Стальной каркас многоэтажного производственного здания
1. Основные виды промышленных зданий и предъявляемые к ним требования.
2. Принципы объемно-планировочных решений одноэтажных промышленны зданий.
3. Принципы объемно-планировочных решений многоэтажных промышленных зданий.
Каркас одноэтажных и многоэтажных промышленных зданий состоит из поперечных рам, образованных колоннами и несущими конструкциями покрытия (балки, фермы, арки и др.), и продольных элементов: фундаментных, подкрановых и обвязочных балок, подстропильных конструкций, плит покрытия и перекрытия и связей (рис.12.3 и 12.4). Если несущие конструкции покрытий выполняют в виде пространственных систем - сводов, куполов, оболочек, складок и других, то они одновременно являются продольными и поперечными элементами каркаса.
Каркасы промышленных зданий монтируют в основном из сборных железобетонных конструкций, стали и реже из монолитного железобетона, древесины и пластмасс.
Выбирая материал, надо учитывать размеры пролетов и шаг колонн, высоту зданий, величину и характер действующих на каркас нагрузок, параметры воздушной среды производства, наличие агрессивных факторов, требования огнестойкости, долговечности и технико-экономические предпосылки.
Несущий каркас чаще всего выполняют целиком из железобетона или стали и смешанным. Устройство железобетонного каркаса в сравнении со стальным дает возможность экономить до 60% стали. Элементы каркаса подвергаются силовым и несиловым влияниям (рис.13.1). Силовые воздействия возникают от постоянных и временных нагрузок. В связи с этим элементы каркаса должны отвечать требованиям прочности и устойчивости.
Под воздействием несиловых влияний и внутренней среды в виде положительных и отрицательных температур, тепловых ударов, жидкой и парообразной влаги, воздуха и содержащихся в воздухе химических веществ элементы каркаса должны отвечать требованиям долговечности.
Одноэтажные промышленные здания с типовыми унифицированными конструкциями с укрупненной сеткой колонн могут иметь конструктивные схемы с применением подстропильных конструкций или без них (рис.13.2).
При выборе каркаса из стальных элементов надо учитывать величину пролетов, режим работы кранов, величину нагрузок от кранов и покрытия и другие факторы. Стальные конструкции элементов каркаса применяют главным образом в цехах заводов, в которых используют краны тяжелого и непрерывного режима работы. При этом надо широко применять легкие конструкции массового изготовления.
Рис.13.2 – Конструктивные схемы одноэтажного промышленного здания:
а – с шагом колонн 6 м; б – то же, с подстропильными конструкциями,
при шаге крайних колонн 6 м
Каркасы многоэтажных зданий устраивают также из унифицированных железобетонных элементов заводского изготовления с балочными или безбалочными перекрытиями (рис.13.3). Балочные перекрытия как более простые и более универсальные применяют чаще. Безбалочные перекрытия используют при больших полезных нагрузках и необходимости получить гладкую поверхность потолка для устройства подвесного транспорта, развязки в разных направлениях коммуникаций, а также для улучшения санитарно-гигиенических качеств помещений.
Рис.13.3 – Каркасы многоэтажных промышленных зданий:
а - балочный, при оперании ригелей на консоли колонн (І - вариант перекрытий с опиранием ребристых плит на полке ригелей; ІІ – то же, с опиранием плит по верху ригелей); б - балочный, при бесконсольном опирании ригелей (ІІІ - перекрытия с ребристыми плитами; ІV - то же, с многопустотными); в - безбалочный с надколонными плитами, расположенными в двух направлениях; г - то же, с надколонными плитами, расположенными в одном направлении; 1 - ригель продольной рамы; 2 – сантехническая панель
Каркас многоэтажного промышленного здания
Поэтажное расположение цехов в многоэтажных зданиях делает их более компактными с меньшей протяженностью коммуникаций, меньшей площадью застройки, а также кровли и наружных ограждающих конструкций. Многоэтажные промздания обычно возводят каркасными с полным или неполным каркасом.
Элементы каркаса многоэтажного здания должны обладать высокой прочностью, устойчивостью, долговечностью, огнестойкостью поэтому для этих зданий применяют ж/б конструкции монолитные и сборные. Стальной каркас применяется при больших нагрузках, при наличие динамических воздействий а несущие конструкции, при строительстве в трудно доступных местах. Колоны и ригели в стальных каркасах выполняются двутаврового сечения.
Монолитные ж/б каркасы рамные в общих направлениях предают зданию жесткость и устойчивость.
Сборные ж/б каркасы подразделяются на балочные и безбалочные. Каркас с балочным перекрытием состоит из фундаментов, колон, ригелей (прогонов) , плит перекрытия и связей. Каркас состоит из поперечных рам образуемых колонами и ригелей при их жестком соединении. Рама обеспечивает жесткость и устойчивость здания в поперечном направлении а связи обеспечивают жесткость в продольном направлении. Связи устанавливаются в каждом ряду колон, в середине температурного блока на всех этажах.
Колоны каркаса разделяют на крайние и средние а также на одна и двухконсольные. Основной тип колон это колоны высотой в 2 этажа. А дополнительные в1 и 3 этажа. Стык между колонами размещается на 600 или 1200 мм выше плит перекрытия.
Ригели перекрытия применяются таврового и прямоугольного сечения
Плиты межэтажных перекрытии применяют ребристые, плоски, пустотные.
Плиты перекрытия крепят к ригелям колонная и между собой сваркой закладных деталей.
Фундаменты промышленных зданий
Фундаменты промышленных зданий.
