钢结构在土木工程中的应用研究

文/崔学忠 昆明轨道交通集团有限公司 云南昆明 650011

1、前言

随着经济发展的迅速化，建筑行业也得以迅速发展。在建筑行业中，土木的发展仍处于较为重要的地位，不论是规模，还是数量均呈现增长趋势。当前，由于钢结构具有材质性能良好、应用较广泛、可塑性较高等优势，逐渐在土木工程中得到广泛应用。但是，由于钢材自身原因，通常会受到各种因素的限制，因此，土木工程中在使用钢结构的时候，需要确保安装以及施工的准确性，并做好相应的防锈工作，从而使工程项目的整体质量得以有效保障。

2、土木工程中应用钢结构的优缺点

2.1 钢结构应用的优点

（1）建造成本低。土木工程施工中应用钢结构，能够使建造成本得以有效降低，建造成本作为建筑实际建设过程中的一项重要指标，其与传统施工中应用的混凝土具有更为显著的优势，例如，钢结构具有比较强的韧性以及耐性，且质量较轻等优势。因此，在土木工程当中，运用钢结构能够使建筑材料得以有效节约，并使建筑材料的成本相应降低，从而使工程造成得以有效降低。

（2）促进建筑稳定性的提高。钢结构在各个方面均具有显著优势，例如，其在延展性、韧性、强度、刚度等各个方面均具有显著的性能，这就促使建筑在对自然灾害进行应对的能力得以有效提升，因此，土木工程中应用钢结构，能够有效促进建筑的稳定性。

2.2 钢结构应用的缺点

（1）较差的耐腐蚀性。现代建筑当中，大部分建筑的钢结构需要暴露在空气中，如果没有对建筑实施反腐蚀措施，这就导致建筑物会受到相关自然物质的侵蚀，并对建筑物自身的稳定性造成影响。虽然对建筑物实施相应的反腐蚀操作，但是，钢结构经过长时间的使用后，也会受到相应的侵蚀，这就导致无法长时间的确保建筑稳定性的良好性[1]。

（2）对结构的设计具有较高的要求。钢结构与混凝土相比，其在设计上通过具有较高的要求，且更为复杂，这就需要进行严格的计算，如果计算出现差错，就会对建筑的整体产生不良影响。

（3）材料的价格存在不稳定性。土木工程中所使用的钢结构，通常具有较高的价格，但是，建筑企业为了实现成本的有效节约，就会放弃对钢结构的使用，这就会对钢结构的广泛应用受到限制。

3、土木工程中对钢结构施工的要点

3.1 选材与焊接

（1）选材。建材市场当中，钢材包括：板材、型材、管材等。而钢结构所采用的材料，大部分选择碳素钢材。碳素钢材通常具有较高的硬度以及较大的强度等优势，但是其可塑性通常比较差。土木工程当中，钢结构的柱面通常包括工字形以及箱型截面，近几年，十字形界面逐渐得到广泛应用。钢结构以及钢材料的有效选择，通常对建筑所具备的稳定性具有决定性作用。因此，在进行钢材焊接之前，需要根据工程的工艺技术实施相应调整，以此确保焊接的稳固性。

（2）昆明地铁线网控制中心工程通过厚板焊接坡口设计、远红外加热技术、组合焊接新工艺、多层多道错位焊接技术、焊接环境的控制等多项技术，使本工程焊接合格率达到100%。同时自主研发改进焊接机器人，通过本工程的试验，使焊接机器人增加了焊缝轨迹示教跟踪控制技术、焊缝电弧跟踪控制技术、多层多道自动排道焊接技术、喇叭口（渐变坡口）焊接控制技术、焊接参数数据库及成套控制技术，达到了焊机机器人真正可以进行现场作业施工的条件。

3.2 储存与安装

（1）钢材料的储存。钢材料在进入到施工场地之后，需要对其进行有效存放。在对钢材料进行保管的时候，需要确保存放区域的安全、合理，且钢材安装区域的面积需要在钢结构安装之后的2倍以上。通常施工现场需要依据工程的实际进度，将钢材运往其安装位置。因此，对钢材料的具体存放位置的选择极为重要，需要保证钢材料的存放位置能够在具体施工的工作范围内。除此之外，在进行存放的时候，如果钢材料出现变形现象，就需要对其进行及时矫正，而对于无法有效矫正的钢材料，就需要及时更换，避免由于钢材问题而延误施工。

（2）钢结构的安装。①安装工序：钢柱安装：吊装前准备→钢柱定位→吊装临时就位→柱身垂直度校正；钢梁安装：吊装前准备→调整固定→高强螺栓连接→校正。②工艺方法：钢柱安装工序：吊装之前，在钢柱的一侧安装爬梯，并在柱顶以下的1.3m处，对临时钢槽进行焊接固定，确保爬梯以及临时钢槽的牢固性。然后将钢柱吊至就位上方约200mm的位置，就需要停机稳定，在就位时，将其对准钢柱的截面之后，缓慢下落，并将钢柱的四边中心线与钢柱的下段进行对齐，通过螺栓以及双夹板进行临时固定。在吊装就位之后，通过大六角头的螺栓，经过连接板将上下耳板进行固定，然后将螺栓拧紧。通过全站仪的使用，对钢柱的实际垂直度实施相应调整。在调整的时候，通过上下柱之间的标高控制线距离，对设计标高的数值进行比较，通过千斤顶进行回正，同时，需要对焊接收缩的变形量进行考虑，然后将标高所产生的偏差调整到5mm之内，在满足要求之后，就可以打入钢楔，然后焊接约束板，避免钢柱出现回落[2]。

3.3 合理施工

随着经济、社会迅速发展，土木工程在实际施工建设过程中，需要对生态环境状况进行充分考虑，并在实际建设的过程中，对绿色建筑理念进行应用。在施工过程中，不论是钢结构，还是混凝土结构，都需要确保施工的时候能够对生态环境相关因素进行充分考虑，并将绿色建筑的相关思想融入到实际施工中，通过合理施工，确保绿色建筑。

结语：

综上所述，钢结构作为土木工程结构当中的两大体系之一，其也属于当前建筑工程中应用较为广泛的一种结构模式，属于具有显著优越性的一种新型结构。钢结构在土木工程的应用中具有显著的优越性，但是，也存在相应的问题以及缺陷，对钢结构实现广泛的应用产生限制。因此，工程建设过程中，需要采取相应的措施，对施工质量进行严格把控，从而确保钢结构的稳定性以及安全性，并在工程性能得到保证的同时，促使钢结构所具备的优势得到充分发挥，从而使钢结构施工能够在土木工程的实际建设中得到广泛应用。