Konstrukcii / Лекция 5
.docХарактерные решения узлов стропильных ферм из парных горячекатаных уголков приведены на рис. 21.38.
Рис. 21.38. Узлы заводского изготовления стропильных ферм из прокатных уголков: а – крайние верхнего и нижнего поясов; б – примыкания раскосов к верхнему поясу; в – примыкания стойки
В состав покрытий при устройстве подвесного транспорта или в соответствии с требованиями технологии могут включаться подстропильные фермы пролетами 12, 18 или 24 м. Схемы подстропильных ферм показаны на рис. 21.41.
Рис. 21.41. Схемы подстропильных ферм из прокатных уголков
Подстропильные фермы запроектированы в виде единых отправочных элементов. Пояса ферм приняты также из спаренных уголков. Опорную стойку подстропильной фермы выполняют двутаврового сечения. В нижней части стойки укрепляют столик для опирания стропильной фермы.
Опирание стропильных ферм на подстропильные фермы или на колонны и подстропильных ферм на колонны принято шарнирным (рис. 21.43).
Рис. 21.43. Конструкции покрытий с применением стропильных и подстропильных ферм: а – с железобетонными плитами покрытий; б – со стальным профилированным настилом; 1 – колонна; 2 – стропильная ферма; 3 – подстропильная ферма; 4 – надопорная стойка; 5, 6 – прогоны; 7 – железобетонная плита покрытия; 8 – профилированный настил
Шаг стропильных ферм можно принимать равным 6 или 12 м. Предельные размеры температурных отсеков зданий принимают: при расчетной сейсмичности 7 баллов – 144 м, 8 баллов – 120 м.
Покрытия с применением широкополочных тавров. В состав элементов покрытий входят стропильные и, при необходимости, подстропильные фермы, опорные стойки, система горизонтальных и вертикальных связей, прогоны. Конструкции покрытий используют в однопролетных и многопролетных зданиях при любых сочетаниях пролетов шириной 18, 24, 30 и 36 м. Шаг стропильных ферм, так же как и шаг колонн, по средним и крайним рядам можно принимать 6 и 12 м.
Устройство подвесного транспорта допускается только при шаге стропильных ферм 6 м. При шаге колонн 12 м и шаге ферм 6 м по колоннам устанавливают подстропильные фермы. Опирание как стропильных, так и подстропильных ферм на колонны принято шарнирным. Стропильные фермы запроектированы с параллельными поясами, имеющими уклон 1,5%. Высота ферм на опоре по полкам тавров составляет 3150 мм. Номинальная длина ферм принята на 400 мм меньше пролета.
Покрытия с фермами из круглых труб. Конструктивные решения элементов в стропильных конструкциях с использованием круглых стальных труб в результате рационального использования стали обеспечивают, по сравнению с элементами другого поперечного сечения, снижение расхода материалов. Покрытия применяют в зданиях при любых сочетаниях пролетов, равных 18, 24 и 30 м. Шаг стропильных ферм так же, как и шаг колонн, по средним и крайним рядам может быть 6 и 12 м. Опирание стропильных ферм на колонны или подстропильные фермы принято шарнирным.
Рис. 21.49. Схемы подстропильных ферм для покрытий со стропильными фермами из широкополочных тавров и перекрестной решеткой: а – для средних рядов; б – у торцов и температурных швов
Стропильные фермы (рис. 21.58) запроектированы с горизонтальными параллельными поясами. Требуемый уклон покрытия в 1,5% обеспечивается за счет разной высоты опорных столиков для крепления прогонов. Фермы пролетом 24 и 30 м запроектированы в виде двух полуферм. Монтажные стыки полуферм запроектированы фланцевыми, в работающих на растяжение нижних поясах – на высокопрочных болтах, в верхних поясах – на обычных болтах. Высота ферм на опоре по осям составляет 2900 мм.
Рис. 21.58. Схемы стропильных ферм с применением круглых труб
Конструкция фермы из круглых труб приведена на рис. 21.59. Пояса стропильных ферм имеют постоянное сечение по всей длине, что позволяет избежать стыков труб в узлах. Сопряжение раскосов круглого сечения с поясами в узлах выполняют без фасонок с помощью заводской сварки. Для элементов ферм используют электросварные трубы диаметрами от 102 до 273 мм с толщиной стенки от 4 до 8 мм. К верхнему поясу в узлах приваривают специальные столики из круглых труб для опирания прогонов.
Рис. 21.59. Характерные узлы стропильных ферм из круглых труб: а – заводские; б – монтажный
В конструкцию покрытия (рис. 21.60) при необходимости может быть включена подстропильная ферма треугольного очертания.