Несущие стены устанавливают на фундаментные балки. Отметка верха столбиков зависит от высоты фундаментных балок и может составлять -0.350;-0.450;-0.650мм. длина фундаментных балок согласуется с размерами подколонника с местом укладки. Верх фундаментных балок устраивают на 30 см ниже чистого пола -0.0030. на этом же уровне устраивают гидроизоляцию.
Железобетонные колонны промышленных зданий
По расположению в плане их подразделяют на колонны крайних и средних рядов. Те и другие могут быть бесконсольными и консольными. Бесконсольные применяют в пролетах без мостовых кранов или с подвесными кран-балками, а колонны, с консолями - в пролетах, оборудованных мостовыми кранами. В зависимости от вида поперечного сечения колонны бывают прямоугольные, двутаврового профиля и двухветвевые.
В бескрановых пролетах и в пролетах с подвесным подъемно-транспортным оборудованием грузоподъемностью до 5 т унифицированные сборные железобетонные колонны при шаге 6 и 12 м выполняют:
- при высоте помещений 3,6. 9,6 м и пролетах 12; 18; 24 м - постоянного сечения;
- при высоте помещений 10,8 и 12,6 м и пролетах 18; 24; 30 м, а также при высоте помещений 14,4; 16,2 и 18 м и пролетах 24; 30; 36 м - переменного по высоте сечения, в нижней части - сквозными.
Унифицированные размеры сечений колонн применяют следующие:
- для прямоугольных -400X400, 400X600, 400X800, 500X500, 500X600 и 500X800мм;
- для двутавровых - 400X600 и 400X800 мм;
-для двухветвевых - 400X1000; 500X1000,500X1300, 500x1400, 500X1500,600X1400, 600Х 1900, 600X2400 мм.
Колонны с консолями состоят из подкрановой и надкрановой (верхней) части. Надкрановую часть, поддерживающую элементы покрытия, называют надколонником. В двухветвевых колоннах надколонник делают из одной ветви, вследствие чего для опирания подкрановых балок создаются уступы. Просветы между ветвями двухветвевых колонн используются для пропуска технологических и сантехнических коммуникаций.
Длину колонн принимают с учетом высоты помещения и глубины заделки их в фундамент, которая принимается:
- для колонн прямоугольного сечения без мостовых кранов - 750 мм;
- для колонн прямоугольного и двутаврового сечения с мостовыми кранами - 850мм;
- для двухветвевых колонн - 900. 1200 мм.
Для крепления к колоннам стропильных конструкций (ферм или балок) на оголовках колонн расположены опорные стальные листы и анкеры. Кроме того, для крепления подкрановых балок предназначены закладные детали, находящиеся на консолях колонн. Колонны продольных наружных рядов имеют по высоте через каждые 1200 мм стальные закладные детали для крепления к ним стеновых панелей. Для выверки по разбивочным осям на всех гранях колонн, а также на двух гранях каждой консоли наносят вертикальные риски в виде треугольных канавок глубиной по 50 мм. Риски делают на уровне верха фундаментного стакана, на верхнем конце колонны и на боковых гранях подкрановых и других консолей.
При шаге колонн 12 м и длине стеновых панелей 6 м помимо основных колонн в зданиях предусматривают второстепенные колонны (фахверковые). Фахверковые колонны устанавливают также в торцах зданий для восприятия ветровых усилий элементами заполнения стены. При высоте помещений до 4,2 м фахверковые колонны делают из стальных прокатных профилей, а при большей высоте - из железобетона. Длину торцовых железобетонных фахверковых колонн принимают на 100. 150 мм меньше основных колонн, чтобы образовать зазор между их верхом и нижним поясом стропильных конструкций покрытия. Фахверковые колонны жестко заделывают в фундаментах и шарнирно крепят к элементам покрытия.
Металлические колонны промышленных зданий
Металлические колонны каркаса промзданий подразделяются на сплошные (одноветвевые) для зданий без кранов или для зданий со средними мостовыми кранами и на решетчатые (двухветвевые) для зданий со средними и тяжелыми мостовыми кранами. Соединения элементов колонн выполняют сварными, реже болтовыми или клепаными. Сплошные колонны чаше всего выполняют из прокатных профилей. Сквозные колонны состоят из отдельных ветвей, соединенных решеткой. Сплошные колонны менее трудоемки по сравнению со сквозными, но требуют большего расхода стали.
Нагрузка oт колонн на фундаменты передается через опорные части колонн (опорные листы и траверсы), которые соединяются с бетоном фундаментов анкерными болтами.
Фахверковые колонны промышленных зданий
Фахверковые колонны торцовых и продольных стен выполняют обычно из широкополочных двутавров. Внизу их шарнирно опирают на железобетонные фундаменты, а сверху шарнирно крепят к стропильным конструкциям, плитам покрытия или вертикальным связевым фермам. При наличии ветровых ферм, которые располагают через 10—12 м по высоте стены, фахверковые колонны крепят и к ним. Верх фахверковых колонн располагают на 150 мм ниже уровня нижнего пояса стропильных конструкций. До высоты стропильной конструкции колонны наращивают надставками из двутавра, а до высоты парапета— насадками из уголков.
Верхние концы колонн к стропильной ферме шарнирно прикреплены с помощью изогнутых пластин — листовых шарниров. Листовой шарнир дает возможность передавать ветровые нагрузки на основной каркас и устраняет вертикальные воздействия покрытия на стойки фахверка. В зданиях с кирпичными стенами при тяжелом режиме работы кранов в состав фахверка вводят ригели, выполняемые из швеллеров или двутавров. Места расположения ригелей увязывают с проемами окон и ворот.
