gòu)的硬度較大，在土木工程的使用過程中具有良好的承載性，可以用來抵御地震等類型的災(zāi)害。除此之外，鋼結(jié)構(gòu)還具備良好的韌性和延展性，普通材料在這方面與鋼結(jié)構(gòu)沒有可比性。

伴隨科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)也在不斷提升，在工程建設(shè)中的使用效果也更加優(yōu)秀。鋼結(jié)構(gòu)可以滿足不同工程項目的特點和要求，這一方面體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)具備的特定性能。在利用鋼結(jié)構(gòu)時，因其重量較輕，降低了施工人員的操作以及組裝難度，因此鋼結(jié)構(gòu)在土木工程建設(shè)中具有廣闊的利用空間。鋼結(jié)構(gòu)的使用能夠有效地提升土木工程建設(shè)的施工效率和施工質(zhì)量。

3.3 節(jié)能環(huán)保

節(jié)能環(huán)保符合土木工程建設(shè)未來的發(fā)展趨勢，能夠降低工程建設(shè)所造成的環(huán)境污染。在土木工程中采用鋼結(jié)構(gòu)，還能夠降低傳統(tǒng)的土木工程對于林業(yè)資源的消耗，進而提升了對于林業(yè)資源的保護力度。在我國社會經(jīng)濟現(xiàn)代化的發(fā)展進程中，加強生態(tài)環(huán)境的控制力度，避免因過度開發(fā)資源導(dǎo)致自然生態(tài)失衡。使用鋼結(jié)構(gòu)還能夠提升土木工程結(jié)構(gòu)的環(huán)保型，有效降低施工過程中產(chǎn)生的噪音和粉塵，從而進行節(jié)能環(huán)保。

4 鋼結(jié)構(gòu)在土木工程施工中的應(yīng)用

4.1 科學(xué)選擇鋼結(jié)構(gòu)材料

在選擇鋼結(jié)構(gòu)材料時，主要是為了確保鋼結(jié)構(gòu)具備相應(yīng)的承載力，避免鋼結(jié)構(gòu)施工完成之后，受到外部條件影響，造成脆性破壞，對土木工程整體的質(zhì)量造成影響。在實際的選材過程中，還應(yīng)充分考慮鋼結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境、鋼結(jié)構(gòu)的荷載特征、鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)以及結(jié)構(gòu)形式等因素，以此為基礎(chǔ)，嚴(yán)格執(zhí)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，確保合理選擇鋼結(jié)構(gòu)材料。針對土木工程施工，在選擇鋼結(jié)構(gòu)材料時，主要選擇低合金鋼和碳素鋼。針對土木工程施工柱面結(jié)構(gòu)，應(yīng)選擇箱型截面鋼結(jié)構(gòu)或者工字鋼，針對具有一些特殊要求的工程，會適當(dāng)選用復(fù)合型鋼截面。在實際的土木工程鋼結(jié)構(gòu)選擇時，需要針對不同鋼截面的要求，做出合理選擇。

4.2 合理選擇鋼結(jié)構(gòu)連接技術(shù)

在土木工程建設(shè)中，主要有三種鋼結(jié)構(gòu)連接技術(shù)可供選擇，每一種連接技術(shù)都有其各自的優(yōu)缺點，需要結(jié)合實際的土木工程施工情況選擇合理的連接技術(shù)：

4.2.1 鉚釘連接

鉚釘連接是一種使用一段制作成半圓形丁頭的鉚釘，通過高溫加熱至釘桿變紅之后，將鉚釘快速地插入到連接件的釘孔內(nèi)，使用鉚釘槍將另一端也打鉚成釘頭，從而達(dá)到緊固鋼結(jié)構(gòu)連接的目的，這種連接技術(shù)具有可塑性好、韌性強以及鉚接傳力可靠等優(yōu)點，能夠有效地保證鋼結(jié)構(gòu)連接的質(zhì)量，這種連接方式可以用在直接承受動力荷載鋼結(jié)構(gòu)和重型鋼結(jié)構(gòu)的連接。該連接技術(shù)的缺陷在于鉚接工藝在實際的施工過程中較為復(fù)雜，對于鋼材的消耗也比較多，施工過程中的工作量相對較大，所以在實際的土木工程施工中使用的較少。

4.2.2 螺栓連接技術(shù)

螺栓連接技術(shù)是通過使用螺栓零件將鋼結(jié)構(gòu)進行連接，主要有高強度螺栓和普通螺栓兩種。這種鋼結(jié)構(gòu)連接技術(shù)在實際的施工應(yīng)用中較為簡單，安裝也非常方便，所以非常適合進行現(xiàn)場安裝，拆卸起來也是非常的方便，在臨時鋼結(jié)構(gòu)連接的場景以及需要經(jīng)常裝拆的鋼結(jié)構(gòu)中得到廣泛使用。