Рис. 21.60. Покрытие с применением ферм из круглых труб: 1 – железобетонная колонна; 2 – надопорная стойка; 3 – рядовой прогон; 4 – профнастил; 5 – стропильная ферма; 6 – прогон (швеллер с листом); 7 – подстропильная ферма
Прогоны для покрытий со стропильными фермами. Типовые сплошностенчатые прогоны высотой 250 мм выполняются из холодногнутых профилей С–образного сечения и комбинированные из них.
Крепление прогонов к стропильным конструкциям предусматривается на болтах (рис. 21.63). В зависимости от расчетной нагрузки прогоны могут быть из одного или двух профилей.
Рис. 21. 63. Узел крепления прогона из холодногнутых профилей к стропильным фермам: а – при прогоне из швеллера; б – при прогоне из двух швеллеров; 1 – пояс стропильной фермы; 2 – прогон; 3 – ось узла; 4 – «шпальный» уголок
В тех случаях, когда прогоны из холодногнутых профилей не могут быть применены по несущей способности, допускается использование прогонов из горячекатаных швеллеров.
При шаге стропильных ферм 12 м применяют стальные решетчатые прогоны пролетом 12 м (рис. 21.64). Типовые конструкции прогонов запроектированы треугольной формы высотой в середине пролета 1,5 м. Верхний пояс прогона состоит из парных холодногнутых швеллеров, а решетка – из одиночных. Соединение элементов выполняется сваркой.
Рис. 21. 64. Схема и конструкция решетчатого прогона
Фермы из замкнутых гнутосварных прямоугольных и квадратных труб достаточно экономичны благодаря рациональной форме профиля и бесфасоночным соединениям элементов решетки с поясами. Наиболее целесообразной областью применения таких ферм являются пролеты зданий до 30 м в сочетании с легкими ограждающими конструкциями. При больших нагрузках и пролетах их эффективность снижается. Сравнительно высокая жесткость профилей позволяет воспринимать внеузловые нагрузки.
Покрытие состоит из подстропильных ферм или балок (пролет 12 м), стропильных ферм, шарнирно опирающихся с шагом 4 м на верхние пояса подстропильных ферм, профилированного настила, закрепленного непосредственно на верхних поясах стропильных ферм (без прогонов), и системы связей.
Стропильные фермы (рис. 21.65, 21.66) запроектированы с параллельными поясами, уклон которых составляет 1,5%. Высота ферм по наружным габаритам – 2 м. На заводе фермы пролетом 18 и 24 м изготавливают в виде двух отправочных элементов, а ферму 30 м – в виде трех.
Рис. 21.65. Схемы стропильных ферм с применением труб прямоугольного поперечного сечения
Рис. 21.66. Конструкции узлов стропильной фермы из труб прямоугольного сечения: а – монтажные узлы верхнего и нижнего поясов; б – заводские узлы верхнего и нижнего поясов
Связи между фермами, создавая общую пространственную жесткость каркаса, обеспечивают заданную геометрию конструкций покрытия и удобство монтажа, закрепляют сжатые элементы из плоскости фермы, перераспределяют на соседние рамы местные нагрузки, приложенные к одной раме.
Система связей покрытия (рис. 21.67) состоит из связей горизонтальных и вертикальных. Горизонтальные связи располагают в плоскостях нижних и верхних поясов ферм, вертикальные – в плоскостях опорных и некоторых других стоек ферм.
Рис. 21.67. Связи покрытия: а – по нижним поясам ферм; б – по верхним поясам ферм; 1 – поперечные горизонтальные (ветровая ферма); 2 – растяжки; 3 – продольные горизонтальные; 4 – вертикальные; 5 – поперечные горизонтальные; 6 – распорки
Горизонтальные поперечные связи по нижним поясам ферм размещают в торцах температурных блоков. Они образуются путем объединения нижних поясов двух соседних стропильных ферм с помощью решетки. Полученные таким образом горизонтальные фермы выполняют две основные функции. Во-первых, воспринимают от стоек торцового фахверка ветровую нагрузку и передают ее на связи между колоннами и далее с их помощью – на фундаменты. Во-вторых, они закрепляют от смещений вертикальные связи и растяжки между нижними поясами ферм.
Распорки (растяжки) между нижними поясами ферм закрепляют эти пояса от смещений и тем самым сокращают их расчетную длину из плоскости фермы, что способствует уменьшению вибрации нижних поясов ферм.
Горизонтальные продольные связи по нижним поясам ферм служат опорами для верхних концов стоек продольного фахверка. Кроме того эти связи при действии сосредоточенных крановых нагрузок, приложенных к одной раме, вовлекают в работу соседние рамы, что уменьшает местные поперечные деформации каркаса.
Распорки обеспечивают проектное положение ферм в процессе монтажа и ограничивают гибкость верхних поясов ферм из их плоскостей. Роль распорок могут выполнять прогоны, но только те, которые закреплены от смещений с помощью горизонтальных поперечных связей.
