钢结构在土木工程施工技术中的应用分析

2022-11-11黄光军

中国建筑金属结构 2022年6期

黄光军

0 引言

钢结构是衔接我国轻工业以及重工业领域的关键技术，当前业界已能够对土木建筑结构的各项力学特性进行重点观测和在线统计分析。在土木工程项目的施工现场中，钢结构施工技术措施的有效应用过程，需要精准适配各项高精密的仪器设备和工程文件等资源，并对焊接以及吊装操作过程进行严格的质量监督和安全监控管理，确保现场施工过程的连贯性。

1 土木工程中常见的钢结构

1.1 高层钢结构

在土木工程项目的施工作业现场中，高层钢结构主要应用在中高层建筑物结构内部以及侧面，并能够为承重墙以及支撑性梁柱结构提供不同方向的支撑力，但是高层钢结构的自重普遍较轻，因此也能够与装配式结构进行精准衔接。但是高层钢结构的框架剪力系数并不稳定，因此需要对其表面进行多维度固定，并充分运用环保防火涂料才能够显著降低其导热系数，还需要尽量提高其耐火极限数据指标。在土木建筑物施工作业现场中，应用高层钢结构以及对应的施工技术方案，对设计单位的施工图设计质量要求更高，因此也会引发较多争议和矛盾。在土木工程项目的施工作业现场中，若选用高层钢结构的施工技术方案，施工单位和监理单位的相关人员还需要对钢结构框架的受力状态进行全面检测，以免影响其他建筑物结构的内部空间稳定性和资源利用状态。高层钢结构能够与装配式构件和模板材料进行精准衔接，但是需要对吊装程序和焊接程序进行严格控制，以免影响建筑物整体结构的稳定性和承载力水平。

1.2 空间钢结构

在土木工程的施工作业现场中，空间钢结构的应用也相对比较广泛，并且能够对钢材的外部线形进行精准管控，并有效降低施工成本，土木工程项目的可拓展性特征更加明显。钢结构材料的自重普遍较轻，但是也需要在其他固定和防护措施的配合之下，才能够完成指定的支撑功能应用目标，并且非常耗费设计单位的工作精力，也需要对空间钢结构的抗剪性能指标进行重点评测。在土木工程的施工阶段内，索膜结构和大跨悬索结构的应用过程非常稳定，并且能够与设计图纸中的相关规定标准吻合。但是在对大中型建筑物结构进行结构设计和深化设计的过程中，建设单位和设计单位需要对空间钢结构的实际受力状况进行预测和模拟分析，才能够进一步确定是否存在其他施工技术应用风险因素，并且需要对空间结构和框架类结构的建筑物、构筑物进行全面的力学分析，才能够尽量减少整体施工成本费用和安全隐患因素。空间钢结构主要应用在施工现场环境比较稳定的土木工程项目之中，施工速度相对较快，建筑物和构筑物的成型速度和质量普遍呈正比。

1.3 轻型钢结构

在土木工程建设项目的施工作业现场中，轻型钢结构主要应用在低楼层的建筑物之中，由于自重相对较轻，能够快速进行装配施工作业，安装顺序非常简捷，并且不需要额外耗费较多混凝土等施工材料资源。但是在实际应用轻型钢结构材料的过程中，施工单位需要对尺寸规格、结构强度性能指标进行严格评测，才能够进一步确定地上施工内容和地下施工内容的适配度以及精确度。很多工业厂房普遍应用轻型钢结构作为土木工程的核心施工技术资源，并且需要对钢板材料的轧制和焊接操作过程进行全面质量监督和安全监控。在应用轻型钢结构的过程中，需要对其保温性能和导热性能进行重点评测和统计分析，才能够避免出现较多安全隐患因素和施工质量通病问题，并对轻型钢结构材料的抗剪性和抗压强度指标进行详细记录和统计分析，以免影响到土木工程施工技术资源的组织调配工作连贯性和统一性。

2 钢结构的主要特点

2.1 可塑性强

在相关工程技术领域内，钢结构的可塑性相对较强，并且其经济价值与功能价值普遍成正比，也能够对建设工程项目的差异化建造需求进行精准适配。钢结构材料的预应力性能指标能够与其外形相匹配，并且在进行弯曲操作之后，结构内部不会存在断裂等问题，因此比较适用于受力情况并不稳定的土木建筑工程项目中，还能够呈现多元化和差异化的力学结构特性，并且不同碳元素比例下的钢结构材料，其韧性和抗压强度指标不完全相关，因此能够承受较大范围的应力。施工技术人员和现场管理人员在调整钢结构造型的过程中，也需要遵循相关行业技术标准，对实际施工要求进行详细阐述，才能够进一步界定不同类别钢结构材料的实际应用目标。实际施工中，对于钢结构的应用需求多种多样，这种可塑性强的特点，可使结构更加精准、稳定，也可便于施工，最大程度减少施工阻碍。

2.2 节能环保

在相关建设工程项目中，施工材料的节能以及环保特性非常关键，也能够间接影响到项目施工期间的实际资源和能源利用率。钢结构材料以及对应的施工技术方案，能够体现更加低碳节能以及安全环保的实际应用效果，并能够显著提升土木工程项目施工场地中的环境稳定性以及安全性。根据我国可持续发展以及生态文明城市等建设理念，在应用节能环保的施工技术过程中，需要动态平衡施工场地中的自然生态环境因素，并对关键施工材料和仪器设备进行精细化管理。尤其对于轻型钢结构材料而言，其自重相对较轻的特点能够精准适配节能环保的施工建设理念，并能够对土木建筑物和构筑物的内部结构、实际利用空间进行合理划分，显著提升各项空间资源和土地资源的实际利用率。对比传统的施工材料，不同类别钢结构材料的节能环保特性非常显著，并且能够间接影响到焊接操作精度以及吊装操作稳定性。

2.3 性能优越

对于土木工程自身而言，安全重于泰山，而钢结构具有非常良好的承载性能，既能抵御恶劣天气的影响，也可最大程度化解地震威胁。另外，钢结构的延展性和韧性，更是优于普通材料。实际施工中，钢结构也可根据实际需求进一步完善，促使性能优越的特点更加显著。三类钢结构材料的内部材质相对比较均匀，切割以及组装方式普遍符合相关标准程序的规定要求，力学计算和动态模拟操作过程中的干扰因素相对较少，是相对比较理想的弹性塑性体。在应用不同钢结构材料的过程中，需要对其抗拉强度指标、抗震性能指标、变形参数进行全面评测和质量检测，才能够进一步确定土木建筑工程项目的施工技术资源分配比例。很多钢结构材料和施工技术资源能够被广泛应用在多种土木建筑工程项目中，但是需要对施工作业环境的温度和湿度因素进行精准管控，尽量提升低碳钢结构材料的实际应用比例，以免影响到支撑性建筑物结构的抗剪力和应力数据参数精确度。

3 钢结构在土木工程施工技术中的应用要点

3.1 选材与吊装技术要点

在土木工程项目的众多施工技术方案中，钢结构材料的广泛应用不容小觑，因此需要对材料选择过程以及吊装操作过程进行严格管控。低碳素钢和高碳素钢结构材料能够应用在不同结构强度标准和建造需求的土木施工场地之中，因此需要对施工设计图纸以及三维设计模型进行严格比对和统计分析，才能够进一步明确钢结构材料的具体技术工艺流程。在筛选钢结构材料的过程中，施工单位的现场技术人员和监理人员需要共同检查不同采购批次的碳素钢以及其他钢结构材料是否存在明显的瑕疵和质量通病问题，并对低合金钢结构的施工应用顺序进行严格界定。在土木工程建设项目的施工作业现场中，施工单位的相关技术人员和管理人员需要对钢结构材料的吊装操作过程进行严格监控，并充分运用无人机设备以及物联网传感器设备，对吊装机械设备的操作和控制过程进行详细记录和统计分析，并充分运用BIM 技术平台软件对不同类别钢结构材料的吊装和安装连接效果进行动态模拟和工程量统计分析。

3.2 焊接要点

在土木工程建设项目的施工作业现场中，钢结构材料的焊接操作过程普遍存在较多风险因素和安全隐患因素。针对钢结构的焊接，由中间向两边，可以妥帖焊接平面。焊接过程中，需要按照顺序，保持节点对称，全方位保证钢结构的平衡。另外，钢结构在土木工程的施工中，异形钢板也属多见，针对这种板材的焊接，需要按照先下后上的顺序展开操作。因此在实际处理焊缝和焊接平面的过程中，施工技术人员和管理人员需要对钢板以及框架型钢结构材料的实际受力状况进行重点评测和统计分析，并对焊接的基准点位进行精准管控。在钢板的焊接连接操作过程中，需要充分运用完备的安全保障措施，并严格控制热熔温度，尽量选用安全可靠的焊缝连接形式和操作程序。根据不同的焊接方向和焊接角度，在精准管控和定位钢板以及其他钢材的过程中，需要将其易出现的气孔和咬边等质量通病问题进行严格检验，避免出现较多次品影响到古木建筑结构的稳定性和安全可靠性。

