Плиты покрытия в промышленных зданиях подкрановые. Балки покрытий одноэтажных промышленных зданий. Виды, основы конструирования. Дисциплина «Конструкции из дерева и пластмасс»

Каркасом одноэтажных промышленных зданий называют систему связанных между собой колонн (стоек), несущих элементов покрытия, подкрановых балок и связей. В каркас включаются также фундаментные и обвязочные балки, устанавливаемые в плоскости каркасных стен.

Каркасы, многоэтажных зданий образуют так называемую пространственную этажерку, состоящую из системы соединенных между собой ригелей, колонн и плит перекрытий (горизонтальных диафрагм жесткости).

Материалом для устройства каркаса служат преимущественно железобетон, реже – сталь, различные сплавы и дерево. При выборе материала каркаса руководствуются характером силовых и несиловых воздействий, воспринимаемых каркасом, а также учитывают размеры пролетов, шага колонн, высоту здания, место строительства, требования огнестойкости и технико-экономические соображения.

3.3.1. Железобетонный каркас одноэтажных зданий

В современном индустриальном строительстве применяют в основном сборные железобетонные каркасы, конструктивные элементы которых типизованы. Железобетонный каркас устраивают из сборных или монолитных элементов; наиболее экономичными и распространенными считаются сборные конструкции каркаса.

Каркас является несущей основой здания и состоит из поперечных и продольных элементов. Поперечные элементы – рамы – воспринимают нагрузки от покрытия, снега, ветра, действующего на наружные стены и фонари, а также от навесных стен. Рамы сборного железобетонного каркаса состоят из колонн и несущих конструкций покрытия – балок или ферм. Эти элементы соединяют в узлах шарнирно при помощи металлических закладных деталей, анкерных болтов и небольшого количества сварных швов. Рамы собирают из типовых элементов заводского изготовления. Продольные конструкции здания обеспечивают устойчивость поперечных рам и воспринимают продольные нагрузки от ветра, действующего на торцевые стены здания и торцы фонарей, а также нагрузки от торможения кранов. К продольным элементам относятся подстропильные конструкции и связевые элементы, располагаемые в уровне опорных частей несущих конструкций покрытий. В зданиях, оборудованных кранами, связевыми элементами в продольном направлении служат подкрановые балки.

3.3.2. Основные элементы каркаса производственных зданий и их назначение

Основные элементы каркаса зданий подразделяются на 3 группы:

1) несущие – воспринимающие основные нагрузки в здании;

2) ограждающие – предназначенные для защиты внутреннего пространства здания от атмосферных воздействий, разделения здания на помещения и сохранения заданного температурно-влажностного режима;

3) выполняющие одновременно несущие и ограждающие функции.

Промышленные здания возводят из следующих архитектурно-конструктивных элементов (частей): фундаментов, фундаментных балок, стен, вертикальных опор (колонн), несущих элементов покрытий и перекрытий – балок, ферм, ригелей, кровли, парапетов, перегородок, фонарей, лестниц, полов, окон и дверей (рис. 3.3.).

Фундаменты представляют собой подземную конструкцию, воспринимающую нагрузки от веса здания и оборудования и передающую их основанию.

Перекрытия разделяют внутреннее пространство на этажи, выполняют функции ограждающих и несущих конструкций, а также обеспечивают пространственную жесткость здания.

Вертикальные опоры (колонны) предназначены для поддержания покрытий и перекрытий.

Покрытие здания защищает его от атмосферных воздействий. Верхнюю гидроизоляционную оболочку покрытия называют кровлей.

Перегородки служат для разделения внутреннего пространства в пределах одного этажа на отдельные помещения. Перегородки несут только собственную массу и опираются на перекрытия нижнего этажа.

Лестницы служат для сообщения между этажами.

3.3.3. Колонны, их классификация, виды и основные типоразмеры

Конструкция сборных железобетонных колонн зависит от объемно-планировочного решения промышленного здания и наличия в нем того или иного вида подъемно-транспортного оборудования и его грузоподъемности. В связи с этим сборные железобетонные колонны подразделяют на две группы:

1) предназначенные для бескрановых цехов и цехов, оснащенных подвесным подъемно-транспортным оборудованием;

2) для цехов, оборудованных мостовыми кранами.

По конструктивному решению колонны подразделяют на одноветвевые и двухветвевые, а по местоположению в здании – на колонны крайних рядов, средние и располагаемые у торцевых стен. В тех случаях, когда бескрановое здание должно иметь высоту более 9,6 м, можно использовать колонны для зданий с мостовыми кранами. Для зданий, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью до 20 т, применяют одноветвевые колонны прямоугольного сечения (рис.3.4.).

Выбор сечения колонны зависит от размеров пролета и их числа, величины шага колонн, наличия и вида подстропильных конструкций, подвесного транспорта и конструктивного решения покрытия.

Высота колонн включает в себя расстояние от уровня чистого пола до низа стропильной конструкции плюс глубину заделки в стакане фундамента.

Высота этажа промышленных зданий принята равной: 3,6; 4,8; 6,0; 7,2; 8,4; 9,6; 10,8 (через 1,2 м), 12,6; 14,4; 16,2; 18,0 (через 1,8 м).

Для зданий без мостовых кранов, имеющих высоту от пола до низа несущих конструкций покрытия до 9,6 м, применяют колонны прямоугольного сечения 400x400, 500x500 и 560x600 мм. Средние колонны имеют в верхней части со стороны боковых граней двусторонние консоли для увеличения площади опирания под несущие конструкции покрытия.

Типовые колонны запроектированы под максимальную расчетную нагрузку от полного веса покрытия со светоаэрационными фонарями, снеговой нагрузки и подвесного транспорта грузоподъемностью до 5 т, а также от покрытия и мостовых кранов грузоподъемностью до 50 т.

Колонны в зданиях с мостовыми кранами должны иметь консоль, стойку или отдельную ветвь для опирания подкрановых балок. Средние колонны имеют две подкрановые консоли, крайние выполняют с односторонним расположением подкрановой консоли. Колонны для зданий с мостовыми кранами состоят из надкрановой части (от верха колонны до подкрановых консолей) и подкрановой части (от подкрановых консолей до фундамента). Надкрановая часть (надколонник) служит для опирания несущей конструкции покрытия, а подкрановая часть передает нагрузку от надколонника и подкрановых балок, опиравшихся на консоли колонн, на фундамент. Колонны крановых зданий бывают сплошные и двухветвевые (сквозные).

Двухветвевые (сквозные) колонны применяют для зданий, оборудованных мостовыми кранами общего назначения грузоподъемностью от 10 до 50 т, а также для бескрановых зданий с высотой этажа 10,8; 12,6; 14,4; 16,2; 18,0 м при пролетах, равных 18, 24 и 30 м. Шаг колонн для крайних рядов 6 и 12 м, для средних рядов – 12 м. Двухветвевые колонны имеют в надкрановой части сплошное прямоугольное сечение, а в подкрановой части – две ветви также прямоугольного сечения, соединенных по высоте распорками через 1,5 – 2,0 м. Высота типовых двухветвевых колонн составляет 10.8 – 18 м. Сечения крайних и средних колонн при шаге
6 м составляют 400x600 и 400х800 мм, а при шаге 12 м – 500x800 мм. При кранах грузоподъемностью до 30 т и высоте здания более 10,8 м применяют ступенчатые (для крайних рядов) и ступенчато-консольные (для средних рядов) двухветвевые колонны.

Величина заглубления колонн ниже нулевой отметки зависит от вида и высоты колонн, грузоподъемности кранового оборудования и наличия помещений или приямков, располагаемых ниже уровня пола.

Выполняют колонны обычно в виде одного цельного элемента из тяжелого бетона марки 300, армируют сварными каркасами из горячекатаной стали класса АI. Средние колонны, испытывающие действия моментов двух знаков, армируют симметрично.

Просветы между распорками ветвей колонн используют для пропуска санитарно-технических и технологических коммуникаций.

В зданиях с сильноагрессивными средами нежелательно применять двухветвевые колонны, так как они имеют сложную геометрическую форму поперечного сечения, малодоступную для осмотра и окраски мест, где могут скапливаться влага и гигроскопическая пыль. В таких случаях рекомендуется применять сплошные колонны.