Подкрановые балки
На подкрановые балки опираются рельсы, по которым передвигаются мостовые краны. Кроме того, эти балки служат продольными элементами каркаса здания и обеспечивают его пространственную жесткость.
Подкрановые балки могут быть сборными железобетонными или стальными. Для кранов грузоподъемностью до 30т с легким и средним режимом работы применяют подкрановые балки из сборного, предварительно напряженного железобетона. При грузоподъемности кранов свыше 30т, шаге колонн 12м и более, а также для кранов с тяжелым режимом работы применяются стальные подкрановые балки.
Сборные железобетонные подкрановые балки могут быть разрезные и неразрезные. Разрезные балки применяются чаще, так как они проще в монтаже. При устройстве неразрезных балок снижается расход арматуры, однако усложняется решение стыка между ними.
В зависимости от положения балок вдоль кранового пути различают балки средние и крайние, располагаемые у поперечных температурных швов и у торцов здания. Балки, расположенные у температурного шва и у торца здания, принимают одинаковых размеров со средними. Отличаются они тем, что на расстоянии 500 мм от торца балок вводятся дополнительные закладные детали для крепления их к колоннам.
Железобетонные балки пролетом 6 м имеют тавровое сечение с утолщением стенки на опорах, а пролетом 12м проектируются двутавровыми с несимметричным профилем (верхняя полка шире нижней).
Верхние полки подкрановых балок служат для крепления к ним крановых рельсов, а также для восприятия горизонтальных инерционных усилий, вызываемых торможением крановой тележки.
Подкрановые балки крепят сваркой закладных опорных щитов к консолям колонн, а к надколеннику вертикально поставленными стальными накладками, приваренными к закладным деталям колонн и подкрановых балок.
Зазоры между торцами балок и между балками и колонной заполняют бетоном класса не ниже В15. Это необходимо для восприятия усилий, возникающих при торможении кранов.
Крановый путь крепят к подкрановым балкам, используя болты, изогнутые петли и специальные крюки. Для пропуска болтов в полках балок через 750 мм предусмотрены отверстия, образуемые газовыми трубками, устанавливаемыми при бетонировании. В целях снижения шума при движении кранов и уменьшения динамических воздействий на балки под рельсы укладывают упругие прокладки, повышающие также долговечность крановых путей. Концы рельсов в пределах температурного блока соединяют при помощи сварки, а у температурных швов - посредством накладок на болтах.
Во избежание ударов мостовых кранов о торцевые стены здания на концах подкрановых путей ставят стальные упоры. Упор для крана состоит из стального каркаса, к верхней части которого прикреплены болтами два дубовых или буковых антисептированных бруса. Стальной каркас упора крепят к подкрановой балке. Энергия удара движущегося крана настолько велика, что запроектировать упор, ударившись о который кран остановился бы и упор остался бы неповрежденным, очень трудно. Поэтому у кранов устраивают концевые выключатели и систему автоблокировки, обеспечивающие отключение и торможение крана у торцов здания.
Стальные подкрановые балки. Комплекс подкрановых конструкций включает в себя подкрановые балки, крепления балок к колоннам, тормозные балки, крановый рельс с креплением его к подкрановой балке и крановые упоры в торцах здания. Основные несущие элементы подкрановых конструкций - подкрановые балки могут быть различными по своей конструктивной форме. Наиболее часто применяются сплошные подкрановые балки как разрезные, так и неразрезные. Для этих балок разработаны типовые чертежи, которые следует широко применять при проектировании промышленных зданий. При легких кранах и больших шагах колонн целесообразны решетчатые подкрановые балки, применение которых позволяет экономить сталь. При больших пролетах и тяжелых кранах часто применяют комбинированные системы, объединяющие в себе подкрановую балку и подстропильную ферму, так называемые подкраново-подстропильные фермы.
Сплошные подкрановые балки имеют двутавровое сечение. При шаге колонн 6 м это сечение принимается несимметричным (с развитым верхним поясом); при шаге колонн 12м - симметричным. Для кранов грузоподъемностью до 10т и пролетах 6м применяют прокатные двутавры с верхним поясом, усиленным листом или уголками для восприятия горизонтальных сил. Для балок больших пролетов и больших грузоподъемностей кранов применяют сварные двутавровые балки с горизонтальной тормозной балкой, которая одновременно служит площадкой для обслуживания подкрановых путей. С этой целью по тормозным балкам (фермам) укладывают настил, а вдоль проходов устраивают ограждение.
Для мостовых кранов применяют специальные крановые рельсы (КР), тип которых для данных кранов указывается в ГОСТах на краны. При кранах грузоподъемностью до 20 т включительно разрешается применять железно-дорожные рельсы. Иногда в качестве кранового рельса применяется квадратная сталь. Способ крепления крановых рельсов к верхнему поясу подкрановых балок зависит от вида рельсов.
В торцах здания на подкрановых балках устанавливают крановые упоры, которые ограничивают рабочую зону крана.
Конструкции металлического каркаса многоэтажных промышленных зданий.
Металлические каркасы одноэтажных производственных зданий проектируют как плоскостные стоечно-балочные системы, монтируемые из сборных металлических элементов заводского изготовления. Они должны обладать необходимой прочностью и пространственной устойчивостью.
В поперечном направлении прочность и устойчивость обеспечиваются системой одно- или многопролетных рам, стойки которых чаще всего жестко защемлены в фундамент, а вверху имеют шарнирную связь с несущими элементами покрытия — ригелями. Шарнирное крепление вверху обусловливается тем, что обеспечить жесткую связь ригеля с колон ной значительно сложнее, чем шарнирную, и, кроме того, возникают большие возможности типизации элементов каркаса.
