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關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；土木工程；剛度；穩(wěn)定；強(qiáng)度；延性
中圖分類號：TU391文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
1、鋼結(jié)構(gòu)在土木工程應(yīng)用中的特點(diǎn)
從結(jié)構(gòu)的整體性能來看，鋼結(jié)構(gòu)這種新興的土木工程結(jié)構(gòu)具有很多優(yōu)點(diǎn)，很好的解決了傳統(tǒng)砌筑結(jié)構(gòu)以及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中難以實(shí)現(xiàn)大跨度的問題，且鋼結(jié)構(gòu)還具有強(qiáng)度大、剛度高、自重輕、應(yīng)用靈活、延性與韌性良好，整體性好，外觀更為美感等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而是一種非常適合當(dāng)前社會發(fā)展的一種土木工程建筑形式。
1.1強(qiáng)度大。由于鋼結(jié)構(gòu)完全是由鋼材與構(gòu)件安裝而成，而目前我國的鋼材強(qiáng)度等級已經(jīng)相當(dāng)高，鋼材質(zhì)量也較為良好，因?yàn)樵谶M(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工時，只要能夠嚴(yán)格把控鋼材質(zhì)量，就能夠保證鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度達(dá)到技術(shù)設(shè)計(jì)的要求。
1，2剛度高。與混凝土構(gòu)件相比，以鋼為材料的構(gòu)件的剛度是其幾倍之多，因而在鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，通過合理科學(xué)的構(gòu)件與連接件的安裝與施工，均能使鋼結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)較高的剛度，比混凝土結(jié)構(gòu)更具剛度優(yōu)勢。
1.3延性與韌性良好。延性是衡量土木工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與抗震性能的關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)，在當(dāng)前的很多以鋼筋混凝土為主體結(jié)構(gòu)的工程中，其抗震性能都相對較差，而以鋼結(jié)構(gòu)為主體結(jié)構(gòu)的工程則表現(xiàn)出良好的抗震性能，這就是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)所具有的較好的延性特點(diǎn)，使得鋼結(jié)構(gòu)能夠化解地震中的作用力，減少其對建筑的影響。而就韌性這一特點(diǎn)來講，更是鋼結(jié)構(gòu)的獨(dú)特特點(diǎn)，韌性的大小的影響到材料是否易斷裂的這個問題，而鋼結(jié)構(gòu)恰恰具備了非常良好的韌性性能，這使得其在鍛造、焊接、鉆孔等工藝加工處理中都不會產(chǎn)生斷裂或裂縫現(xiàn)象。這種特點(diǎn)使得鋼結(jié)構(gòu)在一些較為寒冷的地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用，因?yàn)槠洳粫霈F(xiàn)因溫度變小而出現(xiàn)斷裂問題，保證了結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。
1.4整體性。由于鋼結(jié)構(gòu)是由多種不同形式的鋼材以一定的連接件安裝起來的結(jié)構(gòu)，因此其在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上具備了很大的靈活性。另外鋼結(jié)構(gòu)因?yàn)樽灾剌^輕，施工更加方便，鋼工程造價更低，這就使得鋼結(jié)構(gòu)的整體特性都具有很大的優(yōu)越性。
2 鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)
誠然，鋼結(jié)構(gòu)材料還是有不足的地方，這也影響著鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和施工，下面就材料缺陷和市場環(huán)境兩大方面進(jìn)行簡要的分析：
2.1 材料缺點(diǎn) 根據(jù)上面對于鋼結(jié)構(gòu)的性能分析來看，鋼結(jié)構(gòu)確實(shí)比混凝土好，只是，就單單針對一個既定的負(fù)載來說，混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面剛度則相對較好，關(guān)鍵是由于鋼的強(qiáng)度優(yōu)勢導(dǎo)致其構(gòu)件的尺寸相對較小。也就是說，為了確保鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，要么就是加大型鋼的尺寸，要么就是為其加入混凝土和外包混凝土這樣才能保證高截面的剛度滿足需求。除此之外，鋼材的耐熱性差，抗腐蝕性比較弱。只要長時間處在溫度超過100度的輻射熱時甚至達(dá)到150度時，它的耐熱性能就出現(xiàn)不穩(wěn)定了，需要使用隔熱層來保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)，而且針對關(guān)鍵性的鋼結(jié)構(gòu)還需要涂刷相當(dāng)厚度的防火涂料。
2.2 市場環(huán)境 在設(shè)計(jì)土木工程建筑結(jié)構(gòu)的時候設(shè)計(jì)力量較薄弱，有時候結(jié)構(gòu)的功能要求都不屬于鋼結(jié)構(gòu)合理的應(yīng)用范圍。通常在設(shè)計(jì)較高承載力需要使用鋼結(jié)構(gòu)時，要考慮用不適合繼續(xù)承載的巨大變形為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的極限狀態(tài)為準(zhǔn)則。鋼結(jié)構(gòu)每個細(xì)節(jié)的安裝都要事先有精確的計(jì)算，而且每個專業(yè)要一次性到位。
3、鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與材料特性密切相關(guān)，主要有：
3.1鋼結(jié)構(gòu)必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度。這一點(diǎn)可以通過材料本身物理特性和截面特性來實(shí)現(xiàn)，尤其需要注意的是大跨結(jié)構(gòu)，其剛度往往是控制結(jié)構(gòu)安全的主要因素，因而如何增加截面的慣性矩、回轉(zhuǎn)半徑等幾何特性顯得更加突出，如大跨度的門式剛架，其剛度的增加主要靠截面特性來實(shí)現(xiàn)，而采用高強(qiáng)度鋼材往往并不起明顯效果。
3.2鋼結(jié)構(gòu)必須有足夠的穩(wěn)定性。因其輕質(zhì)高強(qiáng)，截面往往無需做混凝土結(jié)構(gòu)那樣大，細(xì)長的構(gòu)件，尤其是拉彎和壓彎的細(xì)長構(gòu)件的局部以致整體穩(wěn)定性對結(jié)構(gòu)起到關(guān)鍵作用，所以支撐系統(tǒng)的設(shè)置是一些鋼結(jié)構(gòu)，尤其是排架結(jié)構(gòu)、大跨度結(jié)構(gòu)等較柔的結(jié)構(gòu)中尤其重點(diǎn)考慮的，在設(shè)置完善配套的支撐系統(tǒng)的同時還要注意荷載的傳遞的影響，因?yàn)橐环矫嬉蛑蔚脑O(shè)置會使得結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性增強(qiáng)，剛度增加，同時也可能增加了結(jié)構(gòu)體系的附加內(nèi)力，產(chǎn)生一些不利的影響，這些影響也需要消除。
3.3鋼結(jié)構(gòu)必須注意防腐防火。鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性和防火性能不如混凝土結(jié)構(gòu)，因而包裹混凝土、涂刷防火防腐涂料或采取其他一些措施是必不可少的，要區(qū)分構(gòu)件的重要性根據(jù)不同的要求，以確保主體鋼結(jié)構(gòu)的絕對安全、附屬部分也能正常工作。此外還要注意鋼結(jié)構(gòu)的使用維護(hù)，以便鋼結(jié)構(gòu)達(dá)到使用壽命的耐久性要求。
3.4鋼結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要細(xì)化和標(biāo)準(zhǔn)化：鋼結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)，無論是柱梁的拼接、支撐的連接和拼接還是柱腳與基礎(chǔ)的連接，其通過焊接還是螺栓連接來設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)或者焊接與螺栓連接混合連接，均應(yīng)保證連接處能可靠傳遞荷載，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)不得低于構(gòu)件的承載能力，使節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)構(gòu)造與實(shí)際受力情況吻合，傳力途徑明確、直接，連接可靠，構(gòu)造合理，避免附加內(nèi)力的產(chǎn)生，還要便于維護(hù)和確保質(zhì)量，為此采用國家標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和細(xì)化節(jié)點(diǎn)都是有效的辦法。
3.5鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)消除荷載內(nèi)應(yīng)力，鋼結(jié)構(gòu)因受溫度影響較大尤其是冬季寒冷夏季炎熱以及早晚溫差大的地區(qū)，其溫度應(yīng)力有時是不容忽視的；再有，在焊接過程中會產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力。因而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮溫度應(yīng)力和焊接殘余應(yīng)力等對結(jié)構(gòu)的不利影響，采取措施消除這些不利因素。
3.6鋼結(jié)構(gòu)的其他優(yōu)勢：自重輕，施工周期短。因其自重輕，同鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)能較大節(jié)省基礎(chǔ)造價。另外鋼結(jié)構(gòu)中的鋼梁腹部的空隙可布置管道等，減少管道占據(jù)空間，也使管道更容易布置等。鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能環(huán)保，因在鋼結(jié)構(gòu)拆除時，不會產(chǎn)生大量建筑垃圾，鋼材回收利用價值也較高等等。
4、鋼結(jié)構(gòu)的施工特點(diǎn)
4.1構(gòu)件加工運(yùn)輸?shù)跹b要細(xì)致，因鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的截面厚度較薄，構(gòu)件的截面尺寸要求嚴(yán)格，因而構(gòu)件的加工質(zhì)量至關(guān)重要。在運(yùn)輸過程中應(yīng)保證構(gòu)件不變形不受損，到現(xiàn)場時，堆放場地要通風(fēng)且防潮防腐，且一般置于吊裝運(yùn)輸?shù)葯C(jī)械的回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)，便于運(yùn)輸和吊裝。
4.2鋼結(jié)構(gòu)既然有防火防腐要求，因而防火防腐涂料本身的質(zhì)量和涂裝就要加強(qiáng)監(jiān)督和管理，包括金屬表面基層的處理、油漆的遍數(shù)和涂刷厚度以及檢驗(yàn)要求等。
4.3鋼結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性更高的要求，因而施工順序要合理，保證施工過程的穩(wěn)定，必要時增加臨時支撐來保障：焊縫、螺栓的孔距等連接部位要有專業(yè)人員實(shí)施并專項(xiàng)檢測。
4.4鋼結(jié)構(gòu)施工要盡可能選擇合適的季節(jié)和溫度，或應(yīng)積極考慮到溫差等帶來的不利影響以便預(yù)先想到預(yù)案來采取措施防止，對于焊接殘余應(yīng)力也要充分認(rèn)識到其對結(jié)構(gòu)的影響，如選擇合適的施焊順序，避免焊縫過于集中等等。
結(jié)束語
鋼結(jié)構(gòu)是目前廣泛采用的土木工程結(jié)構(gòu)形式，用于重型、輕型各類廠房和高層多層民用建筑以及各種大型公共建筑場館等，有著廣闊的發(fā)展前景，因構(gòu)件截面不大，更便于合理布置功能分區(qū)，但造價有時偏高，本文僅僅就其材料、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和施工要點(diǎn)談了一些看法，我們要充分利用鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)避免其不利的一面，使鋼結(jié)構(gòu)更好的造福于社會，豐富建筑形式和提高人民的生產(chǎn)生活質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)小康社會。
參考文獻(xiàn)：
[1]李紅巖，孟慶凱.淺論鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用研究[J].黑龍江科技信息，2011，（20）.