Горизонтальные поперечные связи по верхним поясам ферм по конструкции и схемам размещения аналогичны их связям по нижним поясам. Они служат для закрепления от смещений распорок по верхним поясам ферм и прогонов. Эти связи можно не устраивать, если между смежными стропильными фермами связевого блока установить вертикальные связи (рис. 21.68; на рис. 21.67 показаны пунктиром) и через них обеспечить прикрепление распорок к поперечным связям по нижним поясам ферм.
Рис. 21.68. Схемы вертикальных связей между стропильными фермами и их характерные узлы: а – при шаге ферм 6 м; б – при шаге ферм 12 м; в – верхний узел; г – средний узел нижнего пояса; д, е – нижние крайние узлы
При наличии жесткого диска покрытия из плит или профилированного настила распорки между фермами и поперечные связи по верхним поясам ферм нужны только на период монтажа (временно).
Связи проектируют из электросварных труб (рис. 21.68), замкнутых гнутосварных и гнутых открытых профилей, горячекатаных уголков или швеллеров.
Конструктивные схемы горизонтальных поперечных и продольных связевых ферм зависят от шага стропильных конструкций. Схемы связей по нижним поясам ферм приведены на рис. 21.69. При шаге ферм 6 м поперечные связевые фермы образуют путем объединения нижних поясов стропильных ферм с помощью крестовой или треугольной решеток. При шаге стропильных ферм 12 м можно ввести дополнительный пояс, подвешенный к вертикальным связям между фермами, и уменьшить ширину связевой фермы (рис. 21.69 в, г).
Рис. 21.69. Связи по нижним поясам ферм: а б – при шаге ферм 6 м; в–д – при шаге ферм 12 м; е – узел крепления горизонтальных связей к нижнему поясу стропильной фермы; 1 – растяжка; 2 – стропильная ферма; 3 – элементы связей; 4 – вертикальная связь
Фахверк (каркас стенового ограждения) предназначен для восприятия нагрузок от стен и передачи их на основные конструкции каркаса и фундаменты. В зависимости от места расположения различают фахверк продольный, торцевой, а также фахверк внутренних стен. В местах перепадов высот выполняют подвесной фахверк, стойки которого крепят к стропильным или подстропильным фермам.
Стойки фахверка устанавливают в торцах здания, как правило, через 6 м, а для продольных стен при шаге колонн 12 м и более – между ними. При легком стеновом ограждении и шаге основных колонн 12 м стойки фахверка могут не устанавливаться, при этом стеновое ограждение крепят к ригелям пролетом 12 м. В состав фахверка включаются стойки, ригели, ветровые фермы и балки, связи. Конструктивные решения фахверка, в основном, определяются такими данными как тип стенового ограждения, шаг колонн, наличие мостовых кранов, тип конструкции покрытия, наличие проемов, высота здания.
Стойки фахверка обычно опираются шарнирно на фундамент и крепятся к конструкциям основного каркаса в уровне покрытия, к тормозным конструкциям крановых путей, переходным площадкам, ветровым фермам. На рис. 21.70–21.72 даны схемы продольных и торцевого фахверков для стен из железобетонных панелей. Применяют три основные типа стоек (рис. 21.73):
Рис. 21.70. Продольный фахверк в здании с мостовыми кранами при шаге ферм 6 м: 1 – стойка; 2 – связь; 3 – подстропильная ферма; 4 – подкрановая балка
Рис. 21.71. Продольный фахверк в здании с мостовыми кранами при шаге ферм 12 м: 1 – стойка; 2 – надколонник; 3 – тормозная конструкция; 4 – связь
Рис. 21.72. Торцевой фахверк: 1 – стойка; 2 – приколонная стойка; 3 – распорка; 4 – переходная площадка
Рис. 21.73. Типы стоек фахверка: а – постоянного сечения; б – ступенчатая; в – составная; 1 – основная стойка: 2 – надколонник; 3 – стропильная ферма
тип а – стойка постоянного сечения. Рекомендуется во всех случаях, если это позволяет габарит в пределах конструкции покрытия;
тип б – стойка ступенчатая с уменьшенным сечением в пределах конструкции покрытия. Применяется в случаях, когда габарит конструкций покрытия препятствует размещению стойки постоянного сечения;
тип в – составная стойка. Включает основной ствол и оголовок в пределах высоты стропильных ферм. Раскрепляется в уровне верхних и нижних поясов стропильных ферм.
Стойки фахверка, в зависимости от высоты и расчетных усилий, выполняют из двутавров, коробчатыми, из гнутых замкнутых сварных профилей (рис. 21.74), из горячекатаных швеллеров. В зданиях легкого типа для стоек можно применять тонкостенные профили.
Рис. 21.74. Сечения стоек фахверка: а – горячекатаный двутавр; б – коробчатое из двух швеллеров; в – замкнутый гнутосварной профиль; г – открытый сварной профиль из тонкостенных холодногнутых элементов