Чем обеспечивается пространственная жесткость здания в продольном и поперечном направлениях

Сайт инженера-проектировщика

Свежие записи

Пространственная жесткость

Пространственная жесткость гражданских зданий

Здание, при воздействии на него вертикальных и горизонтальных нагрузок, должно быть прочным (не разрушаться),устойчивым — сохранять равновесие во время действия горизонтальных сил; должно иметь пространственную жесткость, то есть не деформироваться (не менять конструктивную основу здания). С увеличением количества этажей, увеличивается нагрузка на здание. Устойчивость и пространственную жесткость здания обеспечивают с помощью специальных мероприятий.

В бескаркасных зданиях (рис. 1 а) пространственную жесткость обеспечивают устройством внутренних поперечных стен и стен лестничных клеток, связанных с продольными стенами и междуэтажными перекрытиями, которые связывают стены между собой и разделяют их на отдельные ярусы по высоте. Перекрытие должно выполняться как жесткий монолитный диск.

Рис. 1. Конструктивные элементы, которые обеспечивают пространственную жесткость здания: а — бескаркасной; б — каркасной ;. 1 — междуэтажное перекрытие; 2 — поперечная стена; 3 — стены лестничной клетки; 4 — диафрагмы жесткости; 5 — плиты-распорки

В каркасных зданиях (рис. 1. б) пространственная жесткость достигается устройством:

— многоярусной рамы, образованной пространственным сообщением колонн, ригелей и перекрытий;

— стенок жесткости, поставленных между колоннами на каждом этаже;

— плит-распорок, положенных в перекрытиях между колоннами;

— стен лестничных клеток и лифтовых шахт, связанных с конструкциями каркаса; надежного сопряжения элементов каркаса в стыках и узлах.

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: 2617 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Обеспечение пространственной жесткости зданий

Здание в целом и отдельные его элементы, подвергающиеся воздействию различных нагрузок, должны обладать:

Общая устойчивость и пространственная жесткость здания зависят от взаимного сочетания и расположения конструктивных элементов, прочности узлов соединений и т.д.

В зданиях с несущими стенами пространственная жесткость обеспечивается:

В каркасных зданиях пространственная жесткость обеспечивается:

Указанные конструктивные решения дают лишь общие конструктивные представления о мерах по обеспечению пространственной жесткости здания.

Деформационные швы

Здания большой протяженности подвержены деформациям под влиянием колебаний температуры наружного воздуха в течение года, неравномерных осадок грунта основания, сейсмических явлений и других причин. Во всех этих случаях в стенах, перекрытиях, покрытиях и других частях здания могут появиться трещины, резко снижающие прочность и эксплуатационные качества здания. Для предупреждения появления трещин в несущих и ограждающих конструкциях предусматривают деформационные швы, разрезающие здание на отсеки. В зависимости от назначения применяют следующие деформационные швы: температурные, осадочные, антисейсмические и усадочные.

Температурные швы делят здание на отсеки от уровня земли до кровли включительно, не затрагивая фундамента, который, находясь ниже уровня земли, испытывает температурные колебания в меньшей степени и, следовательно, не подвергается существенным деформациям. Расстояние между температурными швами принимают в зависимости от материала стен и расчетной зимней температуры района строительства.

Отдельные части здания могут быть разной этажности. В этом случае грунты основания, расположенные непосредственно под различными частями здания, будут воспринимать разные нагрузки. Неравномерная деформация грунта может привести к появлению трещин в стенах и других конструкциях здания. Другой причиной неравномерной осадки грунтов основания сооружения могут быть различия в составе и структуре основания в пределах площади застройки здания. Тогда в зданиях значительной протяженности даже при одинаковой этажности могут появиться осадочные трещины. Во избежание появления опасных деформаций в зданиях устраивают осадочные швы. Эти швы, в отличие от температурных, разрезают здания по всей их высоте, включая фундаменты.

Если в одном здании необходимо использовать деформационные швы разных видов, их по возможности совмещают в виде так называемых температурно-осадочных швов.

Антисейсмические швы применяются в зданиях, строящихся в районах, подверженных землетрясениям. Они разрезают здание на отсеки, которые в конструктивном отношении должны представлять собой самостоятельные устойчивые объемы. По линиям антисейсмических швов располагают двойные стены или двойные ряды несущих стоек, входящих в систему несущего остова соответствующего отсека.

Усадочные швыделают в стенах, возводимых из монолитного бетона различных видов. Монолитные стены при твердении бетона уменьшаются в объеме. Усадочные швы препятствуют возникновению трещин, снижающих несущую способность стен. В процессе твердения монолитных стен ширина усадочных швов увеличивается; по окончании усадки стен швы наглухо заделывают.

Дата добавления: 2017-01-16 ; просмотров: 16556 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

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