3.3.4. Фундаментные и подкрановые балки

Наружные и внутренние самонесущие стены здания устанавливаются на фундаментные балки, посредством которых нагрузка передается на фундаменты колонн каркаса. Фундаментные балки укладывают на специальные бетонные столбики, устанавливаемые на обрезы фундаментов. Балки укладывают под наружные стены вплотную к наружным граням колонн, под внутренние стены – между колоннами.

Фундаментные балки при шаге колонн 6 м применяются сборные железобетонные из бетона марок 300 – 350, при шаге колонн 12 м – с предварительно напряженной арматурой. Сечение фундаментных балок может быть тавровым, трапециевидным или прямоугольным. Основные фундаментные балки изготовляют высотой 450 мм (для шага колонн 6 м) и
600 мм (для шага колонн 12 м), а шириной 260, 300, 400 и 520 мм. Эти размеры соответствуют наиболее распространенной в промышленных зданиях толщине наружных стен. В местах устройства температурных швов укладывают балки, укороченные на 500 мм.

Для защиты пристенной полосы пола от промерзания и предотвращения деформации балок на пучинистых грунтах их снизу и с боков засыпают шлаком. Верхнюю грань фундаментной балки размешают на
30 – 50 мм ниже уровня чистого пола, который в свою очередь располагают на 150 мм выше отметки грунта. Поверх фундаментных балок укладывают гидроизоляцию из цементно-песчаного раствора или двух слоев рулонного материала на битумной мастике. На поверхности земли вдоль фундаментных балок по всему периметру здания устраивают асфальтобетонную отмостку для предотвращения подмокания фундаментов под наружные стены от атмосферных осадков.

Подкрановые балки предназначены для опирания рельсов мостовых кранов и обеспечения продольной пространственной жесткости каркаса здания.

Железобетонные подкрановые балки могут быть таврово-трапециевидного или двутаврового сечения; их применяют под краны легкого и среднего режима работы при шаге колонн 6 и 12 м и грузоподъемности кранов до 30 т. В торцах здания на подкрановых балках устанавливают упоры для мостовых кранов.

3.3.5. Железобетонный каркас многоэтажных промышленных зданий

Элементы каркаса многоэтажных промышленных зданий должны обладать высокой прочностью, устойчивостью, долговечностью и огнестойкостью. Поэтому для этих зданий применяют железобетонные конструкции, которые могут быть монолитными, сборными или сборно-монолитными.

Стальной каркас применяют при больших нагрузках, при наличии динамических воздействий на несущие конструкции от работы оборудования или при строительстве зданий в труднодоступной местности.

Положительным качеством многоэтажных зданий является их компактность, в связи с чем заметно сокращается протяженность различных инженерных и транспортных коммуникаций. В многоэтажных зданиях размещают производства, в которых технологический процесс организуется по вертикали. В этом случае материалы поднимают на верхний этаж, откуда они самотеком перемещаются на нижележащие этажи для переработки. Так, например, на предприятиях пищевой, фармацевтической и химической промышленности многие цехи оборудуют вертикально расположенной аппаратурой большой высоты, и жидкие материалы перерабатываются при транспортировании их самотеком. Здесь также целесообразно применять многоэтажные здания или этажерки.

Этажерки представляют собой многоярусные сооружения без ограждающих конструкций и покрытия. На них размещают такое технологическое оборудование, на которое атмосферные влияния не оказывают вредного воздействия.

Преобладающей конструктивной схемой многоэтажных зданий является каркасная с навесными стенами. Здания с несущими стенами и внутренним каркасом применяются в последние годы сравнительно редко.

Многоэтажные каркасные здания сооружают по рамной схеме с жесткими узлами. Каркас состоит из вертикальных стоек (колонн), соединенных жестко с балками (ригелями) междуэтажных перекрытий и покрытий. В совокупности они образуют поперечную многоярусную раму, жестко защемленную в фундаментах. В продольном направлении поперечные рамы связывают настилом перекрытий и покрытий, образующих жесткие диафрагмы. Продольная жесткость обеспечивается также дополнительными стальными связями, которые размешают посредине каждого температурного блока.

Высота этажей может быть 3,6; 4,8; 6,0; 7,2 и 10,8 м. Высоту,7,2 м применяют для первого и верхнего этажей, высоту 10,8 м – только для верхнего. Высота этажа считается между отметками чистого пола; высоту верхнего этажа при укрупненном пролете замеряют от уровня чистого пола этого этажа до низа строительной конструкции.

Для сооружения многоэтажных зданий применяют типовые сборные железобетонные колонны двух типов – крайние и средние. Для опирания ригелей у колонн предусмотрены консоли. По высоте колонны могут быть двухэтажной разрезки высотой на два этажа и поэтажной – высотой на один этаж (рис. 3.5.).

Для двух нижних этажей, как правило, применяют колонны только двухэтажной разрезки. Для третьего и четвертого этажей – высотой 3,6 м и 4,8 м – устанавливают колонны тоже двухэтажной разрезки. Колонны поэтажной разрезки используют при высоте третьего этажа и выше, равной 6 м.

На консоли многоэтажных зданий опираются ригели (балки) междуэтажных перекрытий и покрытия. Размер между консолями принимают равным высоте этажа. Расстояние от консоли до верхнего конца колонны равно 1780 мм у колонн средних этажей и 720 мм у колонн верхнего этажа. Таким образом, стыковку колонн производят на высоте 1,0 или 0,6 м от плоскости плит перекрытия, в зависимости от типа железобетонного ригеля. Это обеспечивает удобство производства работ при монтаже. Такое расположение стыка объясняется также наименьшими усилиями, возникающими в месте стыка, в стойке каркаса при эксплуатации здания.

Сечение колонн – прямоугольное 600x400 или 400x400 мм, причем у колонн нижних этажей сечение составляет 600x400 мм. Переход на сечение 400x400 мм обычно происходит на уровне верхней плоскости консоли второго этажа.

Ригели (балки междуэтажных перекрытий) изготавливают двух типов:

а) тип I – для опирания плит на полки;

б) тип II – для опирания плит на верхнюю плоскость ригеля.

Ригели типа II отличаются от ригелей типа I формой поперечного сечения. Они имеют прямоугольную форму высотой 800 и шириной 300 мм. Длина ригелей зависит от их расположения в здании (крайние, средние), а также от расположения по этажам, что связано с сечением колонн, и составляет 5000; 5300; 5500 для 6-метрового пролета и 8000; 8300; 8500 мм для 9-метрового пролета.

Для крепления ригелей по концам их в верхней части имеются выемки с выпусками стержней арматуры, которые сваривают с арматурой колонн, после чего стык замоноличивают бетоном М 100-150 на мелком щебне. Ригели для пролетов 6 м изготавливают из бетона М 200 без предварительного напряжения арматуры. Ригели для 9-метровых пролетов изготавливают с предварительным напряжением нижних стержней арматуры. Междуэтажные перекрытия в многоэтажных промышленных зданиях, как правило, делают сборными. Они состоят из ригелей и железобетонных ребристых плит.

Плиты подразделяют на две группы в зависимости от типа ригеля. Для опирания плит на полки ригелей типа I предусмотрено два типоразмера плит:

а) основные плиты, имеющие ребристую коробчатую конструкцию длиной 5500 и 5050 мм и шириной 1500 мм, а также укороченные плиты длиной 5050 мм, которые укладывают в торцах здания и в местах устройства деформационных швов;

б) доборные плиты, укладываемые у продольных стен и имеющие такую же длину, что и основные, шириной 740 мм и высотой 400 мм.

При использовании ригелей II. типа плиты укладывают по их верху. Плиты II типа имеют один типоразмер: 5950x1490 мм; в качестве доборной применяют плиту I типа. Эти плиты имеют также коробчатую конструкцию. Межколонные плиты, имеющие в торцах вырезы для колонны, служат распорками, передающими горизонтальные продольные нагрузки на каркас здания их укладывают поверх ригелей.

В случае устройства каркаса многоэтажного здания (или этажерки), для легкого оборудования или вспомогательных помещений строят здания с безбалочными (сборными железобетонными) перекрытиями, имеющими ряд преимуществ, таких как возможность создания гладких потолков, не имеющих ребер, что способствует лучшему проветриванию и препятствует застою воздуха, это особенно важно для помещений с взрывоопасными выделениями и необходимостью обеспечения высокой степени гигиеничности. Кроме того, помещения с гладкими потолками лучше освещаются.

