2.3 Конструктивные системы и схемы промышленных зданий
Промышленные здания, как правило, строят по каркасной схеме. В качестве основных для производственных зданий приняты стоечно-балочные системы, выполняемые из унифицированных изделий. Для одноэтажных однопролетных зданий получили распространение также рамные и арочные (распорные) конструктивные системы.
В производственном строительстве возможны три варианта выполнения несущего каркаса зданий: железобетонный, стальной и смешанный (колонны железобетонные, фермы или балки покрытия стальные или деревянные).
В отдельных случаях при соответствующем обосновании может быть применен неполный каркас с несущими каменными стенами. Вариант каркаса выбирают с учетом параметров пролетов, вида и грузоподъемности внутрицехового подъемно-транспортного оборудования, степени агрессивности среды производства, противопожарных требований, технико-экономических показателей и других факторов (рис. 2.28).
Рис 2.28 - Основные типы одноэтажных промышленных зданий: а – однопролетные без фонарей; б – то же, с мостовым краном; в – двухпролетные без фонарей; г – трехпролетные с повышенным средним пролетом; д – трехпролетные с фонарем;
е, ж – многопролетные с фонарями;
Каркас одноэтажного производственного здания обычно состоит из поперечных рам, образованных колоннами и несущими конструкциями покрытия (балки, фермы, арки и др.), и продольных элементов: фундаментных, подкрановых, обвязочных балок, подстропильных конструкций, плит покрытия и связей. Когда несущие конструкции покрытий выполняют в виде пространственных систем (сводов, куполов, оболочек и т.п.),они одновременно являются продольными и поперечными элементами каркаса.
Каркасы многоэтажных производственных зданий из унифицированных железобетонных элементов заводского изготовления бывают с балочными или безбалочными перекрытиями (2.29).
При значительных горизонтальных нагрузках в продольном направлении здания устанавливают ригели, жестко соединенные с колоннами, которые образуют продольные рамы каркаса. Железобетонный каркас с безбалочными перекрытиями состоит из вертикальных элементов колонн с капителями и плит, опертых на эти капители, образующих междуэтажные перекрытия (рис. 2.30).
Рис 2.29 - Объемно-планировочные решения многоэтажных каркасных зданий: а – массового типа; б – с верхним крановым этажом; в – с межферменными этажами;
г – двухэтажные; 1 – мостовой кран; 2 – межферменные этажи.
Несущие конструкции производственных зданий образуют несущий остов, предназначенный для восприятия и передачи действующих нагрузок на основание здания. Поперечные рамы могут иметь либо жесткие, либо шарнирные сопряжения элементов. В одноэтажных зданиях, как правило, применяют конструктивную систему с шарнирным сопряжением ригеля рамы с колонной и жесткой заделкой колонны в фундаментах, например, двухшарнирную систему. Могут применяться и другие системы (трехшарнирная и безшарнирная). Пространственная жесткость здания в продольном направлении обеспечивается фундаментными балками, дисками покрытия и перекрытия, а также связями. В распорных каркасах сопряжение рам и арок с фундаментами также может быть выполнено по шарнирной схеме.
Рис 2.30 - Сборные перекрытия многоэтажных промышленных зданий:
а – балочные; б – безбалочные.
Многоэтажные промышленные здания в качестве несущего остова обычно имеют каркас, состоящий из колонн и ригелей, по которым укладываются конструкции перекрытая. Технологическое оборудование устанавливается на перекрытиях, поэтому пролёты не превышают 12 м. По этим же соображениям многоэтажные промышленные здания предназначаются для производств с относительно лёгким оборудованием (электротехническая, лёгкая, текстильная пищевая промышленность и т.п.).
В многоэтажных зданиях применяют различные системы несущего остова: рамную, связевую и рамно-связевую. Железобетонный каркас многоэтажных зданий рекомендуется проектировать главным образом по рамной системе, т. е. в виде рамного каркаса в обоих направлениях.
Хотя рамная система требует большого расхода материалов, однако она обеспечивает большую свободу и вариантность планировочного решения этажей. Она нашла применение в сейсмических районах, на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах. Связевая и рамно-связевая системы упрощают решение сопряжения узлов ригелей и колонн. Можно применять и смешанное конструктивное решение.