论轻型钢结构的应用技术要点

文/陶静，淮南矿业集团

1 前言

现代建筑技术中，对钢材和钢结构的使用越来越多，在煤矿建筑中也不例外。轻型钢结构具有轻巧美观等优点，在煤矿建筑中应用日渐广泛。下面，本文就对轻型钢结构体系在煤矿建筑中应用的优势和注意事项等进行分析。

2 几种主要的轻型钢结构体系

目前应用得比较多的轻型钢结构体系有金属拱形波纹屋盖结构体系、冷弯薄壁型钢结构体系、多层多钢结构体系以及门式钢架结构体系。其中金属拱形波纹屋盖结构体系主要适用于厂房或仓库的屋盖结构中，它由彩色钢板现场滚压成型，无梁、无檩条、无需锁边栓焊连接，且具有良好的防水性。冷弯薄壁型钢结构体系目前主要用于墙梁、桁架等结构中，其形状一般呈“Z”形或“C”形，是将钢板通过冷弯和冷压而制成的。多层多钢结构体系结构简单、投资少、施工快，主要用于一些使用年限不长、质量要求不是很高的工业厂房建设。门式钢架结构体系主要适用于平面尺寸窄而长，且跨度在15～35 m的建筑中，其维护结构主要是压型钢板，承重结构主要是门式钢架。

3 煤矿建筑中使用轻型钢结构的优点分析

将轻型钢结构用于建筑物，特别是煤矿建筑物中，具有诸多优点，下面进行逐一分析。

1）使用轻型钢结构进行建造，建筑在进行空间布置时，自由度很大，设计师可以更多地从美观或其他方面来考虑布置方式，而不必过多地受制于材料的承载能力。2）轻型钢结构本身强度高、质量轻，具有很好的协调变形能力和防震功能，不容易出现断裂现象，从而可以大大提高建筑的安全性。3）用轻型钢结构建造房屋。钢结构在出厂时已经做好，在施工现场只需要进行简单的加工与安装即可，工业化程度高，成本低，效率高，施工速度很快。另外，轻型钢结构所采用的施工方法是干法，通过现场装配和全天候的作业，在减少钢筋捆扎等复杂程序后，进一步加快了施工的速度。4）轻型钢结构的抗压和抗侧弯的能力均较强，远远高于混凝土柱的强度，这样，跟使用混凝土浇筑相比，建筑的梁和柱子的尺寸都可以适当减小，从而增加了建筑使用面积。5）使用轻型钢结构建造房屋，总的成本较低，与采用混凝土结构相比，总的成本要低5%～2 0% 。6）使用轻型钢结构建造的房屋，一般都有一些墙体是不承受重量的，因而如果在房屋使用过程中，想对房屋进行重新分割和改造，就可以在这些非承重墙体上做文章。7）使用轻型钢结构建造的墙体还有隔噪音、防火、防水等功能。

4 在煤矿建筑中应用轻型钢结构的技术要点

4.1 基础形式的选择

通常情况下，煤矿建筑多层轻型钢结构建筑会选择刚接柱脚，因为轻型钢结构自身的重量及基础较小，主要是柱下独立基础，如果没有较好的地基条件，最好选择条形、片筏或者是十字型基础。在煤矿建筑实践中一般都会选择钢筋混凝土或者是预制混凝土结构作为基础梁。根据制定的项目施工计划以及图纸的要求，积极配合土建部门，对标高以及轴线进行核查，确保其数据的严谨和准确。在正式进行施工前，借助经纬仪对轴线进行再次核实，使用水准仪对标高再次核实，对于不容易遭受毁损的固定物用墨线进行标记，并做好相关的记录工作。在对标高以及轴线进行再次审核之后，也就是说，小样要在大样之后放置，要对每一个钢柱在基础混凝土上的十字轴线以及连接面边缘线进行确定，也就是确定门式钢架柱脚的具体位置。

4.2 梁柱节点方式的选择

常见的梁柱节点方式有铰接、刚接和半刚接三种。其中，铰接在制造和安装上很方便，较其他两种方式具有明显优势，但是水平方向的承载能力差，需要设置剪切墙来提供抗侧刚度；刚接方式可以克服铰接没有水平承载能力的缺陷，不需要设置支撑或剪切墙，但是制造和安装成本较高；半刚接的特点介于刚接和铰接之间，与刚接相比，它比较容易进行施工，成本较低，与铰接相比，它接受能力较强。半刚接的受力比较难于控制，必须做过受力控制实验以后才能应用。目前在煤矿建筑建设过程中，使用得比较多的节点方式是刚接和铰接，在刚接中，通常是先将柱翼缘和梁翼缘焊接在一起，然后再用高强度螺栓将柱翼缘和梁腹板连接在一起。

4.3 支撑体系

多层轻型钢框架结构的侧向刚度较低，如果不采取一定的措施，则不能承受水平载荷，还容易遭到地震的破坏。在工程实践中，都会给建筑物设置一定的支撑体系，增强其承受水平载荷的能力。支撑体系既可以横向布置，也可以纵向布置，还可以斜向布置。在实践中，支撑体系的形状有多种，如人字形、X形、倒人字形，还可以是单斜杆支撑和偏心支撑，在地震多发的地区，应以选择偏心支撑方式为宜，因为这种支撑方式在遇到地震时，可以吸收一部分地震波的能量，从而保护建筑不被破坏。

4.4 楼盖结构

在煤矿建筑实践中，应用较多的主要有压型钢板-现浇混凝土组合楼板，预应力薄板以及现浇钢筋混凝土板等3 种楼盖结构，其中以压型钢板-现浇混凝土组合楼板的使用范围最为广泛。通常情况下，在布置梁格的时候会采用一致的高度，并且主次梁之间采用铰接的方式。如果现浇混凝土楼板和梁之间的连接较为可靠，可以选择钢筋混凝土的组合梁，这种方式下，梁的稳定性程度更高，承载能力更强。需要选调具有丰富工作经验的人员进行实地监察，特别是在浇筑混凝土时对预埋螺栓可能造成的影响，从而有效的避免预埋螺栓位置或者既定的标高发生改变；在混凝土的浇筑工作完成之后，要对预埋螺栓的丝口以及螺栓杆进行及时的清理。

5 结束语

近些年来，西方不少国家建筑呈现出以轻型钢结构建筑为主的特点，随着我国经济的迅猛发展，钢产量的不断提高，住宅产业化进程的日益推进，我国的住宅建筑体制也逐步朝着系统化、专业化、标准化以及社会化方向发展，而轻型钢结构则可以很好的满足建筑体制的这一发展需求。对于煤矿建筑而言，也要顺应时代发展趋势和潮流，根据实际需求，加大对轻型钢结构建筑的研究。