В таких перекрытиях на колонны с консолями надевают квадратные в плане капители, служащие опорами надколонным панелям. Эти панели образуют замкнутый контур, на который и опираются пролетные панели, имеющие квадратную форму.

3.3.6. Условия применения стальных конструкций для каркасов одноэтажных промышленных зданий

Применение стальных конструкций для каркасов промышленных зданий в соответствии с "Техническими правилами по экономному расходованию основных строительных материалов" (ТП 101-81) допускается только в приведенных ниже случаях.

а) Для стропильных и подстропильных конструкций:

· в отапливаемых зданиях с пролетами 30 м и более;

· в неотапливаемых зданиях и навесах различного назначения с асбестоцементной кровлей с пролетами до 12 м включительно при грузоподъемности подвесного подъемно-транспортного оборудования более 2 т, с пролетом 18 м при грузоподъемности подвесного подъемно-транспортного оборудования более 3,2 т;

· в зданиях и навесах пролетом 24 м и более;

· в неотапливаемых однопролетных зданиях с рулонной кровлей с пролетами 30 м и более;

· в многопролетных зданиях с пролетами 18 м и более;

· в зданиях с подвесным подъемно-транспортным оборудованием грузоподъемностью более 5 т либо другими подвесными устройствами, создающими нагрузки, превышающие предусмотренные для типовых железобетонных конструкций;

· в зданиях на участках с развитой сетью подвесного конвейерного транспорта;

· в зданиях с расчетной сейсмичностью 8 баллов с пролетами 24 м и более;

· в зданиях с расчетной сейсмичностью 9 баллов с пролетами 18 м и более, а также в случаях:

· возведения зданий в труднодоступных районах строительства;

· в зданиях с большими динамическими нагрузками (копровые цехи, взрывные отделения и др.);

· над горячими участками цехов с интенсивным теплоизлучением при температуре нагрева поверхности конструкций более 100 °С (холодильники прокатных цехов, отделения нагревательных колодцев, печные и разливочные пролеты и т.п.).

б) Колонны:

· в зданиях при высоте их от пола до низа стропильных конструкций более 18 м;

· при наличии мостовых кранов общего назначения грузоподъемностью 50 т и более независимо от высоты колонн, а также при меньшей грузоподъемности кранов тяжелого режима работы;

· при шаге колонн более 12 м;

· при двухъярусном расположении мостовых кранов.

в) Для подкрановых балок, светоаэрационных фонарей, ригелей и стоек фахверка.

г) Для типовых легких несущих и ограждающих конструкций комплексной поставки.

Применение стальных конструкций для каркасов одноэтажных производственных зданий при использовании новых эффективных утеплителей по сравнению с аналогичными традиционными конструкциями из железобетона и обычных теплоизоляционных материалов позволяет значительно снизить массу (вес) здания в целом.

Стальной каркас промышленного здания имеет конструктивную схему, аналогичную железобетонному каркасу.

Стальные колонны и их виды

Стальные колонны в зависимости от их поперечного сечения подразделяют на следующие:

а) сплошные:

– постоянного;

– переменного сечения;

б) решетчатые (сквозные) переменного сечения;

в) раздельные переменного сечения.

Колонны устраивают для бескрановых зданий и для зданий, оборудованных кранами. Колонны воспринимают совместно нагрузки от покрытия и кранов; при большой грузоподъемности кранов колонны раздельно воспринимают нагрузки от покрытия и от кранов. Соединения элементов колонн выполняют сварными, а при особо тяжелых крановых нагрузках – клепаными.

В поперечном сечении стальные колонны чаще всего представляют собой комбинацию нескольких прокатных профилей (швеллеров, двутавров, уголков, стальных листов), связанных накладками. Подкрановые балки опирают на колонны постоянного сечения через специально устраиваемые для этой цели консоли, а в ступенчатых – на уступы колонн (рис.3.6.).

Сплошные колонны по сравнению со сквозными менее трудоемки в изготовлении, но требуют большего расхода стали. Их применяют в бескрановых зданиях, а также в цехах с мостовыми кранами грузоподъемностью до 20 т. В остальных случаях применяют колонны переменного сечения, при этом надколонники могут быть сплошными или сквозными. Нижнюю подкрановую часть колонн при ширине ее до 800 мм делают сплошной, а в остальных случаях сквозной. Колонны раздельного типа в некоторых случаях бывают самыми экономичными, так как разделение передаваемых нагрузок от покрытия и кранов на две ветви дает наиболее полное использование материала. Сплошные колонны чаше всего выполняют из одного прокатного профиля или нескольких вертикальных листов, сваренных между собой по всей высоте колонны. Сквозные колонны состоят из нескольких отдельных ветвей, которые соединяют между собой решетками.

Нагрузку от колонн на фундаменты передают через башмаки, размеры которых определяют по расчету в зависимости от величины передаваемых нагрузок; башмаки располагают на 500 – 800 мм ниже уровня пола. Во избежание коррозии башмаки обетонивают.

Фундаментные балки при стальных каркасах выполняют железобетонными.

Стальные подкрановые балки

Стальные подкрановые балки могут быть разрезными и неразрезными, сплошными и решетчатыми . Наибольшее распространение получили разрезные подкрановые балки – из-за простоты конструктивного решения и индустриальности, хотя неразрезные подкрановые балки имеют лучшие условия эксплуатации подкрановых путей.

Решетчатые подкрановые балки следует применять при пролетах 12 м и более при использовании кранового оборудования легкого и среднего режимов работы с грузоподъемностью, не превышающей 50 т. Во всех остальных случаях применяют сплошные подкрановые балки.

Для восприятий горизонтальных сил от торможения тележки и перекосов крана, а также обеспечения общей устойчивости подкрановых балок необходимо предусматривать установку тормозных балок или ферм, которые крепятся сваркой к верхним поясам подкрановых балок. Ширина тормозных балок и ферм назначается с учетом необходимой жесткости и возможности прохода по подкрановым путям. При высоте подкрановых балок более 1200 мм необходимо дополнительно вводить диафрагмы.

Стальные несущие конструкции покрытий: балки, фермы, рамы и арки

В качестве стальных несущих конструкций покрытия применяют прокатные или составные балки, фермы, арки, пространственные и висячие системы.

Стальные прокатные и составные балки имеют чаше всего двутавровое сечение, их используют при пролетах 6 – 12 м.

Стальные фермы, применяемые в практике строительства, имеют различные типы, форму и очертания, выбор которых зависит от назначения и объемно-планировочного решения промышленного здания. Геометрические схемы типовых унифицированных стальных ферм приведены на рис.3.7.

Наиболее часто применяют фермы сегментные, параболические, с параллельными поясами, полигональные, треугольные, с параллельными поясами с затяжкой и др. Фермы с параллельными поясами предназначены для зданий с плоским покрытием, а также для устройства подстропильных конструкций; их пролет может достигать 60 м и более. Полигональные фермы используют для устройства покрытий с рулонной кровлей при пролетах до 36 м. Треугольные фермы дают возможность осуществить покрытия с крутыми кровлями из асбестоцементных или стальных листов, вследствие чего высота ферм в середине пролета достигает значительных размеров; это ограничивает перекрываемые ими пролеты до 36 – 48 м. В массовом промышленном строительстве применяют унифицированные полигональные фермы пролетом 24, 30 и 36 м с уклоном верхнего пояса 1:8 и высотой в опорном узле 2200 мм, плоские с параллельными поясами пролетом 24, 30 и 36 м и высотой в опорном узле 2550, 3750 и 3750 мм соответственно и уклоном верхнего пояса 1,5 %, по которым устраивают рулонные кровли. В отдельных случаях фермы такого типа применяют для перекрытия 18-метровых пролетов. Фермы с крутыми скатами используют для пролетов 18, 24, 30 и 36 м при кровлях из листовых материалов; их высота

на опорах принята 0,45 м, а в средней части 3000, 3860, 4730 и 5560 мм соответственно. Большепролетные фермы могут перекрывать пролеты до 90 м и иметь различные схемы решеток: треугольную, раскосную, крестовую и другие, выбор которых зависит от характера приложения нагрузки и высоты фермы.