[2]段鵬.鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用研究[J].科技信息，2011，（20）.
關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；土木工程；特點(diǎn)
中圖分類號：TU391文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
引言：鋼結(jié)構(gòu)由于其輕質(zhì)高強(qiáng)等多重優(yōu)點(diǎn)被越來越廣泛的應(yīng)用于土木工程,如建筑住宅和橋梁建造,特別是近年來越來越普遍的用于建設(shè)超高層建筑、大跨度及大懸挑結(jié)構(gòu)、工業(yè)廠房等,充分顯示了鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。
一、鋼結(jié)構(gòu)在土木工程應(yīng)用中的優(yōu)勢和特點(diǎn)
1、鋼結(jié)構(gòu)建材自身性能好
通常來說，鋼材是用鐵、硅、錳、鈦等多種元素以及其他材料所組成的合金。由于合成元素的多樣化，鋼材具備一般混凝土、水泥以及元素較純的鐵不具備的多種優(yōu)點(diǎn)。首先，鋼材擁有很高的強(qiáng)度與剛度，即很強(qiáng)的承受或容納作用效應(yīng)的能力及優(yōu)秀的抗震動性能。其次，鋼材抗震抗壓的韌性和延展性也是一般混凝土和水泥所不具備的。尤其重要的是，由于煉制鋼材的材料以及元素的多樣性，比較先進(jìn)的煉鋼技術(shù)還能夠根據(jù)需要煉制出抗沖擊、抗疲勞和韌性好的橋梁專用鋼，具有抗高溫和氧化特性的耐熱鋼，以及不銹鋼等多種不同用途的建筑專用鋼材。
2、環(huán)保節(jié)能
將鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于建筑工程施工時具有污染少、噪聲少以及作業(yè)量較小等特點(diǎn)，并且鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用時投入少、收益大、方便拆遷，回收利用率比較高，這些優(yōu)點(diǎn)使鋼結(jié)構(gòu)在建材市場上比較受歡迎。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，鋼材的生產(chǎn)率越來越高，性能越來越好，成本也越來越低，所占空間比較小，鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用大大節(jié)約了建筑成本，增大了建筑物內(nèi)部空間，減少了施工中的環(huán)境污染，也因此帶來了更好的經(jīng)濟(jì)效益。
3、用途廣，可塑性強(qiáng)
由于具有輕便、韌性和耐壓等特點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)適用于各種建筑物的施工，特別是一些傳統(tǒng)建筑工程很難完成的大空間跨度建筑。比如在劇院、機(jī)場以及體育場等比較大的空間建筑內(nèi)，空間內(nèi)柱子比較多的話不利于人們在建筑物內(nèi)的娛樂和工作，而使用鋼結(jié)構(gòu)就可以建造沒有柱子支撐的大空間建筑。其次，鋼材具有可焊接和耐擠壓的特點(diǎn)，這使得鋼結(jié)構(gòu)能夠用于建造一些新型的鋼鐵建筑。比如著名的法國埃菲爾鐵塔，以鋼板焊接、連接而成的高層重鋼建筑已經(jīng)成為建筑業(yè)中的新潮流。
4、施工速度快、安全、質(zhì)量易保證
在通常情況下，以沙石為基本建材的傳統(tǒng)建筑工程會受天氣等因素的影響，雨雪天氣會直接影響工程施工進(jìn)度。而鋼結(jié)構(gòu)建材是在建材工廠專門合成之后再運(yùn)往建筑工地投入使用的，因此不受天氣原因的影響。其次，鋼結(jié)構(gòu)安裝還能夠與混凝土樓板的施工作業(yè)交叉進(jìn)行，也能夠在建筑物外部裝修的同時，實(shí)行內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)安裝。在施工建材短缺的時候，鋼材的生產(chǎn)還能夠與建筑施工同時進(jìn)行，鋼結(jié)構(gòu)的施工速度要比鋼筋混凝土快25%左右。此外，鋼材具有韌性、可延性以及抗壓性能，這些特性提高了建筑物的質(zhì)量以及施工的安全性。
二、鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)
當(dāng)然，每種材料都不是完美的，所以鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和施工也存在著一定的缺點(diǎn)，其主要表現(xiàn)為以下幾個方而：
材料缺點(diǎn)
盡管鋼結(jié)構(gòu)的剛度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于混凝土，但是對于一個給定的負(fù)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)，這主要是因?yàn)殇摰膹?qiáng)度優(yōu)勢導(dǎo)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采取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(qiáng)度的變化不大，表現(xiàn)出一定的耐熱性能，但當(dāng)溫度達(dá)到150度時，就要采用隔熱層進(jìn)行保護(hù)，并且重要部位的鋼結(jié)構(gòu)一定要涂刷防火涂料。
設(shè)計(jì)力量較薄弱
（1）在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時要注意結(jié)構(gòu)的功能要求是不是屬于鋼結(jié)構(gòu)合理的應(yīng)用范圍。通常在設(shè)計(jì)較高承載力需要使用鋼結(jié)構(gòu)時，要考慮用不適合繼續(xù)承載的巨大變形為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的極限狀態(tài)為準(zhǔn)則。鋼結(jié)構(gòu)有很多節(jié)點(diǎn)，要對每個螺絲、墊板以及焊縫進(jìn)行精確的計(jì)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(jì)要比混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)更復(fù)雜，并且圖紙也遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于混凝土結(jié)構(gòu)。
（2）鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)未形成體系。只有在大規(guī)模生產(chǎn)的情況下才可以體現(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(biāo)準(zhǔn)、價格標(biāo)準(zhǔn)以及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)都沒有統(tǒng)一，國家標(biāo)準(zhǔn)以及監(jiān)管機(jī)制方面也都有一定的欠缺，因此很多設(shè)計(jì)師以及開發(fā)商都相對比較茫然。
（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)量仍然相對較低，鋼材仍是我國國民經(jīng)濟(jì)中比較貴重的材料，而混凝土的價格優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了。
三、鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的施工要點(diǎn)
1、注重選材與連接
通常將鋼材分為板材、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用普通的低合金鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼以及普通碳素鋼等，這主要是由于鋼的硬度所決定的。梁多數(shù)是焊接或者軋制的“H”型鋼梁，在安裝前要對主要的焊接接頭做焊接工藝的試驗(yàn)，定出焊接的格料和各項(xiàng)參數(shù)。梁與梁之間、梁與柱之間的連接，可以采取焊接連接或者高強(qiáng)螺栓連接，要注意高強(qiáng)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模板制孔。在技術(shù)條件允許時比較適合采用多軸數(shù)控鉆孔。在運(yùn)到工地以后要對螺栓參數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，安裝時不能用扳手強(qiáng)行擰入或者用榔頭強(qiáng)行打入，擰入的步驟要經(jīng)過初擰、復(fù)擰以及終擰。
鋼結(jié)構(gòu)的儲存
目前，在建筑施工中普遍執(zhí)行的安裝結(jié)構(gòu)的用地面積是按照結(jié)構(gòu)的占地面積的1.5倍來執(zhí)行的，按照安裝的流程進(jìn)行堆放，從中轉(zhuǎn)堆場配套運(yùn)送至現(xiàn)場的鋼構(gòu)件要采用裝卸機(jī)械把其安置于安裝機(jī)械的回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)。
3、油漆涂抹的技術(shù)進(jìn)行油漆涂抹是鋼結(jié)構(gòu)施工的一個重要步驟，主要可以分為以下幾個步驟進(jìn)行施工：
（1）進(jìn)行基層處理
進(jìn)行油漆涂抹的工序之前，要將金屬表面清理干凈，做好除銹工作。如果面積相對不大，可以采用人工除銹的方式進(jìn)行清理，但是出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重則可以使用鋼絲刷和鏟刀進(jìn)行處理，而一旦出現(xiàn)大面積的銹蝕則可以用砂輪機(jī)來配合清理。
（2）防銹漆的涂抹
在對基層進(jìn)行處理完畢后，保證表面的干燥后可以進(jìn)行防銹漆的涂抹，在涂抹的時要仔細(xì)、認(rèn)真、涂刷到位、均勻，尤其要注意鉚孔內(nèi)不能有涂料涂入。待到防銹漆干燥后，采用和油漆配套的膩?zhàn)影褬?gòu)件的表面缺陷刮平。要想提高其干硬性，則可以在涂抹的過程中加入適量的紅丹粉或者厚漆。
（3）磷化底漆的涂抹
磷化底漆是油漆涂抹的關(guān)鍵，在涂抹磷化底漆后的兩個小時候才可以進(jìn)行底漆的涂抹，在涂抹完成底漆后的24小時之后要對其表面殘留的磷化物進(jìn)行清理，其涂抹完成的標(biāo)準(zhǔn)是在其干燥后的表面形成了均勻的灰褐色的磷化膜。
（4）涂面漆的涂抹
