23

КРАТКИЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ КУРСА

«ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ И КАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ» для ФБФО часть 3

Оглавление

№	Наименование темы	лек	стр
1	Промышленные и гражданские здания. Принципы проектирования cборных элементов. Конструктивные схемы. Деформационные швы	1
2	Одноэтажные промышленные здания Общие сведения. Компоновка зданий. Каркасы.	1	6
	Обеспечение устойчивости. Системы связей.	1	6
3	Основы расчета О.П.З, нагрузки, определение усилий.	2	7
4	Основы проектирования и расчета колонн промышленных зданий, сплошные и сквозные.	2	9
	Основы проектирования и расчета плит покрытий.	2
	Основы проектирования и расчета стропильных и подстропильных балок.
	Основы проектирования и расчета ферм и арок. Узлы.	3
	Основы проектирования и расчета подкрановых балок.	3	16
	Конструктивные схемы многоэтажных промышленных и гражданских зданий. Узлы. Основы расчета многоэтажных зданий. Обеспечение устойчивости. Связи	4
	Конструирование и основы расчета монолитных рам. Узлы	5
	Тонкостенные пространственные покрытия. Общие сведения. Классификация. цилиндрические оболочки. Оболочки двоякой кривизны складчатые покрытия
	Инженерные сооружения. Основы конструирования и расчета. силосы Бункера. Основы конструирования и расчет. Подпорные стены, башни силосы.
	Особенности железобетонных конструкций зданий и сооружений, эксплуатируемых и возводимых в сейсмических районах.
	Перспективы дальнейшего развития ж. конструкций

Лекция 1

1. Конструктивные схемы

Конструктивные схемы зданий, могут быть каркасными и па­нельными (бескаркасными), многоэтажными и одно­этажными. Каркас многоэтажного здания образуется из основных вертикальных и горизонтальных элементов — колонн и ригелей (рис. Х.1). В каркасном здании гори­зонтальные воздействия (ветер, сейсмика и т. п.) могут восприниматься совместно каркасом и вертикальными связевыми диафрагмами, соединенными перекрытиями в единую пространственную систему, В многоэтажном панельном здании горизонтальные воздействия воспринимаются совместно поперечными и продольными стенами, также соединен­ными перекрытиями в пространственную систему. Каркас одноэтажного здания образуется из колонн, заделанных в фундамент, и ригелей, шарнирно или жестко соединен­ных с колоннами.

Рис. Х.1. Железобетонный кар­кас многоэтажного здания

2. Деформационные швы

В большинстве случаев железобетонные конструкции представляют собой статически неопределимые системы, и поэтому от изменения температуры, усадки бетона, от неравномерной осадки фундаментов в них воз­никают дополнительные усилия, что может привести к по­явлению трещин или к разрушению части конструкции.

Чтобы уменьшить усилия, железобетонные конструкции делят по длине и ширине температурно-усадочными швами на отдельные части — деформационные блоки. Если расстояние между темпе­ратурно-усадочными швами не превышает пределов, указанных в табл. Х.1, на темпе­ратуру и усадку можно не рассчитывать.

Таблица Х.1. Наибольшие расстояния между температурно-усадочными швами

Температурно-усадочные швы выполняются в надзем­ной части здания — от кровли до верха фундамента, раз­деляя при этом перекрытия и стены. Ширина темпера­турно-усадочных швов обычно составляет 2—3 см, она уточняется расчетом в зависимости от длины температур­ного блока и температурного перепада. Наиболее четкий температурно-усадочный шов конструкции здания созда­ется устройством парных колонн и парных балок по ним (рис. Х.2, а).

Осадочные швы устраивают между частями зданий разной высоты или в зданиях, возводимых на участке с разнородными грунтами; такими швами делят и фунда­менты (рис. Х.2, б). Осадочные швы можно устраивать также с помощью вкладного пролета из плит и балок (рис. Х.2,в). Осадочный шов служит одновременно и температурно-усадочным швом здания.

Рис. Х.2. Деформационные швы: а — температурный шов на парных колоннах;

б — осадочный шов на парных колоннах; в — осадочный шов с вкладным пролетом

§ Х.2. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СБОРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

1. Типизация сборных элементов

Производство сборных железобетонных элементов на­иболее эффективно в том случае, когда на заводе изго­товляют серии однотипных элементов. Технологический процесс при этом совершенствуется, снижается стоимость изделий и трудоем­кость изготовления, улучшается их качество. Отсюда вытекает важнейшее требование: число типов элементов в здании было ограниченным, а применение их — массовым

С этой целью элементы типизируют, т. е. для каждо­го конструктивного элемента отбирают наиболее рациональный, тип конструк­ции с лучшими по сравнению с другими решениями технико-экономическими показателями (расход материа­лов, масса, трудоемкость изготовления и монтажа, стои­мость). Выбранный таким образом тип элемента прини­мается для массового заводского изготовления.

2. Унификация размеров и конструктивных схем зданий

Чтобы типовые элементы можно было широко применять в различных зданиях, расстояния между колоннами в плане (сетка колонн) и высоты эта­жей унифицируют, т. е. приводят к ограниченному числу размеров.

Основой унификации размеров служит единая мо­дульная система, предусматривающая градацию разме­ров на базе модуля 100 мм или укрупненного модуля, кратного 100 мм.

Для одноэтажных промышленных зданий с мостовы­ми кранами расстояние между разбивочными осями в продольном направлении (шаг колонн) принято равным 6 или 12 м, а между разбивочными осями в поперечном направлении это расстояние (пролеты здания) принято кратным укрупненному модулю 6 м, т. е. 18, 24, 30 м и т. д. (рис. Х.З, а). Высота конструкции принята кратной модулю 1,2 м,

Рис. Х.З. Унифицирован­ные размеры промыш­ленных зданий

3. Укрупнение элементов

Сборные железобетонные элементы конструкций зда­ний необходимо укрупнять. При монтаже зданий из укрупненных элементов сокра­щается число монтажных операций, уменьшается число стыковых сопряжений, по­вышается степень заводской готовности элемен­тов, а следовательно, уменьшается объем от­делочных работ на площадке. Так, для гражданских зданий рационально панели перекрытий выполнять раз­мером на комнату, панели стен — высотой в этаж и ши­риной на комнату.

КОНСТРУКЦИИ ОДНОЭТАЖНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИИ

§ XIII.1. Конструктивные схемы зданий

1. Элементы конструкций

Для металлургической, машиностроительной, легкой и других отраслей промышленности возводятся (рис. XIII.1,а). Конструк­тивной и технологической особенностью одно­этажные каркасные здания яв­ляется оборудование их транспортными средствами — мостовыми и подвесными кранами. Мостовые краны пе­ремещаются по специальным путям, опертым на колонны; подвесные краны перемещаются по путям, подвешенным к элементам покрытия.

Рис' X1U.1. Одноэтажное промышленное здание с мостовыми кранами

а - конструктивный поперечный разрез; б - схема поперечной ра­мы, в- схема продольной рамы

Рис. XI 11.2. Одноэтажные промышленные здания с плоским покры­тием

1 — длинномерные плиты покрытия; 2 — продольные балки

К элементам конструкции одноэтажного каркасного здания с балочным покрытием относятся колонны (стой­ки), заделанные в фундаментах, ригели покрытия (балки, фермы, арки), опирающиеся на колонны, панели покрытия, уложенные по ригелям, подкрановые балки, световые или аэрационные фонари. Основная конструкция каркаса — поперечная рама, образованная колоннами и ригелями.

Пространственная жесткость и устойчивость одно­этажного каркасного здания достигаются защемлением колонн в фундаментах. В поперечном направлении про­странственная жесткость здания обеспечивается поперечными рамами, в продольном — продольными рамами, образованными теми же колоннами, элементами покрытия, подкрановыми балками и вертикальными связями (рис. XIII.1,6, в).

Одноэтажные производственные здания могут быть также с плоским покрытием без фонарей.

