钢结构在土木工程施工技术中的应用实践

田军

摘要：本文在简要阐述钢结构技术优势和常见应用形式的基础上，从施工准备、除锈、吊装、焊接四个主要施工环节入手，对钢结构在土木工程施工技术中的应用要点进行深入探究，以期提升相关企业的钢结构施工技术水平，推动我国土木工程行业的健康、持续发展。

关键词：钢结构;土木工程;施工技术

一、钢结构的技术优势

（一）稳定安全

传统的土工工程项目中，建筑物主体结构框架仅由混凝土构成，力学性能较为单一，使用一段时间后，容易出现沉降、裂缝等质量问题。而由不同型号钢筋、钢材组成的钢结构，不仅具有较高刚度，还具有良好的韧性。因此，以钢结构和混凝土构成的结构主体框架，可大幅度提升建筑物的强度和抗压能力，使其拥有更好的结构稳定性与安全性。

（二）应用灵活

该优势主要体现在：钢结构构件可进行大规模的、标准化的预制生产，即在开工前由钢构件生产企业按照设计图纸预先进行构件的制造生产，然后将生产好的预制钢构件运输至施工现场，吊装、拼装出结构主体。钢构件的标准化预制生产，既能够有效保证构件的制造质量和精度，又能够显著缩短施工周期，从而使工程项目施工更具高效性与灵活性。

二、钢结构在土木工程中的常见应用形式

（一）高层重钢结构建筑

此类建筑形式中的钢构件，主要由钢板、型钢连接或焊接而成，然后再将预先制作好的各类钢构件吊装连接成相应的结构主体框架。在实际施工过程中，或使用厚度小于6mm的冷轧薄钢板直接连接或焊接成相应的钢结构;或先使用小规格型钢焊接拼装出基础构架，再将不同的基础框架组合拼装成最终的钢结构主体;或上述两种方法整合使用，进行钢结构主体的构建。

（二）大空间跨度钢结构建筑

薄壳建筑、网壳建筑、网架结构、膜建筑等都属于大空间跨度建筑。上述类型建筑在建设施工过程中普遍具有高强度、轻自重、工期短、稳定性高等建设要求，而传统以混凝土为主要施工材料的建设施工技术很难满足上述建设要求。因材料性能、连接形式等方面的独特技术特征，钢结构在大空间跨度建筑中具有极为出众的应用优势，尤其是在飞机场、大型体育馆等建设规模较大的工程项目中，钢结构的应用不仅能够很好地满足结构安全性与功能性层面的要求，还能够使建筑更具艺术感和现代特色，使建筑物上升为地标性建筑。

（三）轻钢结构建筑

此类型建筑主要指的是以轻型钢材、轻型内部装饰材料组合、拼装而成的底层或多层建筑。此类型建筑多采用工厂预制件加工、现场焊接安装的施工方式，具有建造成本低、施工简单便捷等优势，因此被广泛应用于仓库、厂房、交易市场等一般性工农业、商业、服务性建筑的建设工程中。

三、钢结构在土木工程施工技术中的应用要点

（一）准备环节应用要点

在钢结构施工准备环节，应注重以下技术要点的把握：（1）利用BIM技术对设计方案进行全面而深入地分析，通过三维建模、虚拟施工、碰撞试验等功能，对施工环节的可行性与科学性进行验证，并在此基础上对施工方案进行合理优化，为钢结构施工顺利、高效开展奠定良好基础;（2）结合实际施工条件和设计方案要求，对工程项目所用各类材料和机械设备的尺寸规格和性能指标进行分析和评估，明确各类材料的质量标准、使用位置及用量。在此基础上，提出预制钢构件生产制造质量要求和参数标准，加强对进场材料的质量检测;（3）做好施工人员考核、培训及技术交底工作。首先，对施工队伍的施工资质、作业水平进行审核与评估，特殊工种严格执行“持证上岗”制度;其次，认真做好施工技能和施工安全培训工作，提高施工人员质量和安全意识;最后，结合设计要求与施工方案，做好各工艺环节的技术交底工作，使施工作业人员明确工艺要求和操作要点，以此保障施工质量。

（二）除锈环节应用要点

锈蚀作用对鋼结构的危害性较大，因此，防腐除锈处理是钢结构施工的重要工艺环节，必须要给予高度的重视。

在除锈施工方面，有抛丸除锈、喷丸除锈、喷砂除锈、酸洗除锈、手工动力除锈五种常见的除锈去污方法。其中，抛丸除锈法中抛钢丝切丸法具有出色的除锈效果，施工成本略高;喷砂除锈法虽成本较低，但对环境污染性较大且要求施工环境的湿度要<85%;酸洗除锈既无法保证钢结构表面的粗糙度，还会产生酸雾、废酸、废水等污染物破坏自然环境，因此很少使用;手工动力除锈，虽简单便捷，但除锈质量差且劳动强度大，因此普遍用于局部除锈作业。基于此，除锈施工过程中，施工单位应根据实际情况和需求，合理选用最适宜的除锈方法。

在防腐处理方面，主要以涂刷防腐防锈漆为主要技术手段。为获得最佳的防腐防锈效果，通常需要涂刷一道底漆和三道面漆：（1）底漆涂刷要点。按照A：B：C=10：1：0.3的比例调制底漆，并在配制完毕后12h内完成涂刷作业。涂刷时的操作为：短刷、勤沾、走刷方向一致、接茬整齐、厚度均匀。第一遍漆完全干透后，以垂直于之前涂刷方向的方式涂刷第二遍漆;（2）面漆涂刷要点。底漆干透后方可进行面漆涂刷。首道面漆按A：B=10：1的比例调制，涂刷方法与底漆一致。第二、三道面漆应在钢结构主体安装完毕后、竣工交付前进行涂刷。涂刷前应全面清除钢构件表面的药皮、焊渣、污物，然后按照与首道面漆相同的比例和方法进行漆料配置与涂刷。

（三）吊装环节应用要点

吊装作业是钢结构施工一项关键的施工工序，也是危险性最高的一个施工环节，因此，施工过程中必须要对各项技术要点进行严格把控，最大限度保证吊装施工的科学性与安全性。

正常天气下主体吊装施工需要注意以下要点：（1）吊装过程，必须用缆风绳对吊装构件进行牵引，这样既能够有效防止构件在钢丝绳绞力作用或自然风作用下在空中旋转，又有利于构件快速、准确到达制指定施工位置;（2）构件吊装前应施焊临时吊耳且具备空间稳定体系，安装完毕后，吊耳应进行割除打磨;（3）吊装过程中，应采用对称焊接的方式连接构件，以避免构件因应力过大而发生形变问题;（4）主梁钢构件吊装施工时，应对主梁两端及相邻区域各柱的垂直度进行监测。

雨季施工需要注意以下要点：（1）露天设置的电气设备如，如开关箱、配电箱等应采取科学防潮、防雨及接地保护措施;（2）大雨过后应对施工场地地面状态进行检查，确保地面承载力满足吊装机械作业需求后方可施工;（3）雷雨天气严禁进行吊装施工。

（四）焊接环节应用要点

焊接施工是钢结构施工最为重要的工艺环节，其施工科学性与质量性对钢结构主体的安全性和稳定性具有决定性的影响。在实际施工过程中，应注重以下技术要点的把控：（1）科学选择焊接材料。焊接施工前，结合钢材力学性能、组成成分、工艺技术要求等因素，科学选择最适宜的焊接材料，是保证焊接施工质量的首要前提。以Q345C级钢为例，其焊材选配应满足下表要求（如表1所示）;（2）做好焊接预热工作。预热可有效防止低合金高强度钢材焊接过程中出现裂纹。目前，氧-乙炔火焰加热和电加热是最常见预热方法。通常情况下，将坡口及坡口两侧大于等于板厚1.5倍宽度（且大于等于100mm）的区域设定为预热区域，预热温度由钢材材质、接头形式、板厚、焊接材料含氢量、环境温度等多种因素综合确定。以Q345钢材为例，板厚为40～60mm时，预热温度应在80～100℃之间;板厚为60～80mm时，预热温度应≥120℃;（3）注重定位焊焊缝长度和间距的控制。定位焊焊缝长度和间距应参考下表标准（如表2所示）。

结语：

综上所述，钢结构具有稳定安全、应用灵活、经济环保等应用优势，与新时期土木工程行业的“绿色发展”理念下相契合，因此逐渐得到广泛的应用。在进行钢结构施工的过程中，施工单位应着重加强施工准备、除锈、吊装、焊接等关键环节技术要点的把控，确保环节施工符合相关规范标准，以期保障钢结构施工质量，使其应用优势得以充分发挥。