煤礦地面建筑物結構設計探討

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1煤礦地面建筑概述

煤礦地面建筑含生活建筑和工業建筑兩種形式，其中工業建筑多為單層或兩層的較低建筑，地板和地板負荷較小，一般采用框架結構設計、鋼筋混凝土框架結構設計、框排架結構設計等。由于資源消耗大、環境污染嚴重、工期長、見效慢，這些結構設計模式已不適應現代煤礦建設的發展。

2輕鋼結構在煤礦地面建筑中的應用

輕鋼結構非常適合煤礦地面施工的需要，如井口房、駕駛室等建筑。因為煤礦建設的特殊性，如:井筒施工會對周圍地面造成沖擊，使井筒周圍的土地松動，使用傳統的鋼筋混凝土框架或排架結構，易使建筑物沉降、結構變形。輕鋼結構重量輕、變形協調能力強，只需針對基礎進行簡單的處理，就可以使工業建筑安全使用，不僅可以保證煤礦的正常工作，而且還可以降低工程造價，克服傳統結構形式的缺點。

2．1所用建筑材料混凝土和鋼材的型號標準

建筑材料的選擇是煤礦礦井建筑結構設計中關鍵的問題，選取建筑結構材料的原則是適合本礦井特點、有可靠保證的、經實踐驗證的新型建筑材料。混凝土的選用標準:煤礦礦井建筑基礎墊層多采用混凝土等級小于等于C15的素混凝土。鋼筋強度等級超過400MPa時，混凝土強度要保持在C25以上，選用C30混凝土更適合。煤礦礦井儲煤倉多采用混凝土等級C30～C40之間的預應力收稿日期:2017－03－27作者簡介:齊亞楠(1986－)，女，本科學歷，工程師，現在中煤西安設計工程有限責任公司從事結構設計工作。混凝土結構。煤礦礦井篩分車間由于受到重復荷載的鋼筋混凝土構件的重力，所選混凝土強度等級要在C30以上。鋼材的選用標準:梁和柱等縱向受力的普通鋼筋一般采用HRB400級、HRB500級、HRBF500級。在實際施工中大多采用HRB400級的鋼筋，相應的混凝土一般采用C30。承重鋼結構材料采用Q345鋼、Q390鋼和Q420鋼比較適宜。按強度控制結構構件的截面時，由于Q345鋼的屈服強度比較高，比Q235鋼的屈服強度提高了約45%，所以采用Q345鋼比Q235鋼能夠節約30%左右。在煤礦礦井建筑結構中常用的吊車梁，多數都是輕(A1～A3)級或中級(A4、A5)，通常情況下設計為鉸接。多采用型鋼作為吊車梁的基礎材料，采用鋼板進行焊接制作時，一般選用Q345－C型鋼板來保證它的沖擊韌性。鋼結構的焊接材料要與連接件材料相適應，如果不同強度的鋼材進行連接，一般情況下使用強度低的鋼材比較適應。進行手工焊接的時候，Q235鋼材通常用E43型焊條;Q345通常采用E50型焊條。

2．2一般情況下的建筑系數取值要求

2．2．1建筑梁的扭矩折減系數取值要求

由于機房里有比較多的吊掛物件，并且在建筑墻面上有很多洞孔，所以機房周圍要適當設置一些輔助支撐設備。在進行建筑結構設計的時候，為了能夠使數值更加精確，建筑梁扭矩折減系數必須要符合工藝設計的要求。一般情況下，要按照建筑孔洞的尺寸來計算梁扭矩折減系數，調整的范圍0．3－0．4。

2．2．2建筑活載組合值系數的取值要求

大部分煤礦礦井建筑物的樓面活載組合值系數不同。一般情況下工業場地內的井口房、提升機房、輸送機棧橋、翻車機房等活載組合值系數為0．1，在篩分樓、選矸樓、轉載站、煤倉等活載組合值系數為0．9。因此，為了能使各個數值更加精準，并且符合建筑工程的質量標準要求，在設計煤礦礦井建筑結構的時候，必須要按照工業場地的建筑類型，嚴格選擇活載組合系數進行設計。

3優化煤礦地面建筑環境的功能性設計

在煤礦地面建筑的優化設計中，不僅要優化建筑材料的使用，還要優化周邊環境。

3．1建筑環境視覺效果的設計與優化

現存煤礦建筑大都是20世紀60年代建設的，受當時經濟因素的影響，墻面都是清水或混水鋼筋混凝土的材質，經過長期的風化剝蝕，許多建筑雖然能夠繼續使用，但外觀陳舊了，對煤礦地面環境外觀美產生嚴重影響。從技術角度分析，比較總體規劃如新建、拆除、擴建等，與在建筑布局、造型、容積、色彩、款式等方面重新科學優化設計，建筑環境視覺效果加以改進。通過對建筑設計風格的優化，改變煤礦建設舊模式形式單調為多元化趨勢，將矩形平面設計規則為不規則形狀，梯形、圓形、多邊形;增加凹凸線、虛線直線、圓弧、彎曲的形狀;在一個單一的色調裝飾墻外壁表面采用多彩漆;除對不同顏色的外墻磚粘貼的低層建筑外，改變了原有的僵化的風格。

3．2建筑能耗優化設計

在當前低碳環保倡導的口號下，合理使用自然采光、通風、采暖圍護結構、屋面結構、地板保溫等。根據不同地理環境的要求，充分利用周圍的自然環境，實現健康、節能設計。改變煤礦地面建設現狀，充分利用自然采光在冬季取暖和夏季乘涼，優化設計中充分利用自然采光，自然通風，余熱，設置遮陽組件;代替普通黏土磚墻的輕質復合墻體，工人經常修理工作所用房間、礦燈房間、起重燈具房間等更應如此;優化設計屋頂為坡屋頂，有利于排水滲漏，同時也能改善室內微氣候舒適性。

作者:齊亞楠 單位:中煤西安設計工程有限責任公司

參考文獻:

［1］李合章．煤礦采空區對地面建筑物的影響及預防對策［J］．煤炭技術，2013，(9):135－136．