轻型钢结构在煤矿建筑中的设计及应用

宋淑芳

摘  要：煤矿建筑结构的设计中应用轻型钢结构，对于其所发挥的作用要充分认识。煤矿建筑采用轻型钢结构，不仅建筑的安全稳定性有所提高，而且建筑的美观度也得以提升，具有非常高的应用价值。该文针对轻型钢结构在煤矿建筑中的设计及应用展开研究。

关键词：轻型钢结构;煤矿建筑;设计

中图分类号：TU39              文献标志码：A

0 引言

中国建筑业不断发展，煤矿建筑的技术要求也逐渐提升，对于建筑物的质量也提出了更高的要求，不仅要求符合煤矿企业的使用要求，还要求建筑能够适应煤矿企业所在区域的复杂环境，具有较高的安全稳定性，提高建筑结构的外观视觉效果，具有经济性。煤矿建筑采用轻型钢结构，不仅能达到建设要求，而且加快了施工进度并提高了施工质量。

1 钢结构建筑的基本介绍

“钢结构建筑”与传统建筑结构不同之处在于，不再采用砌体以及钢筋混凝土框架，而是在建筑结构上实现了创新，使用了新的建筑结构形式。钢结构建筑，顾名思义，就是以钢材为主要的材料构建的建筑及结构。型钢柱和型钢梁都是使用钢板制成，使用铆钉连接起来，结合使用焊接技术，也根据施工的具体情况采用螺栓连接的方式，承重骨架就构建起来。钢结构的强度非常高，而且质量轻，密闭性好，制作简单，施工工期短。建筑工程施工中采用钢结构给施工带来诸多的便利，不仅施工场地的占地空间小而且环保，能源消耗量降低，符合当前的低碳环保要求。

其一，钢结构建筑的施工过程中，安装流程简单，而且这种结构的建筑对环境的要求不是很高，通常不会受到气候的影响。钢结构可以在工厂加工各种组件，运输到施工现场后再进行组装，建筑施工的进度大大提高。钢结构建筑与传统的建筑相比较，所采用的技术非常先进，生产规模大。与传统建筑相比较，其加工精度是非常高的。建筑工程施工中使用的材料可以控制，这是保证建筑结构质量的关键，也是降低成本的重要环节，建筑开发商的经济利润也会有所提升。

其二，钢结构的结构稳定性非常高，结构的强度也非常高，具有很大的承载力，除此之外，整个结构还具有良好的抗震性能。现代的建筑施工中已经普遍采用钢结构，处于同等应力环境下，钢构件的强度是其他的构件不能比拟的，即便是截面积非常小的构件，其承载力也是很大的，而且钢结构自身的重量要比传统的建筑自身重量小很多。

其三，轻型钢结构在建筑施工中应用是具有非常高的灵活度的。各个构件之间使用螺栓连接，可以拆卸，也可以根据需要自由组装，而且移动非常方便，能够循环利用，因此，建筑施工场地的污染大大降低，节约了材料，而且还更加环保。

2 轻型钢结构在煤矿建筑中的优化设计

2.1 煤矿建筑中的轻型钢结构要求使用标准型号的钢材

煤矿建筑中的轻型钢结构要保证质量，选择建筑材料是非常重要的，特别是煤矿矿井建筑结构的设计中，对于钢结构材料要严格要求。煤矿矿井不同，所具备的特点也会有所不同，需要按照相关的原则选择标准型号的钢材，以符合矿井自身的特点，使所使用的材料有可靠保证。最好是选择新型的建筑材料，提高材料的使用性能，且轻型钢结构的重量有所保证。

2.2 煤矿建筑中的轻型钢结构钢材选用标准

煤矿建筑中的轻型钢结构中，钢材选用要按照相关的标准进行，以保证钢结构质量。在钢结构中，钢材宜采用Q235、Q345、Q390、Q420、Q460和Q345GJ钢，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700、《低合金高强度结构钢》GB/T1591和《建筑结构用钢板》GB/T19879的规定。

在具体的煤矿建筑工程施工中，钢结构中的承重材料所采用的钢材以Q235钢、Q345钢为首选。与Q235钢相比较，Q345钢具有更高的屈服强度，通常要比Q235钢的屈服强度高40%至45%，因此，在煤矿建筑结构施工中，选用Q345钢可以节约大量的材料，保守计算，可以节约1/3左右。

煤矿矿井建筑结构施工中，吊车梁是较为常用的，在材料的选择上，多会选择A1至A3的轻级钢材料或者A4、A5的中级钢材料。在煤矿建筑的钢结构设计中，吊车梁的基础材料通常会选择轻型钢，将钢板用焊接技术连接起来。在钢板的选择上，通常会选择Q345-C型钢板，这种材料冲击韧性非常强。钢结构的焊接使用中，需要注意所采用的焊接材料要与连接件的材料符合。钢材强度不同的情况下，在连接的过程中，需要使用低强度的钢材效果会好一些。焊接技术的应用中采用手工焊接的方法，通常选用Q235钢，焊条为E43型是比较好的;如果选用Q345钢，焊条为E50型是比较合适的。

3 煤矿建筑中轻型钢结构的应用

3.1 煤矿建筑中应用轻型钢结构的优势

煤矿建筑施工的过程中应用轻型钢结构，可以使建筑空间更为灵活布局，而且对于施工环境具有很强的适应性，可以采用不同的建筑工艺，根据需要合理布置。轻型钢结构的非承重墙体可以灵活地分割房间，还可以对房间进行改造。整个煤矿建筑在使用轻质材料后变得更美观。轻型钢结构与普通的钢结构不同之处在于，其自重小，强度大，而且有很好的韧性，抗震性能非常好，具有一定的协调变形能力，建筑工程中采用这种结构可以提高安全度。轻钢结构的复合墙体还具有很好的防水效果，可以起到防火的作用和绝热、隔音的作用，降低能源消耗，而且能节省一半的混凝土材料，使建筑的重量降低3/4。

轻钢结构具有非常好的塑性，在煤矿建筑施工环境中，即便是出现超过承受能力的情况下，也不会导致突然断裂的问题。当出现地震的时候，还可以将地震造成的危害降低。在施工过程中，将腹板高度改变，可以用变截面的方式对框架的梁柱做出调整，结构就能更好地满足内力分布规律。

3.2 煤矿建筑中应用的轻型钢结构

煤矿建筑施工中采用轻型钢结构，其具有非常明显的优势。象煤矿副井井口房的施工中，井筒的施工所采取的是冻结施工的方法，周围的地基会不可避免地受到损坏。采用混凝土结构形式会导致基础埋置过深，结构超过了可承载的重量，地基就会产生不均匀变形及沉降，对整个建筑结构就会造成不良影响，增加建筑的资金投入量。采用轻型钢结构，可以减轻建筑结构的自身重量，而且其具有很好的协调变形能力，能够有效适应地基变形，确保建筑的稳定性，不会影响正常使用。轻型钢结构的成本也有较大降低，而且工程进度快，工期大大缩短。

4 结语

综上所述，当前的煤矿建筑工程施工中采用轻型钢结构，不仅适用性很高，而且还具有经济性和安全性。在轻型钢结构的设计的过程中，就需要从工程实际角度出发对该技术深入研究，还要不断地调整和创新，在提高了建筑结构的稳定性和安全性的同时，还提高了建筑的美观度。轻型钢结构设计对促进煤矿企业的持续稳定发展起到了一定的推进作用。

参考文献

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