Чем обеспечивается пространственная жесткость каркаса в продольном направлении

Обеспечение пространственной жесткости каркасных зданий

Пространственная система, состоящая из колонн, подкрановых балок и несущих конструкций покрытия называется каркасом одноэтажного промышленного здания.

Обеспечение пространственной жесткости

Пространственная система, состоящая из колонн, подкрановых балок и несущих конструкций покрытия называется каркасом одноэтажного промышленного здания.

Сборный каркас

Состоит из поперечных рам: колонна — стропильная конструкция — колонна;

Продольных: колонна — подкрановая балка — подстропильная конструкция — колонна.

Поперечные рамы

Воспринимают нагрузку от покрытия, снега и кранов.

Продольные рамы

От ветра, торможения кранов и обеспечивают устойчивость поперечных рам.

В поперечном направлении устойчивость здания обеспечивается

В продольном направлении устойчивость здания обеспечивается

Связи располагают между колоннами в середине температурного отсека в пределах надземной высоты колонн. В здании с мостовым краном — в пределах подкрановой части здания.

Стальные связи бывают

Крестовые связи устанавливают при шаге колонн 6 метров.
Портальные — при 12 м.

В зданиях с тяжелыми опорными кранами вертикальные связи между стропильными конструкциями устанавливают в крайних шагах и в середине температурного отсека.

Основу каркаса одноэтажного здания составляют поперечные рамы. Между собой их шарнирно связывают стропильные конструкции. Что касается поперечной жёсткости, то её обеспечивают ключевые элементы — колонны. Они жёстко защемляются в фундаменте посредством диска покрытия.

Если кровля здания состоит из железобетонных плит, уложенных на сплошной настил, то отдельные рамы несут гораздо меньшую нагрузку благодаря тому, что такая «жёсткая» кровля частично передаёт вес смежным рамам.

Если же кровельные плиты укладываются по прогонам, то условия получаются не такими благоприятными. Ведь местные нагрузки на рамы могут оказаться чрезмерными и деформировать их, а из-за этого могут нарушиться и эксплуатационные качества всего здания в целом.

Именно поэтому проектирование высотных бескрановых зданий или использование мостовых кранов большой грузоподъёмности должно предусматривать в верхних поясах стропильных конструкций наличие продольных связей. Благодаря этому, поперечная работа рам будет в некоторой мере объединена.

Только при бескрановом возведении зданий обеспечение продольной жёсткости лишь посредством колонн оказывается экономически выгодным. Для этого длина пролёта не должна превышать 24 метров, а высота — 8,4 метра, либо длина пролёта должна составлять 30 метров, а высота — не более 7,2 метра. Конструкция зданий с мостовыми кранами и высотных зданий должна включать наличие вертикальных связей в продольном направлении для обеспечения жёсткости. Эти связи устраиваются как между колоннами, так и, при необходимости, в самом покрытии здания.

Можно передавать ветровую нагрузку на вертикальные связи и колонны, разгружая таким образом посредством кровли торцевые стены, но это актуально лишь для зданий с определённой длиной пролётов и высотой. Если пролёты слишком велики, а высота — более или менее значительна, то при использовании такой кровли стропила будет труднее крепить к колоннам. Конструкции, которые призваны обеспечивать устойчивость покрытий, будут более сложными, а в некоторых случаях спроектировать их таким образом вообще не получится, не нарушив целостность кровли и, следовательно, прочность её связи со стропильными конструкциями.

Дата публикации статьи: 7 ноября 2013 в 08:30
Последнее обновление: 29 сентября 2021 в 11:11

Источник

Поясните, за счет чего обеспечивается жесткость и устойчивость каркасного железобетонного одноэтажного промышленного здания в поперечном направлении.

Конструктивные системы промышленных зданий выполняют по различным конструктивным схемам. В основном для промышленных зданий применяют каркасную схему, в которых прочность, жесткость и устойчивость обеспечивается пространственными рамными каркасами как с поперечным или продольным расположением ригелей, так и безригельными.

Выбор конструктивной схемы осуществляют с учетом конкретных нагрузок и воздействий на здание, а также в соответствии с функциональными, экономическими и эстетическими требованиями. Наиболее предпочтительной является каркасная система с поперечным расположением ригелей, при которой в поперечном направлении образуются рамы, которые совместно со связями обеспечивают пространственную жесткость и устойчивость здания и позволяют, изменяя шаг колонн, обеспечивать гибкость планировочного решения внутреннего пространства здания. Каркасные системы – основной тип промышленных зданий, так как в них действуют большие сосредоточенные нагрузки, удары, сотрясения от технологического оборудования и кранов.

