梁 榮

（蘭州石化職業(yè)技術(shù)大學(xué)，甘肅 蘭州 730060）

0 引言

鋼結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建筑工程中普遍應(yīng)用的結(jié)構(gòu)形式之一，在強度、剛度、延性、韌性上都有著十分優(yōu)勢的表現(xiàn)，相應(yīng)的環(huán)保性能、安全性能和經(jīng)濟性能也十分突出。隨著現(xiàn)代建筑工程不斷向高層和大面積的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的土木工程結(jié)構(gòu)難以滿足更高層次的施工需求，因此，在大跨度建筑以及超高、超重建筑施工過程中鋼結(jié)構(gòu)發(fā)揮著非常重要的作用。隨著鋼結(jié)構(gòu)在土木工程施工中的應(yīng)用比例逐漸增大，掌握管理要點、明確施工中的應(yīng)用要點，才能夠保證鋼結(jié)構(gòu)有效服務(wù)于土木工程建設(shè)，保證施工效率的同時提升施工質(zhì)量。

1 鋼結(jié)構(gòu)的特點與應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 鋼結(jié)構(gòu)的特點

1.1.1 強度和剛度大

土木工程施工中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是常用的建筑結(jié)構(gòu)形式，相比較而言，鋼結(jié)構(gòu)在強度和剛度上表現(xiàn)更為突出。諸多大跨度、高強度的土木工程建筑，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的適用性參數(shù)要求較高。這種參數(shù)由材料本身的強度和剛度來決定，本質(zhì)上而言，材料的截面特性以及彈性模量是保證材料本身剛度和強度的重要指標(biāo)。鋼結(jié)構(gòu)的彈性模量為200GPa，遠遠超出高強度混凝土的40～45GPa，甚至是普通混凝土彈性模量的十倍，因此優(yōu)勢異常明顯。

1.1.2 延性和韌性好

延性和韌性是衡量材料塑性變形能力的重要指標(biāo)，其中延性是保證抗震設(shè)計當(dāng)中的重要特征參數(shù)。調(diào)查研究表明，鋼結(jié)構(gòu)在經(jīng)歷巨大的非彈性變形后依舊能保持良好的滯后耗能性，常常成為地震發(fā)生后建筑物能夠保持較好穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)。而良好的韌性能夠抵抗缺口部位不穩(wěn)定裂紋的擴展，安裝使用過程當(dāng)中不僅能夠承受較大的變形，同時降低了因剪切、沖孔以及鍛造等施工流程中裂紋產(chǎn)生的可能性。對于受到交變荷載以及沖擊荷載的建筑結(jié)構(gòu)來說有著十分突出的優(yōu)勢。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢

1.2.1 環(huán)保性優(yōu)越

環(huán)境問題的日益凸顯，促使各行業(yè)加大了環(huán)境保護的控制力度。建筑污染一直是建筑領(lǐng)域需要重點解決的難題之一，鋼結(jié)構(gòu)憑借良好的環(huán)保性能被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代土木工程建筑施工中。首先，鋼結(jié)構(gòu)本身性能較為優(yōu)越，在施工過程當(dāng)中能夠完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)，避免了建筑施工垃圾的產(chǎn)生，同時也避免了混凝土施工過程中產(chǎn)生的粉塵污染。其次，鋼結(jié)構(gòu)安裝施工較為簡便，能夠完成批量處理，不僅減輕了勞動強度，同時也減輕了施工過程當(dāng)中的噪聲污染。最后，我國鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度較快，隨著技術(shù)的升級以及融合技術(shù)的應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)本身的承受能力、抗壓能力以及韌性、耐性均有所提升，這樣在使用過程中不會產(chǎn)生巨大的變形和損傷。即便拆遷之后依舊能夠展現(xiàn)出較高的回收利用率，實現(xiàn)了資源的節(jié)約，同時也避免了拆解過程當(dāng)中產(chǎn)生的二次環(huán)境污染。

