钢结构在土木工程施工技术中的应用

陶大鹏 1 吴剑 2

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　　摘要：近年来，随着中国房地产业的逐步繁荣，土木工程建筑业也取得了快速发展，对中国整体经济的发展起到了非常重要的推动作用。从目前的情况来看，随着建筑整体规模呈现出不断扩大的趋势，与以往的土木工程施工工作相比，其对施工质量的要求也在不断提高。在土木工程建设过程中，与其他类型的结构相比，钢结构的优势明显，因此钢结构在现代建筑中的应用越来越广泛。

关键词：钢结构；土木工程；施工技术

1.钢结构工程的基本特征

钢结构主要是指由各种钢材组装连接而成的工程结构。与传统的钢筋混凝土结构相比，钢结构的突出特点在于直接使用大量的钢材、钢件和连接件。具体来说，与钢筋混凝土结构相比，钢结构的强度更高，同时在相同承载力下，钢结构本身重量更轻，空间利用率更高。

2.影响钢结构工程质量的因素及处理策略

2.1工程材料的选择

在钢结构施工中，基础工程材料的质量将直接影响整个工程施工的质量。在现代普通钢结构工程中，常见的工程材料包括普通合金钢、碳钢等。其中，合金钢的应用范围更广，能够满足更多类型钢结构工程的施工需求。但碳钢的强度很高，但塑性相对较差，适合承载力要求较高的常规建筑工程。钢结构工程中使用的核心钢、连接件、钢丝、钢管等材料的质量和类型会影响工程施工质量，需要有针对性的选择。

2.2工程设计

钢结构工程的施工需要科学合理的结构设计作为基本前提。这就要求设计人员充分掌握钢结构工程的设计要点，对钢材的力学性能有深入的了解，充分保证钢结构工程设计方案的合理性。例如，2008年北京奥运会的主会场“鸟巢”，是世界上最著名的钢结构工程建筑。为了在保证工程结构的受力平衡、稳定性和安全性的基础上，实现更具艺术性和美感的建筑造型，设计团队花费了大量的时间和精力，对上千种钢材的力学性能进行了研究和分析，然后结合大量的模拟试验，形成了这个震惊世界的设计方案。由此可见，钢结构工程的设计水平将对工程质量、安全性和艺术美产生决定性的影响。

2.3施工过程管理

钢结构工程的施工与传统的钢筋混凝土工程的施工有很大的区别，要求施工单位根据设计图纸和现场条件进行各方面的管理。就土木工程而言，钢结构工程在其中的应用是一个融合的过程，施工管理面临更多的影响因素。首先，在工程材料的控制中，由于钢结构工程用钢量大，现场管理尤为重要。一方面，要做好工程材料的质量检验工作，确保所有钢材、配件和辅助材料的质量达标；另一方面，根据施工方案，做好现场材料管理，避免材料损坏或腐蚀。从施工技术的角度来看，要做好施工现场的技术交底工作，加强对施工人员的专业培训和考核。在施工过程管理中，钢结构吊装连接是关键的施工环节，关系到施工质量、效率和安全。对于钢结构的连接施工，主要涉及两个主要工序：螺栓固定和焊接施工。在螺栓连接和固定方面，根据设计图纸将钢材和构件吊装到位，安装好垫片和临时固定装置后固定螺栓，确保螺栓紧固到位。在焊接施工方面，应根据钢材的特点选择合适的焊接工艺。在此基础上，做好焊接工艺质量管理，确保焊接位置平整、均匀、无缺陷。

