浅析钢结构在土木工程中的应用及前景

张静涛

【摘 要】混凝土和钢材是建筑结构中不可或缺的两种建筑材料。随着国家经济地飞速发展、城市化进程地不断推进，建筑行业向着高层化迈进。而在高层建筑和大跨度结构中，钢结构的优势是显而易见的，具有很大的经济效益和现实意义。20世纪90年代以来，我国钢结构建筑的发展十分迅猛，随着一些地标性高层建筑的建成，钢结构在我国的发展揭开了新的一页。据权威部门预测，到2015年，钢结构建筑面积将占全国房屋建筑总量的15%～20%，这充分表明钢结构建筑在我国有着非常广阔的市场前景。本文将从钢结构住宅的优缺点以及房屋钢结构的发展面临重大机遇，由此对钢结构发展应用前景作展望，指出发展钢结构是我国经济发展的必然趋势。

【关键词】钢结构；应用；前景

一、钢结构特点

（一）钢材具有良好的性能

一般来说，钢结构中所用的钢材，一般是掺入了硅、钛、锰等元素的合金材料。钢结构具有较强的刚度与强度，具有显著的抗拉及抗压性能，防震效果显著，能够有效的提升建筑结构稳定性。同时，由于钢材的延展性以及韧性较强，能够提升钢结构整体的承压能力，提升建筑结构整体的质量。

（二）钢结构耐压性及韧性极强

加上本身重量较轻，在体育馆、电影院、机场等传统土木工程项目中得到广泛的运用。对于大空间大跨度结构中，如果支撑的柱子较少，很难保证建筑整体的稳定性，而如果支撑柱子过多，对平面空间布局又会造成极大的影响。但是钢结构的运用，一般不需要太多的支撑柱子就能够保证整体体系的稳定。同时，在高新技术发展中，出现了越来越多的轻质钢材，进一步减轻了钢结构的自重，大大降低了对地基的要求，同时还能够节约工程成本。

二、钢结构在土木工程中运用的优缺点分析

（一）钢结构在土木工程中运用的优点

1.价格优势 。

在土木工程施工过程中，选择钢结构能够节约更多的建材使用。与普通的钢筋混凝土相比，钢结构各个方面的性能都具有重要的优势，通过使用钢结构能够节约钢筋混凝土材料，从而节约整体的工程造价，为建筑企业经济效益提升做出巨大的贡献。

2.提升建筑综合性能 。

由于钢结构在韧性、延展性、刚度以及强度方面具有明显的优势，运用于土木工程中，能够提升建筑整体的抗风性能、抗震能力等，保证建筑结构整体的稳定性。

（二）钢结构在土木工程中运用的缺点

1.耐火性能差。

钢结构的建筑结构耐火性能较差，金属材料在受到高温后会出现融化变性问题，容易对原来的结构造成严重的破坏。我们熟知的911事件、双子塔等，都是由于火灾才导致建筑物的坍塌。这就是钢结构在土木工程中运用的缺陷之一，火灾情况下对钢结构形成造成严重的影响，威胁建筑安全。

2.耐腐蚀性能较差。

在土木工程运用过程中，有时候钢结构需要长时间暴露在空气中，如果缺少必要的防腐措施，难免会受到自然物质的腐蚀作用，就算一定保护，在长时间下也会出现氧化，对钢结构稳定性造成影响。

3.设计要求较高。

现对于钢筋混凝土结构来说，钢结构在运用过程中，设计过程更为复杂，需要经过繁杂的计算，在设计中容易出现错误，对其整体的运用效果造成影响。

4.钢材价格不够稳定。

根据对目前钢材市场的分析，钢材价格具有不稳定的特点。另外，对于用于土木工程的钢结构，在选择钢材中往往价格较高，在激烈的市场竞争下，建筑企业为了节约成本，有时候不得不放弃对钢结构的使用，这也是钢结构推广受到限制的原因之一。

