Покажите на схемах и объясните возможные способы организации сборных перекрытий типового этажа каркасного здания с перекрестным расположением ригелей
Для обеспечения большей пространственной жесткости каркасного здания с перекрестным расположением ригелей используется продольная и поперечная схема раскладки плит перекрытия.
В чем заключается отличие конструктивного решения сборного перекрытия многоэтажного гражданского и многоэтажного промышленного здания?
В гражданских зданиях - поперечные несущие конструкции
В промышленных – каркас с продольными констр. вертикальными элементами
Перекрытия в промышленных зданиях отличаются от перекрытий гражданских зданий тем, что они несут значительные полезные нагрузки от веса оборудования, сырья, полуфабрикатов, готовых изделий и людей, составляющие обыкновенно от 500 до 3000 кг/м2 и выше; кроме того, в них имеется большое количество отверстий различной величины, и к ним предъявляются особые требования, связанные со спецификой технологического процесса (водонепроницаемость, отсутствие замкнутых не вентилируемых пространств на потолке, удобство прокладки воздуховодов и других коммуникаций и т. п.).
Сборные железобетонные конструкции заводского изготовления для многоэтажных промышленных зданий и детали их сопряжений а — крайние и средние колонны на один этаж; б — крайние и средние колонны на два этажа; в и г — ригели междуэтажных перекрытий; д и ж — плиты междуэтажного перекрытия (основные); е — плита междуэтажного перекрытия (доборная); з — сопряжение ригелей и настилов перекрытия с колоннами каркаса; 1 — колонна; 2 — консоль;3 — ригель крестового сечения; 4 — настил; 5 — ригель прямоугольного сечения
Междуэтажные перекрытия производственных зданий устраиваются
ребристыми или безбалочными; наиболее распространенной конструкцией в настоящее время является сборное железобетонное перекрытие, монтируемое из крупных элементов весом около 5 т. Междуэтажные перекрытия по стальным и деревянным балкам встречаются во временных и подсобных зданиях, а также при реконструкции и ремонте отдельных цехов.
25. Поясните, за счет чего обеспечивается жесткость и устойчивость каркасного железобетонного одноэтажного промышленного здания в поперечном направлении.
Конструктивные системы промышленных зданий выполняют по различным конструктивным схемам. В основном для промышленных зданий применяют каркасную схему, в которых прочность, жесткость и устойчивость обеспечивается пространственными рамными каркасами как с поперечным или продольным расположением ригелей, так и безригельными.
Выбор конструктивной схемы осуществляют с учетом конкретных нагрузок и воздействий на здание, а также в соответствии с функциональными, экономическими и эстетическими требованиями. Наиболее предпочтительной является каркасная система с поперечным расположением ригелей, при которой в поперечном направлении образуются рамы, которые совместно со связями обеспечивают пространственную жесткость и устойчивость здания и позволяют, изменяя шаг колонн, обеспечивать гибкость планировочного решения внутреннего пространства здания. Каркасные системы – основной тип промышленных зданий, так как в них действуют большие сосредоточенные нагрузки, удары, сотрясения от технологического оборудования и кранов.
Пространственная жесткость и устойчивость здания в поперечном и продольном направлениях обеспечиваются совместной работой панелей перекрытий, колонн и поперечных диафрагм жесткости. По характеру пространственной работы эта конструктивная система является связевой. Каркас одноэтажных зданий состоит из поперечных рам, шарнирно связанных поверху стропильными конструкциями. Поперечная жесткость здания обеспечивается колоннами, жестко защемленными в фундаменте и диском покрытия. В зданиях с кровлей, устраиваемой по сплошному настилу из крупноразмерных железобетонных плит, условия работы отдельных рам облегчаются за счет частичной передачи нагрузок «жесткой» кровлей на смежные рамы.
Здания с кровлей из плит, укладываемых по прогонам, находятся в менее благоприятных условиях, т.к. независимость деформации отдельных рам при воздействии на них местных нагрузок может привести в ряде случаев к ухудшению эксплуатационных свойств здания.
Поэтому при проектировании зданий с мостовыми кранами значительной грузоподъемности, а также бескрановых, имеющих большую высоту, следует предусматривать продольные связи по верхним поясам стропильных конструкций, до некоторой степени объединяющих работу рам в поперечном направлении.
Обеспечение жесткости здания в продольном направлении только за счет колонн экономически оправдывается лишь для бескрановых зданий: с пролетами L ≤ 24 м и высотами Н ≤ 8,4 м, а также для зданий с L= 30 м и Н ≤ 7,2 м. Для зданий большой высоты и зданий с мостовыми кранами необходимо предусматривать вертикальные связи жесткости в продольном направлении. Такие связи устраивают между колоннами и при необходимости в покрытии здания.
Передача ветровых нагрузок с торцовых стен на колонны и вертикальные связи через конструкции кровли целесообразна только для зданий определенных пролетов и высоты. В большепролетных зданиях более или менее значительной высоты такое использование кровли затрудняет крепление стропильных конструкций к колоннам, усложняет конструкции, обеспечивающие устойчивость покрытий, а в ряде случаев и вообще не может быть осуществлено без нарушения целостности кровли, прочности креплений ее к стропильным конструкциям.
26. Поясните, почему установка связевых элементов в одноэтажном промышленном здании предусматривается отдельно для каждого температурного блока. Где устанавливаются эти связи (покажите на разрезе и плане двухпролетного здания: длина – 48м, величина пролетов – 18м, шаг колонн крайнего ряда – 6м, шаг колонн среднего ряда – 12м)?
Для ограничения усилий, возникающих в конструкциях от перепада температур, здание разрезается температурно-деформационными швами на отсеки (температурные блоки), размеры которых зависят от материала каркаса, теплового режима здания и климатических условий района строительства. Эти размеры определяются расчетом.
Продольные и поперечные температурно-деформационные швы указаны синим и красным цветами соответственно.
Для железобетонного и смешанного каркаса длина температурного блока А ≤ 72 м – если в здании по длине присутствуют неразрезные элементы (например, подкрановые балки). Для бескрановых зданий нормами разрешено увеличивать А до 144 м. Однако, если в здании есть подвесное оборудование (монорельс и т.п.) длина температурного блока не должна превышать 72 м. Допускается А увеличивать до 280 м, но при этом высота строения не должна превышать 8,4 м. Ширина температурного блока Б не должна быть больше 90-96 м. В особых климатических районах и для неотапливаемых помещениях длину температурного блока А назначают по инструкциям, привязанным к местным климатическим условиям.
В стальных каркасах зданий с мостовыми кранами А ≤ 120 м, в бескрановых зданиях А ≤ 240 м, а Б ≤ 210 м. В зданиях с кранами большой грузоподъемности (Q до 4500 кН) или при тяжелом или особо тяжелом режиме их работы А не должна превышать 96 м.
Исходя из того, что температурный блок это самостоятельный объем здания связи для различных блоков проектируют и устанавливают отдельно, для обеспечения жесткости здания.
Обеспечение жесткости здания в продольном направлении только за счет колонн экономически оправдывается лишь для бескрановых зданий: с пролетами L ≤ 24 м и высотами Н ≤ 8,4 м, а также для зданий с L= 30 м и Н ≤ 7,2 м. Для зданий большой высоты и зданий с мостовыми кранами необходимо предусматривать вертикальные связи жесткости в продольном направлении. Такие связи устраивают между колоннами и при необходимости в покрытии здания.
Вертикальные связи жесткости между колоннами устанавливают в середине температурного блока каждого продольного ряда.
Конструктивная
схема стального каркаса одноэтажного
промышленного здания
1. Колонны. 2. Подкрановые балки. 3.
Стропильные фермы. 4. Прогоны по фермам.
5. Вертикальные связи между фермами. 6.
Горизонтальные связи по фермам. 7. Рамы
фонаря. 8. Горизонтальные связи фонаря.
9. Прогоны фонаря. 10. Вертикальные связи
фонаря. 11. Вертикальные связи по колоннам.
Вертикальные связи:
- Между колоннами представляют собой систему распорок из уголков, стержневой арматуры, швеллеров, полосовой стали и т.д. Различают крестовые (при шаге колонн 6 м). и портальные (при шаге колонн 12 и 18 м) связи. Устанавливаются в каждом продольном ряду в середине температурного блока, в пределах температурного блока должно быть не менее одного при высоте помещения в бескрановых здания более 10,8 м., крановых- при любой
В коротких зданиях можно устанавливать в торцах здания, обеспечивая кратчайший путь передачи на фундамент ветровую нагрузку, но лишив здание свободы температурных перемещений. В длинных зданиях температурные перемещения сильно влияют на устойчивость, поэтому связевые блоки устанавливают в середине здания, обеспечив свободу перемещений.
Подкрановые балки, ригеля стенового фахверка, балки перекрытия и т.д. играют роль распорки, с помощью которых происходит передача усилий, кроме того, они уменьшают расчетную длину колонны из плоскости рамы, если проверка устойчивости не выполняется.
Вертикальные и горизонтальные связи между фермами.
горизонтальные поперечные связи по нижним поясам ферм размещаются в торцах температурного блока при шаге колонн крайнего и среднего ряда 12 м. При длине блока более 144 м. дополнительно устраивают в середине блока. Образуются путем объединения нижних поясов 2-х соседних стропильных ферм с помощью решетки. В результате они выполняют совместно функции: воспринимают от стоек торцового фахверка ветровую нагрузку и передают ее на связи между колоннами и далее на фундамент, а также предотвращают перемещения вертикальных связей и растяжки между нижними поясами ферм. Распорки между нижними поясами ферм- закрепляют эти пояса от смещения, тем самым сокращая расчетную длину из плоскости фермы, уменьшает вибрации нижних поясов ферм.
горизонтальные продольные связи по нижним поясам ферм служат опорами для верхних концов стоек продольного фахверка; при действии крановых нагрузок вовлекают в работу соседние рамы, уменьшая поперечные деформации и избегая заклинивания мостовых кранов. Эти связи обязательны в однопролетных зданиях большой высоты, с тяжелыми мостовыми кранами, при наличии продольного фахверка. Распорки обеспечивают проектное положение ферм в процессе монтажа, ограничивают гибкость ферм из их плоскости. Роль распорок выполняют прогоны, которые закреплены от смещения.
горизонтальные поперечные связи по верхним поясам ферм по конструкциям и схемам размещения аналогичны связям по нижним поясам. Служат от смещения распорок по верхним поясам ферм. От них можно отказаться, если между соседними стропильными фермами блока установить вертикальные связи и через них обеспечит крепление распорок к поперечным связям по нижним поясам ферм.
При наличии жесткого диска покрытия из панелей или проф. настила распорки между фермами и поперечные связи по верхним поясам ферм нужны только на период монтажа. При шаге 12 м. между фермами связевого блока устанавливают вертикальные связи, к которым прикрепляют дополнительный пояс поперечной связевой фермы по нижним поясам.
4. вертикальные связи между опорами ферм или балок ставят только в зданиях с плоской кровлей, причем в зданиях без подстропильных конструкций размещаются в каждом ряду колонн, а с подстропильными конструкциями – только в крайних рядах колонн при шаге 6 м. Ставят не чаще, чем через один шаг. При длине температурного блока 60-72 м на каждый ряд колонн их должно быть не более 5 при шаге 6 м и не более 3 при шаге 12 м. при наличии этих связей по верху колонн ставят распорки.
Рис. XIII.14: схемы связей покрытия