› › Многоэтажные каркасные здания. Каркас из железобетона

Многоэтажные каркасные здания. Каркас из железобетона

Строительство — сложный и долгий процесс. Есть много методик, материалов и техник, которые используются в таком виде работ. Они отличаются в зависимости от того, будет ли сооружение жилым помещением, или строением для промышленных целей. Среди них – использование железобетонных каркасов. Это не новый и распространенный вид строительства, особенно часто применяемый для сооружения многоэтажных конструкций. Правильная техника строительства и качественные материалы обеспечат максимально возможную стойкость. Прочность и надежность таких строений доказана годами.

Железобетонные каркасы применяется в строительстве как многоэтажных, в том числе высотных, конструкций, так и в сооружении небольших частных домов. В первом случае это техническая необходимость в силу прочности такого вида материала, во втором – экономично не обосновано, так как можно использовать более дешевые составляющие. К плюсам использования железобетонного каркаса в строительстве можно отнести:

  • хорошие несущие данные;
  • большой эксплуатационный период;
  • большую длину пролетов (6 м);
  • качественное изготовление составляющих каркаса полностью проводится на производствах, что обосновывает их надежность.

Из-за того, что железобетонными каркасами можно создавать большие площадки, расширяется возможность в планировании внутреннего пространства. Среди недостатков можно назвать только большой вес конструкций.

Виды. Где используется в строительстве?


Каркасные железобетонные конструкции можно разделить на:

  • монолитные;
  • сборно-монолитные;
  • сборные.

Каждый из этих видов лучше всего подходит для своего типа строительства и схема их установки полностью разные. Использование сборного железобетонного каркаса (серия 1.020) раньше ограничивалось только сооружениями для промышленных или административных целей, сейчас этот материал широко применяется для жилых помещений, так как удалось ввести в такую конструкцию гибкую внутреннюю планировку. Использование этого вида имеет свои плюсы:

  • применение небольшого количества материалов (как, например, в монолитном);
  • возможность работать при низких температурах.

Особенностью этого вида является то, что таким железобетонным каркасом обеспечивается невысокая несущая способность и в нем используются жесткие узлы. К минусам этого вида относиться:

  • рама каркаса не сопротивляется горизонтальному движению, отчего неизменяемость пространства зависит только от вертикальных элементов;
  • ограниченность в выборе формы конструкции из-за заводских стандартов.

Сборный железобетонный каркас составляют три элемента:

  • колоны;
  • ригели;
  • основы лестничных проемов.


Схема сборного железобетонного каркаса.

Эти элементы изготавливаются на производстве, после чего привозятся на строительство и собираются в единую конструкцию. Монолитные каркасы делают на строительной площадке путем заполнения опалубки конструкции бетонной смесью нужной марки. Преимущества использования:

  • нет ограничения по форме, местонахождению элементов в конструкции, сечению колонн;
  • прочность – способны выдержать любую нагрузку и количество этажей;
  • нагрузки между элементами в железобетонном каркасе рассредоточиваются, что дает возможность экономить используемые материалы (жесткие составляющие часть нагрузки с колон переносят на балки и перекрытия);
  • при возведении стен и перегородок используются материалы с высокими теплоизоляционными свойствами.

Для сооружения монолитной конструкции используют съемную опалубку, которая заливается бетоном. Это ускоряет строительные работы.

Технология строительства железобетонных каркасных конструкций

Есть разные типы сооружения помещений в зависимости от вида каркаса и этажности.

Сборные конструкции

При расчете каркаса многоэтажного сооружения используется расчетная схема с жесткими связями сдвига. Типы каркасов для высоких сооружений: рамные, связевые, комбинированные. Для перемещения составляющих каркаса при изготовлении в них закладывают монтажные петли или оставляют небольшие отверстия. Железобетонные каркасы сооружают, сваривая стальные детали.

Для сборных каркасов делают , в которые устанавливают колонны, расстояние между которыми 6 и 12 м. Балки для фундамента делают из бетонов марок 200-400. На укладываемые балки (длинна равняется шагу колонн) опираются . Балки укладывают на ступенчатый фундамент таким образом, чтоб верхний уровень на 3 см был ниже уровня пола. Проемы между балками и колонами заливают бетоном. Заполнение проводят бетоном марки 100.



Колонны серии 1.020-1/87.

После (защита пола от промерзания и влияния грунтов на балки фундамента). При сооружении больших конструкций необходимо использовать колонны 1.020. Они способны выдержать нагрузку до 500 т (примерно 10 этажей при усилении в стыке). Чтоб изготовить жесткий диск перекрытия, необходимо установить приваренные ригели в одну, которые направлены в одну сторону, и связанные плиты по колонных рядах.

