浅论钢结构在土木工程中的应用研究

摘要：土木工程作为建筑工程中不可缺少的模式，其施工技术和管理措施也在不断的完善与变化。本文对土木工程中钢结构的特点、缺点、加强土木工程中钢结构应用的措施及钢结构的发展前景进行了探讨，仅供参考。

关键词：钢结构；土木工程；特点

中图分类号： TU391 文献标识码： A

引言

钢结构是世界早期工程结构中最先使用的结构类型之一，由于钢结构具有强度高，自重轻，施工速度快，抗震性能好等优点，一直是被广泛采用的一种结构，随着我国城市化的快速发展以及我国钢产量跃居世界前列，建筑钢结构在综合经济效益方面和抗震能力上的优点，发展钢结构建筑已成为土木工程建设的必经之路。

一、土木工程中钢结构的特点

1、强度

普遍来说,结构构件承受与容纳作用效应的能力应由材料的强度来决定。一般是利用有关的国家标准来确定结构钢的构件性能,这些标准中列出了钢结构可使用的材料。目前,建筑用钢发生了较大的变化,对于过去的建筑结构所用的抗拉强度以及屈服强度相关数据均摘自于CISC(2006)历史记录,根据屈服强度其范围为260～700Mpa。但并不是全部的钢种都有所有的强度级别,对于目前,从整体来说,应用钢结构能够减少物料消耗、减轻结构自重、降低支撑部件与地基的尺寸,最终降低整个建筑的结构成本。

2、环保节能

将钢结构应用于建筑工程施工时具有污染少、噪声少以及作业量较小等特点，并且钢结构应用时投入少、收益大、方便拆迁，回收利用率比较高，这些优点使钢结构在建材市场上比较受欢迎。随着科学技术的不断进步，钢材的生产率越来越高，性能越来越好，成本也越来越低，所占空间比较小，钢结构在土木工程中的应用大大节约了建筑成本，增大了建筑物内部空间，减少了施工中的环境污染，也因此带来了更好的经济效益。

3、延性

钢在拉伸过程中没有断裂的变形能力即为钢的延性，在项目工程结构设计，尤其是抗震设计中不可或缺的特性参数。钢结构完全可以算是当下使用率最高、延性相对较好的工程材料之一。需要注意的是，钢本身的延性并等同于建筑结构内部的延性，所以对这一要点充分了解以后，我们就能够采取一些相应的措施来弥补这一缺陷。虽然钢结构的延性较好，应变延性也相对较高，但是由于钢材受弯构件的受力不够稳定，所以同时又有一定的限制，在工程建设中如何选择，还需要根据实际情况作出精准分析以后再做定夺。

4、周期短装配方便

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，从而达到降低成本的目的，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。

5、钢结构的延展性

延展性指的是钢结构材料在实际的拉伸当中无断裂的塑性变形能力，延展性是土木工程在工程抗震方面极为重要的技术参数。当前建筑行业当中韧性最好、适用范围最广的工程材料就是钢结构，但不能错误的认为材料的韧性都能够有效的转变为土木工程内部结构的延展性，所以，在土木工程的建设过程当中，必须采取相应的措施来稳定滞销机制。土木工程如果想要有非常好的延展性响应，那么必须应当有足够的构件延性、结合延性、材料延性以及材料截面。

二、钢结构在土木工程应用中的缺点

1、市场环境

通常在设计较高承载力需要使用钢结构时,要考虑用不适合继续承载的巨大变形为结构设计的极限状态为准则；只有在大规模生产的情况下才可以体现出钢结构的优越性。并且目前钢结构的生产标准、价格标准以及质量标准都没有统一；由于钢结构的生产未形成体系,因此钢结构的价格比较高。虽然钢产量近年有大幅度的提高,但钢材仍是我国国民经济中比较贵重的材料,而混凝土的价格优势就体现出来了；钢结构一般的使用寿命只有五十年,如果钢结构用在住宅建筑中,那么人们想到自己花费终身积蓄而购买的房子只能住五十年,会让很多人丧失购买的欲望。

