Конструктивные решения промышленных зданий

Лекция 3 Конструктивные решения промышленных зданий. 1 Железобетонный каркас Поперечную раму каркаса одноэтажного здания образуют колонны, жестко защемленные в фундаменты, и ригели (балки или фермы), шарнирно соединенные с колоннами, см. рис. 1. Рис. 1 Конструкции одноэтажного железобетонного промышленного здания: 1 – столбчатый фундамент стаканного типа, 2 – колонны среднего ряда, 3 – колонна крайнего ряда, 4 – стеновые панели, 5 – подкрановые балки, 6 – балка покрытия, 7 – ребристые плиты покрытия, 8 – фундаментная балка. Сборные железобетонные конструкции каркасов получили самое широкое распространение вследствие наилучшего соответствия требованиям индустриализации и сокращения сроков строительства. Для массового строительства промышленных зданий разработаны унифицированные конструкции каркасов для одноэтажных и многоэтажных зданий. Монолитные железобетонные конструкции применяют при необходимости обеспечения наибольшей жесткости каркаса в условиях высоких динамических нагрузок и сейсмики или когда параметры возводимого каркаса отличаются нестандартностью. Сборно – монолитные здания состоят из сборных конструкций и монолитного железобетона, которые работают как единое целое. Сборно – монолитные конструкции применяют при реконструкции и возведении пристроек к существующим производственным объектам, при строительстве в сейсмических районах. Многоэтажные здания состоят из многоэтажных многопролетных рам, которые состоят из колонн длиной на 1 – 3 этажа, жестко защемленных в фундаментах и ригелей длиной равной размеру шага колонн. Соединение ригелей с колоннами шарнирное или жесткое в зависимости от вида каркаса по статической работе. В рамных и рамно – связевых каркасах используют жесткое сопряжение ригелей с колоннами. Рамные каркасы используют при строительстве зданий от 3-х до 5-ти этажей. Связевые – до 12 этажей. Связевые каркасы применяют при проектировании административных, бытовых и некоторых производственных зданий, в которых диафрагмы жесткости не мешают технологическому процессу. В каркасах рамной системы все вертикальные и горизонтальные нагрузки воспринимаются поперечными рамами (колонны и ригели). Пространственная жесткость здания обеспечивается в поперечном направлении поперечными рамами, а в продольном – плитами перекрытий и вертикальными связями между колоннами, см. рис. 2. Рис. 2. Железобетонный каркас многоэтажного промышленного здания: 1 — фундамент; 2 — колонна; 3 — ригель; 4 — плита междуэтажного перекрытия; 5 — связевые плиты перекрытия; 6 — вертикальные «портальные» связи. 1.1 Конструкции одноэтажных железобетонных каркасов Колонны воспринимают вертикальные и горизонтальные нагрузки, должны отвечать требованиям прочности, жесткости и устойчивости. Разработаны типовые конструкции колонн для зданий без мостовых кранов и для зданий с мостовыми кранами, см. рис. 3. Рис. 3 Основные типы железобетонных колонн: а – прямоугольного сечения для зданий без мостовых кранов с шагом колонн 6м; б – то же, с шагом 12м; в – двухветвевые для зданий без мостовых кранов с шагом колонн 6 и 12м; г – прямоугольного сечения для зданий с мостовыми кранами грузоподъемностью до 32 т и шагом колонн 6 и 12м; д – то же, двутаврого сечения; е – двухветвевые для зданий с мостовыми кранами до 50 т и шагом колонн 6 и 12м; ж – закладные детали колонны: 1 – для крепления стропильной конструкции; 2,3 – то же, подкрановой балки; 4 – то же, стеновых панелей. Фундаменты под колонны проектируют монолитные и сборные. Верх столбчатых фундаментов стаканного типа под