Ячеисто-бетонные блоки лучше всего подходят для наружного стенового ограждения железобетонных каркасных сооружений. Их выкладывают одним рядом, с нулевой жесткостью, что помогает сохранить пластичность фасадов. Наружные стены устанавливают на плиту перекрытия или ригели. Таким образом, нет ограничения по количеству этажей здания.

Если внешние стены сооружаются из мелких блоков, то они могут выкладываться как в один слой, так и многослойно. При конструировании таких строений необходимо следить, чтоб кладка не была опорой для каркаса. Толщину стен выбирают, учитывая теплоизоляционные требования: для жилых домов толщина наружной стены должна быть 50 см (прочность В 2.5, морозостойкость F 25).

Для кладки внутренних стен и перегородок между квартирами и других внутренних элементов также используют ячеисто-бетонные блоки. Эти перегородки проектируются для каждого этажа самонесущими. При планировании толщины стен и перекрытий основным требованием является звукоизоляция (больше 50 дБ), которая определяется согласно нормативным документам. Этот параметр зависит от блоков, раствора, бетона и т. д. Для улучшения звукоизоляции могут использовать заполнение промежутков минплитой (плотность 80-100 кг /м3).

Перегородки между комнатами выполняют толщиной 12 см из (звукоизоляция не меньше 43 дБ).

При кладке стен в комнатах, где предполагаемая влажность повышена (например, ванная комната), необходимо использовать защиту для ячеистых блоков от влаги и пара. Отделочные наружные работы необходимо проводить после полного естественного высыхания здания, иначе влажность с блоков будет выходить внутрь помещения.

Расчетной схемой одноэтажного железобетонного каркасного промышленного здания является рама, в которой ригели и колонны скрепляются при помощи шарнирного соединения. При строительстве монолитного каркасного здания в первую очередь делают опалубку, потом делают необходимый раствор и делают заполнения опалубки бетононасосом.

Сборно-монолитные каркасы

Колонны ставятся в отверстие в . На плиту ставятся многопустотные панели, на них – пролетные панели. Арматурная сетка межколонных панелей сваривается с армопрутьями пролетных панелей, после чего происходит заполнение бетонной смесью.

Повышение эффективности монолитного каркасного жилья

Схема армирования перекрытий: 1 – колонны; 2 – плоская плита перекрытий; 3 – ограждение лестничной клетки (вертикальные диафрагмы жесткости); 4 – арматура колонн; 5 — консольная плита; 8,9 – нижняя арматура «условного» ригеля; 10 – нижняя арматура плиты; 11,12 – верхняя арматура ригеля и плиты.

Не смотря на то, что монолитный каркас уже широко используется в строительстве, его функциональные свойства стараются постоянно повысить. Строители пытаются сделать его более прочным, уменьшить расход материалов. Одним из способов достижения такой цели является использование бетона более высокой марки. Это уменьшает в каркасах, отчего расход на материалы уменьшается. Эффективность каркаса достигается, если армирование составляет больше 3%. Оптимизация монолитного железобетонного каркаса происходит по:

  • марке бетона;
  • сечению ж/б составляющих;
  • количеству арматуры в бетоне.

В сооружении монолитных каркасных зданий используют метод, при котором коробку конструкции заглубляют в землю на глубину до 2 этажей. При этом все здание замоноличено. Такая техника позволяет упрочнить конструкцию, так как нагрузки передаются пластовым грунтам (они высокопрочные).

Стоимость такого здания очень большая (опалубка, техника и т. д.), отчего при строительстве одноэтажных (2-3) сооружений используется редко. Для таких конструкций чаще используют сборные железобетонные каркасы, что дешевле и они достаточно прочны для такой высоты.

Заключение

Железобетонные каркасы — наиболее подходящий материал для возведения многоэтажных зданий. Такая конструкция является прочной и выдерживает большой вес и этажность. Каркасы бывают сборными, сборно-монолитными и монолитными, каждый из них подходит для конкретного вида строительства. Не так давно сборные каркасы использовались только для промышленных или административных целей.

Использование такого материала для небольших, например, одноэтажных, сооружений нецелесообразно из-за большой стоимости материалов и работ. Техника конструирования железобетонных каркасных зданий проектируется до каждой мелочи, что обеспечивает надежность и стойкость таким сооружениям. При возведении таких зданий необходимо учитывать нормативы, которые законом установлены для разных помещений.

8.1.Характеристика конструкций.

Каркасные многоэтажные здания (в пределах секции), строятся прямо-угольными в плане, без перепадов высот. Все размеры несущих и огражда-ющих конструкций кратны номинальным размерам, с восприятием горизон-тальных усилий жёсткими узлами рам; связевой – при которой колонны ра-ботают только на вертикