钢结构建筑在煤矿建筑设计中的应用

[摘要]随着我国经济的快速发展，我国钢铁产量不断增多。同时钢结构具有强度高、承载能力大、以及抗震性能优越等诸多优点。因而，在当代所兴起的高层建筑、煤矿建筑设计中，钢结构广泛应用。本文将对钢结构建筑进行阐述，同时提出钢结构建筑在煤矿建筑设计中应用时应注意的问题，进而对钢结构建筑在煤矿建筑设计中的应用进行分析探讨。

[关键词]钢结构建筑；煤矿建筑设计；结构形式；应注意的问题；应用分析；

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：

近些年以来，城镇居民经济水平的快速提高，带动了建筑行业迅速崛起，居民建筑、高层建筑、煤矿建筑以及超高层建筑不断兴起。并且随着城镇居民生活水平的提高，其精神、物质需求也不断增多。因而，对于当前日益增多的建筑物而言，城镇居民对建筑的要求不断加大，同时迫切需要提高建筑的质量，来保障城镇居民的生命以及财产安全。因此，钢结构在当代建筑中广泛应用。

当前的煤矿建筑设计往往会存在很多的问题，并且由于煤矿建筑的广泛应用，需要采用结构稳定、承压能力大、抗震性能优越的钢结构来提高煤矿建筑设计的整体质量水平。因此，在钢结构普遍适用于煤矿建筑的同时，钢结构的质量也持续不断地在提高，继而逐渐成为现代建筑材料的主体。所以，钢结构建筑在煤矿建筑设计中的应用，应该是当前煤矿建筑设计所要研究的主要方向之一。那么，到底什么是钢结构建筑呢？

一、 对钢结构建筑的阐述

所谓钢结构建筑，主要指的是相对于传统建筑的生态化建筑。钢结构建筑一般是用钢板与钢管、型钢等材料制成的钢柱与H型钢梁共同为承重骨架，在采用铆钉、螺栓或焊缝作为连接方式的同时，配以轻质新型的高强、隔热和保温的墙体材料作为围护结构，并辅之以部品优化集成和功能配套的电气、水暖设备的环保节能建筑。 对于钢结构建筑而言，一般有以下三个特点：

（一）一方面，对于钢结构建筑而言，钢结构建筑安装程序一般比较简便，并且钢结构建筑不受季节性的影响，因而能够快速提高建筑的施工进度；另一方面，相对于传统建筑而言，钢结构建筑由于采用比较先进的加工工艺以及大规模的生产方式，其造价与传统建筑相比大为降低，从而大大提高了开发商的经济效益。

（二）钢结构建筑一般具有结构稳定、强度高、承载能力大、以及抗震性能优越等诸多优点，这亦是现代建筑广泛应用钢结构进行建筑施工作业的一个重要原因。钢材的强度高使得在同等受力的环境中，钢结构自重比较小；同时在地震发生时，自重小的建筑受地震影响也比较小，并且当钢材的结构遭到破坏时人们比较容易发觉、从而避免意外事故的发生，因而相较于传统建筑来讲，钢结构建筑的结构更为地稳定、强度更高、承载能力更大、抗震性能优越。

（三）现代的钢结构建筑的一个显著特点就是其灵活性比较大，采用螺栓连接的钢结构建筑一般易于拆卸、移动、以及组装。并且从钢结构建筑的外型来看，钢结构建筑的外型比起传统建筑更为地美观。同时，在进行拆卸以及组装工作的时候，往往由于设计者所出发的角度不同、往往由于设计者的审美角度以及想象能力不同，钢结构建筑常常可以以多种形式表现出来，进而展示了其建筑自身的美感。因而，钢结构建筑在当代社会建设过程中广泛应用。

