钢结构在土木工程中的应用范文

关键词：土木工程；钢结构；使用

中图分类号：TU723.3文献标识码：A

1在土木工程中钢结构的主要特点

在土工工程中，钢结构的使用是非常的多的，这主要是因为钢结构的特点决定的。

1.1钢结构的强度

在施工的工程中，选择哪种施工的结构构件，是由构件的强度决定的。材料的强度主要是由材料的承受能力和材料的使用效果决定的。土木工程中使用钢结构是由于钢结构的构件的性能决定的。钢结构的性能是由国家的标准决定的，土木工程中使用的钢结构一定是符合国家的相关标准决定的。土木工程选择钢结构而不是钢筋混凝土，主要是因为使用钢结构可以减少物料方面的消耗，使得施工的企业可以在一定程度上获得更高的经济利益。

1.2钢结构的刚度

结构在使用后会不会出现振动和变形的情况主要是由于构件的刚度决定的，构件的刚度又是同构件与连接件的分布决定的。在土木工程中，钢结构的刚度是比钢筋混凝土的结构有很明显的差别的，钢筋混凝土的刚度比钢结构的刚度小很多，所以土木工程选用钢结构更加能保证工程的施工质量。

1.3钢结构的延性

材料的延性是指材料在拉伸的过程中会不会出现变形的情况，在一般的结构中，延性的设计主要在抗震的设计中比较常见，因此，延性也是地震设计中一项重要的参考依据。在地震中，幸存的建筑物的设计结构的延性都是非常的好的。钢结构目前是使用非常广泛的，而且是延性很好的施工材料。在土木工程的施工中，一般都会出现很多钢结构的建筑，这也是钢结构可以大量使用的前提。

1.4钢结构的韧性

建筑材料的韧性通常表现为材料在制造、安装和使用的过程中可以承受的多大的变形力的作用，钢结构在安装的过程中可以承受非常大的力的作用，这也是钢结构可以大量使用的一个前提条件。钢结构在安装的时候通常会进行必要的弯曲、打孔和剪切，在钢结构受到这些力的作用的时候，通常是很少会发生变形的韧性也会受到温度的影响，所以，生产企业一定要选择好材料进行钢结构的生产。

2土木工程中钢结构的缺点

虽然钢结构具有很多的有点，但是事物都不是完美的，有优点就一定会有缺点存在，钢结构在应用和施工的时候会出现一下几方面的缺点。

2.1钢结构材料方面的缺点

虽然在一定程度上，钢结构的刚度是大于钢筋混凝土的，但是在某一个特定的条件下，钢结构的刚度是要小于钢筋混凝土的刚度的，之所以会出现这种情况，是由于钢结构的构件的尺寸影响的，所以，钢结构的生产企业一定要重视构件尺寸的问题。

2.2钢结构设计方面的缺点

在进行钢结构的设计的时候，一定要根据实际要进行的工程进行参考，要使的钢结构的功能要求符合正在进行工程的建筑的结构的要求，设计的人员在设计的时候一定要从实际的情况出发，不能根据自己的想象去进行不和实际的结构的设计，这样设计出来的钢结构在使用以后，也不会到达预想的使用效果，可能有些钢结构根本就无法进行施工。所以，设计的人员在设计钢结构的时候，一定要进行综合的考虑，设计出来最好的产品。

2.3钢结构的使用年限方面的缺陷

混凝土结构号称永不损坏，但是钢结构一般的使用寿命只有五十年，如果钢结构用在住宅建筑中，那么人们想到自己花费终身积蓄而购买的房子只能住五十年，会让很多人丧失购买的欲望。不过随着保险业的发展，住宅寿命问题应该相对容易解决。

