煤礦建筑輕型鋼結構的分析及應用

張福慶

目前，鋼材、鋼結構已經廣泛應用在煤礦建筑之中，其中輕型鋼結構的應用前景較為廣闊，并且引發了更多人對煤礦建筑的關注。在煤礦建筑之中，輕型鋼結構能夠構建造型優美的建筑物，同時還可以減少鋼材的使用量，在提升煤礦建筑質量的同時，還可以大幅縮短施工周期。正是因為輕型鋼結構自身的優勢，在煤礦建筑中得到了大范圍的應用。

一、煤礦建筑輕型鋼結構的分析

煤礦建筑的穩定型與輕型鋼結構的形式、支撐有著直接關系，因此在施工以前需要對輕型鋼結構進行系統的分析，掌握其特性。

1.鋼結構的形式

（1）結構形式。目前，大部分煤礦建筑均采用輕型鋼結構，并且在施工的過程中以框架結構體系、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整建筑中的柱網尺寸，從而提高框架結構平面設置的科學性、合理性。

（2）基礎形式。通常鋼接柱腳主要應用在多層輕型的鋼結構之中，主要是因為輕型鋼結構自身的基礎較小，并且質量較輕，能夠增強煤礦建筑自身的穩定性。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。在選擇基礎梁時，通常以鋼筋混凝土、預制混凝土結構為主，施工時嚴格遵循施工的基本要求。

2.鋼結構的支撐

在煤礦建筑之中，穩定性是其使用輕型鋼結構的主要目的之一，而建筑的穩定性主要受梁柱節點、支撐體系、樓蓋結構等因素的影響：

（1）梁柱節點。煤礦建筑中的梁柱節點可以分為剛接、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勢，但是依然需要設置支撐或者剪力墻，使其能夠提供抗側強度或者應付水平載荷。剛接方式的性能優勢更加明顯，也就是說不需要在施工中設置支撐物，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，降低了建筑施工的實際難度，并且有著比鉸接更加優越的性能，但其在控制受力方面的難度較大。因此，在選擇節點的過程中，應該謹慎地對其進行驗證，通常會選擇剛接、鉸接的方式進行施工。

（2）支撐體系。在煤礦建筑中，多層輕型鋼結構自身的側向剛度較小，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向支撐。在布置支撐體系時，應該將建筑的橫向情況、縱向情況等納入考慮的因素中，并對相關內容進行全面考慮，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，那么在輕型鋼結構的施工中，煤礦建筑則具有高度的抗震性。

（3）樓蓋結構。在煤礦建筑的施工中，使用輕型鋼結構通常有三種樓蓋方式，其中應用最為廣泛的即為壓型鋼板——現澆混凝土組合樓板。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，現澆混凝土樓板與梁之間連接的穩定性較高，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，能夠有效地實現煤礦建筑中輕型鋼結構的所用，擴大輕型鋼結構的應用范圍。

二、煤礦建筑輕型鋼結構的應用

1.鋼結構的應用選擇

在煤礦建筑施工的過程中，輕型鋼結構自身的優勢較為明顯，所以近年來得到了廣泛的應用，尤其是多框架結構體系、多層結構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勢。在輕型鋼結構中，雖然多框架結構體系、多層結構體系在布置的過程中具有高度的靈活性，并且兩種結構材質均較為輕便，全面預防地震對煤礦建筑的不良影響。同時，在應用的過程中，多框架結構體系、多層結構體系還具有其他的特征，但是其自身的側向剛度較差，進而影響建筑結構的穩定性，甚至會經常發生位移等，無法保證施工人員的安全。

所以，為了能夠全面促進煤礦建筑施工順利進行，則應該將剪力墻與抗桁結構結合起來，但是由于多框架結構體系、多層結構體系的內部結構較為復雜，因此在應用的過程中應該重視煤礦建筑的實際需求。在輕型鋼結構中，其主要包括消能技術與輕量化技術。其中，消能技術的應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；輕量化技術的應用能夠有效地節約材料，降低煤礦建筑施工的成本。因此，將上述的技術應用到煤礦建筑的施工中，能夠更加充分地發揮輕型鋼結構的作用，增強建筑的綜合性能。

2.鋼結構的注意事項

在煤礦建筑的施工中，要想全面發揮輕型鋼結構的作用，就應該在選用輕型鋼結構的過程中依據具體的重要事項，保證施工的質量與效率。在選擇煤礦建筑施工材料的過程中，可以優先考慮H型鋼或者低合金鋼。同時，在設計鋼結的過程中，應該深入考慮特殊鋼的厚度，保證設計指標的合理性，進而保證施工中焊接的強度，保證建筑工程的穩定性。

同時，在煤礦建筑施工的過程中，需要加大對技術因素的重視，適當地對受力構件自身的壁厚進行調整。全面、系統地分析風吸力、風載荷等因素以后，以其結果為基礎，再對鋼架、屋架進行設計。在煤礦建筑正式施工以前，需要通過培訓的方式，提高施工人員自身的安全意識，并且要求施工人員嚴格按照建筑設計圖紙、施工圖紙開展工作。在煤礦建筑施工的過程中，應該保證所有施工設備處于正常狀態。

3.鋼結構的應用優勢

在煤礦建筑的施工中，應用輕型鋼結構的優勢有很多：

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

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

（3）結構的弧度較大。在應用輕型鋼結構開展煤礦建筑的過程中，其結構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是施工的截面，而是以抗側彎、高抗壓性的方式提升建筑的抗震性。另外，對于復合墻體、合金鋼而言，應用輕型鋼結構則需要更多的資金作為支撐，而在其他方面則能夠節約費用，所以煤礦建筑施工成本，并沒有增加，而是在不同的施工環節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的成本支出，踐行了可持續發展政策。

三、結語

綜上所述，輕型鋼結構自身的優勢，為煤礦建筑的優化提供了保障。工作人員在應用輕型鋼結構開展煤礦建筑施工之前，應全面地了解、掌握輕型鋼結構的形式、節點、體系等內容，并依據實際需求選擇了恰當的輕型鋼結構，在應用的過程中嚴格遵循輕型鋼結構的注意事項，進而全面發揮輕型鋼結構的優勢。所以，為了能夠優化煤礦建筑結構，可以將輕型鋼結構應用在實際工作中。