论文部分内容阅读
摘要：钢结构凭借其独有的特点，被广泛应用于土木工程建设中。在具体施工过程中，应对钢结构的优点加以充分利用，而对其不足地方，要采取相应的措施进行改进。文章主要介绍了钢结构的特点，并分析了其在土木工程中的具体应用。
关键词：土木工程；钢结构；应用
中图分类号：S969文献标识码： A
1、钢结构的特点
钢结构应用在土木工程中十分广泛，其主要取决于钢结构的独特性能。
1.1、钢材性能好
通常所说的钢结构是在钢材中掺入锰、钛、硅等元素构成的合金材料。钢结构的强度和刚度都十分高，具有很强的抗壓和抗拉能力，防震性能也比较好，使得建筑结构的质量可以得到充分的保证。再者，拥有良好的韧性和延展性，结构具有很好的稳定性和承压能力。同时，由于钢材中可以融合多种其他的元素，可以对钢材的性能进行有针对性的改进，得到具有高韧性、抗疲劳、抗冲击、耐氧化的特种钢材，使建筑物的质量得到充分的保证。
1.2、施工便捷
现阶段，对于具体的现浇混凝土工作来说，需要进行连续施工，在冬季施工时还会受到气温等因素的影响，而钢结构在施工上具有很强的优势，首先其构件加工是不受环境条件影响的，并可同时在多个加工厂制作加工，现场安装也较为方便，还省去了混凝土支模、养护等工序，加快了施工速度，有效缩短工期，从而达到降低成木的目的，提高了经济效益。其次钢结构对施工现场进行作业的量相对较小，施工方面的临时用地也相应较小，减少了对周围环境的污染。第三，随着计算机结构化的分析设计软件快速发展，钢结构可以将设计和生产结合在一起、设计人员完成设计后，生产线就可将产品完成制作，并将隔热、节能、门窗、防水等成套综合使用，提高了住宅的产业化水平。
1.3、用途广泛
钢结构具有很好的耐压性和韧性，自身重量轻，广泛应用于影院、机场、体育馆等传统的土木工程难以做到的大跨度结构中。在大空间大跨度结构中，如果用于支撑的柱子过少，建筑物的质量就得不到保证，柱子过多则会影响空间的平面布置，而钢结构就可以用于不需要柱子支撑的大空间结构体系。同时，钢结构因其具有良好的焊接性能从而具备很高的可塑性，在工程中应用广泛。此外，随着各种轻质钢材的出现，结构自重进一步降低，不仅对地基的要求有所降低，还可以节约建筑的成本。
1.4、节能环保
在钢结构建筑的施工过程中，由于施工的作业量不大，产生的噪音比较少，施工中产生的废料可以进行有效的回收利用，对环境的影响较小，再加上钢结构的投入相对较少、产生的收益高、拆卸方便等优点，使其成为土木工程施工建设中一个重要的组成部分。相对于混凝土结构来说，钢结构用钢材代替了砂石混凝土等材料，在施工过程中不会产生粉尘，对环境的污染较小。同时钢材也便于存放，回收利用率高，不会产生很多的建筑垃圾，减小了环境的压力。
2、土木工程中对钢结构性能的具体要求
2.1强度
随着社会的进步，科技的发展，近几年建筑用钢发生很大的变化，现在建筑结构钢的标准定出7个钢种和8个强度级别，而过去建筑结构所用的屈服强度和抗拉强度的相关数据均来自于CISC（2006）历史记录，相比较而言，建筑用钢整体的强度得到大幅度的加强。一般来说，材料的强度决定了构件的承受和容纳能力，因此，对于一个特定的钢结构设计来说，在钢的选择上是非常重要，既要是特定的钢种类型，又要在强度级别满足要求。对于建筑来说，从整体建筑结构分析，采用钢结构不仅可以减轻结构本身的重量，还可以减少材料消耗，同时还能减少支撑部件与地基的尺寸，并最大限度地节约工程成本。结构钢的性能可以利用相关的国家标准确定，如CANCSA-S16-01，AISC，类似的还有钢筋混凝土结构设计国家标准(CSA，2004)，这些标准中列举出了可以使用的材料。
2.2、刚度
材料的刚度取决于材料的刚度和几何截面。通常来说，结构钢的弹性模量是200Gpa，一般普通密度抗压强度在20—40Gpa范围内的混凝土的弹性模量是20——28Gpa，而高强度的混凝土的弹性模量一般在40——45Gpa范围内.由此可见，钢材料的刚性是普通混凝土的10倍，是高强混凝土的5倍左右。
2.3、韧性
钢结构的韧性受气温影响很大，能够随着温度的降低而减少。因而在寒冷的条件下对于钢结构的设计要考虑到钢材本身的韧性。
2.4、延性
一般一个具有延伸性的设计就要有相应的足够的材料表截面和材料、结构、构件的延性，同时要注意延性值的需求要与变延性水平、构件延性和位移延性相匹配。
3、钢结构在土木工程中的应用分析
由于结构设计理论和计算技术的进步，钢材性能的提高、连接技术的发展以及多功能建筑的需求，钢结构更加体现出其卓越的优越性，再加上现代住宅逐渐走向了产业化和商品化，钢结构的应用越来越广泛，尤其在超高层建筑中，钢结构体系已远领先于其他结构体系。据统计，世界上最高的11幢建筑中，采用钢结构的占45%，采用钢—混凝土混合结构的占18%，采用钢混凝土组合结构的占11%，采用钢筋混凝土结构的占26%。
3.1、油漆工艺流程
(1)基层处理。油漆工作前要先清理金属表面，包括油渍、锈迹、尘土等，如果表面有比较严重的腐蚀，则要用钢丝刷和铲刀清理干净，如果面积过大，则可使用砂轮机清理；(2)涂防锈漆、刮腻子、油漆的进行必须要保持金属表面的干燥，涂漆时，要注意油漆的饱和度以及细节的处理，要注意的是，铆钉内防锈漆变干后，应使用腻子对表面进行刮平，腻子变干后还要打磨，并且将表面清理干净；(3)涂磷化底漆涂上磷化底漆两小时后，将磷化残留清理干净，干燥后表面会生成灰褐色的磷化膜，之后再涂底漆；(4)涂刷面漆钢材表面的涂刷要注意油漆的饱和度和均匀，并且尽量无色差，通常要刷两次以上，保证油漆厚度在70um以上，避免漏油和凹凸不平的现象发生。
3.2、选材以及结构连接
钢材通常分为板材、型材、金属制品以及管材四大类。土木工程中的建筑钢材通常采用普通的低合金钢、优质碳素结构钢以及普通碳素钢等，碳钢的塑性比较低，但是硬度强度比较高。在钢结构中，柱子截面一般多为箱形截面或者宽翼缘“工”字形，另外还有“十”字形截面等。梁多数是焊接或者轧制的“H"型钢梁，在安装前要对主要的焊接接头做焊接工艺的试验，定出焊接的格料和各项参数。梁与梁之间、梁与柱之间的连接，可以采取焊接连接或者高强螺栓连接，要注意高强螺栓的连接孔位的精度。
3.3、堆放和机械安装地点的选择
通常情况下安装结构的用地面积应该比结构占地面积要大。依照安装流水的顺序，从中转堆场配套运送至现场的钢构件要采用装卸机械把其安置于安装机械的回转半径内。如果因为运输的原因造成了构件的变形，则在施工现场就要加以矫正。一般钢结构的安装采用的是塔式起重机，臂杆长度要有足够的覆盖面，并且起重能力要相应足够，从而满足各种不同部位构件的起吊要求。钢丝绳容量也要能满足起吊的高度要求，起吊速度有足够的档次可以满足安装要求。在多机作业的情况下，臂杆的高差要足够，以避免不安全的碰撞，保证安全运转。
结束语
“钢结构是环保建筑，钢结构符合可持续发展概念”——21世纪钢结构将占领广阔的建筑市场。随着经济建设的蓬勃发展和交流的进一步扩大，要建造更多的高层建筑、桥梁和大型公共场所，同时新型智能化小区等建筑物的需求也逐渐增多，因此，钢结构在土木工程建设中存在着巨大的发展空间。
参考文献：
[1]朱颖慧.钢结构在土木工程中的应用研究[J].科技与企业，2014，11:253.
[2]李德仁.钢结构在土工建设中的应用分析[J].科技创新与应用，2014，07:195.
[3]朱云龙.浅论钢结构在土木工程中的应用研究[J].价值工程，2013，13:102-103.
[4]贾雪.浅谈钢结构在土木工程中的应用[J].科技与企业，2013，12:208.
[5]陈明举.基于钢结构在土木工程中的应用研究[J].科技致富向导，2013，35:214+217.
关键词：土木工程；钢结构；应用
中图分类号：S969文献标识码： A
1、钢结构的特点
钢结构应用在土木工程中十分广泛，其主要取决于钢结构的独特性能。
1.1、钢材性能好
通常所说的钢结构是在钢材中掺入锰、钛、硅等元素构成的合金材料。钢结构的强度和刚度都十分高，具有很强的抗壓和抗拉能力，防震性能也比较好，使得建筑结构的质量可以得到充分的保证。再者，拥有良好的韧性和延展性，结构具有很好的稳定性和承压能力。同时，由于钢材中可以融合多种其他的元素，可以对钢材的性能进行有针对性的改进，得到具有高韧性、抗疲劳、抗冲击、耐氧化的特种钢材，使建筑物的质量得到充分的保证。
1.2、施工便捷
现阶段，对于具体的现浇混凝土工作来说，需要进行连续施工，在冬季施工时还会受到气温等因素的影响，而钢结构在施工上具有很强的优势，首先其构件加工是不受环境条件影响的，并可同时在多个加工厂制作加工，现场安装也较为方便，还省去了混凝土支模、养护等工序，加快了施工速度，有效缩短工期，从而达到降低成木的目的，提高了经济效益。其次钢结构对施工现场进行作业的量相对较小，施工方面的临时用地也相应较小，减少了对周围环境的污染。第三，随着计算机结构化的分析设计软件快速发展，钢结构可以将设计和生产结合在一起、设计人员完成设计后，生产线就可将产品完成制作，并将隔热、节能、门窗、防水等成套综合使用，提高了住宅的产业化水平。
1.3、用途广泛
钢结构具有很好的耐压性和韧性，自身重量轻，广泛应用于影院、机场、体育馆等传统的土木工程难以做到的大跨度结构中。在大空间大跨度结构中，如果用于支撑的柱子过少，建筑物的质量就得不到保证，柱子过多则会影响空间的平面布置，而钢结构就可以用于不需要柱子支撑的大空间结构体系。同时，钢结构因其具有良好的焊接性能从而具备很高的可塑性，在工程中应用广泛。此外，随着各种轻质钢材的出现，结构自重进一步降低，不仅对地基的要求有所降低，还可以节约建筑的成本。
1.4、节能环保
在钢结构建筑的施工过程中，由于施工的作业量不大，产生的噪音比较少，施工中产生的废料可以进行有效的回收利用，对环境的影响较小，再加上钢结构的投入相对较少、产生的收益高、拆卸方便等优点，使其成为土木工程施工建设中一个重要的组成部分。相对于混凝土结构来说，钢结构用钢材代替了砂石混凝土等材料，在施工过程中不会产生粉尘，对环境的污染较小。同时钢材也便于存放，回收利用率高，不会产生很多的建筑垃圾，减小了环境的压力。
2、土木工程中对钢结构性能的具体要求
2.1强度
随着社会的进步，科技的发展，近几年建筑用钢发生很大的变化，现在建筑结构钢的标准定出7个钢种和8个强度级别，而过去建筑结构所用的屈服强度和抗拉强度的相关数据均来自于CISC（2006）历史记录，相比较而言，建筑用钢整体的强度得到大幅度的加强。一般来说，材料的强度决定了构件的承受和容纳能力，因此，对于一个特定的钢结构设计来说，在钢的选择上是非常重要，既要是特定的钢种类型，又要在强度级别满足要求。对于建筑来说，从整体建筑结构分析，采用钢结构不仅可以减轻结构本身的重量，还可以减少材料消耗，同时还能减少支撑部件与地基的尺寸，并最大限度地节约工程成本。结构钢的性能可以利用相关的国家标准确定，如CANCSA-S16-01，AISC，类似的还有钢筋混凝土结构设计国家标准(CSA，2004)，这些标准中列举出了可以使用的材料。
2.2、刚度
材料的刚度取决于材料的刚度和几何截面。通常来说，结构钢的弹性模量是200Gpa，一般普通密度抗压强度在20—40Gpa范围内的混凝土的弹性模量是20——28Gpa，而高强度的混凝土的弹性模量一般在40——45Gpa范围内.由此可见，钢材料的刚性是普通混凝土的10倍，是高强混凝土的5倍左右。
