钢结构在土木工程中的应用

2012-12-29周长昱

中国新技术新产品 2012年14期

周长昱

（大庆油田房地产开发有限责任公司，黑龙江大庆163000）

1 土木工程中钢结构的特点

1.1 强度

在土木工程中材料的强度决定了建筑结构的承受能力及建筑结构的容纳效应，而对于钢结构的强度检测通常是根据国家的规定标准进行确定的，在相关的钢结构规定中已经具体列出了材料要满足的情况，例如，建筑钢结构应该满足CAN/CSA G40.20/C40.21 的标准。随着钢结构的快速发展，目前比较广泛的肯定加拿大所规定的建筑结构钢的标准，其中主要分为七个结构钢种类以及相应的结构钢的强度级别为八个。但是我们必须清楚的是并不是所有的结构钢都已经标出了强度的级别，当我们在进行每一个独立的工程时，一定要根据具体的是施工状况进行选择相应的结构钢的类型和强度级别。合理的使用结构钢对于工程的建设是非常有利的，它可以通过降低地基的尺寸，节省施工材料，减轻建筑工程的整体重量，使整个工程的成本减少了。

1.2 刚度

振动、变形等适用性参数由构件的刚度来决定，进而由结构体系的刚度来决定。结构体系的实际刚度又由其构件和连接件的分布来决定。不过简单说来，构件的刚度由材料的几何截面特性以及材料的弹性模量来决定，结构钢的弹性模量通常为200GPa。而普通密度抗压强度在20-40Gpa 范围内的混凝土其弹性模量通常在20-28GPa 范围内；即使对于高强度混凝土来说，其弹性模量也不过在40-45GPa 之间，由此可见，钢结构的钢性是混凝土的十倍及五倍左右，所以钢结构的刚性有着显著的优势。

1.3 延性

建筑物的延性主要取决于建筑结构材料的延性，所以对于地震多发地区的建筑物都会有抗震设计，而延性则是抗震建筑设计中最常用的和最重要的计算参数之一，为了使建筑物能够在地震之后仍能够屹立不倒，必须加强建筑物自身主要结构的延性。目前的建筑抗震材料当中，钢结构相对来说是延性最好的，它被广泛地应用到建筑结构设计当中，但是材料本身的延性并不代表使用这种材料的建筑结构的延性，所以针对这种情况，我们必须设计出更加合理的方案，同时制定出可靠的建筑机制。在建筑物的设计当中，延性的取得并不是靠单一的因素，而是多方面的组合，例如：足够的结构延性、材料的延性等等，而且延性的取值也应该与构件延性以及结构延性等相对应，而钢结构由于受弯构件的不稳定，就导致了其曲率性的不足。

1.4 韧性

韧性是钢结构在建筑施工上成为“宠儿” 的一个重要因素。它可以有效地减少建筑施工中的缺口位置的裂纹进一步扩散，稳定建筑物结构的塑性变型能力。它能够使建筑物中的钢结构在安装和使用的过程中承受一定的工程压力，减少建筑物整体结构的变型。钢结构的韧性可以缓冲建筑施工中的锻造、剪切等对于钢结构的压力，降低了建筑物出现裂纹的可能。钢结构要想在施工中得以被使用，就必须具备一定的韧性。特别是在涉及到交变荷载的建筑结构中。钢结构的韧性并不是一直不变的，它的韧性程度和温度的高低有很大的关系，温度越高韧性也就越强，反之也就越小。所以我们必须注意天气寒冷地区的建筑施工，在进行设计时要特别的注意钢结构的问题。

1.5 整体

根据以上对钢结构的分析可知，和钢筋混凝土比较来说，钢结构在建筑上的应用具有明显的优势，它不仅有很好的延性和强度，在一些具有异国风情建筑上的应用也是非常的广泛的，它能够很好的构建出体现异国风情的建筑部分，并且还可以为设计者提供最好的设计空间同时也能够提供最大的空间利用率。钢结构除了具有这些功能以外，它还常常在工程悬臂施工中被应用。我们可以建立钢结构的空腹托架，这样不仅有利于建筑施工中一些管道的设置还有利于建筑物中供电设备的铺设，这样可以提高建筑物的美观程度。

2 钢结构施工安装要点

2.1 选材与连接

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”字形截面等等；梁多数是焊接或者轧制的“H”型钢梁，如果要求特殊也可以符合截面，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。制孔主要有两种，一种是精度较高的数控钻孔，另一种则是精度相对较低的模板制孔。对于钢结构的安装我们可以使用多轴数控钻孔，同时在安装前要检验钢结构的螺栓参数，我们要注意的是绝不可以用榔头强行的砸入，这样会破坏钢结构的组织。

2.2 钢构件的堆放以及选择安装机械地点

通常情况下安装结构的用地面积应为结构占地面积的1.5 倍。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。各个塔式起重机之间要有相应的安全距离，以保证臂杆与塔身不相碰撞。钢结构比较适用于规整、匀称以及较平的建筑平面，所以安装流水线的布置要因地制宜。