三、土木工程钢结构施工与安装要点

（一）合理选材，提高焊接质量現阶段，建材市场中，钢材包括型材、板材、管材以及金属制品四大类型

在土木工程钢结构中，一般以碳素钢、低合金钢为主。碳素钢具有强度大、硬度强等优势，但是可塑性较差。在建筑工程建设过程中，钢结构柱面主要是工字形、箱型截面，近年来十字形界面也不断增多。而土木工程钢结构梁柱一般焊接为H型阶段。有时候根据建筑功能需要，也会焊接成复合型截面。钢结构合理性以及质量在很大程度上决定了建筑整体的质量，因此，必须保证钢结构焊接的质量，在焊接前，需要对相关焊接工艺进行详细的研究，提高焊接施工的规范化，保证各个焊接参数的合理性。

（二）采取有效的防锈措施在钢结构焊接完成后，为了避免钢结构被锈蚀问题，保证钢结构质量与功能发挥，需要采取涂抹油漆的方式防腐蚀

另外，为了保证涂抹的整体效果，首先需要对钢结构进行必要的处理，对金属表面进行清理，为钢材做整体的除锈工作。在手工除锈过程中，应利用钢丝刷进行反复的刷磨，之后利用纱布进行表面打磨，保证钢结构表面光滑，最后清除表面的锈粉。磷化底漆涂刷是涂抹防锈漆的最后一道工序，在底漆涂刷完2h后，可以涂刷其他面漆，在面漆涂刷过程中，应该采用多利多刷的局面，保证油漆不能发生流坠问题，保证面漆看起来饱满均匀，且色泽光亮。在涂刷后应该全面检查，避免发生漏刷等问题。通常来说，钢结构面漆需要在两道以上，厚度大约有70μm。

（三）合理的保管，保证安装的科学性为了提升钢结构性能，在材料进入场地后，需要进行妥善的保管，有关人员必须提升对钢材保管的重视

另外，如果发现钢材在运输过程中出现变形的问题，在钢材投入使用前，必须进行矫正处理，对于矫正困难的钢材，还需要及时的更换，避免对工程整体进度造成影响。对于钢材保管地位选择上，必须保证场地的科学性，而安装场地必须在完成结构的1.5倍面积以上。尽管钢结构自身重量较轻，但是在安装中，还需要使用机械设备，提升安装的效率与质量。起重机是常用的钢结构安装辅助设备，选择中应该根据工程实际情况，选择起重能力相匹配的机械。对于安装现场多个机械同时运行的问题，应该合理调度，避免发生碰撞，对结构的稳定性以及现场的安全性造成威胁。在社会发展中，建筑工程建设还必须考虑到生态环境保护问题，提倡绿色建筑理念。因此，无论是混凝土结构还是钢结构工程施工，都应该考虑生态环境问题，不断的引入绿色建设工艺，促进对新材料、新工艺、新设备的使用与推广，为我国钢结构工程发展奠定基础。

（四）钢构件的堆放与机械安装地点的选择

通常来讲，安装结构的占地面积至少应该在结构占地面积1.5 倍以上，在进行施工中，根据施工顺序转储的组件支持运到现场，处理设备将安装机械组件是安排在半径。在钢结构运输过程中，如果存在变形，应在施工前进行有效的修正。钢结构的通常采用塔式起重机的安装方式，吊车的吊臂应该足够长，可以充分地覆盖到本区域的施工范围，并能满足钢丝绳提升能力的要求；钢丝绳的容量也应达到构件起吊高度的要求；起吊的速度需达到施工进度的规定要求。

四、结论

在建筑工程中，要充分利用钢结构的优势，采取相应的措施来改善其不足，不断推进施工技术和钢材性能的改进，钢结构在未来土木工程建设中会有巨大的发展空间。

参考文献：

[1] 郑凯轩.钢结构在土木工程中的应用研究[J].山西建筑.2017（09）endprint