В подавляющем большинстве случаев фермы имеют неподвижные опоры, однако в температурном шве на одной колонне (а не на спаренных колоннах) одну из колонн устанавливают на катках или сферических поверхностях.

Стальные рамы, предназначенные для устройства несущих конструкций покрытий при больших пролетах, выполняют одно- или многопролетными, с горизонтальными или ломаными поясами. Рамные конструкции эффективны при жесткости колонн, близкой к жесткости ригелей, высоту которых принимают: при сплошных сечениях 1/20 – 1/30 пролета, при решетчатых – 1/12 – 1/18 пролета.

Стальные арки применяют в промышленных зданиях для устройства покрытий со значительными – от 50 до 200 м – размерами пролетов. Распор арок передают через фундаменты на грунт; стрела подъема арок находится в пределах 1/2 – 1/15 пролета. Арки, как и рамы, могут иметь сплошное или сквозное сечение; высота сечения сквозных арок составляет 1/30 – 1/60 пролета и 1/50 – 1/80 сплошных арок.

Связи

Пространственную жесткость и устойчивость ферм, арок, рам и других плоскостных конструкций каркасов зданий обеспечивают системой связей, устанавливаемых между этими конструкциями.

В покрытиях устраивают горизонтальные (продольные и поперечные) и вертикальные связи, а между колоннами – продольные вертикальные связи.

Продольные горизонтальные связи располагают вдоль рядов колонн в плоскостях нижнего и верхнего поясов крайних панелей ферм. Они представляют собой продольные связевые фермы с параллельными поясами. Поперечные горизонтальные связи образуют поясами двух смежных стропильных ферм и расположенной между ними решеткой. Их устраивают у торцов здания, а также с обеих сторон каждого деформационного шва, а при большом расстоянии между деформационными швами – через каждые 60 м.

3.3.7. Железобетонные несущие конструкции покрытия, их виды и типы

Несущие конструкции покрытий промышленных зданий подразделяют на стропильные, подстропильные и несущие элементы ограждающей части покрытия. В промышленных зданиях применяют два типа стропильных несущих конструкций:

1) плоскостные – балки, фермы, арки и рамы;

2) пространственные – оболочки, складки, купола, своды и висячие системы.

В качестве подстропильных конструкций промышленных зданий широко используют балки и фермы, а в качестве несущих конструкций ограждающей части покрытия – крупноразмерные плиты. Соответственно унифицированным размерам объемно-планировочных элементов промышленных зданий величину поперечных пролетов и продольного шага несущих конструкций назначают кратной укрупненному модулю 6 м; в отдельных случаях допускается применение модуля 3 м.

Железобетонные балки применяют для устройства покрытий в промышленных зданиях, пролетами 6, 9, 12, 18 и в отдельных случаях 24 м. Необходимость балочных покрытий при пролетах 6, 9 и 12 м (пролеты таких размеров можно перекрыть и плитами) возникает в случае подвески к несущим конструкциям подъемно-транспортного оборудования. Железобетонные балки могут быть односкатными, двухскатными и с параллельными поясами (рис.3.8.).

Односкатные балки применяют в зданиях с шагом колонн 6 м и в зданиях с наружным водоотводом пролетами 6 и 9 м. Сечение балок тавровое, в опорных узлах имеются вертикальные ребра жесткости. Уклон верх-

него пояса односкатных балок пролетом 6 м составляет 1:10, пролетом 9 м – 1:15, пролетом 12 м – 1:20. Высота балок в опорном узле – 600 (для пролета 6 м) и 800 мм (для пролета 9 м). Для устройства скатных покрытий зданий пролетом 12 м применяют предварительно напряженные односкатные балки с высотой в опорном узле 1200 мм. Такие балки рассчитаны на подвесной транспорт в виде двух кран-балок грузоподъемностью по 1,5 т каждая и нагрузку от покрытия в пределах 350 ÷ 550 кг/м 2 ; сечение балок двутавровое.

Двускатные балки используют для устройства ломаных покрытий в зданиях пролетами 6, 9, 12 и 18 м. Балки пролетом 6 и 9 м имеют тавровое сечение и вертикальные ребра жесткости в опорных узлах. Высота в опорном узле 6-метровых балок составляет 400 мм, 9-метровых – 600 мм. Балки пролетом 6, 9, 12 м устанавливают только с шагом 6 м, а балки пролетом 18 м – с шагом 6 и 12 м. Сечение балок – двутавровое. Высота в средней части 12-метровой балки равна 1290 мм, 18-метровой – 1540 мм, высота в опорных узлах – 800 мм. Уклон верхнего пояса двухскатных балок 1:20.

Балки с параллельными поясами применяют для зданий с плоскими покрытиями и пролетами 12, 18 и 24 м. Сечение балок двутавровое, высота 1200 мм. В целях уменьшения массы балок в их вертикальной стенке устраивают сквозные отверстия для прокладки различных внутрицеховых коммуникаций, что позволяет более рационально использовать внутреннее пространство помещений.

Подстропильные балки предназначены в качестве опор для стропильных балок при шаге колонн 12м в зданиях с плоскими или скатными покрытиями. Длина балок соответствует пролету 12 м, высота их составляет 500 мм, сечение тавровое с полкой внизу.

Фермы, их виды

Железобетонные фермы применяют при пролетах 18, 24 и 30 м и шаге 6 и 12 м. При пролетах 36 м и больше используют, как правило, стальные фермы. Применение 18-метровых ферм целесообразно в том случае, когда в пределах покрытия необходимо разместить коммуникационные трубопроводы или использовать межферменное пространство для устройства технических этажей.

Различают следующие основные типы ферм:

а) сегментные, с верхним поясом ломаного очертания и прямолинейными участками между узлами;

б) арочные раскосные с редкой решеткой и верхним поясом плавного криволинейного очертания;

в) арочные безраскосные;

г) полигональные с параллельными поясами или трапециевидным очертанием верхнего пояса;

д) полигональные с ломаным нижним поясом.

Высоту ферм всех типов в середине пролета принимают равной
1/7 – 1/9 длины пролета. Выполняют фермы из бетонов высоких классов (В30 – В50) и армируют нижний пояс и растянутые раскосы предварительно напряженной арматурой класса AIV с натяжением на упоры. Ширину сечения поясов ферм при их шаге 6 м принимают 200 – 250 мм, а при шаге 12 м – 300 – 350 мм (рис.3.9.).

В современной практике промышленного строительства наибольшее распространение получили сегментные стропильные фермы. Их применяют для устройства скатных покрытий с фонарями или без них. Эти фермы применяют для перекрытия пролетов 18, 24 и 30 м. Сечения верхнего и нижнего поясов – прямоугольные одинаковой ширины. Фермы устанавливают на железобетонные колонны при шаге колонн 6 м или на подстропильные фермы при шаге колонн 12 м.

Фермы с параллельными поясами используют для устройства плоских покрытий зданий без фонарей. Длина ферм рассчитана на пролеты 18 и 24 м. Фермы, устанавливаемые через 6 м, рассчитаны на подвесной транспорт грузоподъемностью до 5 т.

Подстропильные конструкции

Подстропильные конструкции в виде железобетонных ферм и балок применяют в покрытиях одноэтажных промышленных зданий при шаге колонн 12 и 18 м и с пролетами, равными 18, 24 и 30 м для опирания на них стропильных конструкций, устанавливаемых с шагом 6 м, в случаях, когда технологический процесс требует широкого шага опор.

Подстропильные конструкции выполняют предварительно напряженными из бетона классов В30-В40 и армируют канатами класса К-7,
К-10, стержневой класса А1У или проволочной арматурой Вр-11 с натяжением на упоры.

Железобетонные подстропильные конструкции устраивают в виде балок высотой 1500 мм и ферм высотой 2200 и 3300 мм.

3.3.8. Несущие элементы ограждающей части покрытия

При плоских и скатных несущих конструкциях несущие элементы ограждающей части покрытий выполняются прогонными – с применением прогонов, по которым укладывают мелкоразмерные плиты, или беспрогонными – в виде крупноразмерных плит.

