轻型钢结构体系及其在煤矿建筑中的应用

【摘要】由于煤矿建筑受到以往的结构形式带来的的影响，使钢结构的应用落后于其它领域的建筑，无法满足现代煤矿建筑发展的需求，为了能够让轻型钢结构技术在煤矿建筑中发挥应有的前景，本文通过简要介绍轻型钢结构的结构体系，针对轻型钢结构技术在现代煤矿建筑中的应用优势，对轻型钢结构在煤矿建筑中的应用进行了详细分析。

【关键词】轻型钢结构；结构体系；煤矿建筑

人们对轻型钢结构建筑的认识通常是感性认识，最初理解是自重轻，主要指最常见的单层（含夹层）实腹式钢架轻型钢结构金属面板房屋建筑，目前广义的新型轻型钢结构建筑体系是指以新型高效能薄壁钢材结构和高效率功能材料为主，各类高效装饰连接材料为辅来组成的能满足建筑特定使用功能需求和特定使用空间需求的商品化房屋建筑体系。

1、轻型钢结构体系

1.1框架结构体系

门式刚架房屋轻型钢结构体系采用门式刚架作为主要承重结构，压型钢板为围护结构，设计上一方面允许腹板局部失稳，并利用腹板的屈曲后强度，另一方面通过改变腹板的高度将刚架的梁柱做成变截面形式，以适应结构弯矩内力的分布规律，因此可较同等条件下的普通钢结构节约钢材10%～20%

多层房屋钢结构体系具有比钢筋混凝土结构施工劳动强度低施工速度快的优越性，因此在一些发达国家，二至八层公共或居住建筑主要采用轻型钢框架结构框架梁柱主要采用热轧或焊接H型钢或方圆钢管，整个 结 构 的 用 钢 量 在40 ～50kg/m2之间，在很多情况下具有比混凝土结构更好

的经济指标。

1.2框架支撑体系

（1）框架-钢支撑体系，为提高纯钢框架体系的抗侧能力，常常在框架的适当部位布置支撑，使其成为钢框架-支撑体系 钢框架-支撑体系既具有钢框架体系的优点，又具有较强的抗侧能力，是多层及中高层建筑经常采用的结构体系支撑可以采用角钢 槽钢圆钢或钢管，可按拉杆或压杆设计。

（2）框架-剪力墙体系，对钢框架-混凝土剪力墙体系，钢梁与混凝土剪力墙的连接采用铰接，钢框架的梁柱节点是否采用刚接节点一般根据结构的抗侧需要来决定 对中高烈度区的建筑，梁柱节点一般应做成刚性节点，以形成两道抗震防线，除此之外的建筑则可以采用铰接节点。

1.3交错桁架体系

交错桁架体系是由房屋外侧的柱子和跨度等于房屋宽度高度等于层高的桁架组成，在相邻柱上为上下层交错布置，楼板一端搁置在桁架的上弦，另一端搁置在相邻桁架的下弦由于两开间布置一榀桁架，且中间无柱子，所以非常适合住宅旅馆建筑各单元的灵活布置要求。

1.4钢-混凝土组合体系a

钢-混凝土组合结构体系的框架主体由钢管混凝土柱和钢骨混凝土梁组成 为了增加结构的抗侧刚度，经常在墙间设支撑，支撑采用角钢槽钢圆钢钢管或钢管混凝土。

2、轻型钢结构在现代煤矿建筑中的应用优势

（1）煤矿建筑中应用轻型钢结构使建筑的空间布置变得灵活和美观，不仅能够适应不同建筑工艺的要求和布置，其所具有的非承重墙体还能够进行房间的灵活分割与改造，而且建筑时所采用的轻质材料使整个建筑效果更为美观同时，由于轻型钢结构所选用的建筑材料轻质高强，因此，具有很好的抗震性能和协调变形的能力，使建筑结构达到最高安全度轻质材料使建筑复合墙体具有防水和防火绝热和隔音，以及节能等功能，并且在减少50%的混凝土重量的同时，使整个煤矿建筑重量下降了75%左右。