В продольную раму каркаса включаются все колонны поперечных рам температурного блока, находящиеся на одной оси, с расположенными по ним подкрановыми балками или распорками и вертикальными связями, установленными между колоннами . -На устойчивость каркаса в продольном направлении оказывают влияние высота здания, наличие диска, обеспечивающего равномерное распределение горизонтальных усилий, возникающих при ветре и торможении мостовых кранов, железобетонные настилы, укладываемые по ригелям рам температурного блока, привариваются к их верхнему поясу. Швы между настилами замоноличиваются.
Фундаменты. В ж.б. каркасе ф-ты проектируют:
6.7. По конструктивному решению ф-ты: отдельностоящие, свайные(для глубокого заложения)
8. По способу возведения: сборные, монолитные
9. Материал: железобетон
10. Заделка колонн в ф-т: пенькового типа(мет.каркас иил смешанный).
Глубина заложения зависит от: грунта основания, наличия или отсутствия подвала, уровня промерзания грунта. Уровня грунтовых вод. Колеблется в пределах 1,35-3,75м. Масса элементов сборного ф-та до 6т. Фундаментная опорная плита укладывается на выравнивающий слой песка или утрамбованного щебня.
В фундаментов пенькового типа соединение обеспечивается путем сварки арматурных выпусков.
Наружные и внутренние самонесущие стены опирают на фундаментные ж.б. балки. которые укладываются между подколонниками ф-та на ж.б. столбики(приливы) размерами 300х600мм.Длина балок зависит от ширины подколонника и места укладки.
Верх фундаментных балок на отм. -0,030м. Поверх ф-тной балки устраивается гидроизоляция из ЦПР или 1-2 слоев рулонного материала на битумной мастике.
Колонны. Стальные колонны каркаса в зависимости от их поперечного сечения разделяют на сплошные постоянного и переменного сечения (рис. 25.1, а), решетчатые (сквозные) переменного сечения (рис. 25.1, б), раздельные переменного сечения (рис. 25.1, в). Колонны устраивают для бескрановых зданий и для зданий, оборудованных кранами; колонны принимают совместно нагрузки от покрытия и от кранов (см. рис. 25.1, а, б). Кроме того, при большой грузоподъемности кранов колонны раздельно воспринимают нагрузки от покрытия и от кранов (см. рис. 25.1, в). Соединения элементов колонн выполняют сварными, а при особо тяжелых крановых нагрузках — клепаными. Нагрузку от колонн на фундаменты передают через башмаки, которые крепят к фундаментам анкерными болтами. Размеры башмаков определяют расчетом; они зависят от величин нагрузок, передаваемых колоннами
Обвязочные балки в стальном каркасе устраивают из одного профиля (швеллера или двутавра) или составного сечения.
Стальные подкрановые балки могут быть разрезными и неразрезными, сплошными и решетчатыми. Разрезные подкрановые балки и фермы (рис. 25.4, а, б), получили наибольшее распространение. Они просты в конструктивном решении, индустриальны, но по сравнению с неразрезными имеют несколько больший расход стали. Неразрезные подкрановые балки (см. рис.
25.4, б) имеют лучшие условия эксплуатации подкрановых путей.
На рис. 25.5 представлены подкрановые балки: сплошные — прокатные из двутавра и составные — сварные или клепаные (рис. 25.5, а), решетчатые — шпренгельного типа (рис. 25.5, б) и в виде ферм (рис. 25.5, в).
Стальные фермы могут быть различной формы и очертания, выбор типа ферм зависит он назначения и объемно-планировочного решения промышленного здания. В практике строительства применяют фермы с параллельными поясами, полигональные, треугольные, с параллельными поясами с затяжкой, сегментные, параболические и др.
Фермы с параллельными поясами применяют для зданий с плоским покрытием, а также для устройства подстропильных конструкций. Их пролет может достигать 60 м и более. Полигональные фермы устраивают при покрытиях с рулонной кровлей при пролетах до 36 м. Треугольные фермы дают возможность осуществить покрытия с крутыми кровлями из асбесто-цементных или стальных листов, вследствие чего высота ферм в середине пролета достигает значительных размеров, а это ограничивает их пролеты величиной 36—48 м.
Фермы с крутыми скатами (рис. 25.8, в) используют для пролетов 18, 24, 30 и 36 м при кровлях из листовых материалов. Размеры панелей ферм унифицированы и соответствуют укрупненным модулям, т. е. 1,5 м. Высота полигональных ферм на опорах для всех пролетов принята одинаковой — 2,2 и 0,45 м при крутых скатных кровлях.
Большепролетные фермы (рис. 25.9) могут перекрывать пролеты до 90 м и иметь различные схемы решеток: треугольную, раскосную, крестовую и др. Выбор схемы решетки зависит от характера приложения нагрузки, очертания и высоты ферм. ь
Элементы фермы: верхний и нижний пояса, стойки и раскосы — выполняют из прокатных уголков в виде стержней парного профиля. Соединяют стержни в узлах сваркой при помощи фасонок (косынок) из листовой стали, располагаемых между уголками (рис. 25.10). В целях унификации узловых соединений решетку в типовых полигональных фермах и в фермах с параллельными поясами принимают треугольной.
