煤矿建筑轻型钢结构的分析及应用

张福庆

目前，钢材、钢结构已经广泛应用在煤矿建筑之中，其中轻型钢结构的应用前景较为广阔，并且引发了更多人对煤矿建筑的关注。在煤矿建筑之中，轻型钢结构能够构建造型优美的建筑物，同时还可以减少钢材的使用量，在提升煤矿建筑质量的同时，还可以大幅缩短施工周期。正是因为轻型钢结构自身的优势，在煤矿建筑中得到了大范围的应用。

一、煤矿建筑轻型钢结构的分析

煤矿建筑的稳定型与轻型钢结构的形式、支撑有着直接关系，因此在施工以前需要对轻型钢结构进行系统的分析，掌握其特性。

1.钢结构的形式

（1）结构形式。目前，大部分煤矿建筑均采用轻型钢结构，并且在施工的过程中以框架结构体系、轻型工字钢、焊接工字钢为主要体系，是煤矿建筑中梁、柱施工的最佳选择。当前煤矿建筑的施工人员通常会选择焊接工字型钢，同时以灵活的方式及时调整建筑中的柱网尺寸，从而提高框架结构平面设置的科学性、合理性。

（2）基础形式。通常钢接柱脚主要应用在多层轻型的钢结构之中，主要是因为轻型钢结构自身的基础较小，并且质量较轻，能够增强煤矿建筑自身的稳定性。如果施工的地基条件较差，则可以选择条形或者片筏作为柱下独立的基础。在选择基础梁时，通常以钢筋混凝土、预制混凝土结构为主，施工时严格遵循施工的基本要求。

2.钢结构的支撑

在煤矿建筑之中，稳定性是其使用轻型钢结构的主要目的之一，而建筑的稳定性主要受梁柱节点、支撑体系、楼盖结构等因素的影响：

（1）梁柱节点。煤矿建筑中的梁柱节点可以分为刚接、半刚接以及铰接三种。在制造、安装的过程中，铰接的方式有着明显的优势，但是依然需要设置支撑或者剪力墙，使其能够提供抗侧强度或者应付水平载荷。刚接方式的性能优势更加明显，也就是说不需要在施工中设置支撑物，减少了煤矿建筑施工中的冗余程序。就半刚接而言，以刚接为基础，降低了建筑施工的实际难度，并且有着比铰接更加优越的性能，但其在控制受力方面的难度较大。因此，在选择节点的过程中，应该谨慎地对其进行验证，通常会选择刚接、铰接的方式进行施工。

（2）支撑体系。在煤矿建筑中，多层轻型钢结构自身的侧向刚度较小，所以为了能够更加有效地避免水平载荷、地震危害等因素的影响，大多情况下就会选择侧向支撑。在布置支撑体系时，应该将建筑的横向情况、纵向情况等纳入考虑的因素中，并对相关内容进行全面考虑，其支撑体系主要包括X型、人字形、倒人字形以及单斜杠等方式。在选择支撑体系的过程中，如果选择的是单斜杠，那么就应该以综合性的视角，重视支撑体系的对称性；如果将偏心支撑方式，那么在轻型钢结构的施工中，煤矿建筑则具有高度的抗震性。

（3）楼盖结构。在煤矿建筑的施工中，使用轻型钢结构通常有三种楼盖方式，其中应用最为广泛的即为压型钢板——现浇混凝土组合楼板。一般情况下，煤矿建筑中的多个梁格，其一致性较强，并且通常使用铰接的方式将主梁、次梁连接在一起。如果在施工的过程中，现浇混凝土楼板与梁之间连接的稳定性较高，所以使用钢筋混凝土组合的方式，能够极大地提升煤矿建筑工程中梁的稳定性，从而增强建筑工程自身的承载力。基于这样的建筑施工方式，能够有效地实现煤矿建筑中轻型钢结构的所用，扩大轻型钢结构的应用范围。

二、煤矿建筑轻型钢结构的应用

1.钢结构的应用选择

在煤矿建筑施工的过程中，轻型钢结构自身的优势较为明显，所以近年来得到了广泛的应用，尤其是多框架结构体系、多层结构体系更是具有管线安装便捷、材料功能丰富以及安装简单的优势。在轻型钢结构中，虽然多框架结构体系、多层结构体系在布置的过程中具有高度的灵活性，并且两种结构材质均较为轻便，全面预防地震对煤矿建筑的不良影响。同时，在应用的过程中，多框架结构体系、多层结构体系还具有其他的特征，但是其自身的侧向刚度较差，进而影响建筑结构的稳定性，甚至会经常发生位移等，无法保证施工人员的安全。

