摘要：钢结构由于自身性能良好，在水利工程建设中具有出色的表现，故得以广泛应用。本文就钢结构在水利工程中的应用作出分析，深入探讨了钢结构建材的相关内容，结合我国水利工程建筑实例的表格参数与示图，予以更为全面的应用解析。
关键词：钢结构；水利工程；水工钢焊接技术
一、钢结构建筑材料的相关内容
根据不同的施工要求，以型钢或钢板为基础焊接或连接而成的建筑结构成为钢结构，基于钢结构的实际应用，不仅要根据建筑力学的运算结果进行分析，同时也要设计出性能最佳的结构形态，才能提高水利工程的建筑质量。那么施工人员就要清楚了解钢结构的相关特点与使用要求，才能在此基础上更好地掌握施工要素，提高建筑材料的工作性能与构造要求，使其安装方法与制造工艺能够与材料性质贴合，作出更为合理的结构布局。钢结构作为一种受力性能极佳的建筑结构形式，在我国的水利工程建设中得到了较为广泛的应用，结合相关建筑经验，关于钢结构的基本特性可总结为以下几点：
1.由于钢材具有较高的强度，且型钢的密度比一般的建筑材料大，故其容重与设计强度的比值是相对较小的，钢结构的自重也比较轻，在运输方面能够为施工方提供便利。以钢骨架为基础形成的建筑结构，在建筑开间或跨度较大的施工现场中能够得到广泛的应用，因其自身重量较小、密度较大的优势，能够充分提高建筑空间的利用率，减少水利工程活动结构中的驱动力。
2.钢结构的塑性与韧性与其他建筑材料相比都是较为出色的，其振动的惯性力相对较小，故其具有极佳的抗震性与抗冲击性，在地震等自然灾害发生时，能够具备一定的抗震能力。
3.在施工过程中，钢结构的自重较轻，故其运输十分方面，且钢结构部件的加工较为精准，在施工现场装配时也相对便捷，这为水利工程施工提供了一定便利的条件，能够有助于缩短工期。
4.但钢结构在建筑中的应用也具有一定的劣势，如其结构易受腐蚀，在水流或者风雨侵蚀后，会影响其自身的优异性能，那么在钢结构的承重方面也会受到相应的影响。通常在实际施工时，技术人员会对这一方面作出一些防范工作，如使用特殊材料涂层等方式对钢结构进行防腐处理，并且在工程完工后也要定期的予以维护。钢结构在300℃以上的环境中，其强度与弹性模量会明显降低，在500℃至600℃之间就基本失去了承载能力。故在钢结构外部刷涂水泥浆层是十分必要的防护措施。
二、钢结构在水利工程中的应用分析
（一）钢结构在水利工程中的优势
如表1所示，钢结构在水利工程中的应用主要有以下六种形式，根据这六种形式的特点，钢结构的优势与劣势可如下所述：
1.水利建筑中关于活动式结构的建筑物包括水坝闸门、拦污栅、水利阀门、船闸闸门等，在这些结构件建设中，选择自重较轻的钢材能够降低相关起闭设备的运转动力耗费，在造价上也能为施工企业减少一定的施工成本。故密度较大、自重较轻的钢结构基于这类建筑要求上能够得到广泛的应用，并且具备一定的性能优势。
2.水利工程建设中关于装拆结构的施工模式，对于建筑构件的精密度与便捷性都具备一定的施工要求，钢材的自重较强优势能够使其在运输过程中更加方便，与其他材料相比也会降低相应的运输成本，且钢结构的拆装过程也较为简便，为施工提供了便利性的条件。
3.板结构模式的钢结构具备较强的密封性，对于一些密封性要求较高的管道及容器，利用钢材质制造能够满足其建设的密封性要求。