Настил беспрогонных покрытий промышленных зданий обычно устраивают из предварительно напряженных ребристых железобетонных плит размерами 3x12, 1,5x12, 3х6 и 1,5x6 м, а также из легкого армированного бетона размером 1,5x6 м. Плиты укладывают по верхнему поясу стропильных конструкций (балок или ферм) и приваривают к нему. Стыки между плитами замоноличивают цементным раствором или бетоном, и настил работает как единая жесткая диафрагма на восприятие горизонтальных и вертикальных нагрузок.

Основными плитами считаются плиты шириной 3 м, доборными – шириной 1,5 м, которые применяются в местах с большой нагрузкой на покрытие.

Наибольшее распространение получили ребристые плиты, выполняемые из тяжелого железобетона.

Плиты покрытий из легких и ячеистых бетонов, совмещающие функции настила и утеплителя, применяют для устройства теплых покрытий в зданиях с шагом несущих конструкций 6 м. Плиты изготавливают из керамзитобетона, из автоклавного армированного ячеистого бетона (пенобетона или пеносиликата с объемной массой от 700 до 1000 кг/м 2).

Основные плиты из легких бетонов имеют длину 6 м и ширину
1,5 м, доборные плиты – ширину 0,5 м при толщине 200, 240 мм. Опирание всех типов крупноразмерных плит на несущие конструкции осуществляют через стальные закладные детали, приваривая их к закладным деталям верхнего пояса несущих конструкций покрытия.

3.3.9. Легкосбрасываемые покрытия

Легкосбрасываемые покрытия устраивают на зданиях категорий А и Б (по пожарной опасности). Такие покрытия легко сбрасываются под действием повышенного давления в результате возможного взрыва газов или пыли; стены зданий и основные несущие конструкции в этом случае не разрушаются. Суммарная площадь легкосбрасываемых участков покрытия стен, а также окон и дверей должна быть не менее 0,05 м 2 на 1 м 3 взрывоопасного помещения.

Настил легкосбрасываемого покрытия делают из железобетонных специальных плит и асбоцементных волнистых листов.

Железобетонные плиты имеют длину 6 м, ширину 3 или 1,5, высоту 300 мм. Плиты имеют коробчатую форму с поперечными ребрами жесткости и отверстиями. Плиты шириной 3 м укладывают как обычные и прикрепляют к несущим конструкциям покрытия, а плиты шириной 1,5 м размешают с интервалами.

На железобетонные плиты настилают волнистые асбоцементные листы усиленного профиля. Плитный утеплитель укладывают по асбестоцементным листам, впадины заполняют насыпным утеплителем. По верху утеплителя делают выравнивающий слой, по которому расстилают рулонную кровлю.

Покрытие промышленного здания определяет долговечность, характер внутреннего пространства и внешний облик здания. На него приходится от 20 до 50% от общей стоимости одноэтажного здания.

По теплотехническим качествам покрытия делят на утепленные и неутепленные (холодные). Их выбирают с учетом требований условий микроклимата помещений, климатических особенностей района строительства и способа удаления снега с кровли здания.

Утепленные покрытия устраивают над отапливаемыми помещениями. Толщину утеплителя назначают с расчетом, чтобы исключить образование конденсата на внутренней поверхности покрытия. Ендовы часто делают менее утепленными, нежели основное покрытие, что способствует их большему прогреву и исключает скопление снега и образование наледей.

Неутепленные покрытия устраивают в неотапливаемых зданиях и с избыточными выделениями тепла.

По конструктивным схемам покрытия классифицируют на плоскостные и пространственные. В первых несущие и ограждающие конструкции работают в основном независимо друг от друга. Во вторых – функции несущих и ограждающих конструкций совмещаются. Пространственные покрытия, имея криволинейные поверхности рациональной геометрической формы, обладают высокой жесткостью, позволяют снизить расход материала и целесообразны в зданиях с пролетами, превышающими 30 м.

Покрытия должны иметь хорошую гидроизоляцию, теплозащиту, должны быть прочными, долговечными и надежными в эксплуатации, обладать необходимыми огнестойкостью и пожарной безопасностью, быть индустриальными, иметь простые и надежные узловые сопряжения конструктивных элементов.

Конструкции покрытий

Покрытия промышленных зданий, как правило, устраивают бесчердачными. Состоят они из несущих и ограждающих конструкций.

Несущими стропильными конструкциями являются фермы, балки, арки и рамы. Они поддерживают ограждающую часть, придавая ей, соответствующий материалу кровли, необходимый уклон.

Ограждение включает настил (железобетонные плиты, асбестоцементные или металлические листы и т.п.), пароизоляцию, утеплитель, выравнивающую стяжку и гидроизоляцию.

В неутепленных («холодных») покрытиях отсутствуют пароизоляция и утеплитель.

В одноэтажных промышленных зданиях наиболее распространены покрытия из крупноразмерных плит, укладываемых по верхним поясам стропильных конструкций. При использовании настилов из мелкоразмерных элементов последние опирают на прогоны, укладываемые на стропильные конструкции.

Несущие конструкции покрытий

Несущие конструкции покрытий изготавливают из железобетона, металла, дерева и комбинированными (из перечисленных выше материалов, напр. металлодеревянные фермы и т.п.).

Металлические покрытия являются прочными и легкими конструкциями. Они просты в изготовлении и монтаже, являются высокосборными конструкциями. Покрытия, выполненные из железобетона, отличаются огнестойкостью и долговечностью.

Железобетонные стропильные балки и фермы.

Железобетонные балки применяются в односкатных, многоскатных и малоуклонных, а также плоских (i =1:20) покрытиях одноэтажных промышленных зданий с пролетами (L ) от 6 до 18 м.

Балки односкатных, плоских и малоуклонных покрытий имеют прямолинейный верхний пояс (рис. 1 а, б, в), а в двускатных балках верхний пояс имеет ломаное очертание с уклоном i = 1:12 (рис.2).

Конструкция балок допускает крепление к ним подвесных кранов грузоподъемностью до 50 кН.

Для пролетов 6 и 9 м балки имеют тавровое сечение с высотой на опоре 590 и 890 мм.

Балки пролетами 12 и 18 м изготавливают двутаврового или прямоугольного сечений с высотой на опоре 890, 1190 и 1490 мм. Балки двутаврового сечения с толщиной стенки 80 мм усилены на опорах массивными вертикальными ребрами. Для снижения массы в балках прямоугольного сечения устраивают отверстия (рис.2 б). Такие балки

опорных частях просты в изготовлении и облегчают разводку верхних коммуникаций, но имеют больший вес, нежели балки таврового или двутаврового сечений.

На верхнем поясе железобетонных балок предусматривают закладные элементы (М) для крепления прогонов или плит покрытия, на нижнем поясе и стенке – для крепления подвесных путей, а в – стальные листы с вырезами для крепления балок к колоннам. Опирание балки на колонну показано на рис. 3.

б) г)

в
)

Рис. 1. Железобетонные балки пролетом 6, 9 и 12 м:

а) для односкатных покрытий (L = 6, 9 м);

б) для плоских покрытий (L = 12 м);

в) для малоуклонных покрытий (L = 12 м)

г) сечение балок для б) и в)

2 - 2

Рис. 2. Двускатные железобетонные балки:

а) сплошного сечения для L = 6, 9 м;

б) решетчатая для L = 12 и 18 м

Рис. 3. Опирание железобетонной балки на колонну

Железобетонные фермы применяют для перекрытия пролетов 18, 24 и редко 30 м. По очертанию поясов они бывают сегментными, арочными безраскосными и раскосными, с параллельными поясами и полигональными (рис.4).

Рис. 4. Очертания поясов ферм: а – сегментное; б – полигональное;

в – трапецеидальное; г – с параллельными поясами; д - треугольное

Треугольные фермы применяют, в основном, для кровель из асбестоцементных и металлических листов, а с параллельными поясами – для плоских покрытий под рулонную кровлю.

Для придания кровле небольших уклонов используют сегментные и арочные фермы со столбиками для опирания на них панелей покрытия. Такие «рожковые» фермы для малоуклонных покрытий приведены на рис. 5 а.