（2）将轻型钢结构应用到煤矿建筑中，由于所采取的材质较为均匀，因此，该结构的内部组织拥有较为理想的弹性效果，并且轻型钢结构在安装和加工的时候，其工业化程度很高，不仅造价低 效率高，而且建设的成本也减少了同时，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，大大缩短了现场施工的速度。

（3）轻型钢结构具有非常好的韧塑性在一般的建筑施工条件下，轻型钢结构是不会因为超过了承受载力，而造成断裂现象的这与钢筋混凝土材料相比较，轻型钢结构即使在地震的作用下，也能够降低地震带来的危害，使施工更容易被控制。

3、轻型钢结构在现代煤矿建筑中的应用分析

3.1煤矿建筑中对轻型钢结构应用选择

（1）根据轻型钢结构的优势，在煤矿建筑中多层多框架体系的应用最为广泛该体系以建造速度快简单安装管线方便和材料可重复利用等优势满足了现代煤矿建筑发展的要求在煤矿建筑进行该框架体系布置的时候虽然灵活自重轻抗震性好，而且刚度的分布均匀自振的周期很长，但是该体系的侧向刚度却很小，极容易出现侧向位移现象，因此为了使侧向刚度得到提高达到施工目的，可以将剪力墙和抗剪桁结构体系相结合 由于多层多跨框架体系主要是柱支承体系框架体系和框架支承体系所构成。

（2）轻型钢结构多层多跨框架的节点连接主要有3种形式：半刚接，刚接以及铰接虽然刚接安装方便结构较为简单，但是必须要进行剪力墙承受水平的设置刚度的设置，以及支承的设置与半刚接相比较而言，其连接较为简单，与铰接相比较而言，其性能更好，因此，在煤矿建筑中轻型钢结构多层多跨框架的节点连接的方式将选择刚接或铰接会更好一些，在现代煤矿建筑中应用轻型钢结构增厚技术轻型钢结构增厚技术主要有消能技术和轻量化技术消能技术主要是将消能装置安装在某些结构部位，并对这些部位所具有的地震输入能力进行吸收或耗散，以减少整个建筑结构的地震反应，避免建筑结构受到破坏或倒塌而轻量化技术主要是针对节省材料所采用的技术。

3.2轻型钢结构在煤矿建筑应用需注意的事项

在对材料进行选择的时候，必须优先选择H型的钢和低合金钢。根据钢结构设计规定值，将原厚度为17-40mm的钢在提高设计指标后，再对焊缝强度进行调整，在详细考虑技术原因后，将原来的受力构件壁厚进行调小，取分件吊装的方式将全部钢柱进行吊装，并进行校正及固定，随即再吊装钢梁，最后是屋面支撑系统的吊装工作安装墙面夹芯板在进行夹芯板安装工作之前首先应当绘制图纸。

3.3轻型钢结构在煤矿建筑中的应用

根据轻型钢结构的优势我们可以看出，在煤矿建筑中，轻型钢结构得到了广泛的应用轻型钢结构在煤矿建筑中的优势非常明显，例如：在煤矿副井井口房中，由于井筒是采取冻结施工的手段，因此，周围的地基必定会受到破坏如果利用以往的混凝土结构形式进行构建，那么就会造成因基础埋置过深结构过重地基不均匀的变形使基础不均匀沉降，如果利用轻型钢结构形式进行构建，不但结构重量减轻，协调变形的能力得到增强，即使对地基进行处理。

4、结论

结合轻钢建筑的定义及其在国内的应用现状，对轻钢结构体系进行了较系统的分类，并指出了每类结构形式适用的建筑层数及建筑功能基于对轻钢结构体系的分析，归纳总结了轻钢结构基本构件类型，随着我国轻型钢结构的快速发展，在现代煤矿建筑中也得到了广泛的应用同时，由于钢结构各方面技术的完善，应用轻型钢结构不仅确保了结构的美观实用性，安全性，还保证了企业经济利润的提高和日后煤矿事业的稳定发展。

参考文献：

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