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钢结构技术在建筑工程中的应用探析章敏龙

发表时间：2021/6/29 来源：《基层建设》2021年第6期作者：章敏龙

[导读] 摘要：钢结构因具有工业化程度高、材料性能均匀、抗震性能好、施工周期短、绿色环保等优点，在诸多的大型体育场馆、火车站、机场航站楼、高层及超高层等钢结构建筑方面得到了很好的应用。

        中安华力建设集团有限公司安徽省合肥市 230022
        摘要：钢结构因具有工业化程度高、材料性能均匀、抗震性能好、施工周期短、绿色环保等优点，在诸多的大型体育场馆、火车站、机场航站楼、高层及超高层等钢结构建筑方面得到了很好的应用。钢结构建筑虽然具有不少优势，但是在实际使用过程中也存在一些不足和短板，其中最为重要的就是施工质量控制方面的问题。鉴于此，本文主要分析钢结构技术在建筑工程中的应用。
        关键词：建筑工程；钢结构技术；应用
        1、引言
        钢结构在建筑领域中得到了广泛的应用，其良好的性能优势解决了传统建筑中的许多问题，但是也带来了质量控制方面的新挑战。为了做好建筑钢结构质量控制工作，除了需要进一步优化施工关键技术之外，还需要完善钢结构施工质量监控体系，强化原材料的控制与管理，特别是做好设计交底的各个方面细节筹划，构建高质量、高素质的人员队伍，推动钢结构建筑的高质量发展。
        2、钢结构工程的基本特征
        钢结构主要是指利用各类钢材，通过钢材之间的组装、连接而搭建的工程结构。相较于传统的钢筋混凝土结构，钢结构的突出特点在于对大量钢材、钢件、连接件的直接使用。具体来讲，和钢筋混凝土结构相比，钢结构的强度更高，同时在承载力相同的情况下，钢结构本身的重量更轻，空间利用率更高。
        从稳定性和可靠性角度来讲，钢结构工程受到外界因素的影响更小，可以及时发现存在的质量问题，降低安全隐患。另外，钢结构工程本身主要的工程材料具有可回收性，在工程拆卸之后，可以投入到再次利用之中。从施工过程的角度来讲，钢结构工程的施工流程更简便，涉及的工艺更少，施工效率高，同时质量管理难度更低，可以有效提升工程施工建设管理水平。从工程设计的角度来讲，随着时代的不断发展，现代社会对各类土木建筑工程的造型有更多样化的需求。而得益于钢结构本身良好的稳定性和承载力，在结合预应力技术的情况下，可以满足更多样化建筑工程设计需求。
        3、钢结构建筑技术的应用原则
        3.1、根据建筑形态选择结构类型
        众所周知，钢结构本身具有良好的防震性能，所以也使得钢结构在现代高层、超高层建筑中得到了广泛的应用。随着楼层数量的增加，现代建筑物也需要结合层高、层数来确定相关指标，针对不同的层高与层数来说，结构的要求往往也不尽相同。结合这个特征，很多情况下都需要进一步增加建筑物的形态结构匹配度，以此来适应现代建筑的特殊建设需要。
        3.2、考虑到结构稳定性与平面利用的效果
        结构的稳定性和平面布置的合理、优化是钢结构建筑首先要考虑的条件，在设计过程中需要充分考虑到施工的性能，包括设计环节与平面设计要求，重点做好各个设计基础与整体结构的关联性考量。在设计过程中还需要做到从细节入手，通过全面设计、科学论证的方式来选择相应的施工技术，也为后期施工顺利完成创造一定的空间。
        3.3、框架的整体测算
        框架测算是建筑钢结构施工技术应用过程中的重要环节，对于框架的稳定性会产生显著的影响。为了提升框架结构的稳定性，需要做好专业数据的量化分析与设计处理，避免钢结构设计上出现纰漏。针对稳定分析过程中考虑不足的问题也需要及时进行调整，降低安全质量隐患的不良影响，确保计算环节中各个方面的信息得到合理的应用，实现钢结构的整体质量进一步提升。

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        3.4、结构合理设计
        钢结构建筑合理设计要求设计者具备一定的专业设计经验与设计知识，在充分认识到不同类型建筑钢结构的设计要求与隐患条件下，进一步协调设计规避风险。设计过程中要求熟悉建筑钢结构的全部设计细节，同时能够对不同的连接点进行全面的分析，根据节点的差异来实施刚柔度的设计，以此来体现建筑钢结构的设计优势与价值。
        4、钢结构技术在建筑工程中的应用
        4.1、建筑工程中钢结构的钢材选择与构件制作
        钢结构在建筑工程的应用中大多选择低合金、高强度钢材，合金元素少于 5%，屈服强度超出 275 MPa，且可焊性理想。相对于普通钢材来说，低合金高强度钢没有经过热处理，应用范围较为广泛。钢材的类型、规格等需要符合国家产品设计要求，且在进入施工场地前需要进行严格的质量检验，检验合格后方能进场。钢材存储要便于运输，尽可能减少钢材的变形与腐蚀。钢构件的制作过程中需要注意胎架划线、搭设尺寸等方面，以控制钢构件的质量。另外，还要注意钢构件的整体稳定性，注重长细比参数，利用计算公式为：λ=1/r 来保证构建制作的稳定性。在计算机中要特别关注钢构件截面不同方向轴的计算长度差异等，要视具体情况进行具体分析。
        4.2、建筑工程中钢结构的构件连接
        螺栓连接技术：装配式钢结构螺栓连接包括普通螺栓连接和高强螺栓连接。工程实践证明，螺栓连接在装配环节简便，配套机械要求低，所以得以广泛应用。按照螺栓受力的差别可划分为同时承受拉力和剪力的螺栓连接、抗剪力螺栓连接以及抗拉力螺栓连接这三种螺栓连接技术。由于螺栓自身的性能问题，所以在设计、施工过程中，工程技术人员的关注重点在于螺栓、连接副以及母材之间的连接情况。考虑到螺栓连接作业过程中发生问题的频率比较高，设计人员在设计过程中必须考虑到抗剪力螺栓连接的断连情况和孔壁受压损坏的问题；再者，在结构安装过程中，施工人员必须保证结构装配的精准度，以免出现孔栓不相匹配的情况，进而影响整个结构的稳定性。
        焊接连接技术：钢结构连接的另一种方式是焊接。在工程实践中焊接连接简单、灵活、经济，能够提升不同连接区域的强度和延展性，同时能够保障钢结构连接工作的最终效果，也获得了大范围应用。焊接方法具有不同种类，手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊是最为常见、应用最多的焊接方式。因为焊接作业过程中会产生大量高温，所以原料内部的晶体排序会发生改变。钢结构的反应能减弱焊接连接处材料的变性能力，还会提高结构材料破碎断裂的可能性，进而影响结构施工的稳定性。
        4.3、建筑工程中钢结构的涂装施工
        建筑工程中钢结构的涂装施工包括防腐涂层施工与防火涂层施工。防腐涂层施工中药选择防腐底漆、面漆、稀料等。首先要对底面进行清理，清楚底面油污、杂物等；其次进行底漆涂装，对防锈漆进行搅拌，保持油漆粘度均匀。刷漆过程中要保持平稳，首次刷完后要间隔一定时间再刷第二层，第二层涂刷要与第一遍涂刷方向垂直，以保证漆膜厚度一致。面漆涂装要在底漆涂抹较长时间后再进行。将钢构件运输至施工工地组装后再进行面漆涂装，涂装过程中要不断搅动，涂刷工艺与底漆一致。防火涂料施工则大多使用喷涂工艺，涂料的类别、层数与厚度要以防火设计要求来具体确定。在喷涂过程中在每层干燥后才能进行下一层喷涂。喷涂过程中药保证涂层完全密封且轮廓清晰。
        5、结束语
        我国的钢结构建筑工程发展迅速，其拥有抗震性能理想、施工周期短、强度高、外形美观等优势，能够有效增加建筑工程使用面积，优化建筑使用功能，符合社会效益与经济效益。钢结构在建筑工程的具体应用还需要进一步完善优化施工工艺，发挥钢结构的优势，以提高建筑工程质量。
        参考文献：
        [1]花睿.钢结构技术在建筑工程中的应用探析[J].江西建材，2021（02）：91+93.
        [2]郭孝星.关于土木工程施工中钢结构技术的探讨[J].居舍，2020（11）：38.
        [3]杨春芳.土木工程施工中钢结构技术的应用探讨[J].绿色环保建材，2020（03）：160-161.