1.2.2 安全性突出

土木工程施工過程中安全保證是建設(shè)單位管理的重中之重，安全保證包括施工安全和質(zhì)量安全兩個層次。施工安全層面，土木工程施工本身具備一定的復(fù)雜性，并且施工過程處于不穩(wěn)定的環(huán)境中，諸多風(fēng)險的存在對于施工流程提出了更為嚴(yán)苛的要求。鋼結(jié)構(gòu)的運用憑借施工簡單、安裝方便的特征能夠有效地縮短工期，減輕施工強度，在安全性能方面表現(xiàn)得較為突出。就質(zhì)量安全而言，傳統(tǒng)的混凝土工程經(jīng)常會出現(xiàn)裂縫與沉降的現(xiàn)象，該種現(xiàn)象會影響整個建筑的安全性；而鋼結(jié)構(gòu)的延性和韌性表現(xiàn)都十分突出，即便在惡劣環(huán)境之下依舊能夠展現(xiàn)較好的穩(wěn)定性，從本質(zhì)上促進了土木工程的施工水平和施工質(zhì)量的提升[1]，保證了土木工程建設(shè)項目的安全。

1.2.3 經(jīng)濟性優(yōu)越

土木工程施工通常以混凝土結(jié)構(gòu)為主，施工過程當(dāng)中對混凝土的性能有著極為嚴(yán)苛的要求，不僅需要采用大量的原材料，同時也要耗費較大的成本保障其施工質(zhì)量，無形之中增大了資金的投入量。鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)裝性在成本方面的優(yōu)勢體現(xiàn)較為明顯，且系統(tǒng)設(shè)計的靈活性和空間利用率也較為突出，能夠滿足多種結(jié)構(gòu)形式需求。另外，安裝的便捷性、環(huán)保性和可回收性，能將投資成本降至最低。

2 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍

2.1 高層建筑

高層建筑實現(xiàn)了空間的合理利用，有效地降低了土地占有率，是目前建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢之一。不過隨著建筑高度的增加，受到的風(fēng)載荷和地震作用的影響更為明顯。因此高層建筑建設(shè)過程中必須要提高結(jié)構(gòu)抗側(cè)力以及抗震性能。相對比而言，傳統(tǒng)高層建筑施工過程中混凝土結(jié)構(gòu)在抗震、抗風(fēng)等方面具有一定的劣勢；但鋼結(jié)構(gòu)憑有著較輕的構(gòu)件質(zhì)量和較高的延展性，結(jié)構(gòu)的承受能力較大，空間的占用較小，能夠根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來完成高層建筑性能的提升，尤其是軋制輕鋼或者焊接輕鋼的使用，更能展現(xiàn)出鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。

2.2 大跨度建筑

人們對現(xiàn)代建筑的需求不僅要滿足日常使用同時要更要具備一定的時尚感和藝術(shù)感，因此許多薄殼建筑、網(wǎng)架建筑等空間跨度較大的建筑成為當(dāng)前建筑的主流。此類大跨度建筑對于跨度、強度以及自重等方面有著極高的需求，且施工難度較大。鋼結(jié)構(gòu)的運用不僅能夠有效地提升大跨度建筑的剛度，同時在減少自身鋼材用量上也有著十分顯著的效果，諸多球面、雙曲拋物面等鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，相對于網(wǎng)架混凝土建筑而言具有明顯的優(yōu)勢。

2.3 輕鋼型建筑

輕鋼型建筑不僅自重輕、強度高，且有著占地面積小、安裝搬運方便的優(yōu)勢。輕鋼型建筑在使用之后可以全部完成回收利用，不僅不會造成環(huán)境污染，同時也符合節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的基本戰(zhàn)略。輕鋼型建筑被廣泛應(yīng)用于低層建筑以及開闊空間建筑領(lǐng)域，如農(nóng)貿(mào)市場、工業(yè)廠房、倉庫等。此類建筑結(jié)構(gòu)憑借輕鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計和加裝技術(shù)能夠有效縮短工期同時提升空間利用率，成為當(dāng)前我國廣泛應(yīng)用的建筑結(jié)構(gòu)類型[2]。