二、钢结构建筑在煤矿建筑设计中应用时应注意的问题

钢结构建筑在煤矿建筑设计中应用时，往往会产生各种各样的问题，因而，如何有效避免这些可能出现的问题，是当前钢结构建筑在煤矿建筑设计所要研究的具体方向。

（一）对于煤矿建筑的设计工作而言，首先要充分考虑腹板所承担的剪应力与翼缘所承担的弯矩，并且在钢结构建筑应用于煤矿建筑中的设计过程中，应该以受弯以及压弯构建的设计为主要依据，并且在资金投入最小化的程度上，适当允许腹板局部屈曲。从而在梁柱设计过程当中，达到适当减少资金花费与增加强度的目的。

（二）在进行煤矿建筑设计工作时，需要综合考虑梁、柱、轴向变形、弯曲变形、以及剪切变形等多种因素对结构分析计算所造成的影响。同时，在依据三维空间结构进行结构分析计算时，充分利用弹性方法来进行结构作用效应的计算工作，可以提高结构分析计算结果的准确性以及精确性，进而保障了煤矿建筑设计工作的整体水平。

（三）从通常情况下来讲，虽然钢结构建筑的抗震性能比较优越，但是往往在煤矿建筑设计工作中没有对多层轻型钢结构的工作性能、设计方法、基本构件以及结构体系进行多方面的考虑，进而导致在地震发生的时候钢结构建筑严重受损，从而对人们的生命、财产安全造成难以估摸的影响。所以，在煤矿建筑设计工作当中，需要对钢结构应用在煤矿建筑设计当中的抗震性能进行综合考虑。

（四）在煤矿建筑设计工作当中，常常需要使用抗侧力构件来控制侧向位移。但是往往由于煤矿建筑中所使用的抗侧力构件数量比较大，受到较为强烈地震的时候会出现结构性倒塌等情况，因而在当前煤矿建筑设计工作当中，一般采用易操作、用途广、无污染的调频液体阻尼器来削弱结构振荡响应。

三、钢结构建筑在煤矿建筑设计中的应用分析

（一）建造速度快、结构简单、装修快捷、管线安装方便的多层多跨框架体系不仅能够满足煤矿建筑绿色发展的要求，同时其平面布置的灵活性、刚度均匀分布、自重轻、自振周期长的特点使得多层多跨框架体系具备了优越的抗震性能。所以，一般用框架、剪力墙结构体系与抗剪桁架结构体系来进行煤矿建筑设计的施工作业。

（二）在综合考虑柱支承体系、纯框架体系、框架支承体系等各个前提下，构建多层多跨框架的基本结构体系。相对于多层多跨框架体系而言，其梁柱节点一般采用铰接的形式，并且其扛侧力承载力和空间刚度是由支承提供的，而且一般是在柱距比较小的建筑中设置；同时，直接由钢接框架来提供空间刚度与承载能力的纯框架体系一般无法设置支承且柱距较大的建筑物；而框架支承体系一般满足了不同的建筑功能，因而在当前煤矿建筑设计中普遍使用。

（三）在煤矿建筑设计中，往往需要利用到增厚技术对钢结构建筑进行增厚作业。那么，如何实现钢结构建筑的增厚技术呢？一般通过加固旧房的抗震能力、解决地基承载力所存在的问题、结构增层后的地震动分析以及隔震减灾技术来实现。

一方面，相对于当前的多层框架消能技术而言，一般是用来降低主体结构的地震反应，并且保护煤矿建筑的结构、以避免出现倒塌现象。因而对于其能够有效减少抗震成本的优点而言，一般采用多层框架消能技术来达到抗震的目的。另一方面，融汇了梁柱变截面技术、预应力技术、利用梁柱腹板屈曲后的强度、以及蒙皮效应的轻量化技术等，在当前的建筑作业中也是比较普及的。所以在进行煤矿建筑设计作业的时候，可以适量采用轻量化技术。

小结：

综上所述，在应用钢结构建筑进行煤矿建筑设计工作的时候，必须要结合腹板所承担的剪应力与翼缘所承担的弯矩、抗震性能、侧向位移等多种因素进行全面、综合的考虑。只有充分了解钢结构建筑在煤矿建筑设计应用中可能产生的问题，才能够更好地将钢结构建筑应用到煤矿建筑设计工作当中来。

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