摘要：近几年我国国民经济飞速发展，国内港口工程建设进程也在不断加速，钢结构以其优良的物理性能和力学性能，对于大风大浪情况在技术和施工上以及需要尽快投产的深水泊位码头建设，相比于其他材料都具有不可比拟优点。本文首先简要分析了钢结构在港口建筑中的合理性，继而介绍了目前钢结构建筑在港口工程中的应用现状，接着探寻了钢结构在港口工程中的设计要点，最后介绍了钢结构在防腐上的注意事项。
关键词：钢结构；港工建筑物；设计；合理性；防腐
0引言
近几年，钢结构建筑在港口工程中应用广泛，国内青岛港、上海港、天津港等都已经在大量使用轻型钢结构建筑。此外，天津港近年来为适应货物吞吐量的快速增长和提升终端功能，在新的建设项目和改造工程中大量采用了钢结构（钢管桩），1999到2005这六年里已有6571根钢管桩投入使用，总重量高达十四万吨；2008有4798根钢桩施工或投入使用，2006年用钢量达到九万多吨。钢结构建筑在港口工程的应用研究也是国内相关学者研究的重点之一，其中港口工程钢结构建筑设计要点更是学者追逐的焦点。
1合理性分析
1.1轻质高强
钢结构材料的特点就是质量轻，而强度髙，正是由于这个优势，才使得钢结构可用于大跨度的建筑，节省钢材，降低造价，同时还能够充分发挥钢材高的抗弯和抗拉强度，而结构的自重却是达到最低程度。
1.2工业化程度高
钢结构构件的制作基本都在工厂进行加工完成，因此，加工精度高、工业程度高。正是基于这个优点，可以带来若千个优点，比如说施工速度快，因为施工单位将钢构件材料迸行现场螺栓连接等简易连接方式，施工狡快。对业主来讲，就可以早投产，早收间投资，早见效益。
1.3沉降易控制
由于港口陆域部分很多由回填处理形成，完全沉降没有完成，而轻钢结构抗地基不均匀沉降能力较混凝土结构强得多，可以调整地基不均匀沉降产生的建筑变形。
1.4便于拆卸
因为钢结构逑筑在安装的时候就是焊接或嫘栓连接，因此，对于港口工程的建筑而言，可能会遇到经常换地拆卸的情况，满足这种要求的也只有钢结构这种建筑形式。
1.5受力性能优越
钢结构材料受力性能优越，接近于力学基本假定。钢材是各向同性的，正好接近于力学基本假定，是其它材料所不能及的，钢材的塑性，韧性均较好，正是基于这个优点，钢结构建筑的抗震性能优越。
2钢结构在港口工程中的应用现状
结合以上谈到的钢结构建筑的优势，目前港口工程中钢结构的建筑物主要以仓库、车间、多层办公楼为主，其中以大跨度仓库用的最多，跨度在30-60m不等。因为混凝土结构不能用干大跨度的建筑，即便是可以用于大跨度的预应力混凝土结构，也不能适应现代化港口建设的需要，因为预应力混凝土结构施工复杂、周期长、投资大等缺点。
近年来，新建的港口工程中，许多维修车间、库房及多层综合楼也普遍釆用轻钢结构，这些钢结构建筑的出现给我国的港口建设带来了活力与生机，很大程度上助推了我国的港口建设，相信随着我国钢产量的不断提高及新技术新工艺的不断涌现，轻钢结构在港口工程的应用会越加广泛。
此外，在港口建筑的地下工程施工中，钢管桩的应用也非常广泛，例如，此外，天津港近年来为适应货物吞吐量的快速增长和提升终端功能，在新的建设项目和改造工程中大量采用了钢结构（钢管桩），1999到2005这六年里已有6571根钢管桩投入使用，总重量高达十四万吨；2008有4798根钢桩施工或投入使用，2006年用钢量达到九万多吨。
3港口工程中的轻钢结构设计要点
3.1设计荷载
因为港口建设的地理位置的特殊性，离海近，风力大，台风频繁等，对于风荷载的计算基本风压取值用充分考虑到这些因素的影响，条件允许时，可以与当地气象部门建立良好的合作关系，结合实际情况确定。设计在进行荷载组合时，当结抅自重对结构有利而风荷载对结构不利时，结构自重的荷载分项系数应取1。0,轻钢结构对风荷载十分敏感，会使结构内力产生反号，因此也要特别重视。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.2支撑系统的设计
轻钢结构中，支撑系统的设计尤为重要，支撑系统在轻钢结构屮主要起到保证房屋整体稳定的作用，同时还承受风荷载和地震荷载并将其传递给主要承重钢架和基础。支撑系统是由檩条、隅撑、墙梁、屋面支撑、柱间支撑等钼成，设计时，尽量让檩条、屋面支撑与抗风柱交于一点，屋面支撑、柱间支撑应设置在同一柱间，且每隔2-3柱间设一道。选择型钢时，檩条，墙梁应优先选用Z型钢，在支座处搭接要有一定长度，受力按连续梁计算。因为在支座处形成了双倍截面，其抗弯能力的增强足可以抵抗负弯矩的出现，设计时也要注意，避免重复设计，风荷载作用下主钢架跨中弯矩有时会出现异号，这些都是设计时需要注意的地方。总之，港口工程中的建筑物因离海近，风荷载大，支撑系统设计必须认真对待。
