淺論鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的可行性研究_工程管理

1、淺論鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的可行性研究土木工程結(jié)構(gòu)常用到兩種材料，即鋼筋混凝土以及結(jié)構(gòu)鋼，對于土木工程來說，不僅要從結(jié)構(gòu)特性的角度考慮，還要考慮施工的成本有效性以及施工有效性。本文就分析了鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的特點，并簡潔闡述鋼結(jié)構(gòu)的施工要點。1 土木工程中鋼結(jié)構(gòu)的特點1.1 強度一般來說，結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受或者容納作用效應的力量是由材料的強度來打算的。可以利用有關(guān)的國家標準來確定結(jié)構(gòu)鋼的構(gòu)件性能，這些標準中列出了鋼結(jié)構(gòu)可使用的材料，比如建筑結(jié)構(gòu)鋼要滿意CSA標準ASTM standardA992/A992M或者CAN/CSA G40.20/C40.21等相關(guān)標準的要求。近幾年來，建筑用鋼發(fā)生了很大的變化

2、，過去的建筑結(jié)構(gòu)所用的抗拉強度以及屈服強度相關(guān)數(shù)據(jù)均。從整體來說，采納鋼結(jié)構(gòu)可以削減物料消耗、減輕結(jié)構(gòu)自重、降低支撐部件與地基的尺寸，最終降低整個建筑的結(jié)構(gòu)成本。1.2 剛度振動、變形等適用性參數(shù)由構(gòu)件的剛度來打算，進而由結(jié)構(gòu)體系的剛度來打算。結(jié)構(gòu)體系的實際剛度又由其構(gòu)件和連接件的分布來打算。不過簡潔說來，構(gòu)件的剛度由材料的幾何截面特性以及材料的彈性模量來打算，結(jié)構(gòu)鋼的彈性模量通常為200GPa.而一般密度抗壓強度在20-40Gpa范圍內(nèi)的混凝土其彈性模量通常在20-28GPa范圍內(nèi);即使對于高強度混凝土來說，其彈性模量也不過在40-45GPa之間，由此可見，鋼結(jié)構(gòu)的鋼性是混凝土的十倍及五倍左

3、右，所以鋼結(jié)構(gòu)的剛性有著顯著的優(yōu)勢。1.3 延性延性指的是某種材料拉伸的過程中無斷裂的塑性變形力量。一般狀況下延性是結(jié)構(gòu)設(shè)計中，特殊是抗震設(shè)計中比較重要的特性參數(shù)，地震中幸存的建筑物直接依靠于主要結(jié)構(gòu)框架經(jīng)受大的非彈性變形時的滯后耗能性。鋼結(jié)構(gòu)可以說是目前使用最廣泛的、韌性最好的工程材料之一。不過材料內(nèi)在的延性并不肯定都會轉(zhuǎn)化為建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)在延性，因此要充分熟悉到這一點，實行適當?shù)脑O(shè)計策略和牢靠、穩(wěn)定的滯消機制。通常一個設(shè)計具有延性響應就要有足夠的材料截面、材料延性以及結(jié)構(gòu)延性和構(gòu)件延性。延性值的力量和需求要與變延性水平、曲率延性(構(gòu)件延性)以及位移延性(結(jié)構(gòu)延性)所匹配。不過雖然鋼結(jié)構(gòu)的應變

4、延性比較高，但是由于受彎構(gòu)件的受力不穩(wěn)定，所以構(gòu)件的曲率延性常常不足。1.4 韌性衡量材料斷裂前汲取能量以及塑性變形的力量的指標就是韌性。它可以反抗缺口部位的不穩(wěn)定裂紋的擴展。韌性通常表示鋼結(jié)構(gòu)在制造、安裝以及使用過程中可以承受比較大的工業(yè)變形，是鋼結(jié)構(gòu)一個很重要的特點。正是由于鋼構(gòu)件的韌性才使其在彎曲、剪切、沖孔、鍛造、鉆孔等制作過程中降低了產(chǎn)生裂紋的可能性。鋼結(jié)構(gòu)足夠的斷裂韌性是必需具備的，特殊對受到交變荷載以及沖擊荷載的建筑結(jié)構(gòu)來說更要具備此特性。鋼結(jié)構(gòu)的斷裂韌性對于溫度條件很敏感，并且隨著溫度的減小而降低。所以在天氣寒冷的地區(qū)設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)，首先要考慮韌性。相對來說，低碳鈮鋼比高碳鋼成分鋼