2、钢结构耐火性较差

当外界的温度不断升高，一直升高到钢结构不能承受的温度之后，那么钢结构的力学指标就会随着温度的上升而发生变化。有关资料显示，钢材料超过二百摄氏度之后，钢材料的强度就会变得越来越低，当温度升高到六百摄氏度的时候，钢材料便会完全失去其特有的承载能力。在一些比较常见和普通的房屋住宅当中，房屋住宅的防火是消除安全隐患的重大难题。当房屋建筑失火，并且温度升到一定程度时，钢材料的承载力和稳定性便会迅速下降，最终造成房屋建筑的坍塌。

三、加强土木工程中钢结构应用的措施

1、土木工程钢结构安全施工的措施

在施工之前，要建立完善的安全施工规章制度，组建安全施工小组，强化施工人员的安全意识，对施工人员进行安全知识培训，提升安全意识。在施工的过程中，要加强安全监督工作，发现不符合规范要求的必须制止。对于施工人员必须严格要求，进入施工场地，必须佩戴安全帽，在施工期间，使用安全机具和采取必要的安全措施。在施工场地，对于危险的部位，要使用明显的标识。安全施工在工程的进展中非常重要，必须引起领导部门和施工人员的重视，将安全施工放在首要位置，保证工程顺利的开展。

2、充分吸收、引进国外先进技术以及标准

在当前我国钢结构工程应用的相关规范和技术还不够成熟和完善的情况下，充分学习和吸收国外先进钢结构技术是一个很好的途径。与其不断地耗费大量资金购买国际市场上的钢材，还不如有计划有步骤地建造一批钢结构试验工程，引进国外的先进科学技术[3]。然后再以我国实际情况为基础，改良技术，进而生产出我国自己的高性能钢材，走我国自主创新的高水平钢材开发生产路线，构建科学的钢结构应用标准和规范。

3、增强钢材料的耐火性

在先进科学技术的条件下，应当不断的探寻出能够解决钢结构耐火性差的有效方法。一方面，应当根据建筑的场所和建筑的用途，合理的确定出建筑物可能会遇到的火灾频度以及火灾等级，并且确定出钢材料的耐火等级，进而选择出合理的钢材料；另一方面，应当借助于外界条件来不断的增强钢材料的耐热与防火的强度，比如给钢材料冷却、包敷或者喷涂，以便于加强钢材料的耐火能力。

四、钢结构的发展前景

如果按照发达国家的最低水平估算的话，在用钢量方面我国至少有3600万吨的发展空间。值得一提的是，目前我国钢结构的研究已进入一个崭新的阶段，相关规范和标准也已出台，这就为钢结构住宅的发展提供了良好的物质基础和技术保障。据悉国家再今后将大力发展钢结构建筑，力争每年建筑结构用钢达到全国钢材总产量3%以上；到2015年，建筑用钢占钢材总产量6%以上，因此钢结构建筑前景十分广阔，在未来钢结构的发展应关注三大领域：海洋石油工程装备、钢结构住宅、钢结构桥梁。海洋石油的产量在2015年要达到1亿吨，海洋工程装备企业的要为深海的开采提供装备；钢结构住宅必须要符合绿色环保、节能减排等政策，钢结构工业化、标准化的住宅产品将具有无限广阔的市场空间。

结束语

钢材料的特性与不足之处为我们今后在土木工程的应用中提供了可靠的理论依据，根据不同类型建筑的需要，合理地应用钢结构将为开发人员以及社会创造出更大的经济效益，同时也可以给人们带来更丰富的建筑美学享受。

参考文献

[1]郭永青.钢结构在土木工程中的应用[J].中国新技术新产品.2013.NO.01.

[2]任媛.浅析土木工程施工中钢结构的使用[J].中国新技术新产品，2013.NO.01

[3]林忆辉.论大型建筑钢结构施工中的问题和对策[J].华章，2011，(7) .

[4]程鹏.浅谈钢结构施工中的技术问题[J].城市建设，2010，(9)．

毛丽媛 重庆源道建筑规划设计有限公司 生日：1983年6月14

学历：大学本科 主要从事：结构设计