3 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用要點

3.1 施工管理方面

3.1.1 建立科學(xué)合理的監(jiān)督機制

鋼結(jié)構(gòu)在土木工程施工過程中最重要的就是保證質(zhì)量、保證安全，應(yīng)用過程當(dāng)中需要根據(jù)工程實際情況建立健全科學(xué)管理監(jiān)督機制，保證形成有效的約束。監(jiān)督管理機制建立的過程中應(yīng)嚴(yán)格遵循國家相關(guān)管理規(guī)章制度以及土木建筑工程建筑施工標(biāo)準(zhǔn)，整個監(jiān)督機制的建立應(yīng)該從多方位、多角度出發(fā)，保證相關(guān)細則覆蓋施工全過程。需要管理層能夠克忠職守，嚴(yán)格履行監(jiān)督管理義務(wù)；需要施工層嚴(yán)格執(zhí)行施工標(biāo)準(zhǔn)，按流程操作，按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)操作，與此同時加強安全意識與責(zé)任意識，切實提升整體施工技術(shù)水平。

3.1.2 加強員工的培訓(xùn)管理

鋼結(jié)構(gòu)在土木工程施工中的應(yīng)用決定著施工的質(zhì)量，施工過程中，除了材料本身的性能和工藝流程以外，施工人員的素質(zhì)和業(yè)務(wù)能力也是十分的關(guān)鍵。為此，整個管理過程中需要加強對施工人員的培訓(xùn)和篩選，保證人員的整體素質(zhì)得到提升。在此過程中要保證技術(shù)人員具備良好的專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)，能夠有效地對施工現(xiàn)場進行指導(dǎo)，結(jié)合工程參數(shù)指標(biāo)要求對工程質(zhì)量進行高效控制。同時也要保證相關(guān)施工人員完成技術(shù)交底，具備扎實的施工技能和實踐經(jīng)驗，在嚴(yán)格的施工要求中進行熟練操作，保證施工質(zhì)量得以達標(biāo)的同時有效提高施工效率。另外，進行定期的安全學(xué)習(xí)培訓(xùn)也能夠有效督促，保證施工人員的整體技術(shù)素養(yǎng)得以提升[3]。

3.2 施工技術(shù)方面

3.2.1 做好施工準(zhǔn)備

鋼結(jié)構(gòu)在土木工程施工中的應(yīng)用，做好前期準(zhǔn)備工作是后續(xù)工作順利開展的基礎(chǔ)。整個準(zhǔn)備過程當(dāng)中，首先要根據(jù)施工圖紙完成技術(shù)交底，同時根據(jù)設(shè)計內(nèi)容進行嚴(yán)格的考察和審核，保證施工圖紙符合施工現(xiàn)場的實際條件。其次，根據(jù)整個設(shè)計施工方案制定應(yīng)急方案，保證整個技術(shù)應(yīng)用過程當(dāng)中達到最優(yōu)化效果，同時完成整個施工期間吊裝技術(shù)、連接技術(shù)的分析，結(jié)合施工環(huán)境有序開展機械設(shè)備進場工作。最后，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進場的質(zhì)量檢驗一定不能夠忽視，整體鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的質(zhì)量決定著工程的質(zhì)量，所以在材料進場過程當(dāng)要保證所采購的結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有自檢合格書以及質(zhì)保書，保證其在運行過程當(dāng)中并未產(chǎn)生變形以及破損，對其制作材料的幾何尺寸、構(gòu)件編號和標(biāo)記進行確認后，根據(jù)施工進度確定鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件分批次、分工序有序進場和存放。值得注意的是，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件對于存放環(huán)境有著極高的要求，因此不得存放于潮濕低溫的地點，同時要做好防雨、防腐蝕措施，盡量將鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件置于枕木之上。