Пространственная жесткость и устойчивость здания в поперечном и продольном направлениях обеспечиваются совместной работой панелей перекрытий, колонн и поперечных диафрагм жесткости. По характеру пространственной работы эта конструктивная система является связевой. Каркас одноэтажных зданий состоит из поперечных рам, шарнирно связанных поверху стропильными конструкциями. Поперечная жесткость здания обеспечивается колоннами, жестко защемленными в фундаменте и диском покрытия. В зданиях с кровлей, устраиваемой по сплошному настилу из крупноразмерных железобетонных плит, условия работы отдельных рам облегчаются за счет частичной передачи нагрузок «жесткой» кровлей на смежные рамы.

Здания с кровлей из плит, укладываемых по прогонам, находятся в менее благоприятных условиях, т.к. независимость деформации отдельных рам при воздействии на них местных нагрузок может привести в ряде случаев к ухудшению эксплуатационных свойств здания.

Поэтому при проектировании зданий с мостовыми кранами значительной грузоподъемности, а также бескрановых, имеющих большую высоту, следует предусматривать продольные связи по верхним поясам стропильных конструкций, до некоторой степени объединяющих работу рам в поперечном направлении.

Обеспечение жесткости здания в продольном направлении только за счет колонн экономически оправдывается лишь для бескрановых зданий: с пролетами L ≤ 24 м и высотами Н ≤ 8,4 м, а также для зданий с L= 30 м и Н ≤7,2 м. Для зданий большой высоты и зданий с мостовыми кранами необходимо предусматривать вертикальные связи жесткости в продольном направлении. Такие связи устраивают между колоннами и при необходимости в покрытии здания.

Передача ветровых нагрузок с торцовых стен на колонны и вертикальные связи через конструкции кровли целесообразна только для зданий определенных пролетов и высоты. В большепролетных зданиях более или менее значительной высоты такое использование кровли затрудняет крепление стропильных конструкций к колоннам, усложняет конструкции, обеспечивающие устойчивость покрытий, а в ряде случаев и вообще не может быть осуществлено без нарушения целостности кровли, прочности креплений ее к стропильным конструкциям.

26. Поясните, почему установка связевых элементов в одноэтажном промышленном здании предусматривается отдельно для каждого температурного блока. Где устанавливаются эти связи (покажите на разрезе и плане двухпролетного здания: длина – 48м, величина пролетов – 18м, шаг колонн крайнего ряда – 6м, шаг колонн среднего ряда – 12м)?

Для ограничения усилий, возникающих в конструкциях от перепада температур, здание разрезается температурно-деформационными швами на отсеки (температурные блоки), размеры которых зависят от материала каркаса, теплового режима здания и климатических условий района строительства. Эти размеры определяются расчетом.

Продольные и поперечные температурно-деформационные швы указаны синим и красным цветами соответственно.

Для железобетонного и смешанного каркаса длина температурного блока А ≤ 72 м – если в здании по длине присутствуют неразрезные элементы (например, подкрановые балки). Для бескрановых зданий нормами разрешено увеличивать А до 144 м. Однако, если в здании есть подвесное оборудование (монорельс и т.п.) длина температурного блока не должна превышать 72 м. Допускается А увеличивать до 280 м, но при этом высота строения не должна превышать 8,4 м.
Ширина температурного блока Б не должна быть больше 90-96 м.
В особых климатических районах и для неотапливаемых помещениях длину температурного блока А назначают по инструкциям, привязанным к местным климатическим условиям.

В стальных каркасах зданий с мостовыми кранами А ≤ 120 м, в бескрановых зданиях А ≤ 240 м, а Б ≤ 210 м. В зданиях с кранами большой грузоподъемности (Q до 4500 кН) или при тяжелом или особо тяжелом режиме их работы А не должна превышать 96 м.

Исходя из того, что температурный блок это самостоятельный объем здания связи для различных блоков проектируют и устанавливают отдельно, для обеспечения жесткости здания.

Обеспечение жесткости здания в продольном направлении только за счет колонн экономически оправдывается лишь для бескрановых зданий: с пролетами L ≤ 24 м и высотами Н ≤ 8,4 м, а также для зданий с L= 30 м и Н ≤7,2 м. Для зданий большой высоты и зданий с мостовыми кранами необходимо предусматривать вертикальные связи жесткости в продольном направлении. Такие связи устраивают между колоннами и при необходимости в покрытии здания.

Вертикальные связи жесткости между колоннами устанавливают в середине температурного блока каждого продольного ряда.

Конструктивная схема стального каркаса одноэтажного промышленного здания 1. Колонны. 2. Подкрановые балки. 3. Стропильные фермы. 4. Прогоны по фермам. 5. Вертикальные связи между фермами. 6. Горизонтальные связи по фермам. 7. Рамы фонаря. 8. Горизонтальные связи фонаря. 9. Прогоны фонаря. 10. Вертикальные связи фонаря. 11. Вертикальные связи по колоннам.