Наиболее рациональны по распределению материала сегментные и арочные фермы, имеющие ломаный или криволинейный верхний пояс. По сравнению с фермами других очертаний в элементах решетки этих ферм усилия меньше, что позволяет делать решетку более редкой. Фермы с параллельными поясами и полигональные имеют простую конфигурацию и хороши тем, что взаимозаменяемы со стальными фермами. Однако, к их недостаткам следует отнести сравнительно мощную решетку и большую высоту, что приводит к перерасходу материала на стены и увеличению малополезного объема здания, кроме того, они требуют дополнительных вертикальных и горизонтальных связей в покрытии.

Опирание железобетонной фермы на колонну показано на рис.6.

Рис. 5. Железобетонные безраскосные фермы:

а – для малоуклонной кровли;

б - для скатной кровли

Рис. 6. Опирание железобетонной фермы на колонну

1.1 .. Промышленные здания отличаются разнообразием объемно- планировочных и конструктивных решений и классифицируются ро следующим основным признакам: по назначению :

Производственные (в которых осуществляется производство какого-либо вида продукции);

Обслуживающие(склады, транспортные боксы и пр.);

Вспомогательные(котельные, трансформаторные, насосные, и пр.);

Административно-общественные (заводоуправление, бытовые помещения, лаборатории и пр).

по этажности :

Одноэтажные;

Многоэтажные;

по количеству пролетов:

Однопролетные;

Многопролетные.

по оснащенности подъемно-транспортным оборудованием:

Крановые;

Бескрановые.

Характерной особенностью промышленных зданий служит их зависимость от технологических требований, к которым, помимо ранее освещенных общих требований функциональной целесообразности, прочности, художественной выразительности и экономичности, относятся следующие: - к рабочему пространству, которого должно быть достаточно для размещения в нем технологического оборудования, инженерных систем, полноценных рабочих мест для людей, занятых в производстве;

- к воздушной среде , которая должна обеспечивать благоприятные условия для протекания технологического процесса и работы людей в соответствии с санитарными нормами, оговоренными в соответствующих СНиП;

к температурно-влажностному режиму , параметры которого(температура, влажность, скорость движения воздуха) строго регламентируются нормами для различных видов производственных процессов.

Особо следует выделить требование к механизации и автоматизации производственных процессов, которые призваны значительно повысить производительность и комфортность условий труда.

1 .2. Большинство одноэтажных промышленных зданий выполняются каркасными с использованием сборных железобетонных конструкций (рис. 1.12). Жесткость таких зданий обеспечивается поперечными рамами (совместная работа колонн с фермами или балками покрытия), жестким диском покрытия , подкрановыми балками и вертикальными связями .

Пролеты одноэтажных каркасных промзданий принимаются равными 6, 9, 12, 18 и 24 м; шаг колонн - 6, 12 и 18 м; высота пролетов (расстояние от пола до низа несущих конструкций покрытия) - от 3 до 6 м с модулем 600 мм и от 6 до 18 с модулем 1200 мм.

Рис.1.12. Одноэтажные промышленные здания:

а - однопролетное, бескрановое; б - многопролетное равновысокое, крановое; в - многопролетное разновысокое, крановое; 1 - монорельс; 2 - мостовой кран; 3 - подвесной кран; 4 - зенитный фонарь; 5 - обвязочная балка.

В состав промышленного здания входят: фундаменты, колонны, подкрановые балки, стропильные конструкции (балки, фермы), подстропильные фермы, плиты покрытия, связи жёсткости.

Устойчивость и пространственная жёсткость одноэтажных какркасов обеспечивается совместной работой поперечных рам каркаса, связанных между собой подкрановыми балками, жёстким диском покрытия и вертикальными металлическими связями жёсткости (рис.1.13).

Детальное рассмотрение особенностей проектирования и конструирования одноэтажного железобетонного каркаса промышленного здания является темой одного из практических занятий, поэтому в данном вопросе ограничимся общей информацией.

Рис.1.13. Фрагмент одноэтажного промышленного здания, выпол-

ненного в железобетонном каркасе:

1 - фундамент; 2 - фундаментные балки; 3 - колонны; 4 - подкрановые балки;

5 - стропильные фермы; 6 - плиты покрытия; 7 - фонарь; 8 - окно; 9 - стена;

10 - стальные вертикальные связи жёсткости.

Основу стального одноэтажного каркаса (рис.1.14) составляют колонны – прокатные двутавровые с консолями для опирания подкрановых балок (рис.1.15а); в зданиях со значительными нагрузками используют ступенчатые(двухветвевые) колонны (рис.1.15б).

Стальные подкрановые балки длиной 6 и 12 м имеют двутавровое сечение, усиленное двусторонними рёбрами.

Стальные стропильные фермы по очертанию верхнего пояса бывают с параллельными поясами или треугольные (рис.1.16). Изготавливают фермы из стальных прокатных профилей и соединяют в узлах электросваркой или высокопрочными болтами.

Пространственная жёсткость стальных каркасов обеспечивается системой горизонтальных и вертикальных связей, установленных между стропильными фермами и колоннами.

Рис.1.14. Фрагмент одноэтажного промышленного здания, выпол-

ненного в стальном каркасе:

1 - колонны; 2 - подкрановые балки; 3 - вертикальные связи; 4 - стропильные фермы;

5 - связи в коньке фермы; 6 - растяжки; 7 - прогоны; 8, 9 - крестовые вертикальные и

горизонтальные связи.

Рис. 1.15. Кололнны стального каркаса: а) - постоянного сечения

для крайнего ряда; б) - двухветвевая для среднего ряда.

1 - фундамент; 2 - башмак; 3 - ствол; 4 - подкрановая консоль; 5 - оголовок; 6 - обрез

колонны; 7 - решётка.

Рис. 1.16. Стропильные и подстропильные стальные фермы.

1 - колонна; 2 - стропильные фермы; 3 - кровельное покрытие; 4 - треугольная

подстропильная ферма.

Лёгкими называют одноэтажные промышленные здания с несущими элементами из высокопрочной стали или эффективных профилей, в которых стены и покрытия выполняются из тонколистного металла.

Наиболее распространены следующие типы зданий.

Со структурным покрытием из прокатных профилей или труб (рис.1.17). Колонны в таких зданиях выполняют из двутавров или труб, подкрановые балки - сварные двутавры, покрытие - пространственная структура в виде плиты, образованной пирамидами из уголков и труб. Прогоны покрытия - из швеллеров, покрытие и стены - из тонкого стального листа с эффыективным утеплителем.

Рис. 1.17. Здание облегчённого типа.

1 - колонна; 2 - подкрановая балка; 3 - пространственная структура; 4 - покрытие

из стального настила; 5 - зенитные фонари; 6 - прогоны покрытия; 7 - стеновые

панели из стального лтста; 8 - окно; 9 - цокольная панель; 10 - стойка стенового

фахверка; 11 - ригели фахверка.

С несущими рамами из двутавров с перфорированной стенкой (рис.1.18). Поперечные рамы совместно с прогонами покрытия и элементами стенового фахверка образуют несущий каркас здания. Стены и покрытие здания выполняют из листовых кон-струкций.

Здания из лёгких металлических конструкций используют на предприятиях машиностроения, лёгуко, пищевой и деревообрабатывающей промышленности.

Рис.1.18. Здание с каркасом из перфорированных двутавров.

1 - фундамент; 2 - рама из стального двутавра; 3 - прогоны; 4 - покрытие из

асбестоцементных листов; 5 - стены из асбестоцементных листов; 6 - окно;

7 - цокольнфя панель.

1 .3 В основу многоэтажных промышленных зданий, которые, как правило, выполняются каркасными с самонесущими или навесными (панельными), стенами, положены типовые унифицированные двух-, трех- и многопролетные габаритные схемы с сеткой колонн 6х6, 6х9, 6х12 м (рис.1.19). Высота этажей колеблется в пределах 3,6 - 7,2 м (кроме случаев с большепролетным верхним этажом, оснащенным мостовым краном (рис. 19д)

Схема каркаса – рамно-связевая, где поперечная устойчивость обеспечивается жесткостью поперечных рам, а продольная - вертикальными стальными связями.

