論輕型鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)

文/陶靜，淮南礦業(yè)集團(tuán)

1 前言

現(xiàn)代建筑技術(shù)中，對(duì)鋼材和鋼結(jié)構(gòu)的使用越來(lái)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(diǎn)，在煤礦建筑中應(yīng)用日漸廣泛。下面，本文就對(duì)輕型鋼結(jié)構(gòu)體系在煤礦建筑中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)和注意事項(xiàng)等進(jìn)行分析。

2 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(cāng)庫(kù)的屋蓋結(jié)構(gòu)中，它由彩色鋼板現(xiàn)場(chǎng)滾壓成型，無(wú)梁、無(wú)檁條、無(wú)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(guò)冷彎和冷壓而制成的。多層多鋼結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、施工快，主要用于一些使用年限不長(zhǎng)、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(zhǎng)，且跨度在15～35 m的建筑中，其維護(hù)結(jié)構(gòu)主要是壓型鋼板，承重結(jié)構(gòu)主要是門式鋼架。

3 煤礦建筑中使用輕型鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)，下面進(jìn)行逐一分析。

1）使用輕型鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行建造，建筑在進(jìn)行空間布置時(shí)，自由度很大，設(shè)計(jì)師可以更多地從美觀或其他方面來(lái)考慮布置方式，而不必過(guò)多地受制于材料的承載能力。2）輕型鋼結(jié)構(gòu)本身強(qiáng)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）用輕型鋼結(jié)構(gòu)建造房屋。鋼結(jié)構(gòu)在出廠時(shí)已經(jīng)做好，在施工現(xiàn)場(chǎng)只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的加工與安裝即可，工業(yè)化程度高，成本低，效率高，施工速度很快。另外，輕型鋼結(jié)構(gòu)所采用的施工方法是干法，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)裝配和全天候的作業(yè)，在減少鋼筋捆扎等復(fù)雜程序后，進(jìn)一步加快了施工的速度。4）輕型鋼結(jié)構(gòu)的抗壓和抗側(cè)彎的能力均較強(qiáng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于混凝土柱的強(qiáng)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%～2 0% 。6）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(guò)程中，想對(duì)房屋進(jìn)行重新分割和改造，就可以在這些非承重墻體上做文章。7）使用輕型鋼結(jié)構(gòu)建造的墻體還有隔噪音、防火、防水等功能。

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

4.1 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(huì)選擇剛接柱腳，因?yàn)檩p型鋼結(jié)構(gòu)自身的重量及基礎(chǔ)較小，主要是柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，如果沒(méi)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(shí)踐中一般都會(huì)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(xiàng)目施工計(jì)劃以及圖紙的要求，積極配合土建部門，對(duì)標(biāo)高以及軸線進(jìn)行核查，確保其數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)和準(zhǔn)確。在正式進(jìn)行施工前，借助經(jīng)緯儀對(duì)軸線進(jìn)行再次核實(shí)，使用水準(zhǔn)儀對(duì)標(biāo)高再次核實(shí)，對(duì)于不容易遭受毀損的固定物用墨線進(jìn)行標(biāo)記，并做好相關(guān)的記錄工作。在對(duì)標(biāo)高以及軸線進(jìn)行再次審核之后，也就是說(shuō)，小樣要在大樣之后放置，要對(duì)每一個(gè)鋼柱在基礎(chǔ)混凝土上的十字軸線以及連接面邊緣線進(jìn)行確定，也就是確定門式鋼架柱腳的具體位置。

4.2 梁柱節(jié)點(diǎn)方式的選擇

常見(jiàn)的梁柱節(jié)點(diǎn)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(shì)，但是水平方向的承載能力差，需要設(shè)置剪切墻來(lái)提供抗側(cè)剛度；剛接方式可以克服鉸接沒(méi)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(diǎn)介于剛接和鉸接之間，與剛接相比，它比較容易進(jìn)行施工，成本較低，與鉸接相比，它接受能力較強(qiáng)。半剛接的受力比較難于控制，必須做過(guò)受力控制實(shí)驗(yàn)以后才能應(yīng)用。目前在煤礦建筑建設(shè)過(guò)程中，使用得比較多的節(jié)點(diǎn)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(qiáng)度螺栓將柱翼緣和梁腹板連接在一起。

4.3 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(shí)踐中，都會(huì)給建筑物設(shè)置一定的支撐體系，增強(qiáng)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(shí)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，在地震多發(fā)的地區(qū)，應(yīng)以選擇偏心支撐方式為宜，因?yàn)檫@種支撐方式在遇到地震時(shí)，可以吸收一部分地震波的能量，從而保護(hù)建筑不被破壞。

4.4 樓蓋結(jié)構(gòu)

在煤礦建筑實(shí)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(shí)候會(huì)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(qiáng)。需要選調(diào)具有豐富工作經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)行實(shí)地監(jiān)察，特別是在澆筑混凝土?xí)r對(duì)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(duì)預(yù)埋螺栓的絲口以及螺栓桿進(jìn)行及時(shí)的清理。

5 結(jié)束語(yǔ)

近些年來(lái)，西方不少國(guó)家建筑呈現(xiàn)出以輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑為主的特點(diǎn)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，鋼產(chǎn)量的不斷提高，住宅產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的日益推進(jìn)，我國(guó)的住宅建筑體制也逐步朝著系統(tǒng)化、專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化以及社會(huì)化方向發(fā)展，而輕型鋼結(jié)構(gòu)則可以很好的滿足建筑體制的這一發(fā)展需求。對(duì)于煤礦建筑而言，也要順應(yīng)時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)和潮流，根據(jù)實(shí)際需求，加大對(duì)輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑的研究。