這項連接技術(shù)在實際的使用過程中也具有一定的缺點，在連接之前需要對鋼結(jié)構(gòu)的表面打孔，在拼裝的過程中需要精確地對準(zhǔn)每一個孔道，這種情況增加了一定的工作量，同時對于鋼結(jié)構(gòu)的制造精度具有很高的要求，螺栓孔在一定程度上還會對鋼構(gòu)件的截面造成削弱，對于鋼材的損耗也比較多，從而導(dǎo)致材料的成本過高。

4.2.3 焊縫連接

焊縫連接是利用電弧焊所產(chǎn)生的熱量，對局部鋼結(jié)構(gòu)進行融化，經(jīng)過凝結(jié)之后形成焊縫，從而對鋼結(jié)構(gòu)起到連接作用。該項技術(shù)的主要優(yōu)點是不會削弱鋼結(jié)構(gòu)的截面，連接構(gòu)造也相對接單，實際操作起來也非常方便，同時具有良好的密封性和連接剛度，實際的施工效率也是非常得高，在一定程度上還可以節(jié)約鋼材。 這項連接技術(shù)的缺點是由于高溫會對焊縫附近的鋼結(jié)構(gòu)造成影響，容易導(dǎo)致鋼材變脆，與此同時會產(chǎn)生一定的殘余變形和焊接殘余應(yīng)力，對于鋼結(jié)構(gòu)的剛度和承載力具有一定的負(fù)面影響。一部分焊縫連接的位置剛度過大，導(dǎo)致原有的部分局部裂縫快速擴大，處在低溫環(huán)境中，出現(xiàn)脆斷的概率更大。焊縫連接部位的韌性和塑性降低時，還可能會導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的疲勞強度有所降低。

4.3 油漆涂抹養(yǎng)護

在土木工程施工過程中使用鋼結(jié)構(gòu)，由于鋼材自身所具備的特性以及外部環(huán)境造成的影響，銹蝕問題時有發(fā)生，這對鋼結(jié)構(gòu)的承載能力造成非常嚴(yán)重的影響，同時不利于鋼結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性的提高。所以在施工過程中需要專業(yè)的施工人員進行油漆涂抹，加強鋼結(jié)構(gòu)的表面防護措施。涂抹油漆之前，工作人員需要對鋼結(jié)構(gòu)進行基礎(chǔ)性的處理，保證鋼結(jié)構(gòu)的表面干凈平整，將之前產(chǎn)生的銹蝕的位置刷磨干凈，再使用粗砂布打磨，確保鋼結(jié)構(gòu)的表面符合油漆涂抹要求。除此之外，在進行油漆涂抹工作時，需注意保持均勻始終，在涂抹完成之后，需要做好相應(yīng)的防護措施，避免人為導(dǎo)致漆面出現(xiàn)剮蹭，對油漆干燥的效果造成影響。

4.4 鋼結(jié)構(gòu)吊裝

在土木工程的施工期間，鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)使用非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)就是吊裝施工，這個環(huán)節(jié)安裝速度的快慢和安裝質(zhì)量的好壞，對于工程項目的施工質(zhì)量和施工效果具有重大的影響。所以，在土木工程施工前，相關(guān)工作人員需要制定詳細(xì)的規(guī)劃，針對吊裝結(jié)構(gòu)的安裝區(qū)以及詳細(xì)的吊裝流程進行全面的檢查。在施工前做好所需的施工規(guī)劃，根據(jù)整個土木工程施工的設(shè)計圖紙和平面示意圖，對工程的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部結(jié)構(gòu)以及塔吊的數(shù)量進行科學(xué)的分析研究，促使吊裝技術(shù)充分發(fā)揮最佳的使用效果，進而提升土木工程施工中鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用效果。

4.5 嚴(yán)格監(jiān)督鋼結(jié)構(gòu)施工

在每一個施工環(huán)節(jié)內(nèi)，對于施工現(xiàn)場需要進行嚴(yán)格的監(jiān)督，避免因?qū)κ┕けO(jiān)督的力度不足導(dǎo)致工程出現(xiàn)質(zhì)量問題，因此，在進行鋼結(jié)構(gòu)施工時，一方面，要嚴(yán)格要求管理人員，因為相關(guān)管理人員距離施工現(xiàn)場最近，相關(guān)的職業(yè)素養(yǎng)和技術(shù)能力也比較高，當(dāng)發(fā)現(xiàn)施工過程中出現(xiàn)細(xì)節(jié)上的問題，能夠及時準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)并整改；另一方面，高層管理人員也要行使自己的監(jiān)督職能，高層管理人員需要對土木工程的施工進行把握，因為現(xiàn)場管理人員只能著眼局部的施工，而高層管理人員需要從全局的角度進行土木工程施工的管理。

5 結(jié)束語

在土木工程施工過程中采用鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)能夠有效地保證工程的施工效率和施工質(zhì)量，但是在實際的使用過程當(dāng)中需要完善工作人員的安全管理制度、保證選用材料的質(zhì)量、提升施工人員的職業(yè)技能，才能充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在土木工程施工中的實質(zhì)性作用。