3土木工程中钢结构施工的要点

整体来说，钢结构的施工流程是比较复杂的，并且建筑的要求不同，在细节上也有很大的差异性。

3.1钢结构的选材与连接

钢材通常分为板材、型材、金属制品以及管材四大类。土木工程中的建筑钢材通常采用普通的低合金钢、优质碳素结构钢以及普通碳素钢等，碳钢的塑性比较低，但是硬度强度比较高。在钢结构中，柱子截面一般多为箱形截面或者宽翼缘“工”字形，另外还有“十”字形截面等等；梁多数是焊接或者轧制的“H”型钢梁，如果要求特殊也可以符合截面，在安装前要对主要的焊接接头做焊接工艺的试验，定出焊接的格料和各项参数。梁与梁之间、梁与柱之间的连接，可以采取焊接连接或者高强螺栓连接，要注意高强螺栓的连接孔位的精度。

3.2钢构件的堆放以及选择安装机械地点

通常情况下安装结构的用地面积应该比结构占地面积要大。依照安装流水的顺序，从中转堆场配套运送至现场的钢构件要采用装卸机械把其安置于安装机械的回转半径内。如果因为运输的原因造成了构件的变形，则在施工现场就要加以矫正。一般钢结构的安装采用的是塔式起重机，臂杆长度要有够的覆盖面，并且起重能力要相应足够，从而满足各种不同部位构件的起吊要求。钢丝绳容量也要能满足起吊的高度要求；起吊速度有足够的档次可以满足安装要求。在多机作业的情况下，臂杆的高差要足够，以避免不安全的碰撞，保证安全运转。

3.3钢结构油漆工艺的流程

首先把金属的表面清理干净，然后再做除锈。手工处理先用钢丝反复刷打，再用精砂布打磨，使得表面光亮、平滑，然后再用棉纱或者纱布把打磨下的锈粉和浮灰清理干净。在涂漆前要保证金属表面的干燥，如果有水则要立即擦干。在涂漆的时候，要刷细、刷满、涂刷到位，并且要注意铆孔内不能有涂料涂入。待到防锈漆干燥后，采用和油漆配套的腻子把构件的表面缺陷刮平。可以在腻子中加入适量的红丹粉或者厚漆，从而增加其干硬性。在腻子干燥后要打磨平整，并清理干净。刷涂面漆时要多理多刷，油要不流不坠、饱满均匀、色泽光亮一致，涂刷后要及时检查避免漏刷。

结语

土木工程在结构的方面，通常会在两种材料中进行选择，一种是钢筋混凝土结构，另外一种是钢结构。两种土木工程的结构是适用于不同的工程中的，主要是从结构的使用效果方面进行考虑的，而且还要考虑施工的成本以及使用后的实际效果。因此，钢结构在土木工程中的使用中是非常的重要的，钢结构的施工有很多的因素，施工企业是要十分的重视的。钢结构在土木工程的施工中是存在优点和缺点的，施工的企业一定克服钢结构的缺点，使得钢结构的优点可以在土木工程中得以最大的发挥。

参考文献

[1]李国强.钢结构在现代住宅中的应用[J].工程建设与设计，2007.

钢结构在土木工程中的应用范文篇2

关键词：土木工程；钢架结构；改良

这些年来，机遇与挑战并存的土木钢架结构，吸引了许多的知名企业对钢架结构改良的研究，它们凭借着技术实力、施工力量和品牌影响力等，承建了不少知名的钢架结构土木工程。相关专业人士介绍说，目前，我国获得一级钢架结构施工资质的企业达到了3000多家。同时，一些其他领域的领军企业也纷纷进行了土木钢架结构改良的探究，我们应该对土木钢架结构改良有一个更加深厚的认识。

1.土木钢架结构的优点促使我们对其进行改良

1.1土木钢架结构的强度高、自重轻、延性好钢架的抗拉、抗压、抗剪强度相对较高，构件截面小，可增加使用面积。高层钢架结构的土木建筑占有面积是同类钢筋混凝土结构面积的28%，可增加使用面积3%～5%左右。钢架结构自重轻，为钢筋混凝土结构的1/2～1/3，降低了基础的负载，在地质条件差的津沪等地，优点更为突出。钢架结构具有良好的延性、抗震性。对设防要求的高层建筑，自重减轻一半，相当于降低抗震设防烈度一度。