Вертикальные связи:

— Между колоннамипредставляют собой систему распорок из уголков, стержневой арматуры, швеллеров, полосовой стали и т.д. Различают крестовые (при шаге колонн 6 м). и портальные (при шаге колонн 12 и 18 м) связи. Устанавливаются в каждом продольном ряду в середине температурного блока, в пределах температурного блока должно быть не менее одного при высоте помещения в бескрановых здания более 10,8 м., крановых- при любой

В коротких зданиях можно устанавливать в торцах здания, обеспечивая кратчайший путь передачи на фундамент ветровую нагрузку, но лишив здание свободы температурных перемещений. В длинных зданиях температурные перемещения сильно влияют на устойчивость, поэтому связевые блоки устанавливают в середине здания, обеспечив свободу перемещений.

Подкрановые балки, ригеля стенового фахверка, балки перекрытия и т.д. играют роль распорки, с помощью которых происходит передача усилий, кроме того, они уменьшают расчетную длину колонны из плоскости рамы, если проверка устойчивости не выполняется.

Дата добавления: 2015-04-18 ; просмотров: 254 ; Нарушение авторских прав

Источник

Обеспечение пространственной жесткости каркаса

Пространственной жесткостью здания или сооружения называют его способность сопротивляться воздействию горизонтальных нагрузок.

Обеспечение пространственной жесткости имеет важное значение, так как чрезмерные перемещения каркаса могут привести к нарушению нормальной эксплуатации здания.

Пространственная жесткость каркаса одноэтажного промышленного здания в поперечном направлении обеспечивается расчетом и конструкцией поперечной рамы. Специальные связи в этом случае установлены быть не могут, поскольку они препятствовалибы технологическому процессу.

Основными факторами, обеспечивающими поперечную пространственную жесткость здания, являются жесткое защемление колонн в фундаментах и достаточная изгибная жесткость колонн.

Пространственную жесткость здания в продольном направлении обеспечивать подобным образом нецелесообразно. Выгоднее уменьшить ширину сечения колонн, сэкономить бетон, а для обеспечения пространственной жесткости использовать вертикальные связи из стального проката.Их устанавливают по продольным рядам колонн в середине температурного блока на высоту от пола до низа подкрановых балок и приваривают к закладным деталям колонн. Такие связи не препятствуют технологическому процессу. По конструкции вертикальные связи по колоннам бывают крестовые одноярусные и двухъярусные, портальные.

При такой конструкции необходимость в расчете продольной рамы отпадает, производится лишь проверка связей на действие ветровых нагрузок на торец здания и на действие усилий продольного торможения мостовых кранов. В бескрановых зданиях небольшой высоты (не выше 9,6 м) связи по колоннам могут не устанавливаться.

Кроме обеспечения пространственной жесткости здания в целом, должна быть обеспечена пространственная жесткость его отдельных элементов (покрытия,фахверка и др.).

При высоте опорных частей ригелей более 800 мм, например, в зданиях с плоской кровлей, между ними устанавливают вертикальные связи-фермы, располагаемые в крайних ячейках температурного блока, а поверху каждого продольного ряда колонн – стальные распорки. Связи-фермы имеют номинальную длину 6 либо 12 м и высоту, равную высоте ригеля на опоре. Необходимость устройства таких связей обусловлена тем, что горизонтальная сила от ветровой и крановой нагрузок, приложенная к покрытию, может вызвать деформацию ригелей поперечных рам (стропильных балок или ферм) из плоскости. Следовательно, назначение этих связей-ферм и распорок – передать продольные горизонтальные усилия с диска покрытия на колонны и, конечном итоге, на вертикальные связи по колоннам.

При высоте опорных узлов ригелей покрытияне более 900 мм и наличии жесткого опорного ребра вертикальные связевые фермы и распорки допускается не устанавливать, однако в этом случае сварные швы в сопряжении ригеля с колонной должны быть расчетными.

Наряду с обеспечением устойчивости ригелей в целом из плоскости необходимо обеспечить устойчивость их сжатых поясов.При беспрогонной системе покрытия и отсутствии фонаря устойчивость сжатых поясов ригелей из плоскости обеспечивается плитами покрытия, приваренными к ригелям с последующим замоноличиванием швов. Таким путем достигается образование жесткого диска, инеобходимость постановки дополнительных связей в плоскости покрытия отпадает.