最后一個步驟是刷涂面漆，刷涂面漆的標(biāo)準(zhǔn)是多理多刷，而且要保證油漆不流不墜，是一項(xiàng)技術(shù)難度很高的工作，而且在涂抹的過程中要保證色澤光亮一致，在涂刷的過程中及時檢查，避免遺漏。一般情況下，鋼結(jié)構(gòu)的面漆都要刷兩遍以上，厚度要超過70微米。
結(jié)束語
總而言之，鋼結(jié)構(gòu)本身具有十分優(yōu)良的性能，極大地降低了建筑物的施工成本，提升了建筑物的質(zhì)量水平，也因此被各種土木工程建設(shè)項(xiàng)目所歡迎，不但出現(xiàn)在橋梁、機(jī)場等大型建筑中，在小型住宅中也經(jīng)常使用。因此，鋼結(jié)構(gòu)在我國建筑業(yè)中有很好的實(shí)用性和廣闊的市場前景。我國鋼結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用研發(fā)還處于初級階段，應(yīng)該不斷加大對鋼結(jié)構(gòu)土木工程應(yīng)用技術(shù)的研發(fā)，不斷培養(yǎng)有效的鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)人才，使我國鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用技術(shù)越來越成熟和完善。
參考文獻(xiàn)
[1]林憶輝.論大型建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中的問題和對策[J].華章，2011，(7)．
【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；土木工程；應(yīng)用
1 鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中應(yīng)用的歷史和現(xiàn)狀
最早在建造房屋中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的國家是18世紀(jì)的英國，100年后，法國建成了人類歷史上第一個著名的鋼鐵建筑“埃菲爾鐵塔”，成為當(dāng)時歐洲標(biāo)志性的建筑物。到了近現(xiàn)代，我國鋼材生產(chǎn)的新技術(shù)、新工藝不斷增多，各種新型產(chǎn)品，尤其是各種類型的建筑鋼材紛紛涌向市場，為鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展提供了更為厚實(shí)的平臺。而且，我國鋼鐵生產(chǎn)原材料豐富，鋼材年產(chǎn)量超過1億噸，全國有54個大型龍頭鋼鐵企業(yè)，馬鞍山鋼廠已經(jīng)成為我國最大的H型生產(chǎn)線，能夠提供充足的鋼鐵建材。我國鋼結(jié)構(gòu)建筑也如雨后春筍，一座座拔地而起。1997年，上海金茂大廈的建筑高度達(dá)421m，結(jié)構(gòu)高度達(dá)395m，共有95層[1]。此后，70層的深圳賽格廣場大廈，以其279m的高度，且全部采用鋼管混凝土建造[2]，再次創(chuàng)造了鋼結(jié)構(gòu)在建筑中的奇跡。
2 鋼結(jié)構(gòu)在土木工程應(yīng)用中的優(yōu)勢和特點(diǎn)
2.1 鋼結(jié)構(gòu)建材自身性能好
一般來說，鋼材是用鐵、錳、鈦、硅等元素以及其他元素、材料組成的合金，這種鋼材因?yàn)楹铣稍氐亩鄻踊簿哂辛艘话闼唷⒒炷痢⒛酥猎剌^純的鐵難以達(dá)到的多種優(yōu)良特性。首先，具有較高的強(qiáng)度和剛度，即較強(qiáng)的容納或承受作用效應(yīng)的能力以及較好的抗震動等性能。其次，鋼材抗壓抗震的延展性和韌性也是一般水泥、混凝土所不具備的。因此，鋼材大都具有強(qiáng)度高，抗震、抗壓性能好等優(yōu)良特點(diǎn)。更為重要的是，因?yàn)闊捴其摬牡脑睾筒牧系亩鄻有裕冗M(jìn)的煉鋼技術(shù)還可以根據(jù)需要分別煉制出韌性好、抗疲勞、抗沖擊的橋梁專用鋼；具有抗氧化和高溫的耐熱鋼；以及耐腐蝕的不銹鋼等等各種不同用途的建筑專用鋼材。使施工人員在建設(shè)中可以根據(jù)需要各取所需，不但增強(qiáng)建筑用途、延長建筑壽命，而且最大限度地發(fā)揮了建筑材料的功用，減少浪費(fèi)。
2.2 施工速度快、安全、質(zhì)量易保證
一般以沙石為基本建材的傳統(tǒng)土木工程，往往會受到天氣影響，只要遇到大雨等天氣，就會嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。而鋼結(jié)構(gòu)建材在工廠專門合成，可以直接應(yīng)用于建筑工地。其次，鋼結(jié)構(gòu)安裝還可與混凝土樓板的施工交叉進(jìn)行，也可以在外部裝修的同時，進(jìn)行內(nèi)部安裝。當(dāng)建材短缺之時，還可以將鋼材的生產(chǎn)與建筑施工同時進(jìn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì)，鋼結(jié)構(gòu)的施工要比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工的速度快約20%到30%。此外，鋼材特有的可延性、韌性和抗壓性能，提高了建設(shè)施工的安全性和建筑物的質(zhì)量。鋼材的可延性和韌性使鋼材在拉伸過程中不會斷裂，而會產(chǎn)生塑性變形，使鋼材在安裝、使用過程中可以承受較大的沖擊力或壓力。
2.3 用途廣，可塑性強(qiáng)
由于鋼材的耐壓、有韌性、輕便等特點(diǎn)，可以被廣泛應(yīng)用于建設(shè)各種不同的建筑設(shè)施，尤其是一些傳統(tǒng)土木工程難以做到的大空間跨度建筑。如在現(xiàn)代機(jī)場、劇院、體育場等大空間建筑內(nèi)，林立的柱子不利于建筑內(nèi)人們的工作和娛樂，而韌性好，強(qiáng)度大的鋼材的使用，可以建造沒有柱子支撐的大空間。其次，鋼材耐擠壓可焊接的特點(diǎn)，還使建筑史上出現(xiàn)新型的鋼鐵建筑。法國的“埃菲爾鐵塔”是先例，繼之后，以鋼板連接、焊接構(gòu)成的高層重鋼建筑成為建筑中的新潮流。在我國，20世紀(jì)80年代到如今，已經(jīng)有近百幢高層重鋼建筑。其三，當(dāng)今新型輕鋼的出現(xiàn)，又帶給鋼結(jié)構(gòu)建筑新的驚喜。這種輕鋼堅(jiān)韌性好，質(zhì)量輕，被廣泛應(yīng)用于各種輕工業(yè)廠房、倉庫的建設(shè)中。
2.4 環(huán)保節(jié)能
鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工，具有作業(yè)量較小，噪聲少，污染少等有利于環(huán)保的特點(diǎn)，和投入少收益大、易于拆遷，回收率高的優(yōu)點(diǎn)，使鋼結(jié)構(gòu)成為建材場上最受歡迎的主角。首先在施工的時候，沒有污染的鋼材替代了成堆的沙塵、磚瓦、混凝土等容易帶來漫天沙塵污染的材料，尤其在人口密集區(qū)，鋼材堆放的空間比較小，也不易像沙石磚瓦那樣易于破碎散開，因此，鋼材更受廣大建筑人員以及周圍民眾的歡迎。其次，當(dāng)建筑拆除時，水泥、石灰、磚瓦等易碎材料，大多不可回收，只能當(dāng)作垃圾丟掉，而水泥的不可溶性，還帶來較大環(huán)境污染。而鋼材則可以回收或再利用，極大地減少了灰色建筑垃圾的污染和浪費(fèi)。其三，隨著科技的進(jìn)步，新型合成鋼材的成本越來越少，性能卻越來越高，為整個建筑工程帶來較大的綜合效益，大大節(jié)約了成本。而鋼材所具有的超強(qiáng)度的韌性和抗壓性等性能，能夠以少的體積替代大體積的水泥、混凝土等材料，縮小了建筑面積，擴(kuò)大了使用空間，也因此帶來了較多的經(jīng)濟(jì)效益。
3 現(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中的制約因素
鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用有其鮮明的優(yōu)勢，也日益走火建材市場，但隨著鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的增多，其潛在的制約性因素和新問題也逐漸暴露出來。
3.1 缺乏相應(yīng)的技術(shù)及其工作人員
鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，是土木建筑行業(yè)的新課題。我國鋼結(jié)構(gòu)建筑其實(shí)尚處于開發(fā)階段。因此，在這方面的技術(shù)還在起步階段，相關(guān)科技人員也相當(dāng)缺乏，而施工中，技術(shù)人員則是最重要的指揮員。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國較多建成或在建的鋼結(jié)構(gòu)建筑中，因?yàn)樵O(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的不足和設(shè)計(jì)方案的欠缺，造成用鋼量過大，增加了造價成本。也有些因?yàn)槿狈κ炀毜募夹g(shù)工人，人為耽誤了施工進(jìn)度，甚至使建筑與理想藍(lán)圖相差甚遠(yuǎn)。
3.2 鋼結(jié)構(gòu)耐火性差帶來建筑防火難題
鋼材雖然不是可燃性物質(zhì)，也有一定耐高溫的性能，但當(dāng)外界的溫度升高到一定程度的時候，鋼材的力學(xué)指標(biāo)也會跟著發(fā)生改變。據(jù)相關(guān)資料，鋼材在溫度超過200攝氏度以后，強(qiáng)度將隨溫度的升高而降低，到600攝氏度后，就會完全失去承載能力[4]。而在一般建筑內(nèi)，防火依然是一大難題。當(dāng)建筑物內(nèi)失火，溫度達(dá)到一定高度的時候，鋼材的穩(wěn)定性和承載力就會下降，最終易于導(dǎo)致建筑物崩塌。
3.3 缺乏規(guī)范性的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用規(guī)范
相對缺乏的科研技術(shù)和人員，造成了相關(guān)研究的欠缺，使鋼結(jié)構(gòu)在工程建設(shè)中的應(yīng)用也缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。鋼結(jié)構(gòu)大型建筑設(shè)計(jì)的不合理，導(dǎo)致過多使用鋼材；使用過高性能或過低性能鋼材等造成的浪費(fèi)或建筑不達(dá)標(biāo)等問題，除了設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)不足，也與國內(nèi)缺乏比較規(guī)范的不同類型鋼材的元素含量標(biāo)準(zhǔn)和鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。如一般情況下，含鉻量wcr需要大于12％的鋼材具有不銹鋼的特點(diǎn)，而如果不嚴(yán)格規(guī)范不銹鋼含鉻量，其耐銹程度也就不一樣。雖然稍微差別的鉻含量僅憑肉眼難以分辨，但如果實(shí)際應(yīng)用到建設(shè)施工中，就會帶來較大的影響。此外，我國對國外大量采用的鍍鋅輕鋼龍骨的受力狀況、耐久性等缺乏相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在建筑設(shè)計(jì)中，找不到針對性的規(guī)范措施，但卻盲目購買應(yīng)用，使鋼結(jié)構(gòu)建筑工程的安全性和應(yīng)用性受到很大質(zhì)疑，也給施工帶來不利影響。
