淺析煤礦建筑中輕型鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

【摘要】鋼結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建筑中廣泛采用的一種結(jié)構(gòu)形式。在鋼結(jié)構(gòu)中，輕型鋼結(jié)構(gòu)具有輕巧美觀、安全性高等諸多優(yōu)點，本文對輕型鋼結(jié)構(gòu)在煤礦建筑中的應(yīng)用進行了分析。首先分析了煤礦建筑中使用輕型鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，然后分析了在煤礦建筑中應(yīng)用輕型鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)要點。

【關(guān)鍵詞】輕型鋼結(jié)構(gòu)；煤礦建筑；結(jié)構(gòu)體系

前言

現(xiàn)代建筑技術(shù)中，對鋼材和鋼結(jié)構(gòu)的使用越來越多，在煤礦建筑中也不例外。輕型鋼結(jié)構(gòu)具有輕巧美觀等優(yōu)點，在煤礦建筑中應(yīng)用日漸廣泛。下面，本文就對輕型鋼結(jié)構(gòu)體系在煤礦建筑中應(yīng)用的優(yōu)勢和注意事項等進行分析。

1、幾種主要的輕型鋼結(jié)構(gòu)體系

目前應(yīng)用得比較多的輕型鋼結(jié)構(gòu)體系有金屬拱形波紋屋蓋結(jié)構(gòu)體系、冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)體系、多層多鋼結(jié)構(gòu)體系以及門式鋼架結(jié)構(gòu)體系。其中金屬拱形波紋屋蓋結(jié)構(gòu)體系主要適用于廠房或倉庫的屋蓋結(jié)構(gòu)中，它由彩色鋼板現(xiàn)場滾壓成型，無梁、無檁條、無需鎖邊栓焊連接，且具有良好的防水性。冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)體系目前主要用于墻梁、桁架等結(jié)構(gòu)中，其形狀一般呈“Z”形或“C”形，是將鋼板通過冷彎和冷壓而制成的。多層多鋼結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)簡單、投資少、施工快，主要用于一些使用年限不長、質(zhì)量要求不是很高的工業(yè)廠房建設(shè)。門式鋼架結(jié)構(gòu)體系主要適用于平面尺寸窄而長，且跨度在15～35m的建筑中，其維護結(jié)構(gòu)主要是壓型鋼板，承重結(jié)構(gòu)主要是門式鋼架。

2、煤礦建筑中使用輕型鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點分析

將輕型鋼結(jié)構(gòu)用于建筑物，特別是煤礦建筑物中，具有諸多優(yōu)點，下面進行逐一分析。

（1）使用輕型鋼結(jié)構(gòu)進行建造，建筑在進行空間布置時，自由度很大，設(shè)計師可以更多地從美觀或其他方面來考慮布置方式，而不必過多地受制于材料的承載能力。

（2）輕型鋼結(jié)構(gòu)本身強度高、質(zhì)量輕，具有很好的協(xié)調(diào)變形能力和防震功能，不容易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，從而可以大大提高建筑的安全性。

（3）使用輕型鋼結(jié)構(gòu)建造的房屋，一般都有一些墻體是不承受重量的，因而如果在房屋使用過程中，想對房屋進行重新分割和改造，就可以在這些非承重墻體上做文章。

（4）輕型鋼結(jié)構(gòu)的抗壓和抗側(cè)彎的能力均較強，遠遠高于混凝土柱的強度，這樣，跟使用混凝土澆筑相比，建筑的梁和柱子的尺寸都可以適當(dāng)減小，從而增加了建筑使用面積。