5、更能改善韌性。1.5 整體由上可知，無論是從剛度、強度還是在延性方面，鋼結(jié)構(gòu)都要優(yōu)于鋼筋混凝土，并且鋼結(jié)構(gòu)可以比較簡單建構(gòu)出有異國風情的建筑形式，通常鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可以供應最佳的設(shè)計敏捷性以及最大的空間利用率。鋼結(jié)構(gòu)的另一個優(yōu)點就是：它還是一個抱負的懸臂施工體系。適當?shù)膽每崭逛撹F托架以及構(gòu)件腹板開孔，可以為管道以及其它供電線路供應通道，不僅降低了樓層的高度，而且增加了審美吸引力。鋼架像在鋼結(jié)構(gòu)中一樣，被用來擴呈現(xiàn)有的混凝土建筑結(jié)構(gòu)或者增加樓層。在進行施工時，裝配鋼結(jié)構(gòu)的施工人員要遠遠少于混凝土建筑結(jié)構(gòu)所需要的人數(shù);與混凝土建筑相比，鋼結(jié)構(gòu)的安裝以及制作質(zhì)量都要更加的牢靠和簡便。并且在修改時，鋼結(jié)

6、構(gòu)比混凝土結(jié)構(gòu)更加簡單，成本更低，特殊是要附加支撐系統(tǒng)時，鋼結(jié)構(gòu)可以更加快施工進度。2 鋼結(jié)構(gòu)的缺點當然，每種材料都不是完善的，所以鋼結(jié)構(gòu)的應用和施工也存在著肯定的缺點，其主要表現(xiàn)為以下幾個方而：2.1 材料缺點盡管鋼結(jié)構(gòu)的剛度要遠遠大于混凝土，但是對于一個給定的負載，鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面剛度則要小于與其對比的混凝 土結(jié)構(gòu)，這主要是由于鋼的強度優(yōu)勢導致其構(gòu)件的尺寸相對較小。因此要提高這些構(gòu)件的穩(wěn)定性，就要增加型鋼的尺寸或者實行填充混凝土以及外包混凝土的措施，以提高截面的剛度。并且鋼材的耐火性和耐腐蝕性都相對有欠缺。鋼材長期受到100度的輻射熱時強度的變化不大，表現(xiàn)出肯定的耐熱性能，但當溫度達到15

7、0度時，就要采納隔熱層進行愛護，并且重要部位的鋼結(jié)構(gòu)肯定要涂刷防火涂料。2.2 市場環(huán)境2.2.1 設(shè)計力氣較薄弱在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時要留意結(jié)構(gòu)的功能要求是不是屬于鋼結(jié)構(gòu)合理的應用范圍。通常在設(shè)計較高承載力需要使用鋼結(jié)構(gòu)時，要考慮用不適合連續(xù)承載的巨大變形為結(jié)構(gòu)設(shè)計的極限狀態(tài)為準則。鋼結(jié)構(gòu)有許多節(jié)點，要對每個螺絲、墊板以及焊縫進行精確的計算，而且每個專業(yè)要一次性到位，所以鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計要比混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計更簡單，并且圖紙也遠遠多于混凝土結(jié)構(gòu)。2.2.2 鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)未形成體系只有在大規(guī)模生產(chǎn)的狀況下才可以體現(xiàn)出鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。并且目前鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)標準、價格標準以及質(zhì)量標準都沒有統(tǒng)一，國家標準以及監(jiān)管機

