钢结构在土木工程施工技术中的应用

2021-12-06张君媛汾西矿业集团孝义公司工程部

门窗 2021年4期

张君媛汾西矿业集团孝义公司工程部

1 前言

在土木工程的施工过程中采用钢结构技术，通常情况在建设过程中施工人员应用的钢结构形式分为外框钢结构和劲性核心筒这两种，同时，钢结构在施工过程中主要分布在建筑钢梁、建筑外框钢柱以及核心劲性钢柱等结构之中。在土木工程钢结构的实际应用过程中，施工人员需根据实际的施工情况注意许多事项。主要包括施工人员在施工过程中需要严格把控钢结构的加工制作过程、进行钢结构的安装与焊接工序时需要工作人员做好相应的测量以及控制工作，同时在实际的施工过程中需要进行严格的管理保证工作人员和施工材料的安全，这样才能确保在土木工程施工过程中钢结构技术的施工质量与施工效率。

2 土木工程施工过程中钢结构技术的基本概念

土木工程施工过程中钢结构的应用主要是进行钢材料的组成，钢结构通常情况下是由型钢和钢板等材料进行拼装而成。随着施工技术的不断发展，逐渐将传统的较为复杂的钢结构工艺转化为更加简单便捷的模式，同时也大幅度降低钢结构整体的重量，这种技术进步能够让大型的体育场馆、高层建筑和工业厂房等工程更好的应用钢结构设施。施工方在土木工程的建设过程中使用钢结构进行施工能够有效地提升建筑物整体的稳定性。

混凝土结构与钢结构结合使用，能够形成一种更为牢固的结构，使用这种结合技术能够有效地提升建筑物整体的质量，这种施工技术统称为层压密注浆技术。实际操作就是将混凝土和钢材按照规定的比例结合起来，通过内外压力使得两种材料结合得更为紧密，这项工艺的主要施工流程是将钢结构进行准确定位钻孔以及注浆，施工完成之后对水泥的固化程度和珠江口结构的稳定性进行检查。另外在土木工程的施工过程中还有一种较为常见的钢结构技术，是将钢结构进行焊接固定，用这种方式提升钢结构的质量。这种工艺需要施工人员在施工过程中严格执行焊接的操作流程，在进行焊接之前对相应设备进行检查、预热除锈以及加装焊接板等，特别注意在焊接过程中详细检查钢结构的孔隙、角度错口量以及钝边。除此之外，在实际的施工过程中还需要工程管理方对现场施工人员进行全面的安全教育，建立一整套科学有效的管理体系，确保整体工程的施工安全和施工质量。

3 钢结构的技术特点

3.1 可塑性强

钢结构可塑性强主要体现在预应力比较大，同时在超过屈服点之后能够产生一定的塑性形变，有效防止结构出现断裂。这是其他材料在实际的使用过程中所不具备的特点。在钢结构的应用过程中，需要全面分析钢结构在应力作用下的断面收缩率和伸长率，通过这种方式能够准确获得钢结构可塑性的大小。钢结构可塑性较强的主要原因是钢结构内部含有大量的碳元素，能够有效地提升钢材的韧性，在使用过程中不必过于担心应力超出材料能够承受的范围。技术人员能够按照设计的需求对钢结构的造型进行相应的调整，这样可以有效地提升土木工程的施工质量，还可以确保建筑的美观性。

3.2 性能优越

钢结构主要由铁和锰等材料构成，这些元素促使钢结构具有非常优越的性能。在一定程度上钢结构具备混凝土和水泥等材料的优势，还可以发挥出这些材料所不具备的作用。钢结构的硬度较大，在土木工程的使用过程中具有良好的承载性，可以用来抵御地震等类型的灾害。除此之外，钢结构还具备良好的韧性和延展性，普通材料在这方面与钢结构没有可比性。

伴随科学技术的快速发展，钢结构的技术也在不断提升，在工程建设中的使用效果也更加优秀。钢结构可以满足不同工程项目的特点和要求，这一方面体现了钢结构具备的特定性能。在利用钢结构时，因其重量较轻，降低了施工人员的操作以及组装难度，因此钢结构在土木工程建设中具有广阔的利用空间。钢结构的使用能够有效地提升土木工程建设的施工效率和施工质量。

3.3 节能环保

节能环保符合土木工程建设未来的发展趋势，能够降低工程建设所造成的环境污染。在土木工程中采用钢结构，还能够降低传统的土木工程对于林业资源的消耗，进而提升了对于林业资源的保护力度。在我国社会经济现代化的发展进程中，加强生态环境的控制力度，避免因过度开发资源导致自然生态失衡。使用钢结构还能够提升土木工程结构的环保型，有效降低施工过程中产生的噪音和粉尘，从而进行节能环保。

