2.3. Связи каркаса машзала

Компоновка конструктивной схемы каркаса включает постановку связей по покрытию машзала и между колоннами.

В поперечном направлении пространственную жесткость и геометрическую неизменяемость (устойчивость) каркаса всего главного корпуса электростанции обеспечивает деаэраторная этажерка. Так как деаэраторная этажерка имеет жесткие узлы крепления ригелей с колоннами, она является пространственно жесткой и геометрически неизменяемой конструкцией.

Кроме того, принято жестким. закрепление в фундаменте всех колонн каркаса главного корпуса в поперечном направлении.

В продольном направлении сопряжение колонн с фундаментами принято шарнирным. Подкрановые балки и продольные распорки крепятся к поперечным рамам также шарнирно (рис. 2.4,а) и не могут обеспечить достаточной пространственной жесткости. Такая система является геометрически изменяемой и может сложиться. Для обеспечения геометрической неизменяемости и пространственной жесткости каркаса здания используют связи.

2.3.1. Назначение связей

Связи каркаса машзала предназначены для:

– объединения поперечных рам в пространственную систему;

– обеспечения геометрической неизменяемости и пространственной жесткости каркаса при его монтаже и эксплуатации;

– обеспечения устойчивости сжатых элементов каркаса путем сокращения их расчетной, не закреплённой от перемещений длины;

– восприятия горизонтальных нагрузок на отдельные рамы (поперечного торможения крановых тележек) и дальнейшего перераспределения их на всю систему плоских рам каркаса;

– восприятия и передачи на фундаменты некоторых горизонтальных нагрузок (ветровых, крановых) на конструкции машзала.

По размещению в конструкциях каркаса связи делят на:

– связи по колоннам;

– связи по покрытию (по фермам) (Рис. 2.4).

По расположению в пространстве связи делят на:

– связи вертикальные;

– связи горизонтальные.

По расположению относительно всей системы каркаса связи делят на:

– связи продольные;

– связи поперечные.

2.3.2. Вертикальные связи по колоннам

Для обеспечения пространственной жесткости и геометрической неизменяемости всего здания в целом, а также для обеспечения устойчивости колонн из плоскости поперечных рам, устанавливают вертикальные связи между колоннами.

Вертикальные связи между колоннами имеют наиболее существенное значение для создания пространственной жесткости каркаса машзала. Они предназначены для:

– создания продольной жесткости каркаса, необходимой для его нормальной эксплуатации и монтажа;

– обеспечения устойчивости колонн из плоскости поперечных рам;

– восприятия ветровой нагрузки, действующей на торец здания, и сил продольного торможения мостовых кранов и передачи их на фундаменты.

Связи по колоннам размещают в подкрановой части колонн (связи по нижним частям колонн) и в надкрановой части колонн (связи по верхним частям колонн) (рис. 2.4,а).

а

б

в

Рис. 2.4. Размещение связей каркаса машзала:

а) вертикальные связи; б) горизонтальные связи по верхним поясам ферм; в) горизонтальные связи по нижним поясам ферм

В обеспечении пространственной жесткости каркаса главную роль играют вертикальные связи по нижним частям колонн. Они создают вместе с колоннами, связями по верхним частям колонн, подкрановыми балками и фундаментами так называемый жесткий брус. Жесткий пространственный брус – геометрически неизменяем и неподвижен в продольном направлении. К нему как бы шарнирно прикреплены все остальные рамы температурного отсека (рис. 2.5,б).

а

б

в

г

Рис. 2.5. Размещение вертикальных связей по колоннам:

а) связей нет; б) правильное расположение связей;

в); г) неправильное размещение связей

Для обеспечения свободы развития температурных деформаций продольных элементов каркаса (подкрановых балок, прогонов, распорок) жесткий пространственный брус ставят в середине здания или температурного блока (рис. 2.5,б). Если жесткие связевые брусья будут поставлены по краям блока (рис. 2.5,в), то при перепаде температур (лето-зима) будет происходить стесненное развитие температурных деформаций продольных элементов каркаса. Стеснённые температурные деформации вызовут дополнительные напряжения в продольных элементах каркаса, которые должны быть учтены в расчетах.

Если пространственный брус установить только с одного края здания или температурного блока (рис. 2.5,г), то горизонтальное перемещение торцевой колонны на противоположном конце здания будет очень велико и может привести к повреждениям узлов сопряжения элементов. Расстояние от торца здания до оси ближайшей вертикальной связи (жесткого диска), а также между осями вертикальных связей в одном температурном отсеке, не должно превышать величин, указанных в табл. 42 СНиП[1].

Машинные залы электростанций обычно имеют значительную длину. В этом случае жесткий пространственный брус ставят по длине машзала в двух панелях. При принятых в курсовом проекте длинах машзалов жесткий пространственный брус можно расположить в одной панели в середине здания. Расстояние от него до торца здания не должно превышать 60 м.

Вертикальные связи в верхних частях колонн обладают небольшой жесткостью и незначительно препятствуют температурным деформациям каркаса. Поэтому вертикальные связи в верхних частях колонн размещают у торцов здания, у температурных швов и в средней части здания или температурного отсека, там, где располагают связи по нижним частям колонн (рис. 2.4).

Вертикальные связи в верхних частях колонн предназначены:

– для обеспечения удобства монтажа сооружения, который обычно начинается с краёв. Первая и вторая рамы и связи между ними образуют устойчивый элемент, к которому как бы прикрепляют остальные рамы;

– для восприятия ветровой нагрузки, действующей на торец здания. Благодаря этим связям нагрузка передается на подкрановые балки, затем на нижние связи между колоннами и далее на фундамент;

– для создания вместе со связями по нижним частям колонн жесткого пространственного бруса.