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探析混凝土与钢结构工程建设中施工技术应用

徐翠翠
  
工程技术探索
2024年8期

摘要:在现代工程建设中,混凝土结构和钢结构是最普遍应用的两种建筑形式。这两种结构类型因其独特的物理和力学特性,在各类建筑项目中得到了广泛应用。本文旨在探讨混凝土与钢结构施工技术的应用,并对比这两种结构在施工过程中的技术要点。通过深入剖析,本文提出了提高施工效率、确保结构安全及优化成本控制的策略,以期为工程实践提供参考。

关键词:混凝土;钢结构;施工技术;应用

随着建筑业的不断发展,高层建筑、大跨度结构和复杂形态的建筑日益增多,对施工技术提出了更高的要求。混凝土结构由于其高刚度和良好的密闭性,而钢结构则因为轻质高强和优异的延性,成为建筑领域中不可或缺的两种主要结构体系。本文将首先概述混凝土与钢结构的基本特性,随后讨论这两种结构在施工技术上的应用,包括材料的选择与处理、构件的加工与组装、连接与固定技术,以及施工中的质量控制等关键要素。

一、混凝土与钢结构的基本特性

混凝土结构由钢筋和混凝土组合而成,拥有较高的刚度,整体性强,这使得其在受力时表现出较好的稳定性。混凝土结构不易受外界环境侵蚀,例如水分、化学物质等,因而其结构的耐久性较好。由于混凝土需要在施工现场浇筑并需要一定时间养护达到强度,因此与传统的钢结构相比,施工周期通常较长。混凝土的抗压能力很强,但抗拉能力相对较弱,所以在混凝土结构中常加入钢筋以增强其抗拉性能[1]。

相对于传统的混凝土结构,钢结构自重较轻,且具有较高的强度,使其适用于大跨度、高层及各种复杂形态的建筑结构。钢材具有良好的延性,可以在较大变形下保持承载能力,这使得钢结构在遭受外力作用时有更好的抗震和抗风性能。钢结构构件可以工厂化预制,现场进行快速组装,大大缩短了施工周期,并且易于实现建筑的工业化和标准化。

二、工程建设中混凝土工程施工技术

1.材料选择与配比

混凝土工程的核心在于其原材料的选择及配合比的精确调配。选择优质的水泥、骨料、掺合料以及适当的外加剂,对于确保最终混凝土结构的质量至关重要。水泥应具备稳定的性能,符合相关标准要求。骨料则应根据工程特点选择合适粒径和强度的砂、石料。掺合料如粉煤灰、矿渣等可以改善混凝土的工作性和耐久性。外加剂包括减水剂、缓凝剂等,用于调节混凝土凝结时间和流动性。配合比的设计需要考虑到工程实际需求,通过试配确定水胶比、骨料比例等,以达到所需的强度、耐久性和工作性。严格的材料选择与科学的配比设计,是保障混凝土工程质量的基础。

2.模板与支撑系统

在混凝土工程施工中,模板与支撑系统是保证结构形状和尺寸准确的重要环节。模板不仅要满足施工过程中的强度要求,防止变形,还要便于安装和拆卸。支撑系统必须稳定可靠,能承受混凝土重量和施工荷载,同时保证结构安全。模板材料通常有木模板、钢模板、塑料模板等,各有优缺点。支撑系统设计时要考虑构件受力情况,合理布局支撑点,确保整体稳定性。此外,还应考虑模板与支撑系统的循环利用,以降低成本和环境影响[2]。

3.浇筑与养护技术

混凝土的浇筑工作是工程建设中的关键步骤,它涉及到混凝土的运输、倾倒、振捣和整平。正确的浇筑方法能够避免分离现象,确保混凝土密实均匀。养护阶段是混凝土硬化和强度发展的过程,适当的养护条件能够有效防止裂缝的产生和提升其耐久性。常用的养护方法包括喷水养护、覆盖湿布、使用养护剂等。施工中需根据环境条件和构件特点采取适宜的养护方式,并严格控制养护期的温度和湿度。