1.2钢架结构的土木工程施工周期短钢架结构土木工程的主要构件和配件多为工厂制作，质量易于保证，工地安装方便；除了基础施工外，基本没有湿作业；构件之间的连接多采用高强度螺栓，安装迅速轻钢结构的最大优点是所有构件均可由工厂制作现场拼接安装，对一般规模较小的工业厂房仅需要一个月左右。

1.3钢架结构的经济效益好钢架结构的土木工程通常采用计算机辅助设计，设计周期短，其原材料的种类单一，构件采用先进自动化设备制造；运输方便。所以门式刚架结构的工程周期短，资金回报快，投资效益相对较高。由于施工周期短，可以提前投入使用，提前获取投资效益；因为工程物体本身的自重轻，一般情况下不需要做桩基，可以节省投资；而它的耐久性也比较好，根据目前我国的市场价格，轻钢结构的造价已经低于钢筋混凝土结构，当厂房的跨度越大时，其优势更为明显，这也是它赖以竞争的一大优势。

1.4钢架结构的抗震性能较好由于钢架结构属于柔性结构、自重轻，因而它能够有效地降低地震响应及灾害影响程度，极有利于抗震。我国是一个多地震区国家，在地震区的工程中应多多推广应用钢架结构，必可大大地减少地震灾害和人员伤亡。

1.5钢架结构节能环保，符合可持续发展的战略目标钢材本身就是一种环保型的材料，可以多次回收，重复利用，建造和拆除时对环境的污染较小，其节能指标可达到百分之五十以上，能很好地满足节能环保的要求，因此钢架结构的住宅工程是绿色环保的工程，符合可持续发展的要求。钢架结构造价相对地较高，应正确运用综合效益分析钢材产量、加工水平、钢材品种、规格、设计技术水平、计算造价的方法等。随着技术的发展，轻质材料的应用，设计方法的改进，钢架结构的造价会逐渐降低。

土木钢架结构拥有这么多的优点，是其它的结构所无法超越以及无法取代的，我们对土木钢架结构进行改良可以说是收益甚多。

2.改良土木钢架结构的措施

2.1不断挖掘钢架结构专业设计人员和施工技术工人我国建成及正在筹建的很多钢架结构的土木工程中，基本上是由国内设计人员所设计的，国内设计人员在土木钢架结构，尤其在住宅钢架结构方面，设计经验非常的不足，导致设计方案过于保守，用钢量过大，增加了土木工程造价的成本。设计人员须加强学习，通过实践，尽快成熟起来。土木钢架结构施工技术虽已成熟，但在钢架结构开发改良方面，国内尚没有成规模的项目；国内中等、高等专业学校的教学内容均未涉及土木钢架结构体系，使得我国土木工程类专业的工程技术人员对这一体系知道的太少，缺乏熟练的技术工人。不断地挖掘钢架结构专业设计人员和施工技术工人对土木钢架结构的改良至关重要，我们应当不断地挖掘这方面的人才。

2.2制定有针对性的土木钢架结构规范我国现行的规范是针对土木工程多采用耐火性能好的砖石和钢筋混凝土等材料的结构体系编制的，导致土木工程设计在材料选用方面相比于国外比较苛刻。我们既缺乏对土木钢架受力状况和结构安全性、耐久性的理论分析，也缺乏相关的实验数据，这就使得相关结构设计找不到有针对性的规范作为依据。这种规范不衔接的状况，使土木钢架结构项目无论在工程报建阶段还是在工程验收阶段，都遇到数不尽的障碍与麻烦。因此，我国制定有针对性的土木钢架结构规范迫在眉睫，只有制定了有针对性的土木钢架结构规范，我们才能更好地进行土木钢架结构的改良。

2.3解决部分土木工程用钢进口的问题我国很多土木工程钢架用材几乎都是从国外进口，国内大于50mm的厚钢板的许多性能达不到要求。日本已能够生产100mm的厚钢板，且种类较多，比如说高强度低预热板、抗地震的厚钢板、防火厚钢板等。所以我们应当多向外国先进企业学习，学习他们的先进制钢架技术。

我们要采取一些针对性的对策和措施，尽量提高土木钢架结构发展的水平。逐步引进、消化吸收国外的标准。一般情况下，必须执行规范，但是技术标准和规范就其性质来说，永远都是落后于技术发展的。因此，在国内规范不完善时，建造试验工程不仅是应当的，而且是必须的，通过有计划地建造一批试验工程来引进相关的先进技术，促使该技术成熟起来；我国的经济发达地区应当带头开展试点工程，在试点工程取得经验的基础上，编制相应的土木钢架结构技术标准和规范。

3.结语

我国的土木钢架结构已经具备了长期发展的基本条件，土木钢架结构改良已经是我们现今应当解决的首要问题。我们应当利用以下这些基本条件：钢材年产量超过1亿吨，市场供应比较宽裕，多个主要钢架企业分布均匀，供应比较便捷。国产普通碳素钢和低合金钢的主要性能可满足土木钢架结构的要求。马鞍山钢厂已经建成了我国最大的H型钢生产线；北新建材建造了中国第一条金属结构房屋生产线。近年来工程建设部组织了土木钢架结构体系及关键技术的课题研究。随着国家经济实力的增强和和社会发展的需要，我国土木工程钢架的需求十分旺盛，土木钢架结构的改良已经具备了充分的条件，我们只需要一步一步地去实现它。

参考文献：

[1]张德明.新编矿山采矿设计手册#井巷工程卷（下）.附录1.北京：北京有色冶金设计研究总院，2006.

钢结构在土木工程中的应用范文

1.1强度一般来说，结构构件承受或者容纳作用效应的能力是由材料的强度来决定的。可以利用有关的国家标准来确定结构钢的构件性能，这些标准中列出了钢结构可使用的材料，比如建筑结构钢要满足CSA标准ASTMstandardA992/A992M或者CAN/CSAG40.20/C40.21等相关标准的要求。近几年来，建筑用钢发生了很大的变化，过去的建筑结构所用的抗拉强度以及屈服强度相关数据均摘自于CISC（2006）历史记录，而目前加拿大对于工程结构钢以及普通建筑结构钢的标准定出7个钢种和8个强度级别。根据屈服强度其范围为260~700Mpa。不过并不是全部的钢种都有所有的强度级别，因此如果是一个特定的建筑钢结构设计，那么对钢种类型和强度级别的选择就非常重要。从整体来说，采用钢结构可以减少物料消耗、减轻结构自重、降低支撑部件与地基的尺寸，最终降低整个建筑的结构成本。

1.2刚度振动、变形等适用性参数由构件的刚度来决定，进而由结构体系的刚度来决定。结构体系的实际刚度又由其构件和连接件的分布来决定。不过简单说来，构件的刚度由材料的几何截面特性以及材料的弹性模量来决定，结构钢的弹性模量通常为200GPa。而普通密度抗压强度在20-40Gpa范围内的混凝土其弹性模量通常在20-28GPa范围内；即使对于高强度混凝土来说，其弹性模量也不过在40-45GPa之间，由此可见，钢结构的钢性是混凝土的十倍及五倍左右，所以钢结构的刚性有着显著的优势。

1.3延性延性指的是某种材料拉伸的过程中无断裂的塑性变形能力。一般情况下延性是结构设计中，特别是抗震设计中比较重要的特性参数，地震中幸存的建筑物直接依赖于主要结构框架经历大的非弹性变形时的滞后耗能性。钢结构可以说是目前使用最广泛的、韧性最好的工程材料之一。不过材料内在的延性并不一定都会转化为建筑结构的内在延性，因此要充分认识到这一点，采取适当的设计策略和可靠、稳定的滞消机制。通常一个设计具有延性响应就要有足够的材料截面、材料延性以及结构延性和构件延性。延性值的能力和需求要与变延性水平、曲率延性（构件延性）以及位移延性（结构延性）所匹配。不过虽然钢结构的应变延性比较高，但是因为受弯构件的受力不稳定，所以构件的曲率延性经常不足。

1.4韧性衡量材料断裂前吸收能量以及塑性变形的能力的指标就是韧性。它可以抵抗缺口部位的不稳定裂纹的扩展。韧性通常表示钢结构在制造、安装以及使用过程中可以承受比较大的工业变形，是钢结构一个很重要的特点。正是因为钢构件的韧性才使其在弯曲、剪切、冲孔、锻造、钻孔等制作过程中降低了产生裂纹的可能性。钢结构足够的断裂韧性是必须具备的，特别对受到交变荷载以及冲击荷载的建筑结构来说更要具备此特性。钢结构的断裂韧性对于温度条件很敏感，并且随着温度的减小而降低。所以在天气寒冷的地区设计钢结构，首先要考虑韧性。相对来说，低碳铌钢比高碳钢成分钢更能改善韧性。

1.5整体由上可知，无论是从刚度、强度还是在延性方面，钢结构都要优于钢筋混凝土，并且钢结构可以比较容易建构出有异国风情的建筑形式，通常钢结构系统可以提供最佳的设计灵活性以及最大的空间利用率。钢结构的另一个优点就是：它还是一个理想的悬臂施工体系。适当的应用空腹钢铁托架以及构件腹板开孔，可以为管道以及其它供电线路提供通道，不仅降低了楼层的高度，而且增加了审美吸引力。钢架像在钢结构中一样，被用来扩展现有的混凝土建筑结构或者增加楼层。在进行施工时，装配钢结构的施工人员要远远少于混凝土建筑结构所需要的人数；与混凝土建筑相比，钢结构的安装以及制作质量都要更加的可靠和简便。并且在修改时，钢结构比混凝土结构更加容易，成本更低，特别是要附加支撑系统时，钢结构可以更加快施工进度。

2钢结构的缺点

当然，每种材料都不是完美的，所以钢结构的应用和施工也存在着一定的缺点，其主要表现为以下几个方而：

2.1材料缺点尽管钢结构的刚度要远远大于混凝土，但是对于一个给定的负载，钢结构的构件截面刚度则要小于与其对比的混凝土结构，这主要是因为钢的强度优势导致其构件的尺寸相对较小。因此要提高这些构件的稳定性，就要增加型钢的尺寸或者采取填充混凝土以及外包混凝土的措施，以提高截面的刚度。并且钢材的耐火性和耐腐蚀性都相对有欠缺。钢材长期受到100度的辐射热时强度的变化不大，表现出一定的耐热性能，但当温度达到150度时，就要采用隔热层进行保护，并且重要部位的钢结构一定要涂刷防火涂料。

2.2市场环境

2.2.1设计力量较薄弱在设计建筑结构时要注意结构的功能要求是不是属于钢结构合理的应用范围。通常在设计较高承载力需要使用钢结构时，要考虑用不适合继续承载的巨大变形为结构设计的极限状态为准则。钢结构有很多节点，要对每个螺丝、垫板以及焊缝进行精确的计算，而且每个专业要一次性到位，所以钢结构的设计要比混凝土结构的设计更复杂，并且图纸也远远多于混凝土结构。

2.2.2钢结构生产未形成体系只有在大规模生产的情况下才可以体现出钢结构的优越性。并且目前钢结构的生产标准、价格标准以及质量标准都没有统一，国家标准以及监管机制方面也都有一定的欠缺，因此很多设计师以及开发商都相对比较茫然。

2.2.3价格问题由于钢结构的生产未形成体系，因此钢结构的价格比较高。虽然钢产量近年有大幅度的提高，但是人均产量仍然相对较低，钢材仍是我国国民经济中比较贵重的材料，而混凝土的价格优势就体现出来了。

2.2.4钢结构的使用年限混凝土结构号称永不损坏，但是钢结构一般的使用寿命只有五十年，如果钢结构用在住宅建筑中，那么人们想到自己花费终身积蓄而购买的房子只能住五十年，会让很多人丧失购买的欲望。不过随着保险业的发展，住宅寿命问题应该相对容易解决。

