论钢结构在土木工程中的应用研究

陈阿朋 乔齐

【摘要】土木工程的结构对于整个工程的施工非常重要，而运用的最主要的两种材料是钢筋混凝土与钢结构，对于土木工程的施工来说，除了考虑结构的特性以外，还要充分的考虑到施工的整体效益以及施工的经济性，本文针对钢结构在土木工程中的特点进行了详细的阐述，并对钢结构的施工要点进行了简要的分析。

【关键词】钢结构；土木工程；特点

中图分类号：TU17

文献标识码：A

文章编号：1006-0278（2015）04-100-01

一、土木工程中钢结构的特点

（一）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。

（二）刚度

刚度的重要性就在于它的大小能够作为关键性的因素影响着振动、变形等适用性参数的大小。而结构体系在实际操作中的刚度大小则主要受结构体系的部件和连接件的分布的影响。简而言之，结构体系的刚度大小还是取决于其材料的几何截面性质和材料的弹性模量。大部分的结构钢的弹性模量为200GPa，这样的弹性模量相对于混凝土的弹性模量来说是比较大的，因为常见的混凝土弹性模量也只有20-28GPa，就算是抗高压强度比较好的混凝土来说也不会超过40-45GPa这个范围。总而言之，混凝土的钢性远远不及钢结构的好，大概相差十到五倍。所以从刚性的优劣来看，最好还是选择钢结构。

（三）延性

在建筑工程施工中延性是非常重要的一项性能，其是指材料的拉伸过程中的变形能力，其对抗震的效果比较重要，具有高强度抗震性的建筑直接以来的就是结构框架经历大的非弹性变形时的滞后耗能性。目前，在建筑师施工中，钢结构是相对使用最为广泛，韧性最好的材料之一。

（四）整体

由上可知，无论是从刚度、强度还是在延性方面，钢结构都要优于钢筋混凝土，并且钢结构可以比较容易建构出有异国风情的建筑形式，通常钢结构系统可以提供最佳的设计灵活性以及最大的空间利用率。钢结构的另一个优点就是：它还是一个理想的悬臂施工体系。适当的应用空腹钢铁托架以及构件腹板开孔，可以为管道以及其它供电线路提供通道，不仅降低了楼层的高度，而且增加了审美吸引力。钢架像在钢结构中一样，被用来扩展现有的混凝土建筑结构或者增加楼层。在进行施工时，装配钢结构的施工人员要远远少于混凝土建筑结构所需要的人数；与混凝土建筑相比，钢结构的安装以及制作质量都要更加的可靠和简便。并且在修改时，钢结构比混凝土结构更加容易，成本更低，特别是要附加支撑系统时，钢结构可以更加快施工进度。

二、钢结构的缺点

诚然，钢结构材料还是有不足的地方，这也影响着钢结构的应用和施工，下面就材料缺陷和市場环境两大方面进行简要的分析：

（一）材料缺点

尽管钢结构的刚度要远远大于混凝土，但是对于一个给定的负载，钢结构的构件截面刚度则要小于与其对比的混凝土结构，这主要是因为钢的强度优势导致其构件的尺寸相对较小。因此要提高这些构件的稳定性，就要增加型钢的尺寸或者采取填充混凝土以及外包混凝土的措施，以提高截面的刚度。并且钢材的耐火性和耐腐蚀性都相对有欠缺。钢材长期受到100度的辐射热时强度的变化不大，表现出一定的耐热性能，但当温度达到150度时，就要采用隔热层进行保护，并且重要部位的钢结构一定要涂刷防火涂料。

（二）市场环境

在设计土木工程建筑结构的时候设计力量较薄弱，有时候结构的功能要求都不属于钢结构合理的应用范围。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。钢结构每个细节的安装都要事先有精确的计算，而且每个专业要一次性到位。

目前我国的钢结构生产还没有形成体系，钢结构的优越性只有在一定规模生产下才能展现出来，而现在钢结构的价格普遍比较高，产量虽然有所提高但是质量却不能得到较好的保证，还没有相应的监管机制来规范。所以很多的设计师和开发商在钢结构生产和运营上面都遭遇到了难题。就钢结构的使用年限来说，混凝土结构的试用期相当长，而钢结构通常只能保证五十年左右的使用年限。而房屋建筑物通常都是人们终生的居住地，仅仅五十年的钢结构使用期限显然不能满足需求，所以说业主对于钢结构住宅建筑的购买欲望比较小。由于保险业的发展，住宅寿命问题应该相对容易解决。

三、钢结构施工安装要点

整体来说，钢结构的施工流程比较复杂，并且建筑的要求不同，在细节上也有很大的差异性。钢材通常分为板材、型材、金属制品以及管材四大类。土木工程中的建筑钢材通常采用普通的低合金钢、优质碳素结构钢以及普通碳素钢等，碳钢的塑性比较低，但是硬度强度比较高。通常情况下安装结构的用地面积应为结构占地面积的1.5倍。依照安装流水的顺序，从中转堆场配套运送至现场的钢构件要采用装卸机械把其安置于安装机械的回转半径内。

四、结束语

综上所述，我们了解到钢结构在土木施工中具有非常重要的地位，而且建筑施工要善于利用其优势，降低其不足，按照标准施工，提高其应用的价值。

参考文献：

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