所以，为了能够全面促进煤矿建筑施工顺利进行，则应该将剪力墙与抗桁结构结合起来，但是由于多框架结构体系、多层结构体系的内部结构较为复杂，因此在应用的过程中应该重视煤矿建筑的实际需求。在轻型钢结构中，其主要包括消能技术与轻量化技术。其中，消能技术的应用可以增强煤矿建筑的抗震性，减少地震对于建筑工程的破坏；轻量化技术的应用能够有效地节约材料，降低煤矿建筑施工的成本。因此，将上述的技术应用到煤矿建筑的施工中，能够更加充分地发挥轻型钢结构的作用，增强建筑的综合性能。

2.钢结构的注意事项

在煤矿建筑的施工中，要想全面发挥轻型钢结构的作用，就应该在选用轻型钢结构的过程中依据具体的重要事项，保证施工的质量与效率。在选择煤矿建筑施工材料的过程中，可以优先考虑H型钢或者低合金钢。同时，在设计钢结的过程中，应该深入考虑特殊钢的厚度，保证设计指标的合理性，进而保证施工中焊接的强度，保证建筑工程的稳定性。

同时，在煤矿建筑施工的过程中，需要加大对技术因素的重视，适当地对受力构件自身的壁厚进行调整。全面、系统地分析风吸力、风载荷等因素以后，以其结果为基础，再对钢架、屋架进行设计。在煤矿建筑正式施工以前，需要通过培训的方式，提高施工人员自身的安全意识，并且要求施工人员严格按照建筑设计图纸、施工图纸开展工作。在煤矿建筑施工的过程中，应该保证所有施工设备处于正常状态。

3.钢结构的应用优势

在煤矿建筑的施工中，应用轻型钢结构的优势有很多：

（1）布置灵活，空间美观。一方面，在煤矿建筑的施工中，应用轻型钢结构能够满足施工的不同需求。对于建筑中的非承重墙，可以使用轻型钢结构对其进行分割或者改造，从而提高建筑物的美观性。另一方面，在选择轻型钢结构的材料时，通常会选择性能较强的轻质材料，进而预防地震的影响，并减少变形的可能性。另外，轻型钢结构还具有隔热、隔音、防水、防火、节能等功能，能够满足煤矿建筑对质量与功能的需求。

（2）具有弹性效果。在使用轻型钢结构的过程中，其材料的质地较为均匀，所以内部组织的弹性良好，能够适用于对不同的建筑施工环境中。另外，在应用轻型钢结构的施工中，能够在加工、安装等不同的环节中节省大量的材料，降低施工的成本。另外，在轻型钢结构的施工中，能够简化施工中程序与步骤，提高煤矿建筑施工的效率。

（3）结构的弧度较大。在应用轻型钢结构开展煤矿建筑的过程中，其结构形式都具有特定的曲线、弧线，所以与钢筋混凝土相比，不需要通过增加强度调是施工的截面，而是以抗侧弯、高抗压性的方式提升建筑的抗震性。另外，对于复合墙体、合金钢而言，应用轻型钢结构则需要更多的资金作为支撑，而在其他方面则能够节约费用，所以煤矿建筑施工成本，并没有增加，而是在不同的施工环节中得到了有效地降低。在这样的施工中，不仅增强了煤矿建筑的自身性能，符合建筑要求，还在一定程度上降低了建筑企业的成本支出，践行了可持续发展政策。

三、结语

综上所述，轻型钢结构自身的优势，为煤矿建筑的优化提供了保障。工作人员在应用轻型钢结构开展煤矿建筑施工之前，应全面地了解、掌握轻型钢结构的形式、节点、体系等内容，并依据实际需求选择了恰当的轻型钢结构，在应用的过程中严格遵循轻型钢结构的注意事项，进而全面发挥轻型钢结构的优势。所以，为了能够优化煤矿建筑结构，可以将轻型钢结构应用在实际工作中。