轻型钢结构在现代煤矿建筑中的应用分析

秦丽军

[摘要]钢结构因其安全性高、美观轻巧的优点而被广泛应用在现代建筑结构中。本文分析了其在煤矿建筑中的应用，并从现代煤矿建筑中轻型钢结构的应用特征入手，探讨了其技术特点。

[关键词]轻型钢结构；现代煤矿建筑；结构 文章编号：2095-4085（2018）04-0108-02

在现代建筑体系中，钢结构的应用越来越多，因其具有较强的安全性和结构美观轻巧等特征，钢结构也被应用在现代煤矿建筑中。

1 轻型钢结构的体系及优点

轻型钢结构一般有两种，一是用薄钢板冷轧而成的薄壁型钢，来组成骨架结构；另一种则是用断面较小的型钢，比如角钢、扁钢等，来制作桁架，然后再组成骨架结构。有时，这两种还可以进行混合使用。

1.1 轻型钢结构的体系

当前轻型钢结构的体系主要有冷弯薄壁型、拱形波纹屋盖型、门式钢架结构及多层多钢的结构等体系[1]。其中在仓库及厂房屋盖今耦股中常使用金属拱形波纹的屋盖结构，该结构体系利用彩色钢板进行现场滚压而成型，无擦条、梁及栓焊锁边连接，且防水性能良好。而在桁架及墙梁等结构中通常使用冷弯薄壁的结构体系，其结构呈C或Z形，是利用冷压、冷弯钢板来实现的。对于一些对质量要求低且使用年限短的厂房建设主要应用多钢多层的结构体系，该结构的施工快，投资少且结构简单。但对于跨度超过15m～35m的狭长平面尺寸建筑物则适合选择门式钢架结构，以门式钢架为承重结构，压型钢板为维护结构。

1.2 轻型钢结构在煤矿建筑中应用的优势

在现代煤矿建筑中使用轻型钢结构具有许多优势，具体如下。

（1）用钢量省、造价低、安装方便、外形美观、内部空旷等特点。其中，质量轻和强度高是轻型钢结构的重要特征，其防震功能和协调变形性能都很强，且不易断裂，具有很好的抗震及抵抗水平载荷的能力，能够强化建筑物的安全性。

（2）现代煤矿建筑中应用轻型钢结构，可以自由布置空间和充分考虑美观及其他设计方式，而无需对材料承载能力等限制条件进行过多的考虑。同时，还具有很好的保温隔热性能，还有很好的隔音性。

（3）在抗侧弯及抗压性能上，轻型钢结构的性能要远比混凝土的强度高，但同混凝土建筑相比，其柱子、梁等尺寸皆可适度减小，使建筑的使用面积明显增加，也就是说使用轻型钢结构构建现代煤矿建筑物，结构体现所占用的空间较小，进而能够提高建筑物的空间利用率。

（4）利用轻型钢结构建设现代煤矿建筑物，存在一些非承重墙体，在建筑物使用中可利用非承重墙体对建筑物进行重新改造及分隔，使其更符合使用要求[2]。同时，在现代煤矿建筑中选用轻型钢结构进行建造，其总成本要远低于混凝土结构在20%左右。同时，随着近年来防火、防腐新产品的不断出现，已较好地解决了轻钢结构抗腐蚀性差的缺点。

2 轻型钢结构在现代煤矿建筑中的应用技术

2.1 选择轻型钢结构

从轻型钢结构优势发现，该结构体系适合应用在中多框架及多层框架体系中。这些框架体系具有简单、建造速度快和管线安装方便、能够重复利用材料等优势非常符合现代煤矿建筑的要求[3]。将此框架体系布置在现代煤矿建筑物时尽管具有抗震性强、刚度腐败均匀、自重轻、自振周期长及灵活等的优势，但其侧向刚度不大，很容易导致侧向位移问题。所以，为提高侧向钢度以实现满足施工要求，应将抗剪桁结构同剪力墙结构相结合。因多跨多层框架体系由框架支撑、框架体系和柱支撑体系等构成，所以，各个体系都具有不同的适用范围。比如，柱支撑体系中，因其是框架铰接形式柱梁节点利用柱高来设置纵向或横向的支撑，进而获得空间承载力及其刚度，这种框架体系适合用于株距不大的建筑。框架体系则是利用纵向、横向的多层钢接框架获取空间承载力和刚度的，这种框架体系适合株距相对大的建筑物。框架支撑体系适应于无支撑、无单向的条件下利用钢量及施工等综合考虑，常用于纵向长、横向短的现代煤矿建筑物中。

