鋼結(jié)構(gòu)在土木工程施工技術(shù)中的應(yīng)用研究

蔡明宏

(蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院 甘肅蘭州 730021)

通常來說，土木工程鋼結(jié)構(gòu)有著自身的獨(dú)特性，鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，會(huì)直接影響到鋼框架總體的支撐能力。在各國的建筑行業(yè)發(fā)展中，針對鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，已經(jīng)形成了比較嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，在各種材料的使用中，需要從鋼材的延展性與韌性等角度出發(fā)，制定嚴(yán)格的控制標(biāo)準(zhǔn)，從而避免出現(xiàn)不穩(wěn)定缺口。通過提供韌性較強(qiáng)的鋼結(jié)構(gòu)，能夠保證其在施工過程中不產(chǎn)生斷裂問題，同時(shí)防止出現(xiàn)工業(yè)彎曲與變形的情況[1]。在現(xiàn)階段的抗震結(jié)構(gòu)當(dāng)中，通常借助鋼材料來搭建框架結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)抗震效果的提升。但是在土木工程施工中，鋼結(jié)構(gòu)也存在一些缺陷，包括耐火性較差以及自身易腐蝕等，這就需要在具體施工環(huán)節(jié)中，必須要科學(xué)合理地使用，以此來實(shí)現(xiàn)整體工程項(xiàng)目質(zhì)量的提升。

1 鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)分類

從鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)類型來看，主要包括以下3種：首先，高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)。從土木工程實(shí)際建設(shè)要求出發(fā)，在高層鋼結(jié)構(gòu)當(dāng)中，主要包括框架支撐、巨型框架以及筒體框架等，同時(shí)還需要結(jié)合鋼管混凝土以及鋼筋混凝土等，滿足施工要求[2]。相較于其他建筑材料來說，鋼構(gòu)件表現(xiàn)出延性好以及質(zhì)量輕便等特點(diǎn)，能夠適應(yīng)工程建設(shè)的要求。其次，空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)。在這種結(jié)構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用下，施工效率得到了顯著提升，在造型設(shè)計(jì)方面更為美觀，可以發(fā)揮出自身剛度大的優(yōu)勢，土木工程中空間鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，主要采用多層變截面網(wǎng)架以及球節(jié)點(diǎn)平板等方式，在減少施工材料消耗的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)自身剛度的提升。最后，輕鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)。一般來說，在土木工程施工過程中，更多地借助軋制鋼板以及焊接鋼板的方式，通常在墻體與屋面維護(hù)中廣泛應(yīng)用[3]。在施工過程中，輕型彩鋼的消耗量較少可以有效地控制施工成本，成為了土木工程中常用的類型。

2 鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

2.1 優(yōu)越的性能

在鋼結(jié)構(gòu)的組成中，所包含的元素相對較多，例如鐵、錳等，同時(shí)還包括一些其他材料，在這種多樣化構(gòu)成元素的影響下，鋼結(jié)構(gòu)也表現(xiàn)出混凝土以及水泥等材料的優(yōu)勢。從鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)越的性能來看，硬度成為了其中的突出特點(diǎn)，可以為土木工程提供良好的結(jié)構(gòu)承載性能，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)抗地震災(zāi)害能力的提升[4]。此外，相較于其他普通材料來說，鋼結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出良好的延展性與韌性。在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的同時(shí)，我國在鋼材生產(chǎn)方面也取得了顯著成就，能夠從不同工程項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)際需求出發(fā)，為其提供個(gè)性化的鋼材支撐，包括耐熱鋼、不銹鋼等類型。憑借自身組裝便捷與重量較輕的優(yōu)勢，鋼結(jié)構(gòu)能夠在較大建筑空間塑造方面發(fā)揮明顯優(yōu)勢，同時(shí)可以回收再利用，實(shí)現(xiàn)了土木工程施工材料應(yīng)用效率與價(jià)值的提升。