В курсовом проекте для обеспечения пространственной жёсткости каркаса по продольным рядам колонн в средних пролетах температурных блоков устанавливаем вертикальные крестовые связи из стального проката. Они устраиваются на высоту от пола здания до низа подкрановых балок и привариваются к закладным деталям колонн. По верху колонны связывают металлическими распорками. Так как высота ригелей на опорах не превышает 900 мм и имеется жесткое опорное ребро, вертикальные связевые фермы покрытия не устанавливаются.

Выбор типа и предварительное назначение размеров сечений колонн

В одноэтажных производственных зданиях применяются сборные железобетонные колонны сплошные прямоугольного сечения и сквозные двухветвевые. При выборе типа колонн можно придерживаться следующих рекомендаций:

– сплошные колонны применяют в зданиях, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью до 30 т включительно, высоте верха кранового рельса до 14,4 м, шаге колонн 6…12 м;

– сквозные (двухветвевые) колонны целесообразно применять при грузоподъемности кранов 30 т и более, высоте внутреннего помещения здания свыше 10,8 м и шаге колонн 12 м, а также в случаях, когда высота сечения нижней (подкрановой) части колонны превышает 1 м.

В бескрановых цехах обычно применяют колонны сплошного прямоугольного сечения.

Высота сечения надкрановой части крайних колонн назначается из условия размещения кранового оборудования и зависит от привязки колонн. При «250 мм» привязке крайних колонн к продольным координационным осям

где – расстояние от оси кранового рельса до края моста крана, для крана грузоподъёмностью 30/5 т ;

0,07 м – горизонтальный зазор между гранью колонны и габаритом крана, необходимый по условиям эксплуатации крана.

С учётом унификации размеров поперечных сечений типовых колонн принимаем высоту сечения надкрановой части крайних колонн .

Высота сечения нижней (подкрановой) части крайних колонн из условий прочности и пространственной жесткости рамы принимается не менее (1/9…1/12)∙Н_н и кратным 100 мм

Принимаем сплошные крайние колонны с

Ширину сечения колонн из условия изготовления принимают постоянной по всей длине: не менее 500 мм при шаге колонн 12 м и в пределах (1/30…1/25)∙Н

Принимаем ширину поперечного сечения крайних колонн из условия обеспечения достаточной жесткости и с учётом унификации размеров сечений типовых колонн (рисунок 4).

В курсовом проекте приняты средние сквозные двухветвевые колонны.

Высота сечения надкрановой части средних колонн назначается из условия опирания стропильных конструкций.

С учётом унификации размеров поперечных сечений типовых колонн принимаем высоту сечения надкрановой части средних колонн .

Высота сечения нижней (подкрановой) части средних колонн из условий прочности и пространственной жесткости рамы принимается не менее (1/9…1/12)∙Н_н и кратным 100 мм

Принимаем

Ширину сечения колонн из условия изготовления принимают постоянной по всей длине: не менее 400 мм при шаге колонн 6 м и не менее (1/30…1/25)∙Н

Принимаем ширину поперечного сечения средних колонн из условия обеспечения достаточной жесткости и с учётом унификации размеров сечений типовых колонн (рисунок 4).

Высота сечения ветви двухветвевой колонны( крайней и средней) принимается 200…350 мм кратно 50 мм.

Исходя из размеров сечений типовых колонн принимаем

Ветви соединены распорками, высота сечения рядовой распорки

.

Исходя из размеров сечений типовых колонн принимаем

Расстояние между осями распорок :

.

Исходя из размеров сечений типовых колонн принимаем

Компоновка конструктивной части здания представлена на рисунках 1-4.

Рисунок 4 – Средняя и крайняя колонны

Дата добавления: 2018-02-15 ; просмотров: 2618 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Обеспечение пространственной жесткости железобетонного каркаса

Система связей призвана обеспечить необходимую простран­ственную жесткость каркаса. В ее состав входят:

Вертикальные связи располагают:

· между колоннами в середине температурного блока в каждом ряду колонн: при шаге колонн 6м — крестовые; 12м — порталь­ные. В зданиях бескрановых и с подвесными кранами связи ста­вят только при высоте колонн 9,6 м. Выполняют связи из угол­ков или швеллеров и крепят к колоннам с помощью косынок (рис. 14);

· между опорами ферм и балок связи ставят в крайних ячейках температурного блока в зданиях с плоским покрытием. Без под­стропильных конструкций — в каждом ряду колонн, с подстро­пильной конструкцией — только в крайних рядах колонн.