Стальные рамы предназначены для устройства несущих конструкций покрытий при больших пролетах. По сравнению с балочными рамные покрытия имеют меньшую массу, большую жесткость в поперечном направлении и меньшую высоту ригеля. Недостатками рамных конструкций являются большая ширина колонн и чувствительность к неравномерным осадкам опор удобные в изготовлении, транспортировании и монтаже (рис. 25.15, а). При больших пролетах в промышленных зданиях целесообразна укрупненная разбивочная сетка вертикальных несущих конструкций. В этом случае прибегают к комбинированному решению, применяя в качестве поперечных несущих конструкций — арки, а в качестве продольных конструкций — фермы (рис. 25.15, б). В целях освещения внутреннего пространства естественным светом продольные фермы опирающиеся на поперечные арки, приподнимают и создают таким образом зубчатый (шедового типа) профиль покрытия, идущий по очертанию поперечных арок (рис. 25.15, в).
Связи. Пространственную жесткость и устойчивость ферм, рам, арок и других плоскостных конструкций каркаса зданий обеспечивают системой связей, устанавливаемых между этими конструкциями (рис. 25.16).
В покрытиях устраивают горизонтальные (продольные и поперечные) и вертикальные связи, а между колоннами устанавливают продольные вертикальные связи.
Продольные горизонтальные связи располагают вдоль рядов колонн в плоскостях нижнего и верхнего поясов крайних панелей ферм. Они представляют собой продольные связевые фермы с параллельными поясами. Поперечные горизонтальные связи образуют поясами двух смежных стропиль ных ферм и расположенной между ними решеткой. Их устраивают у торцов здания, а также с обеих сторон каждого деформационного шва, а при большом расстоянии между деформационными швами — через каждые 60 м.
Горизонтальные поперечные связи по верхним и нижним поясам ферм совмещают в плане.
Если несущую конструкцию ограждающей части покрытия выполняют из крупноразмерных железобетонных плит, то они образуют жесткий диск и выполняют функции горизонтальных связей по верхним поясам ферм. При прогонном варианте покрытия устойчивость верхних поясов ферм, расположенных в промежутках между двумя поперечными связевыми фермами, обеспечивают прогонами, а над участками под фонарями — специальными растяжками из уголков.
Вертикальные связи в покрытии служат опорами для поперечных горизонтальных связевых ферм и гарантируют правильность взаимного расположения в вертикальной плоскости стропильных ферм при монтаже.
Покрытие. Совмещают в себе функции перекрытия и крыши; бесчердачные; из несущих и ограждающих элементов.
3. Плоские: балки, фермы, рамы, арки.
4. Пространственные: оболочки, складки, купола, своды, висячие системы
Стены промышленных зданий. Конструктивные схемы. Типы. Воздействия на стены. Требования к ним.
Стены производственных зданий по сравнению со стенами гражданских зданий подвергнуты более сложному комплексу внешних и внутренних силовых и несиловых воздействий (рис. 27.1). Поэтому к конструктивному решению стен промышленных зданий предъявляются не только общие требования, но и требования, свойственные в каждом отдельном случае характеру технологического процесса.
Наружные стены совместно с покрытиями защищают внутреннее пространство зданий от различных внешних воздействий, зависящих от конкретно заданного климатического района строительства.
Температурно-влажностный режим внутренней среды производственных помещений и климатические условия района строительства — решающие исходные данные, на основе которых устанавливают необходимую величину сопротивления теплопередаче стен.
В зависимости от конструктивной схемы здания и по роду статической работы стены подразделяют на несущие, самонесущие и навесные.
Несущие стены воспринимают нагрузки от собственной массы, покрытий, перекрытий и в ряде случаев от подъем но-транспортного оборудования. В промышленном строительстве несущие стены применяют редко, для их устройства используют кирпич, крупные и мелкие блоки и др. ^ ^Самонесущие стены воспринимают
нагрузки от собственной массы, ветра и передают их на каркас при помощи гибких или скользящих связей, не препятствующих осадке стен. Самонесущие стены выполняют в виде крупных панелей или блоков и каменных материалов; первое решение — более индустриальное, а следовательно, более рациональное и предпочтительное.
Навесные стены воспринимают нагрузки от собственной массы и ветровые нагрузки в пределах только одного этажа при многоэтажных зданиях или в пределах одного шага(одной панели) в одноэтажных каркасных зданиях. Эти стены выполняют в основном функции ограждающих конструкций, так как свою массу они передают на каркас через опорные стальные столики или через обвязочные балки Навесные стеновые панели изготовляют из легких материалов, благодаря чему не требуется дополнительного усиления колонн каркаса. Этому требованию в большей мере отвечают многослойные панельные конструкции и листовые материалы.
Для предохранения стен от проникания грунтовой влаги в их нижней части устраивают гидроизоляцию из рулонных материалов или из цементного раствора. Гидроизоляционный слой укладывают между фундаментными балками, на которые опирают стены, и нижней частью стен на отметке 0,03, т. е. на 30 мм ниже уровня пола. Дождевые и талые воды отводят от стен путем устройства отмостки.
Стены из крупных панелей
Применяются в виду экономичности строительства(полная заводская готовность) и сокращения сроков строительства. Различают однослойные и трехслойные конструкции панелей. Однослойные: имеют внутренний и наружный отделочный слой и армированный средний слой из легкого ячеистого бетона. Трехслойные: внутр. и наруж. отделочный слой, снаружи внутрь – слой из легкого бетона, эффективный утеплитель (пенополистирол), слой тяжелого бетона. Виды панелей: цокольная(1,2м), рядовые(h=1,2, 1,5, 1,8м L=6;12м), угловые (h=1,2, 1,5, 1,8м L=6,33;12,33м), перемычечные, парапетные(h=0.9м), карнизные(h=1,5м), простеночные(l=1.2м). Толщина стен 200,240,300,350,400мм. Стеновые панели опирают на фундаментные балки, последующие панели подвешивают при помощи закладных деталей к колоннам(фахверкам)
Стены из кирпича и крупных блоков.