3.3节点设计
轻钢结构的连接主要是通过螺栓连接，螺栓连接简称栓接，它是通过螺栓产生的紧固力使被连接件成为整体。根据使用材料的不同，可以分为普通螺栓连接和高强螺栓连接，这里需要指出的是如何通过节点连接消除温度应力。
港口工程中大型库房的长度一般都在150m以上，由于温度变化在檁条及墙梁内产生的温度应力不容忽视。设计中经常出现最终设计的节点形式与结构分析模型中使用的形式不完全一致，这种情况在设计过程中必须避免。节点按传力特性可分为刚接、铰接、半刚接，宜选择前两者进行简单定量分析，因为半刚接节点在实际中的可操作性较差。
通常节点连接有两种方法，一是等强度设计二是实际应力设计。焊接和螺栓连接通常是在设计手册中查相关表格得出设计参数。在规范中，焊缝的尺寸和形式是强制性的，应严格遵守。电极选择应与金属材料相吻合，而不能随意增加焊缝长度。焊缝的重心应尽可能靠近所连接部件的重心（其细节可参考焊接结构的规格说明）。高强度螺栓在工程实践中得到了广泛的应用，根据承压型连接和摩擦型连接的应力特性，这两种计算方法是不同的。节点设计应考虑螺栓的安装、施工场地的场地以及施工中的焊接等部件的操作顺序。节点设计也应考虑制造过程的水平，如钢管连接节点的截割需要数控机床等设备来完成。
4港工程钢结构防腐蚀的重要性
在港口码头工程中，经常使用的钢结构（钢板桩、钢管桩等）在海水中的耐腐蚀性能良好。但是，这些钢结构在海水和海洋环境中仍然遭受严重腐蚀，以0.1 ~ 0.4mm/年平均腐蚀速率进行，局部可达1mm/年，造成构件出现孔隙，严重影响了港口的安全使用。
4.1钢管桩的腐蚀防护
海洋环境中钢管桩的防腐方案的选定，应从结构整体考虑，使各部位的防腐年限基本相同。例如：水下钢管桩采用的防腐方案的保护年限为20年,则其他部位选定的防腐方案的保护年限也应为20年，而不宜采用保护年限较低的一般的涂料保护层；否则水下部分保护很好，而其他部位被腐蚀破坏，这样对整体而言，其腐蚀问题仍然没有完全解决。
4.1.1防腐涂层
根据成膜物质的不同，防腐涂层可分为有机涂层和无机涂层两种。尽管这两种类型的涂料皆有众多的品种和成熟涂装配套，但由于钢管桩处于强腐蚀性的海水中且要求使用寿命大于20年，可供选择的高性能、长寿命涂层相对较少。例如金属热喷涂层，它利用火焰、电弧、等离子等热源，将各种金属、陶瓷、塑料或复合材料加热至熔化或半熔融状态，喷向工件表面，从而形成牢固致密的喷涂保护层。可选择适当的喷涂材料以适用于不同的使用环境，有效地发挥其防腐蚀作用。
4.1.2外加电流阴极保护
金属物品在加之阴极保护时，为了让金属物品能够充分被保护所需要的电流密度值，称为最小保护电流密度，其被称为阴极保护电流密度。阴极保护电流密度的大小是影响金属构件的阴极保护效果的一个重要参数，它是最小保护电位（- 0.80v）相一致的。由于金属部分保护的最小保护电位必须选择合适的电流密度，否则，低电流密度会导致钢结构的保护不足，不能达到充分保护，使之缩短设计寿命。
5结语
轻钢结构建筑在我国的港口建设中的应用才刚刚起步，伴随着我国钢产量的不断提高和新技术、新工艺的应用，钢结构建筑就会在港口建设中遍地开花，如附后春笋般的发展开来，那时的港口建设就会突飞猛进，港口工程中钢结构建筑将会大有可为。作为施工管理人员，我们不但要懂的钢结构建筑设计的要点和理念，还要懂的如何施工和进行科学化的管理，所有这些都将是我们以后探讨的焦点。
参考文献：
[1]陈绍蕃.钢结构稳定设计指南[M].2版.北京:中国建筑工业出版社,2004.
[2]GB50017-2014钢结构设计规范[S].
[3]钱维萍.轻型钢结构体系在港口工程中的应用[J].水运工程，2001.
[4]张启富，郝晓东，钢结构腐蚀防护现状和发展，中国建筑金属结构，2006，22：22~26.
论文作者:卢仲明
论文发表刊物:《基层建设》2016年27期
论文发表时间:2017/1/6
标签：钢结构论文; 港口论文; 荷载论文; 建筑论文; 结构论文; 工程论文; 螺栓论文; 《基层建设》2016年27期论文;