8、制方面也都有肯定的欠缺，因此許多設(shè)計師以及開發(fā)商都相對比較茫然。2.2.3 價格問題由于鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)未形成體系，因此鋼結(jié)構(gòu)的價格比較高。雖然鋼產(chǎn)量近年有大幅度的提高，但是人均產(chǎn)量仍舊相對較低，鋼材仍是我國國民經(jīng)濟中比較珍貴的材料，而混凝土的價格優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了。2.2.4 鋼結(jié)構(gòu)的使用年限混凝土結(jié)構(gòu)號稱永不損壞，但是鋼結(jié)構(gòu)一般的使用壽命只有五十年，假如鋼結(jié)構(gòu)用在住宅建筑中，那么人們想到自己花費終身積蓄而購買的房子只能住五十年，會讓許多人丟失購買的欲望。不過隨著保險業(yè)的進展，住宅壽命問題應當相對簡單解決。3 鋼結(jié)構(gòu)施工安裝要點整體來說鋼結(jié)構(gòu)的施工流程比較簡單，并且建筑的要求不同，在細節(jié)上也有很大

9、的差異性。此處列舉三點進行簡潔說明。3.1 選材與連接鋼材通常分為板材、型材、金屬制品以及管材四大類。土木工程中的建筑鋼材通常采納一般的低合金鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼以及一般碳素鋼等，碳鋼的塑性比較低，但是硬度強度比較高。在鋼結(jié)構(gòu)中，柱子截面一般多為箱形截面或者寬翼緣“工”字形，另外還有“十”字形截面等等;梁多數(shù)是焊接或者軋制的“H”型鋼梁，假如要求特別也可以符合截面，在安裝前要對主要的焊接接頭做焊接工藝的試驗，定出焊接的格料和各項參數(shù)。梁與梁之間、梁與柱之間的連接，可以實行焊接連接或者高強螺栓連接，要留意高強螺栓的連接孔位的精度。制孔主要有兩種，一種是精度較高的數(shù)控鉆孔，另外一種則是精度相對較低的

10、模板制孔。在技術(shù)條件允許時比較適合采納多軸數(shù)控鉆孔。在運到工地以后要對螺栓參數(shù)進行檢驗，安裝時不能用扳手強行擰入或者用榔頭強行打入，擰入的步驟要經(jīng)過初擰、復擰以及終擰。3.2 鋼構(gòu)件的堆放以及選擇安裝機械地點通常狀況下安裝結(jié)構(gòu)的用地面積應為結(jié)構(gòu)占地面積的1.5倍。依照安裝流水的挨次，從中轉(zhuǎn)堆場配套運輸至現(xiàn)場的鋼構(gòu)件要采納裝卸機械把其安置于安裝機械的回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)。假如由于運輸?shù)木売稍斐闪藰?gòu)件的變形，則在施工現(xiàn)場就要加以矯正。一般鋼結(jié)構(gòu)的安裝采納的是塔式起重機，臂桿長度要有夠的掩蓋面，并且起重力量要相應足夠，從而滿意各種不同部位構(gòu)件的起吊要求。鋼絲繩容量也要能滿意起吊的高度要求;起吊速度有足夠的檔次

11、可以滿意安裝要求。在多機作業(yè)的狀況下，臂桿的高差要足夠，以避開擔心全的碰撞，保證平安運轉(zhuǎn)。各個塔式起重機之間要有相應的平安距離，以保證臂桿與塔身不相碰撞。鋼結(jié)構(gòu)比較適用于規(guī)整、均勻以及較平的建筑平面，所以安裝流水線的布置要因地制宜。3.3 油漆工藝流程3.3.1 基層處理首先把金屬的表面清理潔凈，然后再做除銹。手工處理先用鋼絲刷反復刷打，再用精砂布打磨，使得表面光亮、平滑，然后再用棉紗或者紗布把打磨下的銹粉和浮灰清理潔凈。假如表面腐蝕嚴峻，則用鋼絲刷和鏟刀處理，大面積的銹蝕則可以用砂輪機來協(xié)作清理。3.3.2 涂防銹漆、刮膩子在涂漆前要保證金屬表面的干燥，假如有水份則要馬上擦干。施涂時要刷細、刷滿、涂刷到位，并且要留意鉚孔內(nèi)不能有涂料涂入。待到防銹漆干燥后，采納和油漆配套的膩子把構(gòu)件的表面缺陷刮平?？梢栽谀佔又屑尤脒m量的紅丹粉或者厚漆，從而增加其干硬性。在膩子干燥后要打磨平整，并清理潔凈。假如堆放的時間太長，則要再做一次涂刷。 3.3.3 涂磷化底漆磷化底漆包括底漆和磷化液兩部分。在