Горизонтальными связями являются: плиты покрытия;

· в торцах фонарных проемов устойчивость стропильных балок и ферм обеспечивается горизонтальными крестовыми связями, установленными в уровне верхнего пояса, в последующих проле­тах (под фонарями) — стальными распорками; при больших пролетах и высоте здания на уровне нижнего по­яса ферм устраивают горизонтальные связи между крайними парами ферм, находящимися в торцах здания; в зданиях с шагом крайних и средних колонн 12 м предусматри­ваются горизонтальные фермы в торцах (по две в каждом пролете на температурный блок). Эти фермы стоят на уровне нижнего пояса стропильных ферм.

Рис. 14 Обеспечение пространственной жесткости каркаса:

а — размещение горизонтальных связей в покрытии; б — усиление торцовых

стен венцовыми фермами; в — размещение вертикальных связей в зданиях

с плоскими покрытиями (без подстропильных конструкций);

г — вертикальные связи в зданиях с подстропильными конструкциями;

д — вертикальные крестовые связи; е — вертикальные портальные связи;

1 — колонны; 2 — стропильные фермы; 3 — плиты покрытия; 4 — фонарь;

5 — ветровая ферма; 6 — горизонтальная крестовая связь (в торцах фонарного проема); 7 — стальные распорки (в уровне верхнего

пояса ферм); 8 — подкрановые балки; 9 — металлические связевые

фермы между опорами стропильных ферм; 10 — вертикальные крестовые

связи (в продольном ряду колонн); 11 — подстропильные фермы;

12 — вертикальные портальные связи (в продольном ряду колонн)

Узлы сборного железобетонного каркаса

Места сопряжений разнотипных элементов сборного каркаса называют узлами (рис. 15). Узлы железобетонных каркасов должны удовлетворять требованиям прочности, жесткости, долговечности; неизменяемости сопрягаемых элементов при действии монтажных и эксплуатационных нагрузок; простоты при монтаже и заделке.

Сопряжение колонны с фундаментом. Глубина заделки колонн прямоугольного сечения 0,85 м, двухветвевого — 1,2 м. Стык замоно-личивают бетоном класса не ниже В15. Бороздки на гранях колонны способствуют лучшему сцеплению бетона в полости стыка.

Опирание подкрановой балки на выступы колонны. К опорам бал­ки (до ее установки) приваривают стальной лист с вырезами для анкерных болтов. На опорах колонны балку закрепляют к анкер­ным болтам и приваривают закладные детали. Верхнюю полку под­крановой балки закрепляют стальными планками, приваренными к закладным деталям.

Сопряжение стропильных ферм и балок с колонной. К опорам стро­пильных конструкций приваривают стальные листы. После установ­ки и выверки опорные листы стропильных конструкций привари­вают к закладным деталям на оголовке колонны.

Опирание подстропильных конструкций на оголовке колонны. За­кладные детали стыкуемых элементов сваривают потолочным швом.

Крепление подвесных кранов к конструкциям покрытия. Несущие балки кранов закрепляют болтами к стальным обоймам на стропиль­ных конструкциях. Перекидные балки перераспределяют нагрузку от подвесных кранов между узлами стропильных ферм.

Сопряжение стропильных и подстропильных элементов аналогич­но креплению ферм и балок на оголовке колонн.

Многоэтажный сборный железобетонный каркас

Многоэтажные промышленные здания возводят, как правило, каркасными.

В зависимости от типа перекрытия конструктивная схема зда­ния может быть балочная и безбалочная.

В балочных железобетонных каркасах (рис. 16) несущими эле­ментами являются фундаменты с фундаментными балками, колон­ны, ригели, панели перекрытий и покрытия, а также металлические связи.

Фундаменты устраивают столбчатые стаканного типа.

Колонны сечением 400 х 400, 400 х 600 мм консольного типа высотой в один этаж (для зданий с высотой этажа 6 м и для верхних этажей трех- и пятиэтажных зданий), в два этажа (для двух нижних,

Рис. 15. Узлы железобетонного каркаса одноэтажных промышленных зданий: а — сопряжение колонны с фундаментом; б — опирание подкрановой балки

на колонну; в — сопряжение балок и ферм с колонной; г — опирание

подстропильных конструкций на оголовке колонны; д — крепление подвесных

кранов к несущим балкам покрытия; е — опирание стропильных

и подстропильных балок на оголовки колонны;

ж — сопряжение стропильных, подстропильных ферм;

1 — фундамент; 2 — колонна; 3 — монолитный бетон; 4 — бороздки;

5 — закладная деталь; 6 — крепежная планка; 7 — болты М20;

8 — опорный лист толщиной 12 мм; 9 — подстропильные балки;

10 —сварной потолочный шов; 11 — стропильная балка;

12 — стальная обойма; 13 — несущая балка подвесного крана;

14 — стропильная ферма

Рис. 16. Многоэтажное здание с балочными перекрытиями:

а — поперечный разрез здания с плитами, опертыми на полки ригелей;