В строительстве пром.зд применяются реже и в основном для отдельностоящих пром.зд.
Стены из кирпича. Толщина стен рассчитываются исходя я теплотехнического расчета и среднем составляет 250-510мм. Для усиления стен применяются вертикальные элементы - пилястры, выступы, повышающие жесткость конструкций, если на стены оприаются конструкции покрытия. Самонесущие стены выносят за наруж. грань колонн каркаса. В качестве надпроемных перемычек используются обвязочные балки. Связь стен и колонн осуществляется с помощью анкером и клямеров через каждые 1,2-2,4м
Стены из крупных блоков изготавливаются из легкого ячеистого бетона. Толщина стен – 300,400,500мм. Габариты блокоа Lxh: рядовые 1000(3000)х600(1200), угловые 1300(2250)х600(1200), перемычечные 3500(6000)х600, парапетные 1000(3000)х600, карнизные1000(3000)х600. Длина блока кратна 50М(500мм). Укладывают с перевязкой и расшивкой швов.
Ограждающие элементы покрытий промышленных зданий. Воздействия на покрытие. Требования, предъявляемые к ним, материалы.
К ограждающим конструкциям предъявляются след.требования:
· Хорошие изоляционные качества
· Пожаро- и вызрывобезопасность
· Долговечность и корр.стойкость
· Индустриальность и экономичность в строительстве и эксплуатационных условий.
1. По наличию чердака: бесчердачные с тех.этажом
2. По водоотводу: внутренний, наружный
3.
По конструктивному решению: прогонная, беспрогонная
4. По утепляющим качествам покрытия: утепленные, холодные
На выбор ограждающих конструкций влияет комплекс внутр и внешних воздействий.
Основные типы конструкций:
1. Утепленные с несущими ж.б плитами
2. Утепленные с несущими конструкциями из металла(прогонами)
3. неутепленные с несущими ж.б плитами
4. неутепленные с несущими конструкциями из металла(прогонами).
Состав покрытия для пункта 1-2: несущая конструкция(плиты или прогоны), пароизоляция, теплоизоляция, стяжка ЦПР, кровля. Состав покрытия для пункта 3-4: несущая конструкция, стяжка, кровля. Плиты имеют габариты: ширина 1,5м, 3м, длина 6м, 12м, высота 0,3м. прогоны – швеллера №14,16,18,20, длиной 6м, 12м. По прогонам устраиваются зачастую: проф.настил, трехслойные панели с мет.обшивками, асбестоцем.плиты, монопанели, оцинкованный стальной лист.
СТАЛЬНЫЕ КАРКАСЫ ОДНОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ
Применение стальных конструкций для каркасов одноэтажных промышленных зданий особенно целесообразно в отдаленных районах нашей страны (Дальний Восток, Крайний Север, Сибирь и др.), труднодоступных и сейсмических районах.
Стальной каркас одноэтажного промышленного здания имеет конструктивную схему, аналогичную железобетонному каркасу.
Стальные колонны каркасав зависимости от их поперечного сечения разделяют на сплошные постоянного и переменного сечения, решетчатые (сквозные) переменного сечения, раздельные переменного сечения Нагрузку от колонн на фундаменты передают через башмаки, которые крепят к фундаментам анкерными болтами. Размеры башмаков определяют расчетом; они зависят от величин нагрузок, передаваемых колоннами. Башмаки располагают на 500— 600 мм ниже уровня пола. Во избежание коррозии башмак обетонивают. Фундаментные балки при стальных каркасах выполняют железобетонными.
Обвязочные балкив стальном каркасе устраивают из одного профиля (швеллера или двутавра) или составного сечения.
Стальные фермымогут быть различной формы и очертания, выбор типа ферм зависит он назначения и объемно-планировочного решения промышленного здания. В практике строительства применяют фермы с параллельными поясами, полигональные, треугольные, с параллельными поясами с затяжкой, сегментные, параболические и др.
Стальные рамыпредназначены для устройства несущих конструкций покрытий при больших пролетах. По сравнению с балочными рамные покрытия имеют меньшую массу, большую жесткость в поперечном направлении и меньшую высоту ригеля. Недостатками рамных конструкций являются большая ширина колонн и чувствительность к неравномерным осадкам опор
КАРКАСЫ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИИ
Для легкой, пищевой, электротехнической, химической, машино- и приборостроительной промышленности, как правило, строят многоэтажные здания с сеткой колонн 6 Хби9 Хбм с одинаковыми пролетами во всех этажах, с увеличенными пролетами в верхних этажах и подвесными или опорными кранами.
Элементы каркаса многоэтажных промышленных зданий должны обладать высокой прочностью, устойчивостью, долговечностью, огнестойкостью. Поэтому для этих зданий применяют железобетонные конструкции, которые могут быть монолитными, сборно-монолитными и сборными.
Стальной каркас применяют при больших нагрузках, при наличии динамических воздействий на несущие конструкции от работы оборудования или при строительстве зданий в труднодоступной местности. Стальные колонны и ригели, как правило, изготовляют двутаврового сечения.