2.4传统结构与钢结构的关系

随着现代建筑工程建设水平的不断提高，许多民用建筑不再使用单一的工程材料和结构，尤其是许多涉及传统结构、钢结构和更多新材料结构应用的项目。在工程设计和施工中，需要处理不同结构之间的连接和组合，不仅要考虑整个结构的合理性和力学稳定性，还要考虑不同材料力学性能的差异和后期维护管理。例如，在一些工厂的建设中，基础工程和围护结构使用传统的钢筋混凝土桩和砌体墙结构，而屋顶使用钢结构，屋顶使用铝合金和树脂材料。对于这种类型的建筑，需要固定钢结构和钢筋混凝土结构之间的连接。一般来说，钢结构应放置在钢筋混凝土承重柱和墙体上，然后结合球形连接点，实现大跨度屋盖的设计和施工。

3.土木工程下钢结构工程的具体应用

3.1高层重型钢结构建筑工程

随着现代社会的可持续发展，各地区的城市建设和工业发展水平越来越高，许多高层重型钢结构建设项目正在如火如荼地进行。这种高层重型钢结构施工主要采用型钢材料，采用螺栓连接、基础锚固和焊接技术进行施工。比如著名的上海世界金融中心，作为典型的超高层建筑，消耗钢材60多万吨，钢结构在这座建筑中起着极其关键的作用。在高层重型钢结构工程的施工中，对工程设计水平的要求很高，因此有必要将传统的钢筋混凝土结构与钢结构工程有机地结合起来，充分发挥各自的优势。在这类工程中，钢结构具有良好的结构强度、稳定性和受力均匀性，轻型结构的优点可以支撑超高层建筑的施工。例如，世界上最高的建筑哈利法塔， ——的中上部基本上是钢结构，这是该项目达到世界最高高度的关键。

　　3.2大跨度钢结构建筑
　　在社会经济和人们生活持续发展的今天，除了民用建筑以外，以博物馆、体育馆为代表的各类建筑应用需求也在逐步提升。这类建筑有一个典型的特征，在于内部空间要求较高，意味着需要构建跨度较大的建筑结构。针对空间范围较大的大跨度建筑，钢结构施工技术的应用尤为重要。在大跨度土木建筑中，一般使用钢材作为主要的结构材料，并根据实际情况，合理选用悬索结构、网壳结构等。这类特殊的结构设计方案，结合钢结构工程本身的优势，可以完成各种大跨度建筑的建设施工。比如，在现代厂房的建造中，可以将钢结构和合成材料膜工艺结合起来，建成封闭式建筑。这类建筑不仅可以提高施工效率，还能满足工业生产对空间范围的需求。更为关键的是，通过将钢结构和其他材料的组合，可以满足封闭式施工的需求，对现代环保事业的发展也有重要的价值。
　　3.3轻钢结构建筑
　　在现代土木建筑工程领域中，一方面大型超高层建筑的建设十分热门，另一方面相关领域也在往轻量化、灵活化的方向发展。轻钢结构建筑主要是利用质量更轻的轻型合金钢材为基础材料，打造能够满足基本稳定性、安全性、耐用性需求的新型建筑。一般情况下，轻钢建筑结构主要包括主要结构、辅助结构、围护结构等，在建设中需要进行针对性的管理。从建造类型的角度来讲，轻钢结构建筑的结构可以分为两种，（1）使用薄钢板冷轧构成骨架结构，再配以其他材料形成屋面、围护结构的建筑结构;（2）使用断面比较小的型钢做成骨架结构，配合钢管、连接件形成的建筑结构。轻钢结构建筑一方面适用于一些临时性建筑项目的建设，另一方面在一些别墅、民宿、旅游房产项目中，也发挥着重要的作用，具有良好的适应性和经济性优势。
　　4.结束语
　　综上所述，在我国建筑工程行业飞速发展的背景下，钢结构工程在土木建筑工程中的应用越来越频繁。在实际应用中，钢结构工程质量轻、强度高、施工便捷、经济性等优点被充分发挥出来。为了进一步提高建筑工程建设施工水平，有必要对钢结构工艺进行更深入的研究，从钢材质量控制、工程设计、施工管理等角度，做好每个环节的质量控制。只有这样，才能进一步发挥钢结构工程的应用价值，提高土木建筑工程建设水平。
　　参考文献
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