Глава 1

ВЫБОР КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ

ПРОЛЕТНОГО ТИПА

ЗАДАНИЕ 1ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕНЕРАЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ ЗДАНИЯ

Исходные данные и условие расчета:Для заданного производственного цеха определить размеры здания в плане и по высоте, построить схематический план здания.

Исходные данные:

Наибольшая высота технологического оборудования (Н_об), м ………………4,0

Коэффициент монтажа оборудования по наибольшей высоте (k_м)…..……….1,0

Грузоподъёмность мостовых кранов (Q), т ….………….…..…………………15/3

Режим работы кранов …………………………………..…………………...Средний

Назначение здания …………………………………………стеклоплавильный цех

Длина стеновых панелей и плит покрытия, (Т), м ...…………………………….12

Схема технологической площадки (размеры в метрах):

Решение.

1. Определение высоты пролета.

Минимально необходимая высота пролета:

Н_min = H_об + k_об) + H_ст + H_к + Н_кр+ ,

где Н_об – наибольшая высота технологического оборудования. По исходным данным Н_об = 4,0м;

k_об – коэффициент монтажа оборудования по наибольшей высоте. По исходным данным k_об = 1,0;

Н_ст – высота стропильных устройств при максимальном натяжении. H_ст= 2 м;

Н_к – высота от крюковой подвески крана до головки кранового рельса. H_к = 260 мм;

Н_кр – высота крана от головки кранового рельса до верхней точки тележки.

Н_кр = 2300 мм;

- минимальный зазор между тележкой крана и нижней поверхностью несущей конструкции покрытия = 100 мм.

Таким образом

Н_min= + 2 + 0,26 + 2,3 + 0,1 = 12,6 м.

Округляем найденное значение до ближайшего большего из унифицированного ряда высот пролетов производственных зданий, получаем требуемую высоту пролета

Н = 14,4 м.

2. Определение величины пролета и длины цеха.

Длина (L₀) и наибольшая ширина (B₀) технологической площадки (см. схему технологической площадки в исходных данных):

L₀ = 16+10+11+24+15+22+12+10+11+11+10+11+17+21= 203 м

B₀ = 20+1= 21м

Минимальный расчетный пролет моста крана:

B_{кр 0} = B₀ + b₀,

где b₀ - минимальная ширина просвета между осью внутренних ветвей колонн и грани-цей технологической площадки. Размер b₀ принимают равным 0,75…1,0 м. Боль-шие значения соответствуют тяжелым кранам и большим пролетам, меньшие – легким кранам и малым пролетам. Принимаем b₀ = 0,75 м.

Тогда

В_{кр 0} = 21 + = 23,75 м.

Пролет моста крана

В_кр = 28,5 м.

Пролет здания (расстояние между осями продольных рядов колонн) принимаем, как ближайшее большее из нормального ряда величин, кратных 6 м:

В = 30 м.

Минимальная длина пролета (расстояние между осями колонн крайних поперечных рам здания)

L₁ = L₀ + _LL₀ ,

где _L - коэффициент, учитывающий удлинение пролета цеха в сравнении с длиной технологической площадки. Принимаем _L = 0,15.

Тогда удлинение пролета

_LL₀ = = 20,3м,

что больше 20 м, а минимальная длина пролета:

L₁= 203 + 20,3 = 223,3 м

По длине панелей задаем величину шага установки колонн:

T = 12 м.

Учитывая кратность длины пролета шагу установки колонн, определяем

L= 228м

3. Расчет температурных швов.

Проектируемое здание относится к группе не отапливаемых зданий, так как t_в =25 ⁰С.

Предельная длина (L_to) и предельная ширина (B_to) температурной секции (температурного отсека)

L_to= 200м; B_to = 120 м.

Так как L<L_to , то температурные швы отсутствуют.

Число колонн в продольном ряду:

N₀ =

Строим схематический план расположение колонн (рис.1).

ЗАДАНИЕ 2.КОМПАНОВКА ПОПЕРЕЧНЫХ РАМ КАРКАСА И ВЫБОР СХЕМ РАМНЫХ СВЯЗЕЙ

Исходные данные и условия расчета:Используя исходные данные и результаты решения задачи 1.1, для заданного производственного здания выполнить конструктивную компоновку поперечных рам цеха и выбрать схемы их связей.

Исходные данные:

Назначение здания …………………………………………стеклоплавильный цех

Место строительства …………………………………………………….г. Харьков

Грузоподъёмность мостовых кранов (Q_кр), т ………………………………….15/3

Режим работы кранов ………………………………………………………средний

Пролет моста крана (В_кр), м …………………………………………..………..28,5

Пролет здания (В), м …………………………..…………………………………30,0

Высота пролета (Н), м …………………………………………………………...14,4

Шаг установки колонн (Т), м ………………..………………………………… 12,0

Решение.

1. Выбор ригеля и типа фонарной конструкции.

В качестве ригеля используем трапецеидальную стропильную ферму. Высота фермы на опоре h₀ (рис.20, принимаем h₀ = 2200 мм. Размер панели по верхнему поясу также унифицирован и равен 3000 мм.

Высоту фермы в середине пролета определяем уклоном верхнего пояса . Поэтому для пролета 30 м,Н_ф= 3450 мм.

Решетку фермы принимаем треугольной системы с дополнительными стойками и первым восходящим раскосом.

Для выбора типа фонарной конструкции определим интенсивность тепловыделения технологических процессов в цехе.

Стеклоплавильный цех относится к группе зданий 6, в которых t_в =25 ^оС, поэтому процессы тепловыделения в цехе являются интенсивными. Выбираем аэрационный фонарь.

При пролете здания 30 м ширина фонаря В_ф= 12 м, Номинальные размеры фонарей Вн=2м,Нн=1,5м.

Марка фермы фонаря: ФАФ – 7. Высота фермы фонаря h_ф= 3400 мм.

2. Определение габаритных размеров подкрановой балки и колонн.

Определяем высоту подкрановой балки в опорном сечении Н_п.б: для мостовых кранов грузоподъёмностью Q_кр = 15/3 т, шаге установки колоннТ = 12 м

Н_п.б. = 1050 мм.

Расстояние от уровня пола до головки кранового рельса (рис. 2)

h₁ = H – – H_кр ,

где Н – высота пролета от уровня пола. По исходным данным Н = 14,4 м.

– зазор между верхом габарита крана и низом покрытия. По табл. = 100 мм.

Н_кр – габаритный размер крана по высоте. Н_кр= 2300 мм.

Таким образом

h₁ = 14,4-0,1-2,3 = 12 м

Высота нижней (подкрановой) части колонн от уровня пола:

h_н = h₁ – h_кр.р. – H_п.б. = 12-0,12-1,05 = 10,83 м

где h_кр.р. - высота кранового рельса. Для кранов Q = 15/3 т применяют специальный крановый рельс КР-70, высота которого h_кр.р. = 120 мм.

Учитывая величину заглубления для колонн кранов грузоподъёмностью Q= 15/3 т

h_з= 0,4 м, получаем длину нижней части колонн:

H_н = h_н + h_з = 10,83 + 0,4 = 11,23 м.

Длина верхней части колонн:

Н_в = Н – h_н = 14,4 – 10,83 = 3,57 м.

Длина надколонника (h₀) для жесткого соединения ригеля с колоннами равна высоте фермы ригеля в опорном сечении: h₀= 2200 мм.

Расчетная длина колонн:

Н_к = Н_н+ Н_в= 11,23 + 3,57 = 14,8 м.

Ширину верхней части колонны b_в для кранов Q 125 т принимаем b_в= 500 мм.

Предварительное условие устойчивости верхней части колонн:

b_в H_в,то есть 500 3570 = 298 выполняется.

Ширина нижней части колонны:

b_н= + а,

где - расстояние между разбивочной осью колонны и осью подкрановой балки:

мм.

Величинуа выбираем с учетом следующих условий:

а) по предварительному условию жесткости колонны

а > мм;

б) по условию проходимости крана

а >B₁ + c₁ + b- = 260 + 60+ 500 – 750 = 70 мм.

Так как величина а должна быть кратна 250 мм, то условиям а) и б) удовлетво-ряет величина а = 250 мм.

Таким образом

b_в = 750 + 250 = 1000 мм.

3. Построение компоновочной схемы поперечной рамы цеха.

По выбранным размерам подкрановых балок, ригеля, фонаря и колонн строим компоновочную схему поперечной рамы цеха на листе формата А4 (рис.2)

4.Выбор схем связей шатра здания.

В плоскости верхних поясов ферм принимаем только поперечные связи, число которых

n_п.ф. = ,

где L_c- предельное расстояние между соседними поперечными связями. L_c = 60 м.

Т - шаг установки колоннТ = 12 м,

N_t– число температурных швов.

n_п.ф.= .

Округляя до ближайшего целого числа, получим n_п.ф. = 5.

Для удержания промежуточных стропильных ферм применяем распорки,

максимальное расстояние между которыми определяем по формуле

_пред ,

где i_y - радиус сечения верхнего пояса относительно вертикальной оси. Для его ориентировочного определения используем сечение верхнего пояса унифицированных стропильных ферм НФ 30-710, верхний пояс которых (уголки ) имеют

i_y = 9,45 см.

_пред - предельная гибкость верхних поясов стропильных ферм. Для всех типов трапецеидальных ферм _пред = 220.

Таким образом

см = 20,79 м

Число распорок

Округляем до ближайшего большего числа

При обязательном приминении коньковой (срединной) связи устанавливаем над опорными сечениями фермы. Тогда b_p=15 м.

Вычерчиваем на листе формата А3 схему связей по верхним поясам (рис.3).

Связи по нижним поясам стропильных ферм размещаем по контуру цеха и темпера-турных отсеков, а также в рамах, имеющих поперечные связи по верхним поясам ферм .

Для фонаря выбираем только поперечные связи.

Так как пролет здания равен 30 м, то для шатра применяем один ряд вертикальных связей по средней (коньковой) стойке. При заданном шаге колоннТ = 12 м вертикальную связь проектируем в виде фермы с параллельными поясами. Решетка фермы – треугольная. По длине здания вертикальные связи устанавливаем в местах, где размещены поперечные горизонтальные связевые фермы.

5. Выбор связей между колоннами.

В верхней (надкрановой) части колонн при жестком сопряжении ригеля с колоннами применяют две вертикальные связи: верхнюю в плоскости шатра и нижнюю между нижними поясами стро- пильных ферм и тормозными балками.

При шаге колонн 12 м и более верхнюю связь проектируют в виде фермы, нижнюю – в виде креста.

В верхней (над крановой) части колонн применяем две вертикальные связи:

• верхнюю в плоскости шатра - в виде фермы;

• нижнюю между нижними поясами стропильных ферм и тормозными балками – в виде креста.

В верхней части колонн вертикальные связи устанавливаем у торцов здания и в средней части температурной секции между осями, где поставлены поперечные связи шатра.

В нижней части колонн связи устанавливаем в виде креста между подкрановой балкой и базой колонны.

ГЛАВА 2

СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