4 钢结构在土木工程施工中的应用

4.1 科学选择钢结构材料

在选择钢结构材料时，主要是为了确保钢结构具备相应的承载力，避免钢结构施工完成之后，受到外部条件影响，造成脆性破坏，对土木工程整体的质量造成影响。在实际的选材过程中，还应充分考虑钢结构的工作环境、钢结构的荷载特征、钢结构应力状态以及结构形式等因素，以此为基础，严格执行《钢结构设计规范》中的相关规定，确保合理选择钢结构材料。针对土木工程施工，在选择钢结构材料时，主要选择低合金钢和碳素钢。针对土木工程施工柱面结构，应选择箱型截面钢结构或者工字钢，针对具有一些特殊要求的工程，会适当选用复合型钢截面。在实际的土木工程钢结构选择时，需要针对不同钢截面的要求，做出合理选择。

4.2 合理选择钢结构连接技术

在土木工程建设中，主要有三种钢结构连接技术可供选择，每一种连接技术都有其各自的优缺点，需要结合实际的土木工程施工情况选择合理的连接技术：

4.2.1 铆钉连接

铆钉连接是一种使用一段制作成半圆形丁头的铆钉，通过高温加热至钉杆变红之后，将铆钉快速地插入到连接件的钉孔内，使用铆钉枪将另一端也打铆成钉头，从而达到紧固钢结构连接的目的，这种连接技术具有可塑性好、韧性强以及铆接传力可靠等优点，能够有效地保证钢结构连接的质量，这种连接方式可以用在直接承受动力荷载钢结构和重型钢结构的连接。该连接技术的缺陷在于铆接工艺在实际的施工过程中较为复杂，对于钢材的消耗也比较多，施工过程中的工作量相对较大，所以在实际的土木工程施工中使用的较少。

4.2.2 螺栓连接技术

螺栓连接技术是通过使用螺栓零件将钢结构进行连接，主要有高强度螺栓和普通螺栓两种。这种钢结构连接技术在实际的施工应用中较为简单，安装也非常方便，所以非常适合进行现场安装，拆卸起来也是非常的方便，在临时钢结构连接的场景以及需要经常装拆的钢结构中得到广泛使用。

这项连接技术在实际的使用过程中也具有一定的缺点，在连接之前需要对钢结构的表面打孔，在拼装的过程中需要精确地对准每一个孔道，这种情况增加了一定的工作量，同时对于钢结构的制造精度具有很高的要求，螺栓孔在一定程度上还会对钢构件的截面造成削弱，对于钢材的损耗也比较多，从而导致材料的成本过高。

4.2.3 焊缝连接

焊缝连接是利用电弧焊所产生的热量，对局部钢结构进行融化，经过凝结之后形成焊缝，从而对钢结构起到连接作用。该项技术的主要优点是不会削弱钢结构的截面，连接构造也相对接单，实际操作起来也非常方便，同时具有良好的密封性和连接刚度，实际的施工效率也是非常得高，在一定程度上还可以节约钢材。这项连接技术的缺点是由于高温会对焊缝附近的钢结构造成影响，容易导致钢材变脆，与此同时会产生一定的残余变形和焊接残余应力，对于钢结构的刚度和承载力具有一定的负面影响。一部分焊缝连接的位置刚度过大，导致原有的部分局部裂缝快速扩大，处在低温环境中，出现脆断的概率更大。焊缝连接部位的韧性和塑性降低时，还可能会导致钢结构的疲劳强度有所降低。

4.3 油漆涂抹养护

在土木工程施工过程中使用钢结构，由于钢材自身所具备的特性以及外部环境造成的影响，锈蚀问题时有发生，这对钢结构的承载能力造成非常严重的影响，同时不利于钢结构安全稳定性的提高。所以在施工过程中需要专业的施工人员进行油漆涂抹，加强钢结构的表面防护措施。涂抹油漆之前，工作人员需要对钢结构进行基础性的处理，保证钢结构的表面干净平整，将之前产生的锈蚀的位置刷磨干净，再使用粗砂布打磨，确保钢结构的表面符合油漆涂抹要求。除此之外，在进行油漆涂抹工作时，需注意保持均匀始终，在涂抹完成之后，需要做好相应的防护措施，避免人为导致漆面出现剐蹭，对油漆干燥的效果造成影响。

4.4 钢结构吊装

在土木工程的施工期间，钢结构技术使用非常关键的一个环节就是吊装施工，这个环节安装速度的快慢和安装质量的好坏，对于工程项目的施工质量和施工效果具有重大的影响。所以，在土木工程施工前，相关工作人员需要制定详细的规划，针对吊装结构的安装区以及详细的吊装流程进行全面的检查。在施工前做好所需的施工规划，根据整个土木工程施工的设计图纸和平面示意图，对工程的内部结构、外部结构以及塔吊的数量进行科学的分析研究，促使吊装技术充分发挥最佳的使用效果，进而提升土木工程施工中钢结构技术的应用效果。

4.5 严格监督钢结构施工

在每一个施工环节内，对于施工现场需要进行严格的监督，避免因对施工监督的力度不足导致工程出现质量问题，因此，在进行钢结构施工时，一方面，要严格要求管理人员，因为相关管理人员距离施工现场最近，相关的职业素养和技术能力也比较高，当发现施工过程中出现细节上的问题，能够及时准确地发现并整改；另一方面，高层管理人员也要行使自己的监督职能，高层管理人员需要对土木工程的施工进行把握，因为现场管理人员只能着眼局部的施工，而高层管理人员需要从全局的角度进行土木工程施工的管理。