Тема 3. Особенности проектирования и конструирования одноэтажных
каркасных промышленных зданий.
Цель: расширение, углубление и детализация приобретенных на лекциях знаний, касающихся объёмно-планировочных и конструктивных решений одноэтажных промышленных зданий, овладение первичными навыками проектирования одноэтажных каркасных зданий.
Вопросы. 1. Правила привязки конструктивных элементов одноэтажных
производственных зданий к модульным осям.
2. Подбор элементов железобетонного каркаса одноэтажного про -
изводственного здания:
2.1 Фундамент и фундаментные балки.
2.2. Колонны.
2.3. Стропильные конструкции.
2.4. Подкрановые балки .
2.5. Конструкции покрытия.
2.6. Вертикальные связи жёсткости.
Привязка конструктивных элементов к координационным осям осуществляется по приведенным ниже правилам (рис.3.1).
Колонны крайнего ряда при шаге 6 м и кранах грузоподъемностью до 30 т располагают с нулевой привязкой, совмещая ось ряда с наружной гранью колонны. В зданиях с кранами грузоподъемностью более 30 т разбивочную ось смещают внутрь здания на 250 мм от наружной грани крайней колонны. Геометрическая ось средних колонн совмещается с продольной осью ряда. Торцевые колонны смещают с поперечной разбивочной оси на 500 мм.
Расстояния между осями подкрановых путей и разбивочными осями здания принимаются равными: 750 мм — в зданиях, оборудованных мостовыми кранами общего назначения грузоподъемностью до 50 т включительно; 1000 мм — в зданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью более 50 т, а также при наличии проходов в подкрановой части колонны. Это расстояние допускается принимать равным 500 мм в зданиях, оборудованных мостовыми электрическими кранами до 15 т включительно и мостовыми ручными кранами любой грузоподъемности.
Здания большой протяженности в поперечном и продольном направлениях разделяются температурными швам. Продольные температурные швы устраиваются на спаренных колоннах со вставкой. При этом колонны у температурного шва имеют привязку к продольной разбивочной оси 250 мм (или нулевую при шаге 6м).
Поперечный температурный шов также выполняется на спаренных колоннах, но при этом ось температурного шва совмещается с поперечной разбивочной осью, а оси колонны смещаются на 500 мм от разбивочной оси. (рис. 3.1).
Рис.3.1. Сетка координационных осей одноэтажного промышленного здания:
С1 - осевая вставка при разной высоте параллельных пролетов и у продольных температур-
ных швов; С2 - осевая вставка в месте примыкания поперечного пролета к продольным;
а - привязка колонн к оси; в - толщина стены; Ф - фахверковая колонна; Ш - шаг колонн;
L - пролет; т.ш. - поперечный температурный шов (пунктирными линиями обозначены
температурные блоки)
Часть здания, расположенная между торцевой осью и осью температурного шва, а также между смежными осями температурных швов, называется температурным блоком.
Несущий остов одноэтажного промышленного здания, выполненного в железобетонном каркасе включает в себя фундаменты, фундаментные балки, колонны,
подкрановые балки, несущие конструкции покрытия (стропильные балки или фермы),плиты покрытия, связи жесткости.
Фундаменты – отдельно стоящие столбчатые, стаканного типа (рис. 3.3)
Фундаментные балки служат для опирания самонесущих стен, как кирпичных, так и панельных (рис. 3.4). Устанавливаются на специальные бетонные столбики или на выступы фундаментов.
Рис.3.2. Деформационные швы в одноэтажных промзданиях:
а) - продольный осадочный; б) - поперечный температурный
Рис.3.3. Столбчатый фундамент стаканного типа:
1 - опорная плита; 2 - подколонник; 3 - колонна; 4 - стакан; 5 - горизонтальные бороздки на колонне; 6 - бетонная подготовка; hc - глубина стакана; hф - высота фундамента; а, в, - размеры подошвы фундамента; ак, вк - размеры колонны.
Колонны - сборные железобетонные прямоугольного сплошного сечения в бескрановых зданиях и в крановых высотой до 10,8; двухветвевые - в зданиях с кранами грузоподъемностью до 50 т высотой колонн до 18 м (рис..
Колонны могут быть крайние, средние, фахверковые.
Рис.3.4. Фундаментные балки:
а) - номинальной длиной 6 м для кирпичных и панельных стен; б) - то же, 12 м для
панельных стен
Рис.3.5. Сборные железобетонные колонны: I - прямоугольного сечения бескрановых пролетов; II - то же, крановых пролетов; III - двухветвевые колонны; а) - крайняя колонна; б) - средняя колонна.
Подкрановые балки номинальной выполняются из сборного железобетона (длиной 6 и 12 м) и стали (длиной 6, 12, 18 и 24 м)(рис.3.6).
Рис.3.6. Подкрановые балки: I - сборные железобетонные пролетом 6 (а) 12 м (б);
II - стальные пролетом 6 (а), 12 (б), 18 и 24 м (в); III - деталь крепления
рельса.
В качестве несущих конструкций покрытия в одноэтажном железобетонном каркасе используются стропильные балки и фермы (рис. 3.7,3.8). Балки – могут быть двускатными, односкатными, горизонтальные, таврового (L = 6,9,12 м) и двутаврового сечения (L = 12, 18 и 24 м). Высота сечения балок зависит от пролета, прочности материала, нагрузок и допускаемых прогибов и колеблется в пределах от 1/10 до 1/12 пролета. Прогибы нормируются и должны быть приблизительно 1/200 – 1/300 пролета.
Фермы, используемые в одноэтажных каркасах промышленных зданий, включают в себя верхний и нижний пояса, которые соединяются вертикально и наклонно-поставленными элементами – решеткой фермы. Вертикальные элементы решетки называются стойками, наклонные раскосами. Такая конструкция намного легче балки, и, одновременно, может перекрывать большие пролеты (до 30 м).
Фермы могут быть с параллельными поясами, треугольные, сегментные, безраскосные. (рис.3.8)
.
Рис.3.7. Железобетонные типовые балки покрытия
Пространство безраскосных ферм может быть использовано в технических нуждах для прокладки инженерных коммуникаций.
Балки и фермы крепят к колоннам анкерными болтами. При шаге стропильных ферм 6 м и шаге колонн 12 или 18 м предусматриваются подстропильные фермы пролетом 12 или 18 м.
Рис.3.8. Сборные железобетонные фермы:
а) - сегментная; б) - безраскосная; в) - с параллельными поясами; г) - под-
пильная ферма. 1 - стропильная ферма.
Сборные железобетонные плиты покрытия размерами 3х6, 1,5х6 м (при шаге колонн 6 м) и 3х12, 1,5х12 м (при шаге колонн 12 м) монтируются на верхние пояса балок и ферм с последующей сваркой металлических закладных деталей и замоноличиванием швов цементно-песчаным раствором (рис.3.9). Такая система покрытия, называемая беспрогонной, выполняет несущую (несет нагрузку от кровли), ограждающую и теплоизоляционную функции, а также обеспечивает устойчивость каркаса в качестве горизонтального жесткого диска.
Прогонная система предполагает использование облегченных ограждающих элементов покрытия в виде профилированных металлических или асбестоцементных
листов, а также легких утепленных панелей типа «сэндвич», уложенных на прогоны из металлических профилей (обычно швеллер или двутавр), которые, в свою очередь, располагаются на верхних поясах стропильных конструкций с шагом 1,5, 3, 4,5 м.
Рис.3.9 Сборные железобетонные плиты покрытия:
а) - шириной 3 м; б - шириной 1,5 м; в) - комплексная (с изготовленными в заводских ус-
ловиях слоями пароизоляции и утеплителя).
Использование беспрогонной системы позволяет более, чем в три раза уменьшить материалоемкость покрытия, но при этом значительно возрастает расход металла.
Вертикальные стальные связи решетчатого типа предусматриваются в продольных рядах колонн при значительных горизонтальных силах в плоскости продольной рамы (торможение мостовых электрических кранов, большая ветровая нагрузка), а также при очень гибких колоннах с целью уменьшения их расчетной длины (рис. 22).
Связи следует располагать в средней части температурного блока для снижения усилий в элементах каркаса от температурных и других воздействий.
Рис.3.10. Схемы связей одноэтажных промышленных зданий без фонарей:
а) – при отсутствии мостовых кранов и высоте колон до 10 м; б) – при
отсутствии мостовых кранов и высоте колонн более 10 м ; в) – при нали-
чии мостовых кранов.
1 – диск покрытия; 2 – стропильные конструкции; 3 - колонны; 4 - распорки; 5 – связи
под колонами; 6 – подкрановые балки; 7 – стальные связи
Вертикальные стальные связи и распорки на опорах стропильных конструкций предусматриваются в случаях, когда опоры конструкций покрытия (плит, ферм, балок) или их сопряжения не обеспечивают передачу усилий с диска покрытия на нижележащие конструкции продольной рамы. Эти связи следует располагать по торцам температурного блока, а если они не обеспечивают передачу усилий, устанавливается дополнительная связь в середине блока. При составлении конструктивных и расчетных схем рам из сборного железобетона необходимо учитывать типовые привязки колонн к продольным осям зданий и габариты мостовых кранов Соединение балок и ферм с колоннами каркаса осуществляется с помощью болтов.
Контрольные вопросы по темам.