типовые колонны имеет отметку - 0.150. На фундаменты опирают фундаментные балки, на которые устанавливают стеновое ограждение, см. рис. 4 и 5. Рис. 4 Монолитный фундамент под ж/б колонну. ЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧРис. 5 Фундаментные балки:ЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧ а – таврового и трапецивидного сечения, при шаге колонн 6м; б – то же, при шаге 12м; в – опирание балок; г, д – детали фундамента наружного ряда колонн; 1 – набетонка толщиной 12см; 2 – слой раствора толщиной 20 мм; 3 – опорный столбик; 4 – фундаментная балка; 5 – песок; 6 – щебеночная---подготовка---(13-15-см.); 7 – асфальт(1,5-2 см.);-8-–-гидроизоляция; 9 – стеновая панель; 10 – колонна; 11 – подстилающий слой; 12 – шлак. Подкрановые балки с уложенными по ним рельсами образуют пути движения мостовых кранов, см. рис. 6. Рис. 6 Железобетонные подкрановые балки: а – при шаге колонн 6м; б – то же, 12м; в – крепление балок к колоннам; г – крепление кранового рельса к балке; д – устройство упора для мостового крана; 1 – опорный стальной лист (160×12×500 мм); 2 – антенный болт; 3 – стальная пластинка (100×12 мм); 4,5 – закладные элементы колонны; 6 – стальная лапка; 7 – болт; 8 – упругие прокладки толщиной 8мм; 9 – крановый рельс; 10 – деревянный брус (200×280×360 мм); 11 – швеллер №45 длиной 1228 мм; 12 – стальная пластинка (12×300×970 мм) Несущие конструкции покрытий из сборного железобетона при одинаковом шаге колонн состоят только из стропильных элементов: балки применяют при пролетах 9,12,18, 24м; фермы - при пролетах 18, 24, 30 м. Если шаг колонн по наружному и среднему рядам различен, кроме стропильных конструкций, по средним рядам необходимы подстропильные конструкции, см. рис. 7. Балки покрытий изготавливают таврового, двутаврового сечения и решетчатые (см. рис. 8). Балки двутаврового сечения применяют для пролетов до 24 м с шагом 6 и 12 м, к ним можно крепить подвесные краны до 5 т и устанавливать светоаэрационные фонари шириной 6м. По технико-экономическим показателям такие балки являются наиболее эффективными конструкциями. Решетчатые балки устанавливают только с шагом 6 м, к ним можно крепить подвесные краны грузоподъемностью до 5 т. В отверстиях таких балок прокладывают инженерные коммуникации. При разном шаге колонн применяют подстропильные балки. Стропильные и подстропильные балки крепят к колоннам монтажной сваркой закладных деталей. Рис. 7 Конструкции каркаса с различным шагом колонн по наружному и среднему рядам: 1 – фундаментная балка, 2 – фундамент, 3 – колонна, 4 – стропильная ферма, 5 – подстропильная ферма, 6 – плита покрытия, 7 – стеновое ограждение, 8 – подкрановая балка. Рис. 8 Железобетонные балки покрытий: а – стропильные пролетом 6 и 9м для покрытийс плоской кровлей; б – то же, пролетом 12м для покрытий с плоской и скатной кровлей; в – то же, пролетом 18 и 24м для скатных кровель; г – то же, решетчатого типа пролетом 12 и 18м.; д – подстропильная балка длинной 12м. для скатной и плоской кровель. Фермы из сборного железобетона эффективны для перекрытия пролетов 18 и 24 м, при пролетах больше 24 м эффективнее стальные фермы. Конструкции ферм см. рис. 9. Рис. 9 Железобетонные фермы: а – сегментные; б – безраскосные; в – с параллельными поясами; г – полигональные; д – треугольные; е – подстрапильные для малоуклонных кровель; ж – то же, для скатных кровель (в установленном положении). В местах крепления к колоннам или подстропильным фермам, опирания плит покрытия, стоек фонарей и путей подвесного транспорта в фермах предусматриваются закладные детали.