煤礦建筑輕型鋼結(jié)構(gòu)的分析及應(yīng)用

張福慶

目前，鋼材、鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在煤礦建筑之中，其中輕型鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用前景較為廣闊，并且引發(fā)了更多人對煤礦建筑的關(guān)注。在煤礦建筑之中，輕型鋼結(jié)構(gòu)能夠構(gòu)建造型優(yōu)美的建筑物，同時還可以減少鋼材的使用量，在提升煤礦建筑質(zhì)量的同時，還可以大幅縮短施工周期。正是因為輕型鋼結(jié)構(gòu)自身的優(yōu)勢，在煤礦建筑中得到了大范圍的應(yīng)用。

一、煤礦建筑輕型鋼結(jié)構(gòu)的分析

煤礦建筑的穩(wěn)定型與輕型鋼結(jié)構(gòu)的形式、支撐有著直接關(guān)系，因此在施工以前需要對輕型鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)的分析，掌握其特性。

1.鋼結(jié)構(gòu)的形式

（1）結(jié)構(gòu)形式。目前，大部分煤礦建筑均采用輕型鋼結(jié)構(gòu)，并且在施工的過程中以框架結(jié)構(gòu)體系、輕型工字鋼、焊接工字鋼為主要體系，是煤礦建筑中梁、柱施工的最佳選擇。當(dāng)前煤礦建筑的施工人員通常會選擇焊接工字型鋼，同時以靈活的方式及時調(diào)整建筑中的柱網(wǎng)尺寸，從而提高框架結(jié)構(gòu)平面設(shè)置的科學(xué)性、合理性。

（2）基礎(chǔ)形式。通常鋼接柱腳主要應(yīng)用在多層輕型的鋼結(jié)構(gòu)之中，主要是因為輕型鋼結(jié)構(gòu)自身的基礎(chǔ)較小，并且質(zhì)量較輕，能夠增強煤礦建筑自身的穩(wěn)定性。如果施工的地基條件較差，則可以選擇條形或者片筏作為柱下獨立的基礎(chǔ)。在選擇基礎(chǔ)梁時，通常以鋼筋混凝土、預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)為主，施工時嚴(yán)格遵循施工的基本要求。

2.鋼結(jié)構(gòu)的支撐

在煤礦建筑之中，穩(wěn)定性是其使用輕型鋼結(jié)構(gòu)的主要目的之一，而建筑的穩(wěn)定性主要受梁柱節(jié)點、支撐體系、樓蓋結(jié)構(gòu)等因素的影響：

（1）梁柱節(jié)點。煤礦建筑中的梁柱節(jié)點可以分為剛接、半剛接以及鉸接三種。在制造、安裝的過程中，鉸接的方式有著明顯的優(yōu)勢，但是依然需要設(shè)置支撐或者剪力墻，使其能夠提供抗側(cè)強度或者應(yīng)付水平載荷。剛接方式的性能優(yōu)勢更加明顯，也就是說不需要在施工中設(shè)置支撐物，減少了煤礦建筑施工中的冗余程序。就半剛接而言，以剛接為基礎(chǔ)，降低了建筑施工的實際難度，并且有著比鉸接更加優(yōu)越的性能，但其在控制受力方面的難度較大。因此，在選擇節(jié)點的過程中，應(yīng)該謹(jǐn)慎地對其進(jìn)行驗證，通常會選擇剛接、鉸接的方式進(jìn)行施工。

（2）支撐體系。在煤礦建筑中，多層輕型鋼結(jié)構(gòu)自身的側(cè)向剛度較小，所以為了能夠更加有效地避免水平載荷、地震危害等因素的影響，大多情況下就會選擇側(cè)向支撐。在布置支撐體系時，應(yīng)該將建筑的橫向情況、縱向情況等納入考慮的因素中，并對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行全面考慮，其支撐體系主要包括X型、人字形、倒人字形以及單斜杠等方式。在選擇支撐體系的過程中，如果選擇的是單斜杠，那么就應(yīng)該以綜合性的視角，重視支撐體系的對稱性；如果將偏心支撐方式，那么在輕型鋼結(jié)構(gòu)的施工中，煤礦建筑則具有高度的抗震性。

（3）樓蓋結(jié)構(gòu)。在煤礦建筑的施工中，使用輕型鋼結(jié)構(gòu)通常有三種樓蓋方式，其中應(yīng)用最為廣泛的即為壓型鋼板——現(xiàn)澆混凝土組合樓板。一般情況下，煤礦建筑中的多個梁格，其一致性較強，并且通常使用鉸接的方式將主梁、次梁連接在一起。如果在施工的過程中，現(xiàn)澆混凝土樓板與梁之間連接的穩(wěn)定性較高，所以使用鋼筋混凝土組合的方式，能夠極大地提升煤礦建筑工程中梁的穩(wěn)定性，從而增強建筑工程自身的承載力。基于這樣的建筑施工方式，能夠有效地實現(xiàn)煤礦建筑中輕型鋼結(jié)構(gòu)的所用，擴大輕型鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。

二、煤礦建筑輕型鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

1.鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用選擇

在煤礦建筑施工的過程中，輕型鋼結(jié)構(gòu)自身的優(yōu)勢較為明顯，所以近年來得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是多框架結(jié)構(gòu)體系、多層結(jié)構(gòu)體系更是具有管線安裝便捷、材料功能豐富以及安裝簡單的優(yōu)勢。在輕型鋼結(jié)構(gòu)中，雖然多框架結(jié)構(gòu)體系、多層結(jié)構(gòu)體系在布置的過程中具有高度的靈活性，并且兩種結(jié)構(gòu)材質(zhì)均較為輕便，全面預(yù)防地震對煤礦建筑的不良影響。同時，在應(yīng)用的過程中，多框架結(jié)構(gòu)體系、多層結(jié)構(gòu)體系還具有其他的特征，但是其自身的側(cè)向剛度較差，進(jìn)而影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，甚至?xí)?jīng)常發(fā)生位移等，無法保證施工人員的安全。