Компоновка здания

Сетка колонн одноэтажных каркасных зданий с мостовыми кранами в зависимости от технологии производ­ственного процесса может быть 12X18, 12X24, 12X30 или 6X18, 6X24, 6X30 м. Шаг колонн принимается пре­имущественно 12 м, если при этом шаге используются стеновые панели длиной 6 м, то по наружным осям кро­ме основных колонн устанавливают промежуточные (фахверковые) колонны. При шаге колонн 12 м возмо­жен шаг ригелей 6 м с использованием в качестве про­межуточной опоры подстропильной фермы (рис. XIII.4). В целях сохранения однотипности элементов покры­тия колонны крайнего ряда располагают так, чтобы разбивочная ось ряда проходила на расстоянии 250 мм от наружной грани колонны (рис. XIII.5). Ко­лонны торцов здания смещают с поперечной разбивочной оси на 500 мм (рис. XII 1.6,б). Продольный температурный шов выполняют, как пра­вило, на спаренных колоннах со вставкой (рис. XIII.6, в), при этом колонны у температурного шва имеют привяз­ку к продольным разбивочным осям 250 мм (или нулевую при 6м).

Рис. XII 1.4. Конструктивные схемы здания при шаге колонн

а- 6 м с подстропильными фермами; б - 12 м без подстропильных ферм

Рис. XIII.5. Привязка элементов конструкций к разбивочным осям на поперечном разрезе

Поперечные рамы

Ригели поперечных рам по своей конструкции могут быть сплошными или сквозными, а соединение их со стойками жесткое или шарнирное. Жесткое соединение ригелей и колонн рамы приво­дит к уменьшению изгибающих моментов, однако при этом не достигается независимая типизация ригелей и колонн рамы, так как нагрузка, приложенная к колонне, вызывает изгибающие моменты и в ригеле, а нагрузка, приложенная к ригелю, вызывает изгибающие моменты и в колоннах (рис. Х1П.7,а). При шарнирном соединении возможна независимая типизация ригелей и колонн, так как в этом случае нагрузки, приложенные к одному из элементов, не вызывают изгибающих моментов в другом (рис. XIII.7,б). Шарнирное соединение ригелей с ко­лоннами упрощает форму и конструкцию стыка, от­вечает требованиям заводского производства.

Конструкции одноэтажных рам с шарнир­ными узлами приняты в качест­ве типовых.

Сплошные колонны применяют при кранах rpyзоподъемностью до 30 т и относительно небольшой высоте здания; сквозные колонны — при кранах грузоподъемностью 30 т и больше и высоте здания более 12 м. Раз­меры сечения колонны в надкрановой части назначают с учетом опирания ригелей, непосредственно на торец ко­лонны без устройства специальных консолей. Высота сечения принимается: для средних колонн Н₂=500 или 600 мм, для крайних колонн Н₂=380 или 600 мм; шири­на сечения средних и крайних колоннb=400...600 мм (большие размеры сечения колонны принимают при ша­ге 12 м). Сквозные колонны имеют в нижней подкрановой час­ти две ветви, соединенные короткими распорками — ри­гелями. Для средних колонн в нижней подкрановой час­ти допускают смещение оси ветви с оси подкрановой бал­ки и принимают высоту всего сеченияh₁= 1200...1600мм, для крайних колонн принимают h₁= 1000...1300 мм. При этом принимают размеры высоты сечения ветвиh= 250 или 300 мм и ширины сечения ветвиb= 500 или 600 мм. Кроме того,b= (1/25... 1/30)Н.

Расстояние между осями распорок принимают (8— 10)h. Распорки размещают так, чтобы размер от уровня пола до низа первой надземной распорки составлял не менее 1,8 м и между ветвями обеспечивался удобный проход. Нижняя распорка располагается ниже уровня пола. Высоту сечения распорки принимают (1,5—2)h,

Соединение двухветвенной колонны с фундаментом осуществляют в одном общем стакане или же в двух от­дельных стаканах; во втором соединении объем укла­дываемого на монтаже бетона уменьшается (рис. XIII. 10). Глубину заделки колонны в стакане фундамен­та принимают равной большему из двух размеров:

Рис. XIII.7. К выбору рациональной конструкции поперечной рамы; эпюры моментов

а - при жестком соединении ригеля с колонной; б - при шарнирном соединении