б — план; в — детали каркаса; 1 — самонесущая стена; 2 — ригель с полками;

3 — ребристые плиты; 4 — консоль колонны;

5 — железобетонный элемент для заполнения деформационных швов

Рис. 17. Сопряжение колонн между собой и с ригелями:

а — конструкция стыка колонн; б — общий вид сопряжения колонны и ригеля;

1 — стыкуемые оголовки колонн; 2 — центрирующая прокладка;

3 — рихтовочная пластинка; 4 — арматура колонны рабочая;

5 — то же поперечная; 6 — стыковые стержни;

7 — зачеканка и замоноличивание бетоном класса В25; 8 — ригель;

9 — плита перекрытия (связевая); 10 —закладные детали колонны

ригеля и плит; 11 — сварка арматуры, выпущенной из колонны и ригелей;

12 — накладка для сварки плит

а также для верхних этажей четырехэтажных зданий) и в три этажа (для зданий с высотой этажа 3,6 м). У крайних колонн для опирания ригелей имеются консоли с одной стороны, у средних колонн — консоли с обеих сторон. Колонны изготовляют из бетона класса В15-В40.

На консоли колонн в поперечном направлении укладывают ри­гели. Их изготовляют из бетона класса В25, В30. Ригели первого типа (с полками для опирания плит) перекрывают пролеты 6 и 9 м. Риге­ли второго типа имеют прямоугольное сечение, их применяют в пе­рекрытиях при установке провисающего оборудования.

Плиты перекрытий и покрытий изготовляются с продольными и поперечными ребрами из бетона класса В15—В35. По ширине их подразделяют на основные и доборные, укладываемые у наружных продольных стен. У основных плит, укладываемых по верху риге­лей, в торцах имеются вырезы (для пропуска колонн). При нагруз-ках на перекрытие до 125 кН/м 2 применяются плоские пустотелые плиты, а вдоль средних рядов колонн укладывают сантехнические панели.

Связи между колоннами устанавливают поэтажно в середине тем­пературного блока по продольным рядам колонн. Их изготовляют из стальных уголков в виде порталов или треугольников такой же конструкции, как и в одноэтажных зданиях.

Привязка колонн крайних рядов и наружных стен к продольным разбивочным осям нулевая, либо разбивочная ось здания проходит по центру колонны. Привязка колонн торцовых стен принимается 500 мм, а в зданиях с сеткой колонн 6×6 м — осевая. Колонны средних рядов располагаются на пересечении продольных и поперечных осей. Узлы каркаса(рис. 17) — это опорные соединения однотип­ных или разнотипных сборных элементов, обеспечивающих про­странственную жесткость конструктивных стержней. К основным узлам относят:

сопряжение ригелей с колоннами достигается сваркой закладных деталей ригелей и консолей колонн, а также сваркой выпусков верхней арматуры ригелей со стержнями, пропущенными сквозь тело колонны. Зазоры между колоннами и торцами ригелей за­полняют бетоном;

стыки колонн многоэтажных зданий для удобства монтажа пре­дусматривают на высоте 0,6 м от уровня пола. Торцы колонн снабжены стальными оголовкам. Стык осуществляется привар­кой стыковых стержней к металлическим оголовкам с после­дующим замоноличиванием;

стыки плит перекрытия. Уложенные плиты соединяют сваркой закладных деталей с ригелями, с колоннами и между собой. По­лости стыков между ребрами замоноличивают бетоном. Безбалочный железобетонный каркас с сеткой колонн 6×6м в виде многоярусной и многопролетной рамы с жесткими узлами и нагрузками на перекрытие от 5 до 30 кН/м 2 (рис. 18).

Основные элементы каркаса: колонны, капители, межколонные и пролетные плиты — изготовляют из бетона класса В25—В40.

Колонны высотой в один этаж устанавливают по сетке 6×6м. В верхней части колонны имеется уширение (оголовки) для опира­ния капителей, которое имеет вид опрокинутой усеченной пирами­ды со сквозной полостью для сопряжения с концами колонн.

Рис. 18.Многоэтажное здание с безбалочными перекрытиями:

а — поперечный разрез; б — план; 1 — самонесущая стена;

2 — капитель колонны; 3 — плиты межколонные; 4 — то же пролетные

Рис.19. Сборное безбалочное перекрытие:

а — план и разрезы; б — общий вид;

1 — оголовок колонны; 2 — капитель; 3 — плита межколонная;

4 — то же пролетная; 5 — монолитный бетон;

6 — монолитный железобетон;

7 — полка для опирания пролетной плиты; 8 — колонна

Капитель надевают на оголовок и крепят сваркой стальных за­кладных деталей. На капители в двух взаимно-перпендикулярных направлениях укладывают многопустотные межколонные плиты и приваривают по концам к закладным деталям капителей. После установки колонны следующего этажа стык заливают бетоном. Затем в зону между концами межколонных плит укладывают сталь­ную арматуру, приваривая ее к закладным деталям. После забето-нирования плиты работают как неразрезные конструкции.