Рис. 1.19. Габаритные схемы многоэтажных промышленных зданий:

а - двухпролетная; б - многопролетная; в - двухпролетная с подвесным краном; г - трехпролетная с подвесным краном в верхнем этаже; д - то же, с мостовым краном; L - пролет 6, 9 или 12 м; Hв - .высота верхнего этажа (3,6; 4,8; 6 м); Hср – высота среднего этажа (3,6; 4,8; 6 м); Hн - высота нижнего этажа (3,6; 4,8; 7,2 м); шаг колонн во всех схемах 6 м.

Несущий остов многоэтажного промышленного здания, исполненного в железобетонном каркасе включает в себя фундаменты, фундаментные балки, колонны, ригели, плиты перекрытия, вертикальные связи жесткости (рис.1.20).

Рис. 1.20. Многоэтажный балочный каркас.

1 - фундамент; 2 - колонны; 3 - ригели; 4 и 5 - плиты перекрытия и покрытия.

Фундаменты и фундаментные балки идентичны тем, что используются в одноэтажных каркасных зданиях (I. 3.3).

Колонны с консолями прямоугольного сечения 400х400 и 400х600 мм изготав-

ливают высотой на 1, 2 или 3 этажа.

Стыки колонн устраивают на 900 или 500 мм выше уровня чистого пола, поскольку именно в этих местах изгибающий момент имеет наибольшее значение.

Ригели, имеют прямоугольное или тавровое сечение высотой 800 мм, опираются на консоли колонн и соединятся с ними сваркой закладных деталей (рис.1.21).

В тех случаях, когда применяются ригели таврового сечения (тип 1), плиты перекрытия опираются на его нижние полки и имеют длину 5550 мм (связевые - 5050 мм), в то время, как при использовании ригелей прямоугольного сечения (тип 2), плиты укладываются поверх ригеля и имеют длину 5950 мм (рис.1.22). Размеры сечения плит - 1500х400 и 750х400 мм.

Рис.1.21. Узлы балочного железобетонного каркаса: а) - стык колонн и опирание

ригелей; б) - сопряжение ригеля с крайней колонной.

1 - колонна; 2 - плита перекрытия; 3 - швы, заделанные бетоном; 4 - сталь-

ные оголовки колонн; 5 - выпуски арматуры; 6 - стыковые стержни; 7 - ри-

гель; 8 - стыковая накладка.

Монтаж перекрытия начинают со связевых (межколонных) плит, расположенных по осям колонн в соответствии со схемой, приведенной на рис.1.22. Связевые плиты передают горизонтальные продольные усилия на вертикальные связи жесткости. В системе перекрытия тип 1 его общая строительная высота составляет 900мм(800+100 –отводится на конструкцию пола), в системе перекрытия тип 2 - 1300 мм (800+400+100)

Система перекрытия типа 1 применяется в зданиях, где возникает необходимость в подвешивании к перекрытию транспортного или технологического оборудования.

Рис.1.22. Схема раскладки плит перекрытия:

а - система типа 1; б - система типа 2.

В промышленных зданиях, где необходимы потолки с гладкой поверхностью применяется безбалочный каркас . (рис.1.23).

В состав безбалочного каркаса входят следующие элементы: - колонны квадратного сечения высотой на этаж с четырёхсторонней консолью в верхней части;

- капитель пирамидальной формы с квадратным отверстием в центре для пропуска колонны;

- надколонные плиты с выпусками арматуры;

- пролётные плиты квадратной формы с выпусками арматуры по периметру.

Стыки колонн имеют такую же конструкцию, как и в балочном каркасе. Ка

пители опирают на четырёхстороннюю консоль колонны с последующим замоноличиванием стыка бетоном. Надколонные плиты опирают на полки капителей, сваривая выпуски арматуры и замоноличивая стык бетоном. Пролётные плиты опираются по контуру, а выпуски арматуры сваривают с закладными деталями на подколонных плитах (рис.1.23б).

Рис.1.23. Безбалочный каркас многоэтажного промздания.: а) - фрагмент здания;

б) - узел каркаса.

1 - фундамент; 2 - колонна; 3 - капитель; 4 - надколонные плиты; 5 - пролёт-

ная плита; 6 - четырёхсторонняя консоль.

Железобетонные балки применяют для пролетов от 6 до 18 м в покрытиях промышленных зданий с односкатным, двухскатным и плоским профилем кровли. В целях снижения массы балок, а также для создания возможности смонтировать под покрытием трубопроводы, воздуховоды и другие инженерные коммуникации в вертикальных стенках балок делают сквозные отверстия различной геометрической формы. Балки с пролетом более 12 м крайне громоздки и имеют большую массу, поэтому для облегчения транспортировки их расчленяют на отдельные сборные элементы с последующей сборкой и применением напряженной пучковой или прядевой арматуры. После натяжения арматуры закладные трубки в отдельных элементах балки заполняют жидким цементным раствором, который предохраняет стальную арматуру от коррозии.

При пролетах 6 и 9 м балки изготовляют таврового сечения и имеют высоту на опоре от 590 до 790 мм, а для пролетов 12 и 18 м поперечное сечение их – двутавровое с высотой на опоре от 790 до 1490 мм.

В верхнем поясе балок закладывают стальные пластинки, к которым прикрепляют сваркой прогоны или панели покрытия. На нижнем поясе и стенке также устанавливают закладные устройства для закрепления путей подвесного транспорта. Опорные части балок имеют стальные листы с вырезами для крепления их к колоннам.

Железобетонные фермы предназначены для покрытий промышленных зданий с пролетами 18, 24, 30 м, но в отдельных случаях могут перекрывать пролеты в 36 м и более.

В зависимости от условий строительства, возможности транспортировки и способа изготовления фермы могут быть цельными либо расчлененными на полуфермы или на отдельные блоки длиной до 6 м.

Железобетонные фермы по расходу металла экономичнее стальных конструкций, но значительно тяжелее их, что затрудняет перевозку и усложняет монтажные работы. Геометрическая схема фермы определяет очертание ее верхнего и нижнего поясов, а также расположение раскосов и стоек.

В настоящее время выпускают следующие типы железобетонных ферм, применяемых в промышленном строительстве: сегментные, арочные, треугольные, трапециевидные и параллельными поясами. Для изготовления ферм применяется бетон высоких марок 300 – 500 с предварительным напряжением арматуры в нижних растянутых поясах. Раскосы в решетчатых фермах значительно усложняют использование межферменного пространства при монтаже инженерных коммуникаций и воздуховодов. Поэтому целесообразнее применять безраскосные фермы Виренделя с параллельными поясами или арочные. Треугольные и трапециевидные фермы применяют реже.

Железобетонные стропильные фермы обычно устанавливают с шагом 6 или 12 м. В случае расположения колонн в промышленных зданиях с шагом 12 – 24 м, увеличивать шаг стропильных ферм более 6 м нецелесообразно при необходимости устройства подвесных потолков, а также при креплении подъемно-транспортного оборудования (кошки, тали, подвесные краны, краны-штабелеры) к нижнему поясу фермы. В этом случае по колоннам вдоль промышленного здания устанавливают подстропильные конструкции, на которые опираются стропильные фермы или балки.

Сегментные фермы для покрытий промышленных зданий с пролетами 18, 24, 30 м и шагом ферм 6 и 12 м подробно разработаны в альбомах серии ПК-01-129/68. В выпуске I содержатся материалы для проектирования, а в выпусках II, III и IV – рабочие чертежи. Указанная серия утверждена Госстроем СССР 24 марта 1969г. (Постановление №32).

Безраскосные предварительно напряженные железобетонные фермы пролетом 18 и 24 м с шагом их 6 и 12 м предназначены для покрытий промышленных зданий со скатной кровлей, серия 1.463 – 3. В выпуске I этой серии даны все материалы по проектированию, а в выпусках II, III, IV и V – рабочие чертежи. Постановлением № 93 от 4 августа 1969г. Госстрой СССР утвердил серию 1.463 – 3 с вводом в действие с 1 октября 1969г.

Пространственная жесткость и неизменяемость системы покрытий с железобетонными фермами обеспечивается за счет приварки настилов к стальным закладным элементам в верхних поясах ферм, в результате чего в плоскости покрытия создается жесткий диск.

Крепление ферм к колоннам и к подстропильным конструкциям выполняют анкерными болтами с последующей сваркой закладных опорных деталей.

