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摘要:在當前我國的建筑行業(yè)中,鋼結構由于其自身強度高、重量輕、施工速度快、抗震性能好以及節(jié)能環(huán)保等特點,日益受到社會各界的重視以及業(yè)內專業(yè)人士的廣泛應用。本文首先介紹了鋼結構在土木工程應用中的優(yōu)勢和特點,繼而論述了現(xiàn)階段鋼結構在土木工程應用中所面臨的問題,最后本文針對這些問題提出了具體的解決措施。
關鍵詞:土木工程;鋼結構;應用
Abstract: in the present China's construction industry, the steel structure because of its high strength, light weight, construction speed is quick, seismic performance is good and energy conservation and environmental protection and other characteristics, is being the social from all walks of life to the attention of the professionals and extensive application. This paper first introduced the steel structures in civil engineering application of advantages and characteristics, and then discusses the present steel structures in civil engineering application faces, finally, this paper proposed some countermeasures that specific measures.
Keywords: civil engineering; Steel structure; application
中圖分類號:TU391 文獻標識碼:A 文章編號:
1.鋼結構在土木工程應用中的優(yōu)勢和特點
1.1鋼結構建材自身性能好
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。首先,鋼材擁有很高的強度與剛度,即很強的承受或容納作用效應的能力及優(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,比較先進的煉鋼技術還能夠根據(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。
1.2環(huán)保節(jié)能
將鋼結構應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,并且鋼結構應用時投入少、收益大、方便拆遷,回收利用率比較高,這些優(yōu)點使鋼結構在建材市場上比較受歡迎。隨著科學技術的不斷進步,鋼材的生產率越來越高,性能越來越好,成本也越來越低,所占空間比較小,鋼結構在土木工程中的應用大大節(jié)約了建筑成本,增大了建筑物內部空間,減少了施工中的環(huán)境污染,也因此帶來了更好的經(jīng)濟效益[1]。
1.3用途廣,可塑性強
由于具有輕便、韌性和耐壓等特點,鋼結構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、機場以及體育場等比較大的空間建筑內,空間內柱子比較多的化不利于人們在建筑物內的娛樂和工作,而使用鋼結構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,這使得鋼結構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。
1.4施工速度快、安全、質量易保證
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度。而鋼結構建材是在建材工廠專門合成之后再運往建筑工地投入使用的,因此不受天氣原因的影響。其次,鋼結構安裝還能夠與混凝土樓板的施工作業(yè)交叉進行,也能夠在建筑物外部裝修的同時,實行內部鋼結構安裝。在施工建材短缺的時候,鋼材的生產還能夠與建筑施工同時進行,鋼結構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量以及施工的安全性。
2.現(xiàn)階段鋼結構在土木工程應用中所面臨的問題
2.1鋼結構耐火性差帶來建筑防火難題
鋼材并不是可燃物質,也具備一定的耐熱性能,但是當溫度達到一定的高度的時候,鋼材的承載能力也會發(fā)生很大的變化。在溫度超過200攝氏度的時候,鋼材的強度就會隨著溫度的升高而降低,在溫度超過600攝氏度之后,鋼材就會失去其原有的承載能力。在一般的建筑物內,防火工作仍然是一項比較大的難題。在建筑物失火之后,溫度不斷上升的時候,鋼材的承載力和穩(wěn)定性就會不斷下降,最后可能會導致建筑物的全面崩塌。
2.2缺乏相應的技術及其工作人員
鋼結構的使用,是我國建筑行業(yè)所面臨的新課題。我國鋼結構建筑還處于發(fā)展的初級階段,因此,鋼結構技術還在起步階段,相關技術人員也十分缺乏。而在鋼結構的實際施工作業(yè)中,技術人員是施工順利與否的關鍵因素。據(jù)有關統(tǒng)計顯示,在我國很多鋼結構建筑施工中,由于施工技術人員的缺乏,導致用鋼量超標,成本大為增加,并且其中有些建筑來出現(xiàn)了施工失誤,使最后建成的建筑與施工藍圖有較大的差距[2]。
2.3缺乏科學的鋼結構應用規(guī)范
由于缺乏足夠和優(yōu)質的科研技術人員,鋼結構在建筑工程中應用的相關研究也十分欠缺,這也導致鋼結構的應用缺乏相應的規(guī)范和標準。目前很多鋼結構建筑的設計都很不合理,這導致了鋼材的使用量大大超標,以及使用過低或過高性能鋼材而造成建筑不達標或者產生浪費等問題。建筑物的設計不合理的原因除了設計人員在技術和經(jīng)驗上不足之外,也和國內缺少規(guī)范的鋼結構建筑設計標準以及各種鋼材的元素含量標準有關。比如,我國對從國際市場大量采購的鍍鋅輕鋼龍骨的耐久性以及受力狀況等特性缺少相關實驗數(shù)據(jù),在鋼結構的建筑設計中,沒有針對性很強的規(guī)范措施,但施工項目組卻往往盲目購買使用,使鋼結構土木工程的應用性和安全性都受到了比較大的質疑,也給施工作業(yè)造成了不利影響。
3.解決鋼結構應用問題的策略
3.1從技術角度解決鋼結構建筑中的耐火性差等問題
首先,應用依據(jù)建筑場所和用途,確定鋼結構建筑物可能發(fā)生火災的頻度和等級,選擇恰當耐火等級的鋼材。其次,應該利用外加條件增加鋼材耐熱防火性能,比如給鋼材噴涂、冷卻或者包敷,提升鋼材的耐火度。
3.2充分吸收、引進國外先進技術以及標準
在當前我國鋼結構工程應用的相關規(guī)范和技術還不夠成熟和完善的情況下,充分學習和吸收國外先進鋼結構技術是一個很好的途徑。與其不斷地耗費大量資金購買國際市場上的鋼材,還不如有計劃有步驟地建造一批鋼結構試驗工程,引進國外的先進科學技術[3]。然后再以我國實際情況為基礎,改良技術,進而生產出我國自己的高性能鋼材,走我國自主創(chuàng)新的高水平鋼材開發(fā)生產路線,構建科學的鋼結構應用標準和規(guī)范。
3.3加快國內鋼材制造以及鋼結構應用的技術提升
在我國鋼結構應用施工中,培養(yǎng)高水平鋼結構專業(yè)技術人才是解決諸多問題的根本方法。提高專業(yè)技術首先在于培養(yǎng)人才,結合目前我國高校的教育情況,應拓展高校鋼結構相關專業(yè)的人才招收與教育。與此同時,加大對鋼結構相關技術人員的培訓力度,并派遣優(yōu)秀技術人員出國深造學習,不斷增加我國鋼結構專業(yè)性人才數(shù)量,提升技術人員的設計水平。
4.結語
總而言之,鋼結構本身具有十分優(yōu)良的性能,極大地降低了建筑物的施工成本,提升了建筑物的質量水平,也因此被各種土木工程建設項目所歡迎,不但出現(xiàn)在橋梁、機場等大型建筑中,在小型住宅中也經(jīng)常使用。因此,鋼結構在我國建筑業(yè)中有很好的實用性和廣闊的市場前景。我國鋼結構的工程應用研發(fā)還處于初級階段,應該不斷加大對鋼結構土木工程應用技術的研發(fā),不斷培養(yǎng)有效的鋼結構技術人才,使我國鋼結構在土木工程中的應用技術越來越成熟和完善。
參考文獻:
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