Участки перекрытия, ограниченные межколонными плитами, заполняют пролетными плитами квадратной формы, опирая их по контуру на четверти, предусмотренные в боковых гранях межколон­ных плит.

К основным узлам безбалочного каркаса относят (рис. 19): стыки колонн, расположенные на 1 м выше перекрытия, такой же конструкции, как и в балочном каркасе; стык капители с колонной. На четырехстороннюю консоль ко­лонны опирают капитель, приваривая снизу закладные детали, а сверху арматурные накладки. Зазор между колонной и капите­лью замоноличивают бетоном класса В25; стыки плит перекрытия. Межколонные плиты опирают выпус­ками арматуры на закладные детали, замоноличивая стык бето­ном. Пролетные плиты опирают выпусками арматуры на заклад­ные детали межколонных панелей. После сварки клиновидные пазы стыков замоноличивают.

ЛЕКЦИЯ 4

Стальные конструкции одноэтажных промышленных зданий

Пространственную систему металлических конструк­ций, образованную колоннами, подкрановыми балками, фермами, прогонами и связями, называют стальным каркасом.Пространст­венная жесткость каркаса обеспечивается укладкой подкрановых балок, прогонов, связей между поперечными рамами.

Элементы каркаса изготовляют из малоуглеродистых и высоко­прочных сталей. Сопряжение элементов стального каркаса осуществ­ляют на болтах, сварке и заклепках (при значительных динамических нагрузках).

Рис. 20. Основные типы стальных колонн:

а — сплошного постоянного сечения для зданий без мостовых кранов;

б — то же двухветвевого сечения; в — сплошного сечения для зданий,

оборудованных мостовыми кранами; г— то же, двухветвевого переменного

сечения; д — то же, раздельного типа переменного сечения

Каркасы одноэтажных промышленных зданий с пролетами 18,24, 30, 36 м и шагом колонн 6 и 12 м возводят из типовых металлических конструкций.

Стальные каркасы допускаются: при высоте одноэтажного зда­ния более 14,4 м; при грузоподъемности кранов 50 т и более; при пролетах здания 30 м и более, а в неотапливаемых зданиях — 18 м и более; при двухъярусном расположении кранов; при высоких дина­мических нагрузках; при строительстве в труднодоступных районах.

Устройство стального каркаса наиболее оправдано для многих цехов металлургической промышленности (мартеновские, прокат­ные и др.) и в цехах тяжелого машиностроения.

Повышение коррозионной стойкости стального каркаса дости­гается нанесением соответствующих защитных покрытий — масля­ных красок, битумных лаков. С этой же целью для работы в агрессив­ной среде следует применять круглые, гнутые, сплошностенчатые конструктивные формы элементов, в которых отсутствуют места скоп­ления влаги и пыли, являющиеся источником развития коррозии.

Защита стальных конструкций от чрезмерного нагрева произво­дится облицовкой огнеупорными материалами (керамикой, бетона­ми) и установкой отражающих экранов при постоянном источнике теплоизоляции (на некоторых участках горячих цехов).

Применение железобетонных настилов по стальным фермам приводит к увеличению расхода металла, поэтому предпочтительно использование легких ограждающих конструкций (профилирован­ный стальной лист, асбестоцементные изделия, эффективный утеп­литель).

Типы стальных колонн. Их опирание на фундамент

В колоннах различают следующие части:

• оголовок, воспринимающий нагрузку от вышележащих конструкций;

• стержень (ствол), имеющий надкрановую и подкрановую части;

· башмак (база), передающий нагрузку на фундамент.

Стальные колонны (рис. 20) различают по следующим призна­кам:

• по местоположению: для крайних и средних рядов;

• по конструкции ствола: постоянного сечения, переменного (сту­пенчатого) сечения;

• по сечению ствола: сплошные, сквозные (из отдельных ветвей, соединенных раскосами или планками), смешанного типа (надкрановая часть сплошная, подкрановая сквозная).

Колонны постоянного сечения представляют собой прокатные сварные двутавры с консолями для опирания подкрановых балок. Их устанавливают в бескрановых или крановых зданиях высотой 8,4-9,6 м (при грузоподъемности кранов до 20 т). Привязка крайних колонн: при Н= 6—8,4 м — нулевая; при Н= 8,4—9,6 м — 250 мм.

