綜述建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)的應用
關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)建筑,土木工程,社會發(fā)展,城市建筑
1、鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展歷史和優(yōu)勢
1.1 鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展歷程
鋼結(jié)構(gòu)建筑早在18世紀，成為英國最早在建造房屋中使用鋼結(jié)構(gòu)的國家，100年后法國工程師埃菲爾設(shè)計了著名的鐵塔，取名“埃菲爾”，成為當時歐洲標志性的建筑物。近20年左右，鋼結(jié)構(gòu)更加廣泛地應用于土木工程建筑中，我國現(xiàn)如今不僅能生產(chǎn)各種類型的建筑鋼材，同時鋼材生產(chǎn)的新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品也日益增多，使建筑結(jié)構(gòu)充滿時代氣息。2003年，自從我國第一座全新鋼結(jié)構(gòu)高層于杭州市竣工，鋼結(jié)構(gòu)的一座座高層建筑拔地而超。實踐證明鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國更具有廣闊的發(fā)展前景，市場潛力巨大。
1.2 鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢
與混凝土相比，鋼材具有很高的強度，特別適用于建造跨度大、荷載重的結(jié)構(gòu)，安全可靠性較好，抗震、抗風性能好。鋼材的塑性好，承受靜力荷載時吸收變形的能力強，不會由于偶然超載而忽然斷裂，只增大變形，故易于被發(fā)現(xiàn);鋼材的韌性好，具有良好的動力工作性能，適宜在動力荷載下工作。更大程度上滿足建筑的靈活分隔，可大幅提高面積使用率，增加了建筑物的使用價值。鋼結(jié)構(gòu)體系較鋼筋混凝土施工時間較短，可以提高資金的投資效益。另外，鋼材可以回收，建造和拆除時對環(huán)境污染較少。中國現(xiàn)有建筑面積400多億平方米，建筑不僅需要大面積的土地，而且在建造和使用的過程中能耗極大，而同傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)在綠色環(huán)保方面發(fā)揮了巨大的作用。
鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化腳步已經(jīng)加快，降低能耗，做到節(jié)能環(huán)保，研究節(jié)能省地型住宅，要在住宅建設(shè)中貫徹節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材的方針，研究開發(fā)和引進性能好的新型住宅建筑體系就成為當務之急。
2、 我國各類鋼結(jié)構(gòu)建筑特點
2.1 大空間跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑
近幾年，大空間跨度的鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展迅速，不僅應用于民用建筑，更多地出現(xiàn)在了機場、博物館、體育館、劇院等，通常采用圓鋼管、矩型鋼管制作為空間桁架、拱架及斜拉網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其新穎和富有現(xiàn)代特色的風格使它們成為了具有中國特色的標志性建筑。
2.2 高層重鋼結(jié)構(gòu)建筑
高層重鋼結(jié)構(gòu)建筑主要采用型鋼、鋼板連接或焊接成構(gòu)件，再經(jīng)連接、焊接而成的結(jié)構(gòu)體系，往往是一座城市的標志性建筑，從20世紀80年代至今國內(nèi)已有近百幢高層重鋼建筑，總面積近達700萬平方米。但高層鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計和制圖方面，靜力彈塑性分析還很少采用;彈塑性動力時程分析仍是難點。
2.3 輕鋼結(jié)構(gòu)建筑
輕鋼和重鋼之間并沒有一個特別明確的判定標準，一般以起吊重量、每平方米用鋼量、主構(gòu)件的鋼板厚度為參考。所以說，輕鋼與重鋼的區(qū)別不在于結(jié)構(gòu)本身的輕重，而在所承受的圍護材料的輕重。一種是用薄鋼板(厚度6毫米以下)冷軋的薄壁型鋼組成的骨架結(jié)構(gòu);一種是用斷面較小的型鋼(如角鋼、鋼筋、扁鋼等)制作桁架，再組成骨架結(jié)構(gòu);還有混合使用兩種方法組成的骨架結(jié)構(gòu)。我國輕鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展較快、應用廣泛，主要用于輕型工業(yè)的廠房、倉庫、各類交易市場、體育場館等建筑。