4 解決途徑
4.1 加快國內(nèi)鋼材制造和鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的技術(shù)提升，培養(yǎng)高科技專業(yè)人才是目前解決我國鋼結(jié)構(gòu)在土木工程應(yīng)用中諸多問題的根本途徑。提高技術(shù)首先在人才。結(jié)合當(dāng)前高校教育情況，可以擴(kuò)展高校在鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)方面的人才招收和教育。同時，加強(qiáng)對相關(guān)技術(shù)人員的培訓(xùn)，并派遣部分優(yōu)秀人員去國外深造學(xué)習(xí)，增加我國專業(yè)人才數(shù)量，提升相關(guān)科技人員研究設(shè)計(jì)水平。
4.2 充分吸收、引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。在我國技術(shù)和相關(guān)建造規(guī)范還很不成熟和完善的情況下，學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)是加快提升國內(nèi)技術(shù)水平的最好方法。如其花費(fèi)大量財(cái)力購買國外鋼材，不如有計(jì)劃地投資建造一批實(shí)驗(yàn)工程，引進(jìn)外國先進(jìn)技術(shù)。然后結(jié)合本國實(shí)際情況，改進(jìn)技術(shù)，從而生產(chǎn)出自己的高性能鋼材，盡快結(jié)束我國少技術(shù)無規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的低水平鋼結(jié)構(gòu)建筑局面。
4.3 在現(xiàn)有科技條件下，多方尋求方法解決鋼結(jié)構(gòu)建筑中的耐火性差等問題。首先，可以根據(jù)建筑用途和場所，確定建筑物可能遭遇火災(zāi)的等級和頻度，確定耐火等級，選擇適當(dāng)鋼材。其次，可以采用外加條件加強(qiáng)鋼材防火耐熱程度，如給鋼材噴涂、包敷或冷卻，增強(qiáng)鋼材耐火限度。
綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)自身良好的性能，大大降低了現(xiàn)代建筑成本，提高了建筑的質(zhì)量，也因此被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代各種土木工程建設(shè)中，不僅出現(xiàn)在大型機(jī)場、橋梁，也廣泛應(yīng)用于小型住宅中。因此，鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國、乃至世界都有廣闊的發(fā)展空間，我國還應(yīng)結(jié)合當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用現(xiàn)狀，加快鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的提高和對相關(guān)技術(shù)人員的培養(yǎng)，為我國鋼結(jié)構(gòu)建筑業(yè)的發(fā)展提供新的科學(xué)技能支持。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；土木工程
1 土木工程中鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
1.1 強(qiáng)度 一般來說，結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受或者容納作用效應(yīng)的能力是由材料的強(qiáng)度來決定的。可以利用有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)來確定結(jié)構(gòu)鋼的構(gòu)件性能，這些標(biāo)準(zhǔn)中列出了鋼結(jié)構(gòu)可使用的材料，比如建筑結(jié)構(gòu)鋼要滿足CSA標(biāo)準(zhǔn)ASTM standardA992/A992M或者CAN/CSA G40.20/C40.21等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。近幾年來，建筑用鋼發(fā)生了很大的變化，過去的建筑結(jié)構(gòu)所用的抗拉強(qiáng)度以及屈服強(qiáng)度相關(guān)數(shù)據(jù)均摘自于CISC（2006）歷史記錄，而目前加拿大對于工程結(jié)構(gòu)鋼以及普通建筑結(jié)構(gòu)鋼的標(biāo)準(zhǔn)定出7個鋼種和8個強(qiáng)度級別。根據(jù)屈服強(qiáng)度其范圍為260~700Mpa。不過并不是全部的鋼種都有所有的強(qiáng)度級別，因此如果是一個特定的建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，那么對鋼種類型和強(qiáng)度級別的選擇就非常重要。從整體來說，采用鋼結(jié)構(gòu)可以減少物料消耗、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)件的剛度來決定，進(jìn)而由結(jié)構(gòu)體系的剛度來決定。結(jié)構(gòu)體系的實(shí)際剛度又由其構(gòu)件和連接件的分布來決定。不過簡單說來，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決定，結(jié)構(gòu)鋼的彈性模量通常為200GPa。而普通密度抗壓強(qiáng)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(qiáng)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能力。一般情況下延性是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，特別是抗震設(shè)計(jì)中比較重要的特性參數(shù)，地震中幸存的建筑物直接依賴于主要結(jié)構(gòu)框架經(jīng)歷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)在的延性并不一定都會轉(zhuǎn)化為建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)在延性，因此要充分認(rèn)識到這一點(diǎn)，采取適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)策略和可靠、穩(wěn)定的滯消機(jī)制。通常一個設(shè)計(jì)具有延性響應(yīng)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。延性值的能力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(yīng)變延性比較高，但是因?yàn)槭軓潣?gòu)件的受力不穩(wěn)定，所以構(gòu)件的曲率延性經(jīng)常不足。
1.4 韌性 衡量材料斷裂前吸收能量以及塑性變形的能力的指標(biāo)就是韌性。它可以抵抗缺口部位的不穩(wěn)定裂紋的擴(kuò)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(diǎn)。正是因?yàn)殇摌?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須具備的，特別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(jì)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更能改善韌性。
1.5 整體 由上可知，無論是從剛度、強(qiáng)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)可以比較容易建構(gòu)出有異國風(fēng)情的建筑形式，通常鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可以提供最佳的設(shè)計(jì)靈活性以及最大的空間利用率。鋼結(jié)構(gòu)的另一個優(yōu)點(diǎn)就是：它還是一個理想的懸臂施工體系。適當(dāng)?shù)膽?yīng)用空腹鋼鐵托架以及構(gòu)件腹板開孔，可以為管道以及其它供電線路提供通道，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(kuò)展現(xiàn)有的混凝土建筑結(jié)構(gòu)或者增加樓層。在進(jìn)行施工時，裝配鋼結(jié)構(gòu)的施工人員要遠(yuǎn)遠(yuǎn)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)量都要更加的可靠和簡便。并且在修改時，鋼結(jié)構(gòu)比混凝土結(jié)構(gòu)更加容易，成本更低，特別是要附加支撐系統(tǒng)時，鋼結(jié)構(gòu)可以更加快施工進(jìn)度。
2 鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)
當(dāng)然，每種材料都不是完美的，所以鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和施工也存在著一定的缺點(diǎn)，其主要表現(xiàn)為以下幾個方而：
2.1 材料缺點(diǎn) 盡管鋼結(jié)構(gòu)的剛度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于混凝土，但是對于一個給定的負(fù)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)，這主要是因?yàn)殇摰膹?qiáng)度優(yōu)勢導(dǎo)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采取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(qiáng)度的變化不大，表現(xiàn)出一定的耐熱性能，但當(dāng)溫度達(dá)到150度時，就要采用隔熱層進(jìn)行保護(hù)，并且重要部位的鋼結(jié)構(gòu)一定要涂刷防火涂料。
