对于煤矿地面建筑结构的优化设计

摘要：我国幅员辽阔，资源丰富，就煤炭资源来说，我国是世界上煤矿最多的国家。对于煤矿地面建筑结构的设计一直以来都是建筑设计工作师苦恼的问题，当我们面临着建设大批新矿井任务的时候，地面建筑的好坏是至关重要的，因此，如果做好煤矿地面建筑的优化设计，从根本降低成本的使用，为国家节约更多的物力和财力资源是本文将要谈论的。

关键词：煤矿；地面建筑；结构；优化设计

在我国建设部出台的“中国建筑技术政策”中明确提出，建筑业需要大力发展钢结构的使用，促进、推行轻型房屋结构体系工程是今后建筑工程的路线潮流。但是我国煤矿地面建筑中，还未做到此政策的切实落实，很多煤矿仍旧采用传统以往的建筑结构形式，这样是与市场经济体制发展背道而驰的，甚至影响了煤矿建设的发展。因此，在煤矿地面建筑结构中注入钢结构的优化设计是非常有益的。

一、煤矿地面建筑的特点

通常来说，我们都将煤矿的地面建筑工程分为两类，一种是生活建筑，一种是工业建筑。而对于煤矿地面建筑工程中的工业建筑来说，其又有以下特征：

1.工业建筑的楼层都普遍较低，一般只为单层或两层；

2.由于煤矿的厂房设备都是直接作用于地面，因此煤矿地面工业建筑房屋的楼面和楼层的负荷量一般都不大；

3.建筑房屋结构构件多，且轴网设置不整齐；

对于以上煤矿地面工业建筑具有的特点考虑出发，传统中其都是采用钢筋混凝土框架结构设计、排架结构设计、框排架结构设计等形式。但是由于这些结构设计模式造成的资源消耗巨大，环境污染严重，且建设施工周期长，收效慢等缺点，俨然与现代煤矿建设的发展不相适应。

二、轻钢结构在煤矿地面建筑中的应用

在对轻钢结构的特点和优势的叙述中，可以得知轻钢结构非常适合煤矿地面建筑的需要。如井口房，驱动机房等建筑，或因煤矿施工的特殊性，如在井筒施工的过程中，会对井筒周围的地基产生很大的震动，因而井筒周围的土地比较疏松；或因造价施工进度等的考虑。如果继续采用传统的钢筋混凝土框架或排架结构体系，由于其自身的结构体系重量大，如果地基不均匀，土地疏松，容易使建筑物沉降，结构变形，若是先对地基进行深层处理后再使用传统结构形式，这样会使工程造价成本提高，且施工周期比较长，影响了煤矿建设的开发。而采用轻钢结构，因轻钢结构自身重量轻，协调变形能力强，只用对地基进行简单的处理便可使工业建筑物安全使用，不仅可保证煤矿工作的正常进行，也能够降低工程成本造价，克服传统结构形式的缺陷。

三、注重煤矿地面建筑环境的功能性

在对于煤矿地面建筑的优化设计中不但要做到对于建筑物使用材料的优化而且对于其周围的环境也要做到合理优化。

1.地面建筑环境的优化设计

煤矿地面建筑以其特殊的生产功能决定了生产厂房建筑的特色。在注重技术经济性的前提下, 规划建设了系列生产建筑和设施, 如输煤胶带廊、选煤厂房、筛分煤仓、圆筒储煤仓等, 以满足煤炭生产的需要。

2.建筑环境视觉效果的设计优化

煤矿存在的 20 世纪 60、70 年代的建筑, 受当时建筑经济因素的影响, 几乎全是钢筋混凝土或清一色的清水或混水墙表面, 经过常年风化、剥蚀, 许多建筑结构上还可持续, 而外观则显得过分陈旧和呆板, 严重影响了煤矿地面环境的观感。在技术经济分析、比较的前提下可进行整体规划, 如拆除、新建、扩建, 在建筑布局、体量、造型、色彩、风格等方面加以改观。

通过建筑造型设计, 突破煤矿建筑形体单调的旧模式, 寻求多样化, 如随形就势将规则的矩形平面设计成不规则形、梯形、圆形、多边形; 适当增加凹、凸线条, 点缀直、弧、曲外形; 在单一色调的外墙面上饰以色彩多样的外墙涂料; 在低层建筑的外面上镶贴不同颜色的外墙面砖等, 以改变原来生硬、呆板的风格。

3.建筑能源使用的设计优化

就当前低碳、环保的大力倡导口号看来，全国乃至全世界都在为节能环保事业做贡献。而将其贯彻到煤矿地面建筑中则是合理运用自然采光、通风、采暖及围护结构、屋面结构、楼地面的隔热保温等。在不同的地域环境要求下，充分利用自身周围的自然环境条件使用来达到使用者健康生活或节省能源的设计方案。笔者主要有以下设计思路：

(1) 改变煤矿地面建筑冬季燃煤取暖、夏季电扇消暑的现状, 设计要充分利用自然采光、自然通风，排放废热气, 设置遮阳构件；

(2) 改普通黏土砖围护墙体为轻质复合墙体,工人作业频繁的机修间、矿灯房、提升机房等尤应如此；

(3) 改平屋面为坡屋面, 使其既有利于排雨防渗, 又可改善室内微气候的舒适度；

4.保护生态环境并改建地面生产生活设施

(1) 在矿区规划设计中要考虑整体绿化布局,植树造林, 改善微气候。要防止因地面破土建设而引发的水土流失。

(3) 治理地面噪声,对重点发生噪声的声源要采取有效的技术措施, 如建造压风机房、空气压缩机房、井口房及安装相应的设施装备等。

(4) 重视无障碍设施的建设, 如修建道路坡道、取消入户台阶、改造残疾人房屋等, 为肢残者提供方便, 这既是一种社会责任感和社会文明的体现, 也是规划设计者对自己素养的一种要求。

总结

降低成本是优化设计的一个永恒主题，但是随着社会进程的不断发展和更新，优化设计的思潮也要不断的深化和发展，在降低成本的基础上探索出更适应的优化设计途径探索，使企业在激烈的竞争中领先一步，为企业的发展奠定扎实的根基。