2.2 多层多跨框架节点连接方式

铰接、钢接及半钢接是多层多跨轻型钢结构节点的三种连接方式，尽管钢接的结构非常简单且安装也方便，但必须对其设置钢度、剪力墙承受力和支撑。同半钢接相比，钢接的连接方式简单，且性能也不铰接良好。所以，在现代煤矿建筑中选择铰接或钢接作为多跨多层轻型钢结构的节点连接较为合适。

2.3 轻型钢结构的增厚技术

轻量化及消能两种技术是增厚轻型钢结构的主要技术。其中，消能则是在某钢结构部位按照消能装置，以耗散或吸收该部位拥有的地震输入能力，进而降低整个建筑对地震的反应，以避免其出现倒塌或破坏。轻量化则主要是用来节省材料。

3 轻型钢结构在现代煤矿建筑的应用及注意事项

3.1 轻型钢结构在现代煤矿建筑中的应用

从轻型钢结构的优点可知，轻型钢结构在现代煤矿建筑中的应用非常广泛，且具有独特优势。比如，由于煤矿副井的井口房精通常用冻结施工技术，所以常破坏其周围地基。若构建时采用混凝土结构，则会因地基不均匀、结构过重及埋置过深等致使地基变形且沉降，进而会影响正常使用结构和增加投入成本。但若在构建时选用轻型钢结构，则能够很好地增强其协调变形性能和降低结构重量，即使处理地基也可确保其建筑的使用正常。经实践比较发现，轻型钢结构的施工工期及投资均显著优于传统的结构。

3.2 现代煤矿建筑中使用轻型钢结构的注意事项

首先是在选择材料时应选低合金钢或H型钢，按照钢结构对规定值进行设计，提高17mm～40mm厚度钢得到设计指标后再调整其焊缝强度。对技术原因详细考虑后调小原来构件受力壁厚度。设计钢架、屋架及檩条时密闭性将风荷载及风吸力充分考虑后方可详细设计，且再次审查标高和基础轴线，吊装钢结构时选分件吊装，并对其固定及校正，而后再行钢梁吊装，再吊装屋面支撑系统和墙面安装夹芯板。当然，安装夹芯板前必须先绘制图纸，并普及相关施工安全知识，核查相关材料规格及数量，受损材料应及时更换，对所需设备进行施工检查，以确保其正常运转。同时，还再次核实审查构件安装的精密度，及时清除凛条安装过程中形成的飞溅物，并刷涂防锈漆。选用的檩条为薄壁型，安装时可用起重机吊升安装，在安装完单个屋面梁及钢柱后，即可对屋面檩条进行安装，安装时可用螺栓将檩条固定在托板上，但安装误差一定不能超过5mm。

4 结语

总之，由于轻型钢结构的迅速发展，其在建筑领域的应用也更加广泛，特别是在现代煤矿建筑物中的应用更具优势。其完善的技术及结构特点不但确保了建筑的安全和实用性，也使建筑结构更加美观，投入也大大减少。

参考文献：

[1]郭涛.轻型钢结构在煤矿建筑中的设计及应用[J].内蒙古煤炭经济，2017，（08）：28-29.

[2]李涛.煤矿建筑轻型钢结构的分析及应用[J].机械管理开发，2015，30（02）：81-83.

[3]張静.煤矿建筑采用轻型钢结构分析[J].煤炭技术，2013，32（03）：127-128.