3.2.2 合理選擇連接方式

鋼結(jié)構(gòu)的連接有焊接以及高強螺栓連接兩種方式。焊接技術(shù)施工的要點在于根據(jù)現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)的焊接節(jié)點形式、類型和規(guī)格選用適當(dāng)?shù)暮附臃椒?，并完成相關(guān)的工藝評定指導(dǎo)書的制定。同時根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)實際情況選擇焊條并保證引出板、焊接口、預(yù)熱以及鋼墊板等所有準(zhǔn)備工作實施到位。焊接的過程中要滿足邊焊接邊清理的施工原則，保證事前準(zhǔn)備、施焊過程以及成品檢驗各個過程皆能夠執(zhí)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制規(guī)定[4]。

高強度螺栓安裝是除焊接之外鋼結(jié)構(gòu)安裝的重要連接方式之一。其安裝過程中不僅要做到防潮防腐，避免造成物理損傷，同時也要注重安裝復(fù)檢。采用高強螺栓進行連接，關(guān)鍵的控制點在于扭矩，若安裝過程中扭矩值過高會導(dǎo)致高強螺旋超負荷運行，很容易造成螺栓斷裂；反之，扭矩值過小，難以達到預(yù)定的緊固作用，在連接緊固上也難以滿足實際的設(shè)計需求，久而久之出現(xiàn)松動脫落。因此，在完成高強螺栓安裝過程中需要通過嚴(yán)格的計算和恰到好處的控制來保證連接強度。

3.2.3 注重防腐防銹工作

鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用過程中最大的弊端就是容易腐蝕生銹，因此防腐工作一定要得到足夠的重視，為后期的保養(yǎng)和維護奠定基礎(chǔ)。當(dāng)前涂抹油漆是最為常見的防銹方式，整個刷涂過程中為了保證涂刷效果，首先應(yīng)對鋼結(jié)構(gòu)進行除銹打磨處理，利用鋼絲刷反復(fù)打磨直至平整光滑，若鋼結(jié)構(gòu)表面所產(chǎn)生的銹蝕面積較大則需要通過砂輪機來輔助完成清理操作。打磨處理完成之后，油漆涂抹工作進行之前必須要保證鋼結(jié)構(gòu)表面的干燥整潔，遵循洗刷到滿刷的涂抹流程，待涂抹工序完成之后進行膩子刮平，再次完成打磨清理工作涂刷磷化底漆。整個涂抹過程刷細、刷滿是基本要求。

3.2.4 重視吊裝施工

鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中通常應(yīng)用于大跨度或者是高層建筑，因此吊裝施工是必要步驟，安全性和可行性是吊裝的宗旨。為減少二次運輸成本，吊裝工作的進行需結(jié)合工程實際遵循就近原則，按照施工方案詳細檢查相關(guān)設(shè)備以及原材料的配備情況。另外，吊裝工作進行過程中起吊點的正確選擇能夠保證物體在吊運過程中維持足夠的穩(wěn)定性，避免傾斜翻轉(zhuǎn)以及變形損壞等事故的發(fā)生，最大限度地提升了吊裝工作的安全性。吊點選擇的過程當(dāng)中重要的參考指標(biāo)包括物體的形狀特點以及重心位置，當(dāng)然也包括起重機的性能，整個吊裝過程要保證均速進行以避免高空墜物的風(fēng)險發(fā)生[5]。

4 結(jié)束語

傳統(tǒng)土木工程項目施工過程中混凝土結(jié)構(gòu)得到廣泛應(yīng)用，但隨著建筑行業(yè)的不斷升級，混凝土結(jié)構(gòu)難以滿足更高的建筑要求。鋼結(jié)構(gòu)具備良好的環(huán)保性、經(jīng)濟性以及安全性，同時就結(jié)構(gòu)本身而言也有著十分突出的綜合性能，克服了諸多混凝土結(jié)構(gòu)的弊端，發(fā)揮出良好的應(yīng)用優(yōu)勢，已成為當(dāng)前土木工程施工的主流方向之一。隨著鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的不斷提升，以及建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)在土木工程施工中也必定會朝向更為方便、快捷、高效的方向發(fā)展，持續(xù)推進建筑領(lǐng)域的發(fā)展。