3.3 螺栓连接要点

在土木工程建设项目的施工作业现场中，普通螺栓和高强度螺栓能够被应用在钢结构施工技术方案之中，但需要对螺栓螺母的紧固作业过程进行严格检验，避免影响到打孔精度和结构稳定性能。根据螺栓最大和最小的容许间距数据参数，相关技术人员需要对中心间距、中心到构件边缘的间距进行精准测定，并对不同受力方向进行动态模拟和统计分析，其中需要将螺栓孔径和外层较薄的板件厚度作为主要量化评估标准。在进行螺栓连接和固定加固操作的过程中，施工技术人员和现场管理人员很容易忽略普通螺栓和高强度螺栓的连接操作是否存在较大差异，因此也会间接引发较多钢结构材料资源被浪费等问题。在进行人工加固操作的过程中，需要充分运用高精密的检测仪器设备，对普通螺栓和高强度螺栓的具体排列形式以及标高控制结果进行严格比对。螺栓施工技术优势较为明显，拆装都很便捷，但必须在钢材表面开孔，对结构本身会产生一定影响，精度不够很容易给后续对孔拼装带来麻烦，因此，使用时要做好差异化分析，并严格控制打孔精度，提升结构整体性能。

3.4 铆钉连接要点

在土木建筑工程项目的施工作业现场中，在应用钢结构施工技术方案的过程中，相关人员需要对铆钉连接操作过程进行严格测量和统计分析，才能够进一步确定收缩应力以及夹紧力是否符合设计图纸中的相关规定。铆钉本身具有较好的可塑性，连接质量异常稳固，但制造、操作工艺都相对繁琐，消耗的钢材用量较大，因此普通施工场景中，多被焊接、螺栓等连接方式替代，在重型、大跨度结构中，才能偶然见到铆钉连接方式。在不同建设规模的土木施工场地中，施工单位和监理单位可以将此项施工技术措施作为备选方案，并需要对勘察设计指标进行严格比对和统计分析，对钢结构的跨度和箱梁稳定性等关键数据参数进行现场记录和数据汇总，以免影响到其他施工工序的连贯性和安全可靠性。在应用此项连接施工技术措施的过程中，相关技术人员和质量管理人员需要对钢结构材料的表面张力以及内部应力进行重点评测，并对铆钉材料的空间排布形式进行严格设定，以免影响到钢结构材料的实际利用率。

3.5 钢材防腐要点

在土木建设工程项目的施工作业现场中，温度和湿度因素都会直接影响钢结构材料的内部分子运动规律和表面清洁度，也会产生较多腐蚀问题和裂缝问题。因此需要采取针对性的钢材防腐措施，可以充分运用电化学保护法以及涂料保护法，对钢结构材料的表面进行全面防护。但是在实际应用各项防腐措施的过程中，需要对工厂生产和制造条件进行全面勘察，并在进场质量检验之前严格审核钢结构材料是否存在较为严重的变形情况以及腐蚀问题。除此之外，土木建筑工程项目的施工监理单位，监理单位工作人员，需要对钢结构材料的金属特质和含碳量进行对比分析，并充分运用科学合理的表面质量检测技术方法，对钢结构材料的内部裂缝问题进行集中处理。施工技术人员和现场质量管理人员需要充分运用专业喷涂设备，对钢结构材料表面进行隔离防护，并对钢板钢材的堆放位置进行通风处理，合理运用环境质量监测传感器设备，避免影响到钢结构材料内部分子结构以及功能性能指标的稳定性。

3.6 塔吊施工要点

在土木工程建设项目的施工作业现场中，塔吊施工操作过程的安全风险系数普遍偏高，并且能够间接影响到高层钢结构材料的实际运输质量和操作效率。在有限的土地资源空间上，高层以及超高层建筑物屡见不鲜，因此需要高效运用塔吊机械设备，对自升式以及内爬式设备的具体控制操作精度进行精准管控，才能够进一步提升钢结构材料的综合利用率。部分塔吊施工作业过程也会暴露过程中产生的安全隐患因素，需要对钢结构材料的实时调运数量和重量进行精准管控，以免影响到操作平台技术人员的人身安全。相比吊装技术而言，塔吊施工更加灵活，可以满足不同重量的调运。对于钢结构的施工来说，采用塔吊，可以有效缩短施工时间、节约施工成本。在对塔吊施工过程进行全程安全监控以及质量监督的过程中，现场施工单位以及监理单位的工作人员需要精准采集各项传感器数据参数，并对自动控制操作模式进行定向切换和安全监测分析。