Расстояние от уровня пола до верха подколонника 600 мм (для колонн =8,4—9,6 м), 200 мм (для колонн Н = 6—8,4 м).

Рис. 21. Стальные подкрановые балки:

а — сплошного сечения из прокатных двутавров с усилением верхних полок;

б — то же сварные; в — то же, клепаные; г — сквозного сечения;

д — крепление балок к железобетонной колонне; е — то же к стальной;

ж — крепление рельса к балке крюками; з — то же лапками;

1 — тормозная балка; 2 — крепежная планка; 3 — упорный уголок;

4 — стальная фасовка; 5 — подставка; 6 — цементно-песчаный раствор;

7 — опорное ребро; 8 — рельс; 9 — крюк; 10 — стальная лапка

Ступенчатые (двухветвевые) колонны предназначены для зданий с высотой этажа 9,6—18 м, оборудованных кранами грузоподъемно­стью до 125 т. Надкрановая часть колонны (шейка) выполняется из сварного двутавра, подкрановая состоит из двух ветвей, соединен­ных решеткой. Подкрановую часть двухветвевых колонн выпол­няют из прокатных швеллеров и двутавров (при высоте сечения до 400 мм), из гнутых швеллеров и двутавров сварных или прокатных (при высоте сечения 400—650 мм).

Башмаки стальных колонн крепят к анкерным болтам, заделан­ным в железобетонный фундамент. Опирание осуществляют через слой цементно-песчаного раствора или бетона на мелком заполни­теле. Конструкция башмака зависит от сечения колонны, характера нагрузки (центральная, внецентренная). Башмаки колонн сплош­ных и решетчатых (при небольшом расстоянии между ветвями) име­ют общую базу. В зависимости от высоты траверсы нижний торец колонны располагают на отметке 0,6—0,9 м. Заглубленную часть колонны для защиты от коррозии бетонируют.

Двутавровые балки пролетом 6 и 12 м применяют в зданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью до 200 т. Сечение балок симметричное или асимметричное (с уширенным верхним поясом), вертикальная стенка сплошная, усиленная двусторонними реб­рами, расположенными через 1,5 м. Высота подкрановых балок 600—2050 мм, их изготовляют из прокатного металла и сварными (рис. 21).

По статической работе подкрановые балки делят на разрезные, имеющие по всей длине постоянное сечение и стыкуемые на опорах; неразрезные, компонуемые из различных сечений, со стыками, расположенными в четвертях пролета.

Тормозные балки и фермы (рис. 22) обеспечивают устойчивость подкрановых балок и воспринимают тормозные усилия мостовых кранов. Их закрепляют к поясам подкрановых балок и сверху при­варивают стальной рифленый лист, используемый для прохода вдоль подкрановых путей. При шаге колонн 6 м верхние пояса подкрано­вых балок связывают тормозными балками только в связевых шагах колонн. При шаге колонн 12 м при устройстве проходов при кранах грузоподъемностью более 75 т по всей длине подкрановых балок устраивают тормозные фермы.

Крановые пути для кранов грузоподъемностью до 20 т устраива­ют из железнодорожных рельсов, закрепленных крюками или план­ками с вертикальными ребрами.

Для кранов грузоподъемностью более 20 т укладывают рельсы от КР-50 до КР-140, закрепляемые болтами с прижимными лапка­ми. Концевые опоры приваривают к подкрановой балке и снабжа­ют брусчатым амортизатором.

Балки опирают на колонны через опорные торцовые ребра и крепят к ним болтами и планками. Между собой балки соединяют болтами, пропускаемыми через опорные ребра. Балки изготовляются средние и крайние. Крайние балки устанавливаются у температур­ных швов и в торцах пролетов, у этих балок одна из опор отодвинута на 500 мм.

При опирании балок на железобетонные колонны под балки устанавливают специальные подставки (рис. 21, д).

Рис. 22. Тормозные элементы подкрановых балок:

а — тормозная балка, соединяющая подкрановые конструкции

на средних колоннах; б — тормозная ферма, соединяющая подкрановые

конструкции на средних колоннах; в — тормозная балка для крайних колонн;

г — тормозная ферма для крайних колонн;

1 — двутавровые подкрановые балки; 2 — стальной рифленый лист,

усиленный снизу ребрами из уголков; 3 — решетка из уголков; 4 — швеллер;

5 — вертикальная решетка тормозной фермы; 6 — стальные уголки,

поддерживающие раскосы тормозной балки

Рис. 23. Схемы стальных стропильных и подстропильных ферм:

а — с параллельными поясами для плоских покрытий;

б — треугольная для неутепленных покрытий; в — подстропильная

с параллельными поясами; г— подстропильная треугольная

Дата добавления: 2016-01-30 ; просмотров: 11907 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник