综述建筑工程中钢结构的应用
关键词：钢结构建筑,土木工程,社会发展,城市建筑
1、钢结构建筑的发展历史和优势
1.1 钢结构建筑发展历程
钢结构建筑早在18世纪，成为英国最早在建造房屋中使用钢结构的国家，100年后法国工程师埃菲尔设计了著名的铁塔，取名“埃菲尔”，成为当时欧洲标志性的建筑物。近20年左右，钢结构更加广泛地应用于土木工程建筑中，我国现如今不仅能生产各种类型的建筑钢材，同时钢材生产的新技术、新工艺、新产品也日益增多，使建筑结构充满时代气息。2003年，自从我国第一座全新钢结构高层于杭州市竣工，钢结构的一座座高层建筑拔地而超。实践证明钢结构建筑在我国更具有广阔的发展前景，市场潜力巨大。
1.2 钢结构建筑的优势
与混凝土相比，钢材具有很高的强度，特别适用于建造跨度大、荷载重的结构，安全可靠性较好，抗震、抗风性能好。钢材的塑性好，承受静力荷载时吸收变形的能力强，不会由于偶然超载而忽然断裂，只增大变形，故易于被发现;钢材的韧性好，具有良好的动力工作性能，适宜在动力荷载下工作。更大程度上满足建筑的灵活分隔，可大幅提高面积使用率，增加了建筑物的使用价值。钢结构体系较钢筋混凝土施工时间较短，可以提高资金的投资效益。另外，钢材可以回收，建造和拆除时对环境污染较少。中国现有建筑面积400多亿平方米，建筑不仅需要大面积的土地，而且在建造和使用的过程中能耗极大，而同传统的结构相比，钢结构在绿色环保方面发挥了巨大的作用。
钢结构住宅产业化脚步已经加快，降低能耗，做到节能环保，研究节能省地型住宅，要在住宅建设中贯彻节能、节地、节水、节材的方针，研究开发和引进性能好的新型住宅建筑体系就成为当务之急。
2、 我国各类钢结构建筑特点
2.1 大空间跨度钢结构建筑
近几年，大空间跨度的钢结构建筑发展迅速，不仅应用于民用建筑，更多地出现在了机场、博物馆、体育馆、剧院等，通常采用圆钢管、矩型钢管制作为空间桁架、拱架及斜拉网架结构，其新颖和富有现代特色的风格使它们成为了具有中国特色的标志性建筑。
2.2 高层重钢结构建筑
高层重钢结构建筑主要采用型钢、钢板连接或焊接成构件，再经连接、焊接而成的结构体系，往往是一座城市的标志性建筑，从20世纪80年代至今国内已有近百幢高层重钢建筑，总面积近达700万平方米。但高层钢结构在设计和制图方面，静力弹塑性分析还很少采用;弹塑性动力时程分析仍是难点。
2.3 轻钢结构建筑
轻钢和重钢之间并没有一个特别明确的判定标准，一般以起吊重量、每平方米用钢量、主构件的钢板厚度为参考。所以说，轻钢与重钢的区别不在于结构本身的轻重，而在所承受的围护材料的轻重。一种是用薄钢板(厚度6毫米以下)冷轧的薄壁型钢组成的骨架结构;一种是用断面较小的型钢(如角钢、钢筋、扁钢等)制作桁架，再组成骨架结构;还有混合使用两种方法组成的骨架结构。我国轻钢结构建筑发展较快、应用广泛，主要用于轻型工业的厂房、仓库、各类交易市场、体育场馆等建筑。
3、钢结构的施工与安装要点
钢结构施工流程非常复杂，而且由于建筑要求不同，流程细节上也存在较大差异。在此仅列举三项要点如以简要说明。
3.1 钢结构选材与连接
钢材分为型材、板材、管材和金属制品四大类，建筑钢材的选材一般采用普通碳素钢、优质碳素结构钢和普通低合金钢，碳钢一般硬度强度较高，但塑性较低。高层钢结构中的柱子截面多为宽翼缘工字形或箱形截面，此外还有十字形截面等;梁多为轧制或焊接的H型钢梁，有特殊要求时也可以符合截面，安装前应对主要的焊接接头进行焊接工艺试验，制定焊接的材料与各项参数。梁与梁、梁与柱的连接，都可以采用高强螺栓连接或焊接连接。
采用高强螺栓连接时，孔位的精度十分重要。目前制孔主要分为两种：一种是精度较低的模板制孔，另外是精度较高的数控钻孔，技术条件允许的情况下，采用多轴数控钻孔为宜。运至工地后应立即检验螺栓参数，安装时严禁用榔头强行打入或用扳手强行拧人，宜通过初拧、复拧和终拧达到拧紧。
3.2 钢构件的堆放及安装机械地点选择
一般情况下，结构安装用地面积宜为结构占地面积地1.5倍。按照安装流水顺序由中转堆场配套运人现场的钢构件，利用现场的装卸机械尽量将其就位到安装机械的回转半径内。由运输原因造成的构件变形，在施工现场必须加以矫正;
高层钢结构安装皆用塔式起重机，臂杆长度应具有足够的覆盖面，起重机要右足够的起重能力，可以满足不同部位构件起吊要求;钢丝绳容量要满足起吊高度的要求;起吊速度要有足够档次，满足安装需要;多机作业时，臂杆要有足够的高差，可以达到不碰撞地安全运转;各塔式起重机之间应有足够的安全距离，确保臂杆不与塔身相碰。钢结构适宜于匀称、规正、凹凸较少的建筑平面，因此安装流水线的布置也需因地制宜，此外，与安装机械的数目和位置也有很大关联。
3.3 钢结构油漆工艺流程
(1) 基层处理
首先将金属表面清理干净，然后进行除锈。可用手工处理，可先用钢丝刷往复刷打，然后用粗砂布打磨出新的光亮表面，再用旧布或棉纱将打磨下的浮灰、锈擦干净。如果金属表面腐蚀严重，可用铲刀和钢丝刷清理，大面积锈蚀可用砂轮机等机械配合手工去除。
(2)涂防锈漆、刮腻子
涂漆前保持表面干燥，如有水珠等必须立即擦干，施图时一定要涂刷到位、刷满、刷匀，在此过程中铆孔内切不得涂入涂料。防锈漆干燥后，购用与油漆配套的腻子将构件表面缺陷处刮平。腻子中可适量加入厚漆或红丹粉，以增加其干硬性。腻子干燥后应打磨平整并清扫干净。如果堆放时间过长，应再次涂抹一次防锈漆。
(3) 涂磷化底漆
磷化底漆由两部分组成，一部分为底漆，另一部分为磷化液。磷化底漆涂刷2小时后，即可涂饰其它底漆或面漆。一般情况下，涂饰24小时后，可用清水冲洗和用毛刷除去表面的磷化剩余物。待干燥后，如金属表面生成一种灰褐色的均匀的磷化膜，则标志已经达到磷化的要求。
(4) 涂刷面漆
涂刷时要多刷多理，刷油要饱满、不流不坠、光亮均匀、色泽一致。刷后应及时检查，以免漏刷，钢结构面漆一般需刷二遍以上，厚度至少达到70微米。
4、结束语：
随着社会的发展，国内涌现了大量大型钢结构建筑，例如武汉火车站、广州新站、上海虹桥机场等，而随着国家提倡节能环保住宅，不仅钢结构建筑体现在交通工程，钢结构的住宅也将大幅增加。由于中国钢材价格比国际价格低，劳动力成本低，钢结构的制作和施工质量优良，在国际工程市场有很强的竞争力，所以说，我国钢结构行业在土木工程方面存在着非常具有潜力的应用领域和发展空间，但从设计理念及行业认知上还有待提高，开拓市场及培养专业人才方面还有大量工作要做。
