論輕型鋼結構的應用技術要點

文/陶靜，淮南礦業集團

1 前言

現代建筑技術中，對鋼材和鋼結構的使用越來越多，在煤礦建筑中也不例外。輕型鋼結構具有輕巧美觀等優點，在煤礦建筑中應用日漸廣泛。下面，本文就對輕型鋼結構體系在煤礦建筑中應用的優勢和注意事項等進行分析。

2 幾種主要的輕型鋼結構體系

目前應用得比較多的輕型鋼結構體系有金屬拱形波紋屋蓋結構體系、冷彎薄壁型鋼結構體系、多層多鋼結構體系以及門式鋼架結構體系。其中金屬拱形波紋屋蓋結構體系主要適用于廠房或倉庫的屋蓋結構中，它由彩色鋼板現場滾壓成型，無梁、無檁條、無需鎖邊栓焊連接，且具有良好的防水性。冷彎薄壁型鋼結構體系目前主要用于墻梁、桁架等結構中，其形狀一般呈“Z”形或“C”形，是將鋼板通過冷彎和冷壓而制成的。多層多鋼結構體系結構簡單、投資少、施工快，主要用于一些使用年限不長、質量要求不是很高的工業廠房建設。門式鋼架結構體系主要適用于平面尺寸窄而長，且跨度在15～35 m的建筑中，其維護結構主要是壓型鋼板，承重結構主要是門式鋼架。

3 煤礦建筑中使用輕型鋼結構的優點分析

將輕型鋼結構用于建筑物，特別是煤礦建筑物中，具有諸多優點，下面進行逐一分析。

1）使用輕型鋼結構進行建造，建筑在進行空間布置時，自由度很大，設計師可以更多地從美觀或其他方面來考慮布置方式，而不必過多地受制于材料的承載能力。2）輕型鋼結構本身強度高、質量輕，具有很好的協調變形能力和防震功能，不容易出現斷裂現象，從而可以大大提高建筑的安全性。3）用輕型鋼結構建造房屋。鋼結構在出廠時已經做好，在施工現場只需要進行簡單的加工與安裝即可，工業化程度高，成本低，效率高，施工速度很快。另外，輕型鋼結構所采用的施工方法是干法，通過現場裝配和全天候的作業，在減少鋼筋捆扎等復雜程序后，進一步加快了施工的速度。4）輕型鋼結構的抗壓和抗側彎的能力均較強，遠遠高于混凝土柱的強度，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減小，從而增加了建筑使用面積。5）使用輕型鋼結構建造房屋，總的成本較低，與采用混凝土結構相比，總的成本要低5%～2 0% 。6）使用輕型鋼結構建造的房屋，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程中，想對房屋進行重新分割和改造，就可以在這些非承重墻體上做文章。7）使用輕型鋼結構建造的墻體還有隔噪音、防火、防水等功能。

4 在煤礦建筑中應用輕型鋼結構的技術要點

4.1 基礎形式的選擇

通常情況下，煤礦建筑多層輕型鋼結構建筑會選擇剛接柱腳，因為輕型鋼結構自身的重量及基礎較小，主要是柱下獨立基礎，如果沒有較好的地基條件，最好選擇條形、片筏或者是十字型基礎。在煤礦建筑實踐中一般都會選擇鋼筋混凝土或者是預制混凝土結構作為基礎梁。根據制定的項目施工計劃以及圖紙的要求，積極配合土建部門，對標高以及軸線進行核查，確保其數據的嚴謹和準確。在正式進行施工前，借助經緯儀對軸線進行再次核實，使用水準儀對標高再次核實，對于不容易遭受毀損的固定物用墨線進行標記，并做好相關的記錄工作。在對標高以及軸線進行再次審核之后，也就是說，小樣要在大樣之后放置，要對每一個鋼柱在基礎混凝土上的十字軸線以及連接面邊緣線進行確定，也就是確定門式鋼架柱腳的具體位置。

4.2 梁柱節點方式的選擇

常見的梁柱節點方式有鉸接、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勢，但是水平方向的承載能力差，需要設置剪切墻來提供抗側剛度；剛接方式可以克服鉸接沒有水平承載能力的缺陷，不需要設置支撐或剪切墻，但是制造和安裝成本較高；半剛接的特點介于剛接和鉸接之間，與剛接相比，它比較容易進行施工，成本較低，與鉸接相比，它接受能力較強。半剛接的受力比較難于控制，必須做過受力控制實驗以后才能應用。目前在煤礦建筑建設過程中，使用得比較多的節點方式是剛接和鉸接，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

多層輕型鋼框架結構的側向剛度較低，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。在工程實踐中，都會給建筑物設置一定的支撐體系，增強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，在地震多發的地區，應以選擇偏心支撐方式為宜，因為這種支撐方式在遇到地震時，可以吸收一部分地震波的能量，從而保護建筑不被破壞。

4.4 樓蓋結構

在煤礦建筑實踐中，應用較多的主要有壓型鋼板-現澆混凝土組合樓板，預應力薄板以及現澆鋼筋混凝土板等3 種樓蓋結構，其中以壓型鋼板-現澆混凝土組合樓板的使用范圍最為廣泛。通常情況下，在布置梁格的時候會采用一致的高度，并且主次梁之間采用鉸接的方式。如果現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，梁的穩定性程度更高，承載能力更強。需要選調具有豐富工作經驗的人員進行實地監察，特別是在澆筑混凝土時對預埋螺栓可能造成的影響，從而有效的避免預埋螺栓位置或者既定的標高發生改變；在混凝土的澆筑工作完成之后，要對預埋螺栓的絲口以及螺栓桿進行及時的清理。

5 結束語

近些年來，西方不少國家建筑呈現出以輕型鋼結構建筑為主的特點，隨著我國經濟的迅猛發展，鋼產量的不斷提高，住宅產業化進程的日益推進，我國的住宅建筑體制也逐步朝著系統化、專業化、標準化以及社會化方向發展，而輕型鋼結構則可以很好的滿足建筑體制的這一發展需求。對于煤礦建筑而言，也要順應時代發展趨勢和潮流，根據實際需求，加大對輕型鋼結構建筑的研究。