1.3 Характеристика проектируемого производственного здания
Несущие конструкции здания (фундаменты, стены, колонны, перекрытия) образуют несущий остов здания. По расположению несущих элементов остова различают следующие конструктивные типы зданий: бескаркасный, каркасный и с неполным каркасом. В данном курсовом проекте рассматриваемся каркасное здание.
Каркасное здание, представляет собой пространственную систему, образованную колоннами, подкрановыми балками, стропильными и подстропильными фермами или же колоннами, ригелями и плитами междуэтажных перекрытий и покрытий. Каркас воспринимает все нагрузки, действующие на здание. Для зданий этого типа характерно четкое распределение несущих и ограждающих функций.
Прочность и устойчивость здания, зависит от надежности основания и фундамента.
Основанием считают слои грунта, залегающие ниже подошвы фундамента и в стороны от него, воспринимающие нагрузку от здания и влияющие на устойчивость фундамента и его перемещения.
Основное назначение фундаментов – равномерное распределение нагрузки от здания на грунт основания. Конструкция фрагмента зависит от конструкции стен и опор, величины и характера действия нагрузок, геологического строения и свойств грунтов основания.
Под колонны в каркасных зданиях устанавливают фундаменты стаканного типа. Фундамент условно делится на две части: подколонник и плиту, которая может имеет три ступени. Ступени плиты имеют высоту 300 мм. Размер высоты фундаментов унифицирован и имеет высоту 2,5 м, отметка верха составляет -0,150 м. Марку фундаментов выбирают по расчету в зависимости от действующих усилий и грунтовых условий.
Рисунок 1 – Фундамент стаканного типа
Каркасы многоэтажных зданий подразделяются на рамные, рамно-связевые и связевые. Рамные каркасы с жесткими узлами без вертикальных связевых диафрагм наиболее удобны в производстве и эксплуатации. Однако они отличаются значительным расходом стали в узлах. Отличительным элементом каркаса многоэтажных зданий является междуэтажное перекрытие, представленное плоскими пустотелыми или ребристыми плитами. Плиты перекрытия обычно опираются на полки ригелей. Однако имеются и безригельные перекрытия, в которых плиты опираются на капители колонн при отсутствии ригелей. Этим экономится высота здания.
По способу возведения железобетонные каркасы подразделяются на сборные и монолитные. В большинстве случаев применяют сборные каркасы, что позволяет экономить до 50...60 % стали.
При проектировании зданий используют типовые железобетонные колоны. Одноэтажное здание со следующими данными: количество пролетов -2, ширина пролета – 24 м, шаг стропильных конструкций – 12 м, высота помещения 6 м. Для данного курсового проекта применяем колонны сечением bxh = 300х400 мм, выбрали марку колонн К60-1.
В высоту колонны включают их заглубления, разницу общей высоты колонны к высоте здания. В колоннах предусматривают закладные детали: в голове – для крепления стропильных конструкций, по боковым плоскостям для крепления стеновых панелей.
Рисунок 2 - Колонны
Ограждающие стены в каркасном здании принимаем из кирпича толщиной 510 мм.
Фундаментные балки предназначаются для опирания наружных и внутренних самонесущих стен в каркасных зданиях. Такие балки изготавливают из обычного железобетона. Сечение балок – тавровое или трапециевидное. Принимаем сечение тавровое. Тип сечения фундаментальной балки принимаем III, марка балки ФБ-6.
Рисунок 3 – Сечение фундаментной балки
Под наружные стены балки укладывают на уступы фундаментов колонн. При большой глубине заложения фундаментов балки укладывают на подставки – бетонные столбики. Зазоры между торцами балок и фундаментом заполняют бетоном. Для защиты пристенной полосы пола от промерзания и предотвращения деформации балок на пучинистых грунтах их снизу и с боков засыпают шлаком.
Рисунок 4 – Фундаментная балка на бетонном столбике
Стропильные конструкции. Несущие конструкции покрытия выбирают с учетом ширины пролетов, шага опор, величины и характера нагрузки на покрытия, типа кровли др.
Окна, двери и ворота промышленных зданий. Для освещения естественным светом и аэрации в стенах устанавливают оконные проёмы. В данном курсовом проекте окна высотой 4,20 м. Расстояние от пола до низа проёма назначаем равным 1,8 м, над оконными проемами необходимо установить перемычку. Принимаем марку перемычки БП4-1, тип сечения II, длина перемычки 3,5 м.
Ворота в промышленных зданиях предусматривают для проезда грузовых автомобилей, электро - и автопогрузчика, железнодорожного транспорта. Двери для производственных зданий изготавливают по размерам предусмотренным ГОСТ 6629–88 в виде блоков (дверное полотно и коробка).
Полы зданий, в которых размещается производство, должны удовлетворять следующим требованиям: обладать высокой механической прочностью, ровной и гладкой поверхностью; не скользить, мало истираться, не пылить и быть бесшумными при езде электро- и автотранспорта и ходьбе; обладать малым коэффициентом теплоусвоения, что предотвращает ощущение холода у стоящих на полу людей, иметь высокую стойкость против возгорания и водостойкость; не проводить электроток; обеспечивать возможность проведения быстрого легкого ремонта; быть индустриальными в строительстве, легко очищаться и долго сохранять хороший внешний вид.
Основными конструктивными элементами полов являются покрытия, подстилающий слой, прослойка, стяжка, гидроизоляция и теплоизоляции.
Покрытия производственного здания определяют в целом долговечность и внешний облик здания в целом, характер его внутреннего пространства. Покрытия производственных зданий выполняют, как правило, бесчердачными. Состоят они из несущих и ограждающих конструкций. Несущие конструкции покрытий устраивают в виде ферм, которые поддерживают ограждающую часть, придавая ей уклон, соответствующий материалу кровли.
Ограждающая часть покрытий защищает помещение от атмосферных воздействий и вместе с несущими конструкциями обеспечивают зданиям пространственную жесткость.
В состав ограждающей части покрытия входят плиты настила, паро- и теплоизоляция, выравнивающий слой (стяжка) и гидроизоляционный слой (кровля). Ограждающая часть покрытия может быть неутепленной и утепленной. В утепленное ограждение покрытий кроме настила и кровли входят утеплитель и пароизоляция.
Для естественной вентиляции покрытий в ограждении предусматривает воздушные прослойки, каналы, борозды, сообщающиеся с наружным воздухом через отверстия в карнизной части стены, конька или около световых фонарей.
Слои пароизоляции укладывают по железобетонным плитам при устройстве покрытий над помещениями с повышенной влажностью. Назначение пароизоляции – предотвратить проникновение конденсационной влаги в нижележащий слой утеплителя. Вода, попадающая в слой утеплителя, заполняет поры и ячейки, в результате чего теплопроводность утеплителя резко возрастает, и он прекращает выполнять свои функции. Для устройства пароизоляции используют рулонные гидроизоляционные материалы: рубероид, гидроизол, толь. Слой пароизоляции можно создать также из горячей битумной или дегтевой мастик. Типы пароизоляции назначают исходя из требуемого сопротивления паропроницаемости, которая зависит от влажности воздуха в помещениях и наружного воздуха в наиболее холодное время года.
Теплоизоляционный слой выполняют из пористых материалов плотностью 50...500 кг/м3: пено- и газобетона, керамзитобетона, газо- и пеносиликата, пеностекла, пенополистирола. Для этой цели применяют также фибролит, древесноволокнистые плиты и минеральную вату в виде плит или матов.
Выравнивающий слой или стяжка, служит основанием под рулонную кровлю. Его делают из цементного раствора марок 50...100 или мелкозернистого асфальтобетона. Для устройства плоских покрытий в качестве выравнивающего слоя иногда применяют бетонные плиты с гладкой поверхностью. Во всех случаях выравнивающий слой должен бы быть гладким и жестким. Толщину слоя, укладываемого по жесткому плитному утеплителю, принимают в 15...25 мм, а по сыпучему утеплителю- 25...30 мм. Цементные стяжки сразу после устройства покрывают холодной битумной грунтовкой для прочности и лучшего сцепления с наклеиваемым рулонным ковром. Кровли промышленных зданий наиболее часто устраивают из рулонных материалов – рубероида, гидроизола, стеклорубероида, толя. Рулонные материалы склеивают в единый ковер. Для защиты действия от солнечных лучей рулонный ковер покрывают защитным слоем из светлого гравия с крупностью зерен 5...10 мм, втопленного в битумную массу.
Гидроизоляцию покрытий делают также из битумных или резинобитумных мастик с прокладками из стеклохолста. При уклонах до 10 % укладывают три слоя мастики с тремя армирующими прокладками, при уклонах от 10 до 15 % по два слоя мастики и прокладок. При применении битумно-латексных эмульсий прокладки делают из стеклосетки.
В местах примыкания рулонных кровель к выступающим элементам укладывают дополнительные слои водоизоляционного ковра. Ковер заводят за выступающие элементы, прикрепляют к ним гвоздями или дюбелями, а стыки защищают промазкой или обивкой из оцинкованной стали.
Внутренний водоотвод устраивают со зданий с плоскими и многоскатными покрытиями. Для приема и отвода воды служат водоприемные воронки, отводящие трубы и трубы-стоянки, установленные внутри здания. Через эту систему труб вода поступает в канализационную сеть. Водоприемные воронки устанавливают в водоприемных лотках. Площадь водосбора на одну воронку не более 800 м2 при диаметре отвода патрубка или стояка не менее 100 мм, воронки располагают через 24...40 м и не ближе 50 см от выступающих стен.
Деформационные швы (при длине здания более 50 м). Вследствие изменения температур в летнее и зимнее время конструкции здания испытывают температурные напряжения, которые иногда могут деформировать здания вплоть до разрушения. Для предотвращения указанных явлений стены здания делят на температурные блоки, между которыми устраивают поперечные или продольные швы. Размеры температурных блоков принимают в зависимости от типа и конструкций зданий и используемых материалов.
При строительстве зданий из унифицированных типовых секций длину блока можно принимать равной 72 м. Кроме температурных деформаций у здания может происходить неравномерная осадка в случае размещения его на неоднородных грунтах. Для избежания нежелательных деформаций устраивают осадочные швы в местах расположения температурных швов. Совмещенный шов обычно называют деформационным. Такие швы устраивают также в местах значительного перепада высот здания, примыкания зданий различной этажности и нового здания к старому.
В зданиях с железобетонным каркасом в местах устройства поперечных деформационных швов обычно устраивают парные колонны.
В курсовом проекте принимаем стальную ферму.