Ограждение конструкции покрытий выполняют в зависимости от эксплуатационного режима промышленного здания, поэтому их проектируют невентилируемыми и вентилируемыми.

Стены и перегородки

Стены из железобетонных и ячеистобетонных панелей обладают высокой индустриальностью, улучшают качество и снижают массу зданий, трудоемкость их на 30 – 40% меньше, чем у стен из кирпича. Для промышленных отапливаемых зданий выпускают однослойные, двухслойные и трехслойные панели. Длина панелей 6 и 12 м, высота основных типов панелей 1,2 и 1,8 м, толщину их в целях унификации форм стальной опалубки принимают 200, 240 и 300 мм. При необходимости изготовляют доборные панели высотой 0,9 и 1,5 м. На заполнение простенков применяют стеновые панели длиной 3; 1,5; 0,75 м.

Длина стен неотапливаемых промышленных зданий применяют железобетонные ребристые и часторебристые панели длиной 6 и 12 м, высотой 0,9; 1,2; 1,8 и 2,4 м, толщиной ребер 100 мм (часторебристых), 120 мм (ребристых с шагом колонн 6 м) и 300 мм (ребристых для шага 12 м).

Стены из асбестоцементных листов целесообразно применять в неотапливаемых промышленных цехах с избыточными тепловыделениями или на взрывоопасных производствах. Асбестоцементные стеновые панели выпускают двух видов – асбестопенопластовые и асбесто-деревянные.

Асбестопенопластовые панели выполняют из плоских асбестоцементных листов в сочетании с легкими плитными утеплителями в виде жесткого несгораемого или трудносгораемого пенопласта с воздушной прослойкой, пеностекла, цементного фибролита и других материалов. Толщина асбестоцементного листа – 8 мм, а всей панели – 136 мм. Соединение отдельных элементов панели осуществляют на клею и винтах с промазкой гидроизолирующей мастикой. Панели монтируют на опорные столики из оцинкованной листовой стали и прикрепляют к колоннам аналогично креплению железобетонных панелей. Вертикальные и горизонтальные швы между панелями заполняют пароизолом с защитой их сливами и нащельниками из оцинкованной стали или алюминия.

Асбесто-деревянные панели имеют каркас из деревянных брусков, который заполняют плитным утеплителем и обшивают с двух сторон плоским асбестоцементным листом толщиной 8-10 мм. Крепят асбестоцементную обшивку к деревянным брускам 50×100 мм шурупами. Такие панели имеют длину 5980мм, высоту 1185мм, толщину – 170 мм. Навесная конструкция асбесто-деревянных панелей позволяет легко монтировать их по ранее рассмотренному способу.

Для унифицированных конструкций применяют несколько видов крепления панелей к колоннам.

Конструкции легких неутепленных обшивных стен из асбестоцементных волнистых или стальных листов по сравнению с другими материалами имеют меньшую массу и стоимость, высокую индустриальность, лучшую стойкость к динамическим воздействиям. Нижние участки стен промышленных зданий подвергаются наиболее интенсивному увлажнению и механическим воздействиям, поэтому рекомендуется на высоту 2-3 м от пола возводить стены из других более прочных материалов (кирпича, панелей или блоков).

Для обшивки стен применяют асбестоцементные волнистые листы усиленного профиля (ВУ) длиной от 1750 до 2800 мм, шириной 994 мм и толщиной 8 мм с высотой волны 50 мм. Волнистые листы унифицированного профиля (УВ-7,5) имеют длину от 1750 до 3300 мм, ширину 1125 мм, толщину 7,5 мм и высоту волны 54 мм.

Асбестоцементные волнистые листы навешивают на ригели фахверка и стыкуют внахлестку на 100 мм по вертикали, а по горизонтали на 160 мм (ширина одной волны) с креплением их крюками в гребне волны.

Перегородки проектируют из несгораемых и трудносгораемых материалов. По своему назначению их делят на выгораживающие и разделительные.

Выгораживающие перегородки устраивают сборно-разборными на высоту от 2,2 до 3 м (не доходящими до потолка) для ограждения помещений цеховых контор, инструментальных кладовых, промежуточных складов и других вспомогательных целей. Железобетонные перегородки изготовляют сплошного сечения из легких бетонов (керамзитобетона, гипсобетона и др.) и из тяжелого армированного бетона. Панельные перегородки имеют длину 6 м, высоту 1,2 и 1,8 м при толщине от 70 до 120 мм.

В промышленных зданиях, где не предъявляют требования огнестойкости и нет вибрационных нагрузок, применяют перегородки из профильного стекла с использованием стеклопрофилита швеллерного или коробчатого сечения.

Разделительные перегородки (сплошные на всю высоту цеха) полностью изолируют помещения с различными производственными процессами и отделяют вредные производства, препятствуя прохождению газов, влаги, тепла, пыли и шума. Такие перегородки выполняют из кирпича, блоков, железобетонных и ячеистобетонных панелей длиной 6 м, высотой 1,2 и 1,8 м при толщине 70-80 мм. При большей высоте перегородок для их устойчивости используют фахверковые колонны (железобетонные или стальные) с отдельными фундаментами и шагом 6 м. Верхнюю часть ствола фахверковых колонн шарнирно крепят к фермам или балкам покрытия. Длина фахверковых железобетонных колонн меньше основных на 0,1-0,5 м.

Окна и фонари

Конструктивные решения по заполнению оконных проемов в промышленных зданиях зависят от особенностей технологии производства, температурно-влажностного режима и экономических соображений. В настоящее время заполнение оконных проемов проектируют с железобетонными, металлическими и деревянными переплетами, а также применяют ограждения производственных зданий сплошными светопрозрачными панелями из стекложелезобетона, стеклопластика и стеклопрофилита.

Железобетонные переплеты целесообразно применять в цехах с повышенной и высокой влажностью воздуха, они огнестойки, не подвержены загниванию и коррозии, менее металлоемки по сравнению со стальными конструкциями окон и дешевле в эксплуатации. Железобетонные переплеты комплектуют без оконных коробок нужной ширины и высоты восьми типоразмеров: высота первых четырех – 1085 мм, четырех других – 1185 мм, а ширина их для типов – 1490, 1990, 2985 и 3985 мм.

Стальные переплеты применяют из специальных прокатных профилей в горячих цехах, а также в зданиях с нормальным температурно-влажностным режимом. Допускается их применение и в зданиях при повышенной влажности воздуха.

Проектные размеры стальных переплетов приняты по ширине 1392 и 1860 мм при высоте их 1176 и 2352 мм. Конструктивно их выполняют из специальных горячекатаных профилей шести типов: уголков 25×35×3,3 мм, тавриков высотой 35 мм и элементов сложного профиля. При значительной ширине и высоте оконных проемов (более 7,2 м) против действия ветрового напора предусматривают ветровые ригели (горизонтальный импост) и стойки (вертикальный импост), которые выполняют из прокатных двутавров, швеллеров и уголков.

Деревянные переплеты применяют в зданиях с нормальным температурно-влажностным режимом. Заполнение оконных проемов и витражей деревянными переплетами осуществляют из коробок и створок. Коробки с переплетами устанавливают в оконные проемы в один или несколько ярусов и закрепляют их стальными ершами к деревянным пробкам в стенах. Щели между стеной и коробкой законопачивают паклей, смоченной в гипсовом растворе. Проемы заполняют оконными блоками с номинальными размерами их по ширине 1461, 2966, 4490, 1445, 2693,2943 мм и высоте 1164, 1764, 1182, 1782 мм. По сравнению с переплетами из железобетона или стали деревянные переплеты просты в изготовлении, имеют меньшую массу, сравнительно малую строительную стоимость, но они менее долговечны вследствие того, что подвержены загниванию, короблению и горению.

Фонари промышленных зданий по назначению разделяют на световые, светоаэрационные и аэрационные.

При значительной ширине промышленных зданий (более 30 м) невозможно обеспечить нормальную естественную освещенность средней рабочей зоны за счет окон или светопрозрачных ограждений в наружных стенах. Поэтому в покрытиях (крышах) этих зданий проектируют специальные проемы, которые закрывают остекленными надстройками – фонарями.

Основной материал для изготовления каркаса несущего фонаря-надстройки – это сталь или железобетон.