4.质量控制与检测

确保混凝土工程的质量达到设计和规范要求,需要在各个施工阶段实施严格的质量控制措施。质量控制涉及原材料检验、混合过程监控、施工操作标准化等多个方面。从材料进场到成品出厂,每个环节都应有明确的质量标准和检测程序。常用的检测方法包括坍落度试验、抗压强度测试、弹性模量测定等。通过这些检测手段可以评估混凝土的工作性和物理性能,及时发现问题并采取措施进行调整。此外,记录详细的施工日志和进行定期的回访检查也是不可或缺的质量控制环节。

三、工程建设中钢结构施工技术

1.钢材的选择与预处理

选择正确的钢材对钢结构工程至关重要,不仅关系到结构的安全性能,也影响施工的顺利进行和工程的经济效益。钢材的选择应基于设计规范,考虑到强度、塑性、韧性以及焊接性能等多方面因素。在选材过程中,需要对钢材的化学成分、机械性能进行严格检查,确保其符合设计要求。钢材预处理主要包括矫正、除锈和预处理涂料等步骤。通过喷砂或抛丸等方式去除钢材表面的锈蚀和杂质,再涂上车间底漆以保护材料不在施工过程中继续腐蚀,同时也为后续的防腐涂层打好基础[3]。

2.构件加工与组装

钢结构施工的核心环节是构件的加工与组装。构件加工包括切割、钻孔、刨边等多种形式的金属加工,这些工序需采用精密机械,并遵循严格的公差要求来执行。组装过程通常在预制工厂或现场进行,涉及将已加工好的各类钢构件按照设计图纸的要求进行连接。在这一阶段,精确度和公差控制非常关键,因为它们直接影响到整体结构的稳定性和安全性。为此,施工人员必须使用专业的夹具和定位设备来确保构件的正确位置和角度。

3.焊接与连接技术

焊接是钢结构施工中常用的连接方式,它通过高温使金属材料熔化后重新凝固,从而将两个或多个部件牢固连接在一起。焊接技术的选择(如电弧焊、气体保护焊等)应根据工程要求和现场条件确定。除了焊接外,螺栓连接和铆接也是常见的连接形式,它们具有施工方便、可拆卸等优点。无论采用哪种连接技术,都必须确保连接处的质量满足设计要求,因为连接部位往往是结构受力的关键点。

4.防腐蚀与防火处理

钢结构在使用过程中会面临多种腐蚀和火灾风险,因此,采取有效的防护措施至关重要。防腐蚀处理通常包括涂覆防腐涂料、镀锌或应用牺牲阳极保护等方法。这些措施能够有效地防止或减缓钢材因暴露于恶劣环境中而产生的腐蚀。防火处理则旨在提高钢结构在火灾情况下的性能,常用的方法包括喷涂防火涂料、建立隔热保护层等。防火涂料能在一定时间内抵抗高温,为救援和消防工作争取宝贵时间。这些处理手段不仅保障了结构的耐久性,还对提升整体建筑的安全等级有着重要作用[4]。

四、结语

综上所述,混凝土结构和钢结构在施工技术方面各有特点和优势。高效的材料利用、精确的构件加工、可靠的连接技术和有效的防护措施是确保结构安全和延长使用寿命的关键。随着新技术的不断涌现,如预制技术、自动化施工及绿色环保材料的使用,混凝土与钢结构施工技术将面临新的挑战和机遇。工程从业者需紧跟技术创新的步伐,持续提升施工技术的专业性和高效性,以实现更加安全、经济和可持续的建筑工程。通过本文的分析,希望能为工程设计师、施工人员及相关研究人员在材料选择、施工方法及项目管理等方面提供有益的参考和启示。

参考文献

[1]许钰.土木工程钢结构施工技术的有关问题研究.门窗,2014(11):122-122.

[2]韩雷,李鹏达.研究建筑钢结构施工技术与质量控制.中文科技期刊数据库(引文版)工程技术,2021(8):0180-0181.

[3]戴锦鹏.基于钢结构的土木工程施工技术应用研究.中文科技期刊数据库(全文版)工程技术,2022(7):0127-0130.

[4]胡展孝,徐筱棠.混凝土与钢结构工程施工技术探讨.中国住宅设施,2022(11):58-60.

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