3钢结构施工安装要点

整体来说钢结构的施工流程比较复杂，并且建筑的要求不同，在细节上也有很大的差异性。此处列举三点进行简单说明。

3.1选材与连接钢材通常分为板材、型材、金属制品以及管材四大类。土木工程中的建筑钢材通常采用普通的低合金钢、优质碳素结构钢以及普通碳素钢等，碳钢的塑性比较低，但是硬度强度比较高。在钢结构中，柱子截面一般多为箱形截面或者宽翼缘“工”字形，另外还有“十”字形截面等等；梁多数是焊接或者轧制的“H”型钢梁，如果要求特殊也可以符合截面，在安装前要对主要的焊接接头做焊接工艺的试验，定出焊接的格料和各项参数。梁与梁之间、梁与柱之间的连接，可以采取焊接连接或者高强螺栓连接，要注意高强螺栓的连接孔位的精度。制孔主要有两种，一种是精度较高的数控钻孔，另外一种则是精度相对较低的模板制孔。在技术条件允许时比较适合采用多轴数控钻孔。在运到工地以后要对螺栓参数进行检验，安装时不能用扳手强行拧入或者用榔头强行打入，拧入的步骤要经过初拧、复拧以及终拧。

3.2钢构件的堆放以及选择安装机械地点通常情况下安装结构的用地面积应为结构占地面积的1.5倍。依照安装流水的顺序，从中转堆场配套运送至现场的钢构件要采用装卸机械把其安置于安装机械的回转半径内。如果因为运输的原因造成了构件的变形，则在施工现场就要加以矫正。一般钢结构的安装采用的是塔式起重机，臂杆长度要有够的覆盖面，并且起重能力要相应足够，从而满足各种不同部位构件的起吊要求。钢丝绳容量也要能满足起吊的高度要求；起吊速度有足够的档次可以满足安装要求。在多机作业的情况下，臂杆的高差要足够，以避免不安全的碰撞，保证安全运转。各个塔式起重机之间要有相应的安全距离，以保证臂杆与塔身不相碰撞。钢结构比较适用于规整、匀称以及较平的建筑平面，所以安装流水线的布置要因地制宜。

3.3油漆工艺流程

3.3.1基层处理首先把金属的表面清理干净，然后再做除锈。手工处理先用钢丝刷反复刷打，再用精砂布打磨，使得表面光亮、平滑，然后再用棉纱或者纱布把打磨下的锈粉和浮灰清理干净。如果表面腐蚀严重，则用钢丝刷和铲刀处理，大面积的锈蚀则可以用砂轮机来配合清理。

3.3.2涂防锈漆、刮腻子在涂漆前要保证金属表面的干燥，如果有水份则要立即擦干。施涂时要刷细、刷满、涂刷到位，并且要注意铆孔内不能有涂料涂入。待到防锈漆干燥后，采用和油漆配套的腻子把构件的表面缺陷刮平。可以在腻子中加入适量的红丹粉或者厚漆，从而增加其干硬性。在腻子干燥后要打磨平整，并清理干净。如果堆放的时间太长，则要再做一次涂刷。

3.3.3涂磷化底漆磷化底漆包括底漆和磷化液两部分。在涂刷磷化底漆两个小时以后就可以涂刷其它面漆或底漆。通常情况下，二十四个小时后可以用清水或者毛刷清理表面的磷化残留物。干燥后如果表面形成了均匀的灰褐色的磷化膜，则代表已经达到了磷化的要求。

3.3.4刷涂面漆刷涂面漆时要多理多刷，油要不流不坠、饱满均匀、色泽光亮一致。涂刷后要及时检查避免漏刷。钢结构的面漆通常需要刷两遍以上，厚度达70微米。

参考文献：

[1]李国强，陆烨，何天森.钢结构在现代住宅中的应用[J].工程建设与设计，2005（2）.

[2]孙生玉.钢结构焊接中的常见问题探讨[J].中国新技术新产品，2009,（2）.

[3]王彩华，吴剑锋，张丽娜.钢结构的腐蚀与防护[J].建材技术与应用，2009,（2）.

[4]胡孜华.浅谈我国钢结构住宅的应用与发展[J].中国建设教育，2007,（9）.