2.2 具有較強(qiáng)的可塑性

從鋼結(jié)構(gòu)的可塑性特點(diǎn)來看，主要是在超過應(yīng)力屈服點(diǎn)以后，鋼結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)一些塑性形變，但是并不會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)斷裂的情況。在對鋼結(jié)構(gòu)可塑性進(jìn)行判斷的時(shí)候，主要標(biāo)準(zhǔn)就是在應(yīng)力作用下，鋼結(jié)構(gòu)所表現(xiàn)出的斷面收縮率以及伸長率。鋼材的韌性與可塑性之所以可以獲得較大提升，主要是因?yàn)槠渲兴械奶荚?，在?yīng)力超過鋼材的極限范圍以后，可以按照設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，調(diào)整鋼結(jié)構(gòu)的造型。在實(shí)際施工環(huán)節(jié)中，施工人員可以采用螺栓、鉚接等手段，連接結(jié)構(gòu)構(gòu)件，在現(xiàn)場施工方面更為便捷簡單[5]。同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)的重量相對較輕，運(yùn)輸壓力相對較小，可以有效促進(jìn)土木工程施工效率的提升?，F(xiàn)階段，在土木工程施工當(dāng)中，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用比重在不斷提升，尤其是針對一些較大規(guī)模的項(xiàng)目來說更為常見，包括體育館、歌劇院以及工業(yè)廠房等。如果采用傳統(tǒng)的建筑模式，則會(huì)出現(xiàn)大量柱體的分布，影響了建筑空間的使用價(jià)值，但是在鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用下，可以更好地提升空間布置的靈活性。由此可見，在土木工程施工過程中，通過積極地應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)施工過程中存在的缺陷，有效控制內(nèi)部空間中的柱體數(shù)量，同時(shí)提升建筑空間的應(yīng)用價(jià)值，增強(qiáng)工程項(xiàng)目的使用性能。

2.3 節(jié)能環(huán)保

在建筑行業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，由此產(chǎn)生的一些環(huán)境與生態(tài)問題也逐漸暴露出來。在以往土木工程建設(shè)中，需要提供大量的木材原料，這就需要加大林業(yè)資源的采伐，使得森林覆蓋率出現(xiàn)了明顯的降低?，F(xiàn)階段，我國在積極推動(dòng)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，在土木工程建筑施工中，所面臨的施工環(huán)境也發(fā)生了很多變化，必須要做到節(jié)能環(huán)保。而鋼結(jié)構(gòu)在節(jié)能環(huán)保方面有著明顯的優(yōu)勢，可以實(shí)現(xiàn)回收利用，同時(shí)安裝更為便捷，能夠有效降低工程施工總量，同時(shí)減少施工過程中出現(xiàn)的粉塵與噪音污染[6]。憑借自身成本投入少以及回收利用的優(yōu)勢，鋼結(jié)構(gòu)在目前的建筑市場中得到了廣泛應(yīng)用。通過在土木工程施工中積極地應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)，可以更好地實(shí)現(xiàn)建筑企業(yè)利潤空間的拓展，為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的有效落實(shí)提供保障。

3 鋼結(jié)構(gòu)常用的施工技術(shù)

3.1 吊裝技術(shù)

在目前的鋼結(jié)構(gòu)施工過程中，吊裝技術(shù)作為其中的常用類型，可以有效促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)施工質(zhì)量的提升。但是如果鋼結(jié)構(gòu)吊裝技術(shù)中出現(xiàn)任何一個(gè)步驟的錯(cuò)誤，都會(huì)使得施工人員的安全受到影響，同時(shí)也阻礙了鋼結(jié)構(gòu)工程施工。因此，建筑工程部門必須要從自身的實(shí)際情況出發(fā)，提供規(guī)范化的吊裝操作，同時(shí)組建專業(yè)能力較強(qiáng)的施工人員，嚴(yán)格地按照相應(yīng)的施工流程，高效、安全地開展土木工程施工工作。只有保障鋼結(jié)構(gòu)吊裝技術(shù)在一個(gè)安全的環(huán)境下開展，才能實(shí)現(xiàn)鋼柱、螺栓安全性的提升，在鋼結(jié)構(gòu)吊裝過程中，吊塔必須要安全地使用，同時(shí)有效地開展鋼結(jié)構(gòu)施工，實(shí)現(xiàn)土木工程施工質(zhì)量的提升。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)連接技術(shù)

3.2.1 焊縫連接技術(shù)

在鋼結(jié)構(gòu)施工過程中，焊接連接技術(shù)的應(yīng)用，主要是借助電弧焊產(chǎn)生的大量熱量，融化局部的鋼結(jié)構(gòu)，然后在冷卻以后形成焊縫，實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)連接部位的融合。焊縫連接技術(shù)并不會(huì)對結(jié)構(gòu)橫截面產(chǎn)生影響，整個(gè)的連接操作也更為簡單便捷，同時(shí)連接的密封性與剛度橡膠較高，可以實(shí)現(xiàn)施工作業(yè)效率的提升。此外，鋼結(jié)構(gòu)并不需要復(fù)雜技術(shù)的支撐，在施工成本方面可以得到有效控制。但是在焊縫連接技術(shù)的應(yīng)用下，也存在一定的缺點(diǎn)，在高溫的影響下，材質(zhì)也會(huì)出現(xiàn)變脆的問題，產(chǎn)生了一定的應(yīng)力以及殘余變形，造成鋼結(jié)構(gòu)的承載力與剛度下降。特別是對于部分焊接剛度來說，在超出標(biāo)準(zhǔn)范圍以后，會(huì)出現(xiàn)裂紋程度變大的問題，在低溫因素的影響下，造成鋼結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量下降。