所以，為了能夠全面促進(jìn)煤礦建筑施工順利進(jìn)行，則應(yīng)該將剪力墻與抗桁結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，但是由于多框架結(jié)構(gòu)體系、多層結(jié)構(gòu)體系的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此在應(yīng)用的過程中應(yīng)該重視煤礦建筑的實際需求。在輕型鋼結(jié)構(gòu)中，其主要包括消能技術(shù)與輕量化技術(shù)。其中，消能技術(shù)的應(yīng)用可以增強煤礦建筑的抗震性，減少地震對于建筑工程的破壞；輕量化技術(shù)的應(yīng)用能夠有效地節(jié)約材料，降低煤礦建筑施工的成本。因此，將上述的技術(shù)應(yīng)用到煤礦建筑的施工中，能夠更加充分地發(fā)揮輕型鋼結(jié)構(gòu)的作用，增強建筑的綜合性能。

2.鋼結(jié)構(gòu)的注意事項

在煤礦建筑的施工中，要想全面發(fā)揮輕型鋼結(jié)構(gòu)的作用，就應(yīng)該在選用輕型鋼結(jié)構(gòu)的過程中依據(jù)具體的重要事項，保證施工的質(zhì)量與效率。在選擇煤礦建筑施工材料的過程中，可以優(yōu)先考慮H型鋼或者低合金鋼。同時，在設(shè)計鋼結(jié)的過程中，應(yīng)該深入考慮特殊鋼的厚度，保證設(shè)計指標(biāo)的合理性，進(jìn)而保證施工中焊接的強度，保證建筑工程的穩(wěn)定性。

同時，在煤礦建筑施工的過程中，需要加大對技術(shù)因素的重視，適當(dāng)?shù)貙κ芰?gòu)件自身的壁厚進(jìn)行調(diào)整。全面、系統(tǒng)地分析風(fēng)吸力、風(fēng)載荷等因素以后，以其結(jié)果為基礎(chǔ)，再對鋼架、屋架進(jìn)行設(shè)計。在煤礦建筑正式施工以前，需要通過培訓(xùn)的方式，提高施工人員自身的安全意識，并且要求施工人員嚴(yán)格按照建筑設(shè)計圖紙、施工圖紙開展工作。在煤礦建筑施工的過程中，應(yīng)該保證所有施工設(shè)備處于正常狀態(tài)。

3.鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢

在煤礦建筑的施工中，應(yīng)用輕型鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢有很多：

（1）布置靈活，空間美觀。一方面，在煤礦建筑的施工中，應(yīng)用輕型鋼結(jié)構(gòu)能夠滿足施工的不同需求。對于建筑中的非承重墻，可以使用輕型鋼結(jié)構(gòu)對其進(jìn)行分割或者改造，從而提高建筑物的美觀性。另一方面，在選擇輕型鋼結(jié)構(gòu)的材料時，通常會選擇性能較強的輕質(zhì)材料，進(jìn)而預(yù)防地震的影響，并減少變形的可能性。另外，輕型鋼結(jié)構(gòu)還具有隔熱、隔音、防水、防火、節(jié)能等功能，能夠滿足煤礦建筑對質(zhì)量與功能的需求。

（2）具有彈性效果。在使用輕型鋼結(jié)構(gòu)的過程中，其材料的質(zhì)地較為均勻，所以內(nèi)部組織的彈性良好，能夠適用于對不同的建筑施工環(huán)境中。另外，在應(yīng)用輕型鋼結(jié)構(gòu)的施工中，能夠在加工、安裝等不同的環(huán)節(jié)中節(jié)省大量的材料，降低施工的成本。另外，在輕型鋼結(jié)構(gòu)的施工中，能夠簡化施工中程序與步驟，提高煤礦建筑施工的效率。

（3）結(jié)構(gòu)的弧度較大。在應(yīng)用輕型鋼結(jié)構(gòu)開展煤礦建筑的過程中，其結(jié)構(gòu)形式都具有特定的曲線、弧線，所以與鋼筋混凝土相比，不需要通過增加強度調(diào)是施工的截面，而是以抗側(cè)彎、高抗壓性的方式提升建筑的抗震性。另外，對于復(fù)合墻體、合金鋼而言，應(yīng)用輕型鋼結(jié)構(gòu)則需要更多的資金作為支撐，而在其他方面則能夠節(jié)約費用，所以煤礦建筑施工成本，并沒有增加，而是在不同的施工環(huán)節(jié)中得到了有效地降低。在這樣的施工中，不僅增強了煤礦建筑的自身性能，符合建筑要求，還在一定程度上降低了建筑企業(yè)的成本支出，踐行了可持續(xù)發(fā)展政策。

三、結(jié)語

綜上所述，輕型鋼結(jié)構(gòu)自身的優(yōu)勢，為煤礦建筑的優(yōu)化提供了保障。工作人員在應(yīng)用輕型鋼結(jié)構(gòu)開展煤礦建筑施工之前，應(yīng)全面地了解、掌握輕型鋼結(jié)構(gòu)的形式、節(jié)點、體系等內(nèi)容，并依據(jù)實際需求選擇了恰當(dāng)?shù)妮p型鋼結(jié)構(gòu)，在應(yīng)用的過程中嚴(yán)格遵循輕型鋼結(jié)構(gòu)的注意事項，進(jìn)而全面發(fā)揮輕型鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。所以，為了能夠優(yōu)化煤礦建筑結(jié)構(gòu)，可以將輕型鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用在實際工作中。