Каркасы из унифицированных железобетонных элементов заводского изготовления бывают с балочными или безбалочными перекрытиями. Балочные перекрытия как более простые и универсальные применяют чаще. Безбалочные перекрытия применяют при больших полезных нагрузках и при необходимости получить гладкую поверхность потолка, что позволяет устраивать подвесной транспорт и развязку коммуникаций в любом направлении, а также улучшает санитарно-гигиенические качества помещений.
Железобетонный каркас многоэтажных зданий с балочными перекрытиямипредназначен для зданий высотой до пяти этажей с сеткой колонн 6x6 и 9X6 м. Основные элементы каркаса: колонны с фундаментами, ригели (прогоны), плиты перекрытий и связи. Ригели каркаса изготовляют прямоугольной формы и с полками, их располагают, как правило, поперек и в отдельных случаях вдоль здания. Совместно с колоннами ригели образуют рамы.
Каркас состоит обычно из поперечных рам, на ригели которых укладывают плиты перекрытий. Рамы каркаса собирают из вертикальных элементов колонн и горизонтальных элементов ригелей, которые соединяют между собой в узлах. Поперечные рамы каркаса обеспечивают жесткость здания в поперечном направлении, а плиты перекрытий и стальные вертикальные связи между колоннами — в продольном. При значительных горизонтальных нагрузках в продольном направлении здания устанавливают ригели, жестко соединяемые с колоннами, которые образуют продольные рамы каркаса.
Колонны каркаса разделяют на крайние и средние. Для опирания ригелей у колонн предусмотрены консоли. Основной тип колонны — высотой в два этажа, дополнительный — высотой в один этаж сечением 400 X 400 и 400 X 600 мм. Колонны устанавливают в стаканы железобетонных фундаментов, верх которых располагают на 150 мм ниже уровня чистого пола первого этажа.
Для устройства перекрытий применяют ребристые плиты двух типов: основные шириной 1500 мм и доборные шириной 750 мм. Высота плит 400 мм. Короткие плиты длиной 5050 и 5550 мм укладывают у деформационных швов и у торцов здания. Плиты перекрытий опирают на полки ригеля или на верхнюю плоскость ригеля. Второй вариант применяют в случаях, когда в перекрытиях необходимо устраивать большие проемы для провисающего оборудования. При равномерно распределенной нагрузке принимают опирание плит на полки ригелей, что уменьшает высоту перекрытия.
Колонны стыкуют путем приварки стыковых стержней к стальным оголовкам колонн. Зазор между торцами колонн тщательно зачеканивают жестким раствором, затем стык обертывают металлической сеткой и замоноличивают.
Железобетонный каркас с безбалочными перекрытиямисостоит из вертикальных элементов колонн с капителями и плит, опертых на эти капители, образующих междуэтажные перекрытия. Каркас этого типа применяют в промышленных зданиях, складах, холодильниках, мясокомбинатах при квадратной сетке колонн, чаще всего 6 X 6 м, и при больших полезных нагрузках. Различают каркасы с безбалочными перекрытиями с надколонными плитами, расположенными в двух направлениях, и надколонными плитами, укладываемыми в одном направлении.
Архитектурно-композиционные решения промышленных зданий
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
© cyberpedia.su 2017-2020 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!
Металлические каркасы многоэтажных зданий
Стальные несущие конструкции можно применять для многоэтажных зданий любой высоты, однако, практика проектирования и строительства рекомендует использовать металлический каркас при количестве этажей 40 и более. Главным преимуществом стального каркаса является возможность использовать большой шаг колонн при их малом поперечном сечении и большие пролёты перекрытий от 6 до 18 м. С применением стальных ферм, имеющих высоту этажа, возможно перекрывать пролёты от 30 до 60 м. Большой шаг расположения колонн повышает гибкость планировки помещений здания.
3.2 Объемно-планировочные решения и компоновка каркаса многоэтажных зданий
Объемно-планировочное решение здания должно удовлетворять функциональным и санитарно-гигиеническим требованиям, для чего необходимо определить состав, размеры и взаимное расположение основных, обслуживающих, коммуникационных и технических помещений.
Применяемые планировочные решения должны вписываться в модульную сетку разбивочных осей и высоты этажей. Для общественных зданий рекомендуются следующие сетки колонн: 6х6; 6х9; 6х12; 9х9; 12х12 м. Высоту этажа принимают равной 3,3; 3,6; 4,2 м и более с модулем 0,6 м. Возможные планы многоэтажных зданий приведены на рис. 3.1.
Рисунок 3.1 – Формы планов многоэтажных зданий
а – здания с компактными планами; б – то же, с протяженными
Любое каркасное здание состоит из отдельных элементов, выполняющих в общей системе определенные функции. В зависимости от вида конструктивно схемы каркаса многоэтажные здания подразделяют на:
Стальные несущие конструкции рационально применять в каркасных и смешанных системах. Зависимость применения тех или иных систем в зависимости от высоты здания приведена на рис. 3.2.
Рисунок 3.2 – Области применения разных конструктивных систем
а – обычная рамная система; б – связевая или рамно-связевая с диафрагмами жесткости или внутренним стволом; в – то же, с ростверками; г – рамная система с внешней пространственной рамой; д – секционно-рамная система; е – связевая система с внешним стволом в виде пространственной фермы.
В рассматриваемом случае речь идёт о многоэтажных зданиях, для которых наиболее целесообразными, исходя из рис. 3.2, являются обычная рамная, связевая и рамно-связевая с диафрагмами жесткости или внутренним стволом, ростверками системы.
Рамные системы
Рамные каркасы обычно состоят из прямоугольной сетки горизонтальных балок и вертикальных колонн, соединенных между собой жесткими узлами.
В обычной рамной системе (рис. 3.3, а) колонны регулярно расположены по всему плану здания с шагом 6, 9 м. Жесткие рамы при горизонтальных нагрузках работают за счет изгиба колонн и балок. Подобные системы экономичны в зданиях высотой не более 30 этажей.
Системы с внешней пространственной рамой (рис. 3.3, б). При частом расположении колонн конструктивные элементы внешней рамы выполняют функции фахверка наружной стены и для ее устройства не требуется дополнительных элементов.
Дальнейшим развитием рамных систем является рамно-секционная система (рис. 3.3, в). Эта система позволяет завершать различные секции на разной высоте без существенного усложнения конструкций, придавая зданию ступенчатый вид. Ригели перекрытий в пределах отдельных секций обычно опирают на колонны шарнирно.
Рисунок 3.3 – Схемы основных рамных систем
а – обычная, б – с внешней пространственной рамой; в – рамно-секционная; 1 – колонна; 2 – ригель; 3 – плоскость одного из перекрытий
Связевые системы
В связевых системах (рис. 3.4) горизонтальная жесткость обеспечивается за счет работы диагональных элементов и колонн при шарнирном примыкании ригелей. Связевая система работает на горизонтальные нагрузки как консоль, защемленная в фундаменте, нагрузки на которую передаются посредством жестких дисков перекрытий.
Связевая конструкция может быть решена в виде плоских диафрагм (рис. 3.4, а) или в виде пространственных стволов жесткости (рис. 3.4, б, в, г), которые могут располагаться как внутри здания, так и снаружи, образуя внешний ствол.
Внутренний ствол жесткости может быть решен в виде замкнутой железобетонной конструкции. Такой ствол целесообразно совмещать с лифтовыми или коммуникационными шахтами.
По расходу стали связевые системы более эффективны, чем рамные, так как большая часть колонн освобождена от внутренних усилий изгиба.
Рисунок 3.4 – Схемы основных связевых систем
а – с диафрагмами жесткости; б – с внутренним решетчатым стволом; в – с внутренним железобетонным стволом; г – с внешним стволом; 1 – диафрагмы; 2 – колонны; 3 – ригели; 4 – внутренний железобетонный ствол; 5 – внешний ствол; 6 – наружные диафрагмы
Рамно-связевые системы
Рамно-связевые системы (рис. 3.5) имеют вертикальные связи, воспринимающие горизонтальные нагрузки совместно с рамами, расположенными в одной или разных плоскостях со связями. В продольном направлении жесткость обеспечивается за счет рамных узлов примыкания ригелей к колоннам, а в поперечном – за счет связевых диафрагм по торцам здания. Ветровые нагрузки в поперечном направлении передаются через горизонтальные диски перекрытий на торцовые диафрагмы.
Рисунок 3.5 – Схемы рамно-связевых систем
а – рамно-связевые системы с жесткими включениями; б – то же, с поясами жесткости; в – то же, с поясами жесткости и ростверками
При проектировании каркасов многоэтажных зданий не всегда сохраняется регулярность системы и единый принцип ее построения. В некоторых случаях наиболее рациональным решением является комбинированная схема.
Примеры использования стальных каркасов при строительстве многоэтажных зданий приведены на рис. 3.6-3.9.
Современное строительство характеризуется тенденцией к максимальному снижению массы конструкций с целью уменьшения материалоемкости и стоимости строительно-монтажных работ; в связи с этим совершенствование конструкций здания идет в направлении использования высокопрочных сортов стали и сплавов, тонкостенных прокатных и гнутых профилей, внедрения предварительно напряженных конструкций из металла и создания облегченных конструктивных систем здания с растянутыми поверхностями из тонких листов.
Рисунок 3.6 – Чикаго «Либерти Мьючиал Иншуренс билдинг»
Рисунок 3.7 – Поперечный разрез и фрагмент фасада «Мезон Кларте» Женева
Рисунок 3.8 – Шоколадная фабрика в Наузье-на-Марне
Рисунок 3.9 - Любонь (Познань). Химическая фабрика
Конструктивные решения
Колонны
Колонны многоэтажного каркасного здания являются основными конструктивными элементами каркаса. (рис. 3.10 – основные типы сечений колонн). Двутавровые профили – самай распространенная форма сечения колонн. Она особенно удобна при необходимости крепления к колоннам балок перекрытий в двух направлениях, так как все элементы двутавра доступны для организации опорных узлов.
Рисунок 3.10 – Типы сечений колонн многоэтажных зданий
а – двутавровые; б – замкнутые; в – крестовые; г – полые прокатные; д - сквозные
Ригели и балки перекрытий
В многоэтажном строительстве наиболее часто применяют балки со сплошной стенкой при пролётах до 12 м и выполняют их из обычных, широкополочных или сварных двутавров. При больших пролётах (более 12 м) и больших нагрузках в качестве ригелей могут быть использованы фермы.
Основные типы сечений ригелей и балок перекрытий многоэтажных зданий представлены на рис. 3.11.
Рисунок 3.11 – Типы сечения ригелей и балок перекрытий
а – балочные профили; б – фермы; 1 – усиления балок в сечениях с максимальных изгибающим моментом; 2 – железобетонная плита перекрытия
Базы колонн
В каркасах многоэтажных зданий, как правило применяют базы для безвыверочного монтажа колонн. Плиту базы с фрезерованной или строганной верхней поверхностью устанавливают на фундамент по разбивочным осям, ориентируясь на риски, выверяют с помощью установочных болтов и подливают цементным раствором (рис. 3.12).
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.
Читайте также: