Связи между колоннами

Система связей между колоннами предназначены для обеспечения во время эксплуата­ции и монтажа геометрическую неизменяемость каркаса и его несущую способность в продольном направлении (воспринимая при этом неко­торые нагрузки), а также устойчивость колонн из плоскости попереч­ных рам. Для этого необходимы хотя бы один вертикаль­ный жесткий диск по длине температурного блока и система продоль­ных элементов, прикрепляющих колонны, не входящие в жесткий диск, к последнему. В жесткие диски (рис.) включены две колонны, под­крановая балка, горизонтальные распорки и решетка, обеспечивающая при шарнирном соединении всех элементов диска геометрическую неиз­меняемость. Решетка чаще проектируется крестовой (рис. а), элементы которой работают на растяжение при любом направлении сил, передаваемых на диск, и треугольной (рис. б), элементы которой работают на растяжение и сжатие. Схема решетки выбирается так, чтобы ее элементы было удобно крепить к колоннам (углы между вертикалью и элементами решетки близки к 45°). При больших шагах колонн в нижней части колонны целесообразно устройство диска в виде двухшарнирной решетчатой рамы, а в верхней - использование подстро­пильной фермы (рис. в). Распорки и решетка при малых высо­тах сечения колонн (например, в верхней части) располагаются в одной плоскости, а при больших высотах (нижняя часть колонны) - в двух плоскостях. На связевые диски передаются крутящие моменты, и по­этому при расположении вертикальных связей в двух плоскостях они соединяются горизонтальными решетчатыми связями.

При размещении жестких дисков (связевых блоков) вдоль здания нужно учитывать возможность перемещений колонн при температурных деформациях продольных элементов (рис. а). Если поставить дис­ки по торцам здания (рис. б), то во всех продольных элементах (подкрановые конструкции, подстропильные фермы, распорки связей) возникают значительные температурные усилия. Поэтому при небольшой длине здания (температурного блока) ста­вится вертикальная связь в одной панели (рис. а).

Рис. Схемы конструкций жестких дисков связей между колоннами

Рис. Схема температурных перемещений и усилий

Рис. Расположение связей между колоннами

а - в коротких зданиях (или температурных отсеках); б - в длинных; 1-колонны; 2 - распорки; 3 - ось температурного шва; 4 - подкрановые балки

При большой длине здания (или блока) для колонн в торцах возрастают неупругие перемещения за счет податливости креплений продольных элементов к колоннам. Расстояние от торца до диска ограничивается с целью за­крепления колонн, расположенных близко к торцу, от потери устойчи­вости. В этих случаях вертикальные связи ставятся в двух панелях (рис. б), причем расстояния между их осями должно быть таким, чтобы температурные усилия не были очень велики. Предельные расстояния между дисками зависят от возможных перепадов температур (разных для отап­ливаемых и неотапливаемых зданий, строящихся в районах с разными расчетными зимними температурами) и установлены нормами.

По торцам здания крайние колонны иногда соединяют между собой гибкими верхними связями (рис. а). Вследствие относительно ма­лой жесткости надкрановой части колонны расположение верхних свя­зей в торцовых панелях лишь незначительно сказывается на темпера­турных напряжениях. Верхние торцовые связи также делают в виде крестов (рис. б), что целесообразно с точки зрения монтажных ус­ловий и однотипности решений.

Верхние вертикальные связи следует размещать не только в торцо­вых панелях здания, но и в панелях, примыкающих к температурным швам, так как это повышает продольную жесткость верхней части кар­каса; кроме того, в процессе возведения цеха каждый температурный блок может в течение некоторого времени представлять собой самостоя­тельный конструктивный комплекс.

Таблица - Предельные размеры между вертикальными связями, м

Характеристика здания	От торца блока до оси ближайшей вертикальной связи	Между осями вертикальных связей в одном блоке
Отапливаемое Неотапливаемое и горячие цехи	90 (60) 75 (50)	60 (50) 50 (40)

Примечание. Размеры в скобках даны для зданий, эксплуатируемых при расчетных зимних температурах наружного воздуха от —40 до —65 ⁰С.

Вертикальные связи между колоннами ставят по всем рядам колонн здания; располагать их следует между одними и теми же осями.

При проектировании связей по средним рядам колонн в подкрано­вой части следует иметь в виду, что довольно часто по условиям техно­логии необходимо иметь свободное пространство между колоннами. В этих случаях конструируют портальные связи (рис. в).

Связи, устанавливаемые в пределах высоты ригелей в связевом бло­ке и торцовых шагах, проектируют в виде самостоятельных ферм (мон­тажного элемента), в остальных местах ставят распорки.

Особое внимание следует уделять компоновке связей между колон­нами в горячих цехах при применении неразрезных подкрановых балок или большом внутреннем шаге колонн, несущих мощные продольные конструкции (например, подкраново-подстропильные фермы). В этих случаях полностью отсутствует узловая податливость продольных кон­струкций, система связей становится близкой к рамной и ее температур­ные деформации стеснены. Обследования и экспериментальные исследо­вания работы таких цехов показывают, что, несмотря на выполнение требований норм проектирования, в элементах каркаса (колоннах и под­крановых балках) возникают большие дополнительные напряжения, а иногда наблюдается и разрушение связей.

Поэтому в горячих цехах с неразрезными подкрановыми балками или тяжелыми подкраново-подстропильными фермами целесообразно преду­сматривать специальные конструктивные мероприятия (например, уменьшение длины температурных блоков).

Связи, кроме условных поперечных сил, возникающих при потере устойчивости колонн из плоскости поперечных рам, воспринимают так­же усилия от ветра, направленного на торец здания, и от продольных воздействий мостовых кранов.

Ветровая нагрузка на торец здания воспринимается стойками тор­цевого фахверка и частично передается на связи по нижнему поясу ферм. Связи шатра передают ветровую силу в ряды колонн.