4.在水利工程建设中，跨度较大的结构主要以大坝的形式为主，且水利工程中要满足水库的需水量与防洪指标及发电要求，那么在坝体修筑过程中，提高其建筑高度与跨度是基本的方式。而水利工程也常涉及到线路塔或微波塔等高耸建筑物，故其建筑材料的抗震性与抗冲击性是十分关键的，钢结构在这一方面有着绝对的优势，使其在水利工程中必然得到广泛的应用。
5.海工钢结构的水利工程建设中，由于涉及到海洋方面的钻井与采油工程，故在建设初期首先应将作业平台搭建问题放在首要的考虑因素。海上作业平台的建设需要考虑多个方面的动力影响，如风浪等客观因素，都可能对平台造成影响。钢结构具有极强的韧性，且抗震能力强，对于风浪等因素的冲击也具有一定的抗冲击性，使其在海洋水利工程中的应用具有较强的优势。
（二）钢结构在水利工程中的应用实例
由于钢结构的种类较多，在水利工程建设中也被称为水工钢结构或者水工机械设备。关于其金属结构可分为表2中四种，结合钢结构的优势来分析，水工建筑构建首选钢结构能够提升水利工程的整体建筑质量。
1.闸门
水工钢闸门的运行情况能够对整个水利工程系统造成直接影响，故采用钢结构的方式来修筑闸门，能够使其性能得以提升，具体应用实例可如下所述：
（1）在葛洲坝工程中，其弧形闸门为敞开式双层闸门，上扉为平板式，下扉为弧形。在该工程中，对于钢结构的闸门应用最为典型，其预应力锚束以钢筋混凝土锚块的形式俩支撑弧形闸门，能够有效避免闸墩支铰区钢筋过多的布置难题，并且在混凝土裂缝问题上也做到了有效的规避，故该工程对于钢结构的应用是较为巧妙的。
（2）长江三峡水利工程建设中，其双线五级三峡船闸是世界范围内规模较大、施工难度最高的船闸。长江三峡的每段船闸闸门既要满足刚度需求，又要能够适应闸首的变形，故钢结构的优良刚度成为其显著优势，第二级闸首中的人字形闸门的应用，在其巨大门体的自重方面优化了人字门底枢的润滑问题。就当今世界的水利工程而言，我国三峡水利工程的规模已远超美国新威尔逊船闸。
2.水工钢焊接技术
钢结构的连接方法包括焊接、螺栓或铆钉连接，对于现代建筑中的钢结构连接方式主要以焊接为主，由于焊接具有削弱构件截面的优势，故其能够在建设过程中节约钢材，加工也相对方便。在水利工程中的钢构件焊接，多以水头高、容量大、形体大、结构复杂的形式为主，对其钢材的连接质量也具有极高的要求，因此焊接技术能够提升水工钢结构的整体性优势。
3.水利工程建筑设施应用
水利工程的建设不仅包括水利大坝、蓄水库、相关渠道等方面，还包括水电站厂房、抽水泵等维护水利工程正常运行的建筑物。这类建筑物的建设一般极少选用钢结构施工，故这类建筑的稳固性也较差，面对一些恶劣的客观因素，其损毁现象也价位严重。而现代水利工程建设通常需要具备较长的使用年限，实施钢结构配套房建设，也是现代水利工程的基本要求，以解决其他建筑物的老化问题。
结束语：水利工程中钢结构的优异性能，使其在实际施工中得到了广泛的应用，较强的便捷性，也为施工过程提供了一定的便利。且水利工程的施工環境通常比较恶劣，水工钢结构的使用是水利工程建设的最佳选择。我国作为钢产量大国，目前钢铁行业中仍存在“钢铁产能过剩”的问题，故未来我国水利建设的发展，必然要朝向建筑资源整合的方向前进，以实现我国各产业的整合与共赢。对于水利工程施工的特殊环境，钢结构是最佳的建筑模式。
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作者简介：
张丹（1980-），湖北鄂州人，工程师，本科，工作方向：水电工程中钢结构的应用。