3.2.2 螺栓連接技術(shù)

在鋼結(jié)構(gòu)的連接中，螺栓零部件的應(yīng)用比較常見，主要包括高強(qiáng)度螺栓以及普通螺栓兩種類型。在具體操作中，螺栓連接的操作比較便捷，安裝與拆卸都比較簡易，在土木工程鋼結(jié)構(gòu)連接中得到了廣泛應(yīng)用。但是在這一過程中，必須要在鋼結(jié)構(gòu)的表面，進(jìn)行開孔處理，在對孔拼裝的過程中，使得工作量增加。此外，在土木工程鋼結(jié)構(gòu)中，對于制造精度有著更高的要求，在鋼結(jié)構(gòu)螺栓口削弱的同時(shí)，會(huì)出現(xiàn)鋼材消耗增加的問題，材料成本提升。

3.2.3 鉚釘連接技術(shù)

在鉚釘連接技術(shù)應(yīng)用中，主要是頂桿燒紅以后，將帶有半圓形的預(yù)制釘頭鉚釘，借助鉚釘槍設(shè)備，將鋼結(jié)構(gòu)加固連接。在鉚釘連接技術(shù)的應(yīng)用下，可以提供穩(wěn)定的鉚接傳力，同時(shí)具有較強(qiáng)的可塑性與連接韌性，可以實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)連接質(zhì)量的提升。在土木工程中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，需要合理地應(yīng)用各種連接技術(shù)，滿足施工要求。但是在鉚釘連接過程中，工藝相對比較復(fù)雜，需要大量鋼材的支持，但是工程量相對較大，這就造成其使用頻率相對較低，更多地采用焊接連接以及螺栓連接技術(shù)。

4 鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用中存在的制約因素

4.1 防火性能較差

在鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，防火性能較差已經(jīng)成為了主要制約因素，建筑結(jié)構(gòu)在200 ℃以下的時(shí)候，鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較高。但是如果所處環(huán)境溫度超過200 ℃以后，則會(huì)造成鋼材的綜合性能受到影響，特別是在超過600 ℃以后，鋼結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)明顯的變形，自身的穩(wěn)定性也無法保障。所以，如果出現(xiàn)不良火災(zāi)以后，鋼結(jié)構(gòu)的損害程度比較嚴(yán)重，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了混凝土結(jié)構(gòu)，甚至?xí)霈F(xiàn)結(jié)構(gòu)坍塌的情況。

4.2 鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)不完善

當(dāng)前，盡管我國在鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)方面已經(jīng)制定了相應(yīng)的制度，但是從具體應(yīng)用情況來看，在諸多因素的制約下，依舊存在許多的問題，使得土木工程施工質(zhì)量受到了一定影響。比如：在工程項(xiàng)目規(guī)劃階段，由于施工材料用量預(yù)算準(zhǔn)確度較低，造成具體施工中出現(xiàn)了嚴(yán)重的材料浪費(fèi)情況。鋼材生產(chǎn)廠家為了提升自身的經(jīng)濟(jì)效益，出現(xiàn)了擅自降低生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)的情況，造成其所生產(chǎn)的鋼材并不符合審核標(biāo)準(zhǔn)。如果這些建筑材料應(yīng)用到土木工程項(xiàng)目以后，則很難提升施工質(zhì)量。在這種情況下，相關(guān)部門必須要從建筑鋼材的實(shí)際情況出發(fā)，完善鋼結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合其應(yīng)用實(shí)際情況，優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，為建筑行業(yè)的發(fā)展提供可靠保障。

4.3 專業(yè)技術(shù)人員缺乏

從我國建筑行業(yè)的發(fā)展來看，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用相對較晚，這就造成其在專業(yè)技術(shù)人員方面存在明顯的不足，對于鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也產(chǎn)生了不利影響。相較于混凝土結(jié)構(gòu)來說，鋼結(jié)構(gòu)所構(gòu)建的技術(shù)體系并不完善，存在許多不足之處，現(xiàn)有的專業(yè)性技術(shù)人才，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足土木工程建筑發(fā)展的需求。在這種情況下，鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用與推廣受到了一定阻礙，同時(shí)也無法將鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。

5 土木工程中鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)