（5）使用輕型鋼結(jié)構(gòu)建造房屋，總的成本較低，與采用混凝土結(jié)構(gòu)相比，總的成本要低5%～20%。

3、在煤礦建筑中應(yīng)用輕型鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)要點

3.1基礎(chǔ)形式的選擇

通常情況下，煤礦建筑多層輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑會選擇剛接柱腳，因為輕型鋼結(jié)構(gòu)自身的重量及基礎(chǔ)較小，主要是柱下獨立基礎(chǔ)，如果沒有較好的地基條件，最好選擇條形、片筏或者是十字型基礎(chǔ)。在煤礦建筑實踐中一般都會選擇鋼筋混凝土或者是預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)梁。根據(jù)制定的項目施工計劃以及圖紙的要求，積極配合土建部門，對標(biāo)高以及軸線進行核查，確保其數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)和準(zhǔn)確。在正式進行施工前，借助經(jīng)緯儀對軸線進行再次核實，使用水準(zhǔn)儀對標(biāo)高再次核實，對于不容易遭受毀損的固定物用墨線進行標(biāo)記，并做好相關(guān)的記錄工作。在對標(biāo)高以及軸線進行再次審核之后，也就是說，小樣要在大樣之后放置，要對每一個鋼柱在基礎(chǔ)混凝土上的十字軸線以及連接面邊緣線進行確定，也就是確定門式鋼架柱腳的具體位置。在對鋼架進行定位時，要盡可能的減少鋼架柱腳以及螺栓之間發(fā)生碰撞，以免使鋼架柱腳以及螺栓的變形，進而導(dǎo)致在糾直螺栓之后強度的損耗。

3.2梁柱節(jié)點方式的選擇

常見的梁柱節(jié)點方式有鉸接、剛接和半剛接三種。其中，鉸接在制造和安裝上很方便，較其他兩種方式具有明顯優(yōu)勢，但是水平方向的承載能力差，需要設(shè)置剪切墻來提供抗側(cè)剛度；剛接方式可以克服鉸接沒有水平承載能力的缺陷，不需要設(shè)置支撐或剪切墻，但是制造和安裝成本較高；半剛接的特點介于剛接和鉸接之間，與剛接相比，它比較容易進行施工，成本較低，與鉸接相比，它接受能力較強。半剛接的受力比較難于控制，必須做過受力控制實驗以后才能應(yīng)用。目前在煤礦建筑建設(shè)過程中，使用得比較多的節(jié)點方式是剛接和鉸接，在剛接中，通常是先將柱翼緣和梁翼緣焊接在一起，然后再用高強度螺栓將柱翼緣和梁腹板連接在一起，如圖1（a）所示。當(dāng)受到施工條件的限制，在工地焊接節(jié)點無法保證質(zhì)量時，則可以先在工廠將節(jié)點加工好，這時的梁和柱的連接方式如圖1（b）所示。

3.3支撐體系

多層輕型鋼框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度較低，如果不采取一定的措施，則不能承受水平載荷，還容易遭到地震的破壞。在工程實踐中，都會給建筑物設(shè)置一定的支撐體系，增強其承受水平載荷的能力。支撐體系既可以橫向布置，也可以縱向布置，還可以斜向布置。在實踐中，支撐體系的形狀有多種，如人字形、X形、倒人字形，還可以是單斜桿支撐和偏心支撐，如圖2所示，圖中（a）～（d）分別為X形、人字形、倒人字形和單斜桿支撐，（e）和（f）為偏心支撐。在地震多發(fā)的地區(qū)，應(yīng)以選擇偏心支撐方式為宜，因為這種支撐方式在遇到地震時，可以吸收一部分地震波的能量，從而保護建筑不被破壞。

3.4樓蓋結(jié)構(gòu)

在煤礦建筑實踐中，應(yīng)用較多的主要有壓型鋼板-現(xiàn)澆混凝土組合樓板，預(yù)應(yīng)力薄板以及現(xiàn)澆鋼筋混凝土板等3種樓蓋結(jié)構(gòu)，其中以壓型鋼板-現(xiàn)澆混凝土組合樓板的使用范圍最為廣泛。通常情況下，在布置梁格的時候會采用一致的高度，并且主次梁之間采用鉸接的方式。如果現(xiàn)澆混凝土樓板和梁之間的連接較為可靠，可以選擇鋼筋混凝土的組合梁，這種方式下，梁的穩(wěn)定性程度更高，承載能力更強。需要選調(diào)具有豐富工作經(jīng)驗的人員進行實地監(jiān)察，特別是在澆筑混凝土?xí)r對預(yù)埋螺栓可能造成的影響，從而有效的避免預(yù)埋螺栓位置或者既定的標(biāo)高發(fā)生改變；在混凝土的澆筑工作完成之后，要對預(yù)埋螺栓的絲口以及螺栓桿進行及時的清理。