3、鋼結(jié)構(gòu)的施工與安裝要點
鋼結(jié)構(gòu)施工流程非常復雜，而且由于建筑要求不同，流程細節(jié)上也存在較大差異。在此僅列舉三項要點如以簡要說明。
3.1 鋼結(jié)構(gòu)選材與連接
鋼材分為型材、板材、管材和金屬制品四大類，建筑鋼材的選材一般采用普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和普通低合金鋼，碳鋼一般硬度強度較高，但塑性較低。高層鋼結(jié)構(gòu)中的柱子截面多為寬翼緣工字形或箱形截面，此外還有十字形截面等;梁多為軋制或焊接的H型鋼梁，有特殊要求時也可以符合截面，安裝前應對主要的焊接接頭進行焊接工藝試驗，制定焊接的材料與各項參數(shù)。梁與梁、梁與柱的連接，都可以采用高強螺栓連接或焊接連接。
采用高強螺栓連接時，孔位的精度十分重要。目前制孔主要分為兩種：一種是精度較低的模板制孔，另外是精度較高的數(shù)控鉆孔，技術(shù)條件允許的情況下，采用多軸數(shù)控鉆孔為宜。運至工地后應立即檢驗螺栓參數(shù)，安裝時嚴禁用榔頭強行打入或用扳手強行擰人，宜通過初擰、復擰和終擰達到擰緊。
3.2 鋼構(gòu)件的堆放及安裝機械地點選擇
一般情況下，結(jié)構(gòu)安裝用地面積宜為結(jié)構(gòu)占地面積地1.5倍。按照安裝流水順序由中轉(zhuǎn)堆場配套運人現(xiàn)場的鋼構(gòu)件，利用現(xiàn)場的裝卸機械盡量將其就位到安裝機械的回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)。由運輸原因造成的構(gòu)件變形，在施工現(xiàn)場必須加以矯正;
高層鋼結(jié)構(gòu)安裝皆用塔式起重機，臂桿長度應具有足夠的覆蓋面，起重機要右足夠的起重能力，可以滿足不同部位構(gòu)件起吊要求;鋼絲繩容量要滿足起吊高度的要求;起吊速度要有足夠檔次，滿足安裝需要;多機作業(yè)時，臂桿要有足夠的高差，可以達到不碰撞地安全運轉(zhuǎn);各塔式起重機之間應有足夠的安全距離，確保臂桿不與塔身相碰。鋼結(jié)構(gòu)適宜于勻稱、規(guī)正、凹凸較少的建筑平面，因此安裝流水線的布置也需因地制宜，此外，與安裝機械的數(shù)目和位置也有很大關(guān)聯(lián)。
3.3 鋼結(jié)構(gòu)油漆工藝流程
(1) 基層處理
首先將金屬表面清理干凈，然后進行除銹。可用手工處理，可先用鋼絲刷往復刷打，然后用粗砂布打磨出新的光亮表面，再用舊布或棉紗將打磨下的浮灰、銹擦干凈。如果金屬表面腐蝕嚴重，可用鏟刀和鋼絲刷清理，大面積銹蝕可用砂輪機等機械配合手工去除。
(2)涂防銹漆、刮膩子
涂漆前保持表面干燥，如有水珠等必須立即擦干，施圖時一定要涂刷到位、刷滿、刷勻，在此過程中鉚孔內(nèi)切不得涂入涂料。防銹漆干燥后，購用與油漆配套的膩子將構(gòu)件表面缺陷處刮平。膩子中可適量加入厚漆或紅丹粉，以增加其干硬性。膩子干燥后應打磨平整并清掃干凈。如果堆放時間過長，應再次涂抹一次防銹漆。
(3) 涂磷化底漆
磷化底漆由兩部分組成，一部分為底漆，另一部分為磷化液。磷化底漆涂刷2小時后，即可涂飾其它底漆或面漆。一般情況下，涂飾24小時后，可用清水沖洗和用毛刷除去表面的磷化剩余物。待干燥后，如金屬表面生成一種灰褐色的均勻的磷化膜，則標志已經(jīng)達到磷化的要求。
(4) 涂刷面漆
涂刷時要多刷多理，刷油要飽滿、不流不墜、光亮均勻、色澤一致。刷后應及時檢查，以免漏刷，鋼結(jié)構(gòu)面漆一般需刷二遍以上，厚度至少達到70微米。
4、結(jié)束語：
隨著社會的發(fā)展，國內(nèi)涌現(xiàn)了大量大型鋼結(jié)構(gòu)建筑，例如武漢火車站、廣州新站、上海虹橋機場等，而隨著國家提倡節(jié)能環(huán)保住宅，不僅鋼結(jié)構(gòu)建筑體現(xiàn)在交通工程，鋼結(jié)構(gòu)的住宅也將大幅增加。由于中國鋼材價格比國際價格低，勞動力成本低，鋼結(jié)構(gòu)的制作和施工質(zhì)量優(yōu)良，在國際工程市場有很強的競爭力，所以說，我國鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)在土木工程方面存在著非常具有潛力的應用領(lǐng)域和發(fā)展空間，但從設(shè)計理念及行業(yè)認知上還有待提高，開拓市場及培養(yǎng)專業(yè)人才方面還有大量工作要做。