2.3、韧性
钢结构的韧性受气温影响很大，能够随着温度的降低而减少。因而在寒冷的条件下对于钢结构的设计要考虑到钢材本身的韧性。
2.4、延性
一般一个具有延伸性的设计就要有相应的足够的材料表截面和材料、结构、构件的延性，同时要注意延性值的需求要与变延性水平、构件延性和位移延性相匹配。
3、钢结构在土木工程中的应用分析
由于结构设计理论和计算技术的进步，钢材性能的提高、连接技术的发展以及多功能建筑的需求，钢结构更加体现出其卓越的优越性，再加上现代住宅逐渐走向了产业化和商品化，钢结构的应用越来越广泛，尤其在超高层建筑中，钢结构体系已远领先于其他结构体系。据统计，世界上最高的11幢建筑中，采用钢结构的占45%，采用钢—混凝土混合结构的占18%，采用钢混凝土组合结构的占11%，采用钢筋混凝土结构的占26%。
3.1、油漆工艺流程
(1)基层处理。油漆工作前要先清理金属表面，包括油渍、锈迹、尘土等，如果表面有比较严重的腐蚀，则要用钢丝刷和铲刀清理干净，如果面积过大，则可使用砂轮机清理；(2)涂防锈漆、刮腻子、油漆的进行必须要保持金属表面的干燥，涂漆时，要注意油漆的饱和度以及细节的处理，要注意的是，铆钉内防锈漆变干后，应使用腻子对表面进行刮平，腻子变干后还要打磨，并且将表面清理干净；(3)涂磷化底漆涂上磷化底漆两小时后，将磷化残留清理干净，干燥后表面会生成灰褐色的磷化膜，之后再涂底漆；(4)涂刷面漆钢材表面的涂刷要注意油漆的饱和度和均匀，并且尽量无色差，通常要刷两次以上，保证油漆厚度在70um以上，避免漏油和凹凸不平的现象发生。
3.2、选材以及结构连接
钢材通常分为板材、型材、金属制品以及管材四大类。土木工程中的建筑钢材通常采用普通的低合金钢、优质碳素结构钢以及普通碳素钢等，碳钢的塑性比较低，但是硬度强度比较高。在钢结构中，柱子截面一般多为箱形截面或者宽翼缘“工”字形，另外还有“十”字形截面等。梁多数是焊接或者轧制的“H"型钢梁，在安装前要对主要的焊接接头做焊接工艺的试验，定出焊接的格料和各项参数。梁与梁之间、梁与柱之间的连接，可以采取焊接连接或者高强螺栓连接，要注意高强螺栓的连接孔位的精度。
3.3、堆放和机械安装地点的选择
通常情况下安装结构的用地面积应该比结构占地面积要大。依照安装流水的顺序，从中转堆场配套运送至现场的钢构件要采用装卸机械把其安置于安装机械的回转半径内。如果因为运输的原因造成了构件的变形，则在施工现场就要加以矫正。一般钢结构的安装采用的是塔式起重机，臂杆长度要有足够的覆盖面，并且起重能力要相应足够，从而满足各种不同部位构件的起吊要求。钢丝绳容量也要能满足起吊的高度要求，起吊速度有足够的档次可以满足安装要求。在多机作业的情况下，臂杆的高差要足够，以避免不安全的碰撞，保证安全运转。
结束语
“钢结构是环保建筑，钢结构符合可持续发展概念”——21世纪钢结构将占领广阔的建筑市场。随着经济建设的蓬勃发展和交流的进一步扩大，要建造更多的高层建筑、桥梁和大型公共场所，同时新型智能化小区等建筑物的需求也逐渐增多，因此，钢结构在土木工程建设中存在着巨大的发展空间。
参考文献：
[1]朱颖慧.钢结构在土木工程中的应用研究[J].科技与企业，2014，11:253.
[2]李德仁.钢结构在土工建设中的应用分析[J].科技创新与应用，2014，07:195.
[3]朱云龙.浅论钢结构在土木工程中的应用研究[J].价值工程，2013，13:102-103.
[4]贾雪.浅谈钢结构在土木工程中的应用[J].科技与企业，2013，12:208.
[5]陈明举.基于钢结构在土木工程中的应用研究[J].科技致富向导，2013，35:214+217.