2.2 市場環(huán)境
2.2.1 設(shè)計(jì)力量較薄弱 在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時要注意結(jié)構(gòu)的功能要求是不是屬于鋼結(jié)構(gòu)合理的應(yīng)用范圍。通常在設(shè)計(jì)較高承載力需要使用鋼結(jié)構(gòu)時，要考慮用不適合繼續(xù)承載的巨大變形為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的極限狀態(tài)為準(zhǔn)則。鋼結(jié)構(gòu)有很多節(jié)點(diǎn)，要對每個螺絲、墊板以及焊縫進(jìn)行精確的計(jì)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(jì)要比混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)更復(fù)雜，并且圖紙也遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于混凝土結(jié)構(gòu)。
Abstract: Civil engineering structure used to two kinds of materials, such as reinforced concrete and structural steel, for civil engineering, not only from the view of structure characteristics, but also consider the construction cost effectively and the construction validity. The analysis of the steel structure in civil engineering features, and briefly expounds the key points for the construction of steel structure.
Key words: steel structure; civil engineering; application
中圖分類號：S969.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號
1 土木工程中鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1.1 強(qiáng)度 一般來說，結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受或者容納作用效應(yīng)的能力是由材料的強(qiáng)度來決定的。可以利用有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)來確定結(jié)構(gòu)鋼的構(gòu)件性能，這些標(biāo)準(zhǔn)中列出了鋼結(jié)構(gòu)可使用的材料，比如建筑結(jié)構(gòu)鋼要滿足CSA標(biāo)準(zhǔn)ASTM standardA992/A992M或者CAN/CSA G40.20/C40.21等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。近幾年來，建筑用鋼發(fā)生了很大的變化，過去的建筑結(jié)構(gòu)所用的抗拉強(qiáng)度以及屈服強(qiáng)度相關(guān)數(shù)據(jù)均摘自于CISC（2006）歷史記錄，而目前加拿大對于工程結(jié)構(gòu)鋼以及普通建筑結(jié)構(gòu)鋼的標(biāo)準(zhǔn)定出7個鋼種和8個強(qiáng)度級別。根據(jù)屈服強(qiáng)度其范圍為260~700Mpa。不過并不是全部的鋼種都有所有的強(qiáng)度級別，因此如果是一個特定的建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，那么對鋼種類型和強(qiáng)度級別的選擇就非常重要。從整體來說，采用鋼結(jié)構(gòu)可以減少物料消耗、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)件的剛度來決定，進(jìn)而由結(jié)構(gòu)體系的剛度來決定。結(jié)構(gòu)體系的實(shí)際剛度又由其構(gòu)件和連接件的分布來決定。不過簡單說來，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決定，結(jié)構(gòu)鋼的彈性模量通常為200GPa。而普通密度抗壓強(qiáng)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(qiáng)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能力。一般情況下延性是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，特別是抗震設(shè)計(jì)中比較重要的特性參數(shù)，地震中幸存的建筑物直接依賴于主要結(jié)構(gòu)框架經(jīng)歷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)在的延性并不一定都會轉(zhuǎn)化為建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)在延性，因此要充分認(rèn)識到這一點(diǎn)，采取適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)策略和可靠、穩(wěn)定的滯消機(jī)制。通常一個設(shè)計(jì)具有延性響應(yīng)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。延性值的能力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(yīng)變延性比較高，但是因?yàn)槭軓潣?gòu)件的受力不穩(wěn)定，所以構(gòu)件的曲率延性經(jīng)常不足。1.4 韌性 衡量材料斷裂前吸收能量以及塑性變形的能力的指標(biāo)就是韌性。它可以抵抗缺口部位的不穩(wěn)定裂紋的擴(kuò)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(diǎn)。正是因?yàn)殇摌?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須具備的，特別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(jì)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更能改善韌性。 1.5 整體 由上可知，無論是從剛度、強(qiáng)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)可以比較容易建構(gòu)出有異國風(fēng)情的建筑形式，通常鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可以提供最佳的設(shè)計(jì)靈活性以及最大的空間利用率。鋼結(jié)構(gòu)的另一個優(yōu)點(diǎn)就是：它還是一個理想的懸臂施工體系。適當(dāng)?shù)膽?yīng)用空腹鋼鐵托架以及構(gòu)件腹板開孔，可以為管道以及其它供電線路提供通道，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(kuò)展現(xiàn)有的混凝土建筑結(jié)構(gòu)或者增加樓層。在進(jìn)行施工時，裝配鋼結(jié)構(gòu)的施工人員要遠(yuǎn)遠(yuǎn)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)量都要更加的可靠和簡便。并且在修改時，鋼結(jié)構(gòu)比混凝土結(jié)構(gòu)更加容易，成本更低，特別是要附加支撐系統(tǒng)時，鋼結(jié)構(gòu)可以更加快施工進(jìn)度。
2 鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)當(dāng)然，每種材料都不是完美的，所以鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和施工也存在著一定的缺點(diǎn)，其主要表現(xiàn)為以下幾個方而：2.1 材料缺點(diǎn) 盡管鋼結(jié)構(gòu)的剛度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于混凝土，但是對于一個給定的負(fù)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)，這主要是因?yàn)殇摰膹?qiáng)度優(yōu)勢導(dǎo)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采取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(qiáng)度的變化不大，表現(xiàn)出一定的耐熱性能，但當(dāng)溫度達(dá)到150度時，就要采用隔熱層進(jìn)行保護(hù)，并且重要部位的鋼結(jié)構(gòu)一定要涂刷防火涂料。2.2 市場環(huán)境2.2.1 設(shè)計(jì)力量較薄弱 在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時要注意結(jié)構(gòu)的功能要求是不是屬于鋼結(jié)構(gòu)合理的應(yīng)用范圍。通常在設(shè)計(jì)較高承載力需要使用鋼結(jié)構(gòu)時，要考慮用不適合繼續(xù)承載的巨大變形為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的極限狀態(tài)為準(zhǔn)則。鋼結(jié)構(gòu)有很多節(jié)點(diǎn)，要對每個螺絲、墊板以及焊縫進(jìn)行精確的計(jì)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(jì)要比混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)更復(fù)雜，并且圖紙也遠(yuǎn)遠(yuǎn)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)的情況下才可以體現(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(biāo)準(zhǔn)、價格標(biāo)準(zhǔn)以及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)都沒有統(tǒng)一，國家標(biāo)準(zhǔn)以及監(jiān)管機(jī)制方面也都有一定的欠缺，因此很多設(shè)計(jì)師以及開發(fā)商都相對比較茫然。
【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；土木工程
1.土木工程中鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
1.1強(qiáng)度
一般來說，結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受或者容納作用效應(yīng)的能力是由材料的強(qiáng)度來決定的。可以利用有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)來確定結(jié)構(gòu)鋼的構(gòu)件性能，這些標(biāo)準(zhǔn)中列出了鋼結(jié)構(gòu)可使用的材料，比如建筑結(jié)構(gòu)鋼要滿足CSA標(biāo)準(zhǔn)ASTM standardA992/A992M或者CAN/CSA G40.20/C40.21等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
1.2剛度
振動、變形等適用性參數(shù)由構(gòu)件的剛度來決定，進(jìn)而由結(jié)構(gòu)體系的剛度來決定。結(jié)構(gòu)體系的實(shí)際剛度又由其構(gòu)件和連接件的分布來決定。不過簡單說來，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決定，結(jié)構(gòu)鋼的彈性模量通常為200GPa。而普通密度抗壓強(qiáng)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(qiáng)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能力。一般情況下延性是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，特別是抗震設(shè)計(jì)中比較重要的特性參數(shù)，地震中幸存的建筑物直接依賴于主要結(jié)構(gòu)框架經(jīng)歷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)在的延性并不一定都會轉(zhuǎn)化為建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)在延性，因此要充分認(rèn)識到這一點(diǎn)，采取適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)策略和可靠、穩(wěn)定的滯消機(jī)制。通常一個設(shè)計(jì)具有延性響應(yīng)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。延性值的能力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(yīng)變延性比較高，但是因?yàn)槭軓潣?gòu)件的受力不穩(wěn)定，所以構(gòu)件的曲率延性經(jīng)常不足。
1.4韌性
衡量材料斷裂前吸收能量以及塑性變形的能力的指標(biāo)就是韌性。它可以抵抗缺口部位的不穩(wěn)定裂紋的擴(kuò)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(diǎn)。正是因?yàn)殇摌?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須具備的，特別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(jì)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更能改善韌性。
1.5整體
由上可知，無論是從剛度、強(qiáng)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)可以比較容易建構(gòu)出有異國風(fēng)情的建筑形式，通常鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可以提供最佳的設(shè)計(jì)靈活性以及最大的空間利用率。鋼結(jié)構(gòu)的另一個優(yōu)點(diǎn)就是：它還是一個理想的懸臂施工體系。適當(dāng)?shù)膽?yīng)用空腹鋼鐵托架以及構(gòu)件腹板開孔，可以為管道以及其它供電線路提供通道，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(kuò)展現(xiàn)有的混凝土建筑結(jié)構(gòu)或者增加樓層。在進(jìn)行施工時，裝配鋼結(jié)構(gòu)的施工人員要遠(yuǎn)遠(yuǎn)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)量都要更加的可靠和簡便。并且在修改時，鋼結(jié)構(gòu)比混凝土結(jié)構(gòu)更加容易，成本更低，特別是要附加支撐系統(tǒng)時，鋼結(jié)構(gòu)可以更加快施工進(jìn)度。
2.鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)
2.1材料缺點(diǎn)
盡管鋼結(jié)構(gòu)的剛度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于混凝土，但是對于一個給定的負(fù)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)，這主要是因?yàn)殇摰膹?qiáng)度優(yōu)勢導(dǎo)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采取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(qiáng)度的變化不大，表現(xiàn)出一定的耐熱性能，但當(dāng)溫度達(dá)到150度時，就要采用隔熱層進(jìn)行保護(hù)，并且重要部位的鋼結(jié)構(gòu)一定要涂刷防火涂料。
2.2 市場環(huán)境
2.2.1 設(shè)計(jì)力量較薄弱。
2.2.2 鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)未形成體系。
2.2.3 價格問題。
2.2.4 鋼結(jié)構(gòu)的使用年限。
3.鋼結(jié)構(gòu)施工安裝要點(diǎn)
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用普通的低合金鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼以及普通碳素鋼等，碳鋼的塑性比較低，但是硬度強(qiáng)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，如果要求特殊也可以符合截面，在安裝前要對主要的焊接接頭做焊接工藝的試驗(yàn)，定出焊接的格料和各項(xiàng)參數(shù)。梁與梁之間、梁與柱之間的連接，可以采取焊接連接或者高強(qiáng)螺栓連接，要注意高強(qiáng)螺栓的連接孔位的精度。
3.2鋼構(gòu)件的堆放以及選擇安裝機(jī)械地點(diǎn)
通常情況下安裝結(jié)構(gòu)的用地面積應(yīng)為結(jié)構(gòu)占地面積的1.5倍。依照安裝流水的順序，從中轉(zhuǎn)堆場配套運(yùn)送至現(xiàn)場的鋼構(gòu)件要采用裝卸機(jī)械把其安置于安裝機(jī)械的回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)。如果因?yàn)檫\(yùn)輸?shù)脑蛟斐闪藰?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)的安裝采用的是塔式起重機(jī)，臂桿長度要有夠的覆蓋面，并且起重能力要相應(yīng)足夠，從而滿足各種不同部位構(gòu)件的起吊要求。鋼絲繩容量也要能滿足起吊的高度要求；起吊速度有足夠的檔次可以滿足安裝要求。在多機(jī)作業(yè)的情況下，臂桿的高差要足夠，以避免不安全的碰撞，保證安全運(yùn)轉(zhuǎn)。各個塔式起重機(jī)之間要有相應(yīng)的安全距離，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、勻稱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干凈，然后再做除銹。手工處理先用鋼絲刷反復(fù)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干凈。如果表面腐蝕嚴(yán)重，則用鋼絲刷和鏟刀處理，大面積的銹蝕則可以用砂輪機(jī)來配合清理。
3.3.2涂防銹漆、刮膩?zhàn)?/p>
在涂漆前要保證金屬表面的干燥，如果有水份則要立即擦干。施涂時要刷細(xì)、刷滿、涂刷到位，并且要注意鉚孔內(nèi)不能有涂料涂入。待到防銹漆干燥后，采用和油漆配套的膩?zhàn)影褬?gòu)件的表面缺陷刮平。可以在膩?zhàn)又屑尤脒m量的紅丹粉或者厚漆，從而增加其干硬性。在膩?zhàn)痈稍锖笠蚰テ秸⑶謇砀蓛簟Ｈ绻逊诺臅r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。在涂刷磷化底漆兩個小時以后就可以涂刷其它面漆或底漆。通常情況下，24小時后可以用清水或者毛刷清理表面的磷化殘留物。干燥后如果表面形成了均勻的灰褐色的磷化膜，則代表已經(jīng)達(dá)到了磷化的要求。
3.3.4刷涂面漆
刷涂面漆時要多理多刷，油要不流不墜、飽滿均勻、色澤光亮一致。涂刷后要及時檢查避免漏刷。鋼結(jié)構(gòu)的面漆通常需要刷兩遍以上，厚度達(dá)70微米。
【參考文獻(xiàn)】
關(guān)鍵詞：鋼管混凝土結(jié)構(gòu)；土木工程；優(yōu)點(diǎn)；應(yīng)用
中圖分類號： TU528文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：
鋼管混凝土結(jié)構(gòu)通過鋼管約束及改善混凝土的力學(xué)性能，借助灌入鋼管中的混凝土增強(qiáng)鋼管壁的穩(wěn)定性，降低和避免了鋼管發(fā)生變形，大大解決了混凝土和鋼管的缺點(diǎn)。由于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有良好性能，而且施工方便，工期短，提高了經(jīng)濟(jì)效益，因此被廣泛應(yīng)用于土木工程建筑中。
1. 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)
1.1鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是一種將混凝土灌入鋼管內(nèi)制成的組合材料，按照截面技術(shù)區(qū)分，鋼管混凝土分為圓鋼管混凝土，方、矩形鋼管混凝土和多邊形鋼管混凝土等。
1.2 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
鋼管混凝土結(jié)構(gòu)由于具有許多良好特點(diǎn)在土木工程建筑施工中被廣泛使用，主要表現(xiàn)在以下幾方面：
①承載力高，抗震性優(yōu)越，塑性和延性好
在軸向壓力下，鋼管對灌入的混凝土的約束作用，改變了混凝土的受力性能，讓混凝土處于三向受壓狀態(tài)，因此使得混凝土的抗壓強(qiáng)度大大提高，而灌入鋼管內(nèi)的混凝土也提高了鋼管的剛度，保證了鋼管的穩(wěn)定，可防止鋼管發(fā)生屈曲變形，兩者的結(jié)合產(chǎn)生了互補(bǔ)的作用，使得承載性能大幅度提高。不僅如此，二者的相互作用還能將混凝土的脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄云茐模黠@改善了提高構(gòu)件的延性，使、耗能能力提高，具有優(yōu)越的抗震性能。
②有利于鋼管的抗火防火和防銹防腐蝕
發(fā)生火災(zāi)時，混在鋼管中的混凝土可從中吸收熱量，從而增加了鋼管的耐火時間，還能承受住鋼管大部分軸向荷載，防止結(jié)構(gòu)倒塌。兩者的互相作用提高了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的耐火性能。鋼管內(nèi)因注入了混凝土，減少了鋼管的外露面積，因此也相對減少了鋼管需受到外界腐蝕的面積，防銹蝕和抗腐蝕也相對得到提升。
③施工方便，縮短工期，節(jié)約材料
由于鋼管本身就是模板，因此在施工過程中免去了制作與安裝模板的一系列工作，而且還減少了放置縱筋和箍筋的工作，方便了混凝土的澆灌和振搗施工過程。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)不但減少了施工工作量，縮短了施工工期，還節(jié)省施工材料，大大提升了經(jīng)濟(jì)效益，根據(jù)大量工程經(jīng)驗(yàn)表明，采用鋼管混凝土的的承壓構(gòu)件與比鋼筋混凝土承壓構(gòu)件相比，可節(jié)約混凝土約70% , 減少自重70% , 節(jié)省模板100%，和鋼柱相比，可節(jié)約 50% 的鋼材, 降低造價約45%，而耗鋼量相等或略多。
2. 鋼管混凝土的工作機(jī)理
2.1材料要求
①針對設(shè)計(jì)要求的不同，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的鋼材材質(zhì)要求也不同，鋼材材質(zhì)應(yīng)根據(jù)具體的要求。
②根據(jù)工程的特質(zhì)，從直縫焊接管、螺旋焊接管或無縫鋼管選擇適用的鋼管。
③鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中的混凝土采用普通混凝土，強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C30，不宜高于C80。
④鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的鋼管構(gòu)建一般采用厚度約40mm的板材卷制，減少和簡便了焊接工序。一般采用的焊接技術(shù)有：手工焊接，自動或半自動焊接，二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接。針對不同的鋼管材質(zhì)，焊接時宜采用與強(qiáng)度較低的鋼材相適應(yīng)的焊條或焊絲。采用螺栓等緊固件連接的技術(shù)有：普通螺栓，高強(qiáng)度螺栓，栓釘。
2.2基本工作原理
（1）鋼管混凝土軸心受壓時分三種類型，隨著套箍系數(shù)的減小塑性階段的不同，區(qū)分的軸壓構(gòu)建工作類型也不同，分別為彈性、彈塑性和塑性三個階段或分彈性、彈塑性和強(qiáng)化三個階段。
（2）以圓鋼管混凝土為例。圓鋼管混凝土短試件在縱向軸心壓力N的作用下產(chǎn)生縱向壓應(yīng)變，使得鋼管縱向(σ2)、環(huán)向(σ1)與核心混凝土縱向(σ3 )、徑向(σ2)和環(huán)向(σ1)都處于三項(xiàng)應(yīng)力狀態(tài)（見圖1），進(jìn)而產(chǎn)生鋼管與核心混凝土之間的相互作用緊箍力。隨著緊箍力增大，核心混凝土的抗壓強(qiáng)度和壓縮變形能力也隨著提高，更有效地發(fā)揮了鋼管和混凝土兩種材料各自的優(yōu)點(diǎn)。軸心壓力作用下鋼管與混凝土的三項(xiàng)應(yīng)力狀態(tài)見以下：
公式：ε1s= μsε3;μcε3 ,其中μs μc 分別是鋼材和混凝土的泊松比。
①在軸心壓力N的作用下，開始時μs〉μc；待鋼管縱向壓分應(yīng)力б3≈ fp （比例極限）時μs≈μc 。
②軸心壓力N繼續(xù)增大，鋼管應(yīng)力超過比例極限后，μc將大于μ s即ε1c>ε1s。當(dāng)ε1c>ε1s混凝土橫向變形迅速增大，徑向推擠鋼管促使鋼管的環(huán)向應(yīng)力增大，進(jìn)而產(chǎn)生了緊箍力。
③緊箍力在方管以及八邊形管中都是中部分布小，而四角部大，但在圓鋼管中則是均勻分布，從效應(yīng)來說，圓鋼管緊箍力最大，方鋼管最小，而多邊形鋼管則介于兩者之間。
圖1 鋼管與混凝土三向受力狀態(tài)
（3）鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在土木工程施工中的方法：高拋?zhàn)悦軐?shí)法，使用此法可免去繁重的振搗工作，但砼密實(shí)度較難控制；泵送頂升澆灌法，好可免去繁重的振搗工作，但對輸送泵的壓力要求高且中斷后無法繼續(xù)頂升；人工振搗法，較易保證砼澆筑質(zhì)量，但人工操作可能會造成振搗不密實(shí)。
3. 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在土木工程建筑中的應(yīng)用
具有優(yōu)越力學(xué)性能的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)已有將近百年的使用歷史，隨著技術(shù)的發(fā)展，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用范圍越來越寬。近年來，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在我國被廣泛用于地鐵車站工程，單層和多層工業(yè)廠房柱，高層建筑工程，大跨度橋梁結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域中。
高層建筑工程中的應(yīng)用
將鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用于高層建筑工程中可解決高強(qiáng)混凝土柱的脆性問題和胖柱問題，還能減少柱截面和鋼材用量，既節(jié)約了建筑材料，擴(kuò)大了使用空間，同時鋼管混凝土自重較輕，還減少了基礎(chǔ)負(fù)擔(dān)。
地鐵車站工程中的應(yīng)用
鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在早期就已經(jīng)應(yīng)用于北京的地鐵工程中。近年來隨著發(fā)展，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)也被越來越多的大型地鐵車站使用，一般采用蓋挖逆作法進(jìn)行施工，既可以有效減少對城市生活的干擾，也減少對地面交通和周圍建筑的影響，是比較理想的施工技術(shù)選擇。
單層、多層工業(yè)廠房柱和各種支架柱中的應(yīng)用
由于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中的混凝土可以在主體結(jié)構(gòu)安裝以后再進(jìn)行澆注，因此在工業(yè)廠房施工中采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)可縮短工期，節(jié)省施工時間。
（4）橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用
經(jīng)過長期的發(fā)展，我國拱橋的建造技術(shù)越來越完整，由于拱橋的跨度大，拱肋承受極大軸向壓力，而鋼管混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要用以承受軸向壓力，因此將鋼管混凝土結(jié)構(gòu)用于拱橋工程建筑十分合理。鋼管混凝土空間桁架組合梁式結(jié)構(gòu)也常被應(yīng)用于斜拉橋和梁式橋的施工工程中，既提高了結(jié)構(gòu)承載力，也簡化了施工工序和節(jié)省了材料，縮短了施工工期，減少了造價，同樣取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
4. 結(jié)語
鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有承載力高，良好的抗震性，能承受惡劣條件，構(gòu)造簡單，施工方便速度快等特點(diǎn)，符合現(xiàn)代施工技術(shù)的工業(yè)化要求，在建筑工程的使用中也取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和建筑效果，因此鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍也越來越寬，被廣泛引入民用土木建筑工程中，對加快土木工程施工進(jìn)度，提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：輕鋼結(jié)構(gòu)； 煤礦地面建筑 ；優(yōu)勢
Abstract: The coal mine ground building some traditional is not suitable for the current development of coal mine, this paper is to address the light steel structure on the ground buildings in the problems of the light steel structure has conducted a series of research, but also a combination of the advantages of light steel structure and the buildings on the ground to carry on the analysis of its application in construction.
Key words: light steel structure building advantage of surface coal mine
中圖分類號：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2104（2013）1-0020-03
1引言
輕鋼結(jié)構(gòu)隨著社會的發(fā)展也逐漸的被大家所熟悉，而且，輕鋼也在繼續(xù)發(fā)展中，這就給其在地面建筑中的應(yīng)用帶來了許多優(yōu)勢。與此同時，建設(shè)部在《中國建筑技術(shù)政策》中也明確指出，要大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)，加速推廣輕型房屋結(jié)構(gòu)體系。但在煤礦地面建筑中，仍然采用的是傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，已嚴(yán)重影響了煤礦建設(shè)的發(fā)展。所以，為了煤礦事業(yè)的發(fā)展，在煤礦地面的建設(shè)中使用輕鋼結(jié)構(gòu)勢在必行。
2簡要敘述輕鋼結(jié)構(gòu)
作為新型的被推出的一種結(jié)構(gòu)，輕鋼結(jié)構(gòu)主要是用經(jīng)濟(jì)型的材料作為它的承重結(jié)構(gòu)，在它的周圍用那些輕質(zhì)墻體材料、樓面材料及屋面材料來進(jìn)行圍護(hù)，不同于其他的建筑結(jié)構(gòu)體系，它在以下幾點(diǎn)具有著很大的優(yōu)勢：
2.1有很好的抗震能力，可以協(xié)調(diào)變形
因?yàn)檩p鋼系統(tǒng)在周圍的防護(hù)上采用的是輕質(zhì)墻體材料、樓面材料及屋面材料，所以就造成了整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量很輕，如此一來，地震對它的影響也就大大減小了。并且鋼材的強(qiáng)度高，延性好，輕鋼結(jié)構(gòu)可充分利用鋼材的這一特征，優(yōu)化輕鋼結(jié)構(gòu)中各個構(gòu)件的協(xié)調(diào)變形能力。這樣一來，在安全性能上，輕鋼結(jié)構(gòu)就占有了很大的一部分優(yōu)勢。
2.2.對于建筑空間上的布置較為靈活
在布置空間中的活動比較靈活，為了滿足建筑者的各種要求，它可以進(jìn)行不同風(fēng)格的布置。由于煤礦地面建筑的墻體不是承重墻體，所以在房間的分割和改造方面可以更加靈活。用一些比較輕型的材料來建造地面建筑外面的墻和房頂，這樣看起來會更加漂亮，能起到美化廠區(qū)的作用。
2.3縮減工期
煤礦上的建筑用普通鋼材施工時，需要大型的機(jī)械操作，這就需要占用很大的操作空間，并且在時間上緊張的比較慢。而用輕鋼結(jié)構(gòu)建造時一般是用干法施工，不會有什么太大型的機(jī)械，所以在安裝上就會省下很大一部分的精力，裝配化的程度也很高，這就在質(zhì)量問題得到保證的同時可以很快又方便的施工完畢。相對比來說，輕鋼結(jié)構(gòu)體在煤礦地面建筑施工中有效的縮短了施工工期。
2.4建設(shè)的成本大大降低
因?yàn)樵诂F(xiàn)場加工時，采用的都是輕鋼結(jié)構(gòu)，所以，所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品都比較標(biāo)準(zhǔn)和比較規(guī)模，比起傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)費(fèi)時費(fèi)力成本高的方法來，這種辦法帶來的效益會更大。煤礦企業(yè)在不斷的節(jié)能減排時期，從地面建筑的耗材上降低生產(chǎn)成本，是不錯的選擇。
2.5變形縫的設(shè)置也在減少
因輕鋼結(jié)構(gòu)特殊的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，當(dāng)建筑物過長或過寬時，輕鋼結(jié)構(gòu)可滿足建筑物對溫度和沉降等的要求。如此一來，在傳統(tǒng)的構(gòu)造方法上花費(fèi)在變形縫上的精力在輕鋼結(jié)構(gòu)上就會大大減少，節(jié)省了所需花費(fèi)的同時還減少了工作量。
2.6帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益
由于輕鋼結(jié)構(gòu)所使用的構(gòu)件很小而可以節(jié)省出來很大的空間以至于房屋的面積得以增加。另一方面，輕鋼結(jié)構(gòu)的重量輕，對煤礦建筑采用輕鋼結(jié)構(gòu)，可降低地基和基礎(chǔ)施工的費(fèi)用。除了這些以外，輕鋼結(jié)構(gòu)還有很多的優(yōu)點(diǎn)，比如，耗能較低、對投資的周期較短、隔熱性能很好所以可以保溫等等，還有它所帶來的經(jīng)濟(jì)效益也很好，它的經(jīng)濟(jì)跨度很大，這些在一些超高的結(jié)構(gòu)中會有更加好的表現(xiàn)。
2.7可回收，較為環(huán)保
因?yàn)檫@些輕鋼所使用的材料都能進(jìn)行回收利用，所以這在很大程度上減少了資源的浪費(fèi)。
在設(shè)計(jì)上其實(shí)輕鋼與傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)并沒有什么不同，只不過是在用材上有些不同而已，所以它們并不能很明確的劃分出來，一般情況下，我們所說的輕鋼結(jié)構(gòu)就是指那些在外墻和屋頂使用輕型鋼的結(jié)構(gòu)而已。
3有關(guān)輕鋼結(jié)構(gòu)的體系
3.1有關(guān)于支承方面的體系
我們可以把建筑房屋的特點(diǎn)分為平面框架、空間框架、門式框架、排架和框架―排架等支承體系，這些都是根據(jù)那些房屋所要求的特點(diǎn)或?qū)訑?shù)來進(jìn)行劃分的。對于跨度較大的單層的建筑來說多采用排架結(jié)構(gòu)或者門式鋼架來作為建筑中的支承體系。而且在這兩種方法中相比，還是門式鋼架比較廣泛，這是因?yàn)橄鄬碚f，門式鋼架所需的斷面很小，在安裝的時候也是很快就可以完成的，這種鋼架的花費(fèi)也是很低的，最重要的是，在真正用于建筑上的時候，這種方法能更好的將鋼架的優(yōu)良性能挖出來。當(dāng)房屋是2層和2層以上時，且其跨度較小，或者房屋頂層需要很大的空間時，對于此類建筑房屋，一般采用框架一排架結(jié)構(gòu)或者框架結(jié)構(gòu)。當(dāng)輕鋼結(jié)構(gòu)的支承體系是平面框架結(jié)構(gòu)時，在設(shè)置的過程中，要注意加強(qiáng)個框架之間的聯(lián)系，這樣便于保證房屋的整體性。當(dāng)然還有一些建筑時單層和多層聯(lián)合起來的房屋，這時候，就要綜合考慮所有的因素來將鋼架的剛度進(jìn)行增加，這樣就會使房屋結(jié)構(gòu)看起來更協(xié)調(diào)。
3.2有關(guān)樓面方面的體系
為了更好的增加建筑的穩(wěn)定性，就要在使用輕鋼結(jié)構(gòu)的時候多加注意在樓面體系中的那些強(qiáng)度和剛度。而且，也能減輕一些樓面的重量，這樣，施工的速度大大的增快了。但是在實(shí)際施工的時候就會有以下的幾種形式：①鋼板樓面；②預(yù)制板疊合樓面；③現(xiàn)澆混凝土組合樓面；④現(xiàn)澆鋼筋混凝土或輕骨料、加氣混凝土樓面。在建筑房屋中采用這幾種樓面時，都應(yīng)采用有效措施保證樓面梁和樓面板之間的連接。同時，要了解并充分利用以下幾點(diǎn)：①在采用鋼板樓面時，由于鋼板樓面自身的特點(diǎn)，平面剛度小，樓面的剛度和強(qiáng)度不夠，需通過增加樓面的水平支撐來加大其剛度和強(qiáng)度。②使用過程中所用的成本很低，而且建筑的時候比較方便，還有就是用這種方法不用使用模板。③能作為永久模板的就是現(xiàn)澆混泥土而成的模板，這樣一來樓面的整體的重量也可以大大減少。④對于一些樓面的功能是很好的，但是它本身的重量是很大的，比如說現(xiàn)澆鑄的鋼筋混泥土或者是那些輕骨料，加氣混泥土的樓面，所以一般是不采用的，而用預(yù)制板疊合樓面來代替，這些是那些樓面相對載量較小的。對于載量大的就用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓面。
3.3有關(guān)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的體系
在周圍的防護(hù)上采用的全是輕質(zhì)的材料，所以可選的有以下幾個：太空板、彩色壓型鋼板、壓型鋼板夾芯板、石棉水泥波形瓦等。墻體的選擇就要選能與主體相連接的輕質(zhì)型的材料。這樣墻體與防護(hù)體連接的才能順利，保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。
4在煤礦的地面上所有的特點(diǎn)
一般來說對于煤礦上的地面建筑可以分為工業(yè)建筑物和行政、生活建筑物這兩個部分。對于行政、生活建筑物而言，由于其功能要求多且樓層高，多是采用高層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，而該類建筑物在煤礦地面建筑物中占的比例不大，多是工業(yè)建筑物。在煤礦地面上的建筑一般來說都會有很多的特點(diǎn)，對于這些特點(diǎn)來說就要要求建筑的時候在結(jié)構(gòu)上采取的形式也是多種多樣的。對于那些大量消耗能源的同時對周圍環(huán)境也造成影響的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)來說，還是一項(xiàng)非常費(fèi)時間效率慢的結(jié)構(gòu)，所以它注定了被淘汰。
5輕鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用
通過以上種種輕鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)來看，可見它是非常適合煤礦地面建筑的，它的優(yōu)勢是非常大的，拿副井井口房來說，采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的話會使建筑容易變形，影響對煤礦的開發(fā)，但用輕鋼結(jié)構(gòu)就不同，它可以很好的解決這種問題。在輕鋼材質(zhì)的使用過程中，因其本身的重量問題，能有效協(xié)調(diào)建筑變性的能力，如在機(jī)修車間的應(yīng)用，這種情況下只是對地基進(jìn)行了一些很小的處理就能非常好的保證煤礦工作安全的行進(jìn)。而且成本還很低，通過多年的工作經(jīng)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)輕鋼結(jié)構(gòu)體的成本比普通鋼可節(jié)省一成的費(fèi)用。
6結(jié)語
輕鋼結(jié)構(gòu)體最初應(yīng)用于廣大的工民建工程中，近年來才在煤礦地面建筑上大量的應(yīng)用，取得了良好的效果。一般認(rèn)為，鋼結(jié)構(gòu)的防火和防銹功能相對較弱，但隨著先進(jìn)的防火材料及防銹涂料的研制、開發(fā)并投入市場，相應(yīng)的施工技術(shù)和設(shè)備的不斷完善，鋼結(jié)構(gòu)的上述不足都將得到較好的解決，這為輕鋼結(jié)構(gòu)在煤礦及各行各業(yè)的推廣和應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，更為重要的是人們在思想上對輕鋼結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)有了充分的認(rèn)識，以輕鋼結(jié)構(gòu)體系為主體的煤礦地面建筑必將成為今后高效、快捷建設(shè)煤礦的主流。在煤礦開發(fā)地面上的建筑結(jié)構(gòu)上采用輕鋼結(jié)構(gòu)可以為開發(fā)煤礦帶來很大的方便，它的應(yīng)用也是越來越廣泛。但是，它還是有它的不足之地的，在這些地方還需要更加努力的去研究來加以解決。
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