5.1 完善施工前準(zhǔn)備工作

鋼結(jié)構(gòu)施工前的準(zhǔn)備工作，會(huì)對其施工效果產(chǎn)生直接的影響。相關(guān)建筑工程部門通過完善鋼結(jié)構(gòu)材料、機(jī)械設(shè)備的準(zhǔn)備工作，可以實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度與效率的提升，改善建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。建筑工程部門應(yīng)該從土木工程項(xiàng)目的實(shí)際情況出發(fā)，保障施工人員能夠順利地使用各種建材與設(shè)備，為鋼結(jié)構(gòu)施工奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。特別是在鋼結(jié)構(gòu)施工材料采購中，必須要保證其材料強(qiáng)度符合工程質(zhì)量的要求，在進(jìn)行科學(xué)計(jì)算以后，篩選硬度與剛度合適的鋼結(jié)構(gòu)部件，提升施工質(zhì)量。在建筑工程施工過程中，需要積極地借助現(xiàn)代化的施工設(shè)備，提升施工質(zhì)量，同時(shí)為土木工程施工奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

5.2 涂抹油漆防止銹蝕

在鋼結(jié)構(gòu)焊接完成以后，必須要進(jìn)行油漆的涂抹，從而避免出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)銹蝕的情況，實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)抗腐蝕性能的提升，增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。施工人員需要開展鋼材的基礎(chǔ)處理以后，保障鋼材表面處于清潔狀態(tài)，然后根據(jù)其銹蝕情況，借助鋼絲刷，反復(fù)刷磨，保障鋼材表面的平滑。如果鋼材的銹蝕面積相對較大，則需要借助砂輪機(jī)來配合清理，在防銹漆涂刷之前，必須要保障鋼材表面干燥，同時(shí)注意保護(hù)鉚孔，避免涂料進(jìn)入，在防銹漆干燥以后，使用油漆配套的膩?zhàn)?，刮平表面，同時(shí)對膩?zhàn)舆M(jìn)行打磨處理。在油漆涂刷的最后環(huán)節(jié)，需要進(jìn)行磷化底漆的涂刷，主要包括底漆與磷化液等。

5.3 完善監(jiān)督機(jī)制

為了更好地發(fā)揮出鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，必須要構(gòu)建完善的監(jiān)督機(jī)制，對工作人員的行為與思想進(jìn)行規(guī)范，保障其嚴(yán)格地按照相應(yīng)的操作步驟，提升施工質(zhì)量。工作單位也需要從實(shí)際情況出發(fā)，進(jìn)行監(jiān)督機(jī)制的構(gòu)建，完善監(jiān)管內(nèi)容。管理人員需要監(jiān)督各項(xiàng)機(jī)制的落實(shí)，實(shí)現(xiàn)自身法律法規(guī)意識(shí)的提升。工作人員在提升自身技術(shù)水平與知識(shí)技能的同時(shí)，做到與時(shí)俱進(jìn)，改變以往傳統(tǒng)的工作理念，將各種先進(jìn)技術(shù)方法引入其中，掌握鋼結(jié)構(gòu)的施工技巧。此外，工作人員必須要提升自身的安全管理意識(shí)，在施工過程中，需要嚴(yán)格地按照施工要求，佩戴安全器具，保障施工安全。在施工過程中，需要聘請一些專業(yè)的工程監(jiān)理單位，開展有效的工程監(jiān)督管理，減少安全隱患，實(shí)現(xiàn)施工質(zhì)量的提升。

5.4 強(qiáng)化施工設(shè)計(jì)與技術(shù)指導(dǎo)

在土木工程施工過程中，鋼結(jié)構(gòu)施工的設(shè)計(jì)與技術(shù)指導(dǎo)工作，可以更好地滿足具體的施工要求。在建筑工程部門施工中，通過組建專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，指導(dǎo)鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)與設(shè)計(jì)圖紙等，提升作業(yè)質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)施工過程中，必須要保證每一位人員都可以形成正確的施工意識(shí)，提升對鋼結(jié)構(gòu)施工的重視程度，減少以往施工過程中出現(xiàn)的不良行為。在施工過程中，必須要提升自身的施工素養(yǎng)與能力，保障鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)可以得到有效的應(yīng)用。特別是在建筑工程部門中，應(yīng)該結(jié)合具體的施工要求，開展全面性的監(jiān)督工作，同時(shí)提供合理性的建議，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)施工技術(shù)的有效落實(shí)，改善鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。

6 結(jié)語

在當(dāng)前的土木工程施工過程中，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用更為廣泛，憑借自身優(yōu)越的性能以及較強(qiáng)的可塑性，為現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展提供了可靠保障。在相關(guān)建筑工程部門中，必須要掌握各種鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的要點(diǎn)，將鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的價(jià)值充分發(fā)揮出來，提升施工質(zhì)量。這就需要強(qiáng)化對材料與技術(shù)的管理工作，解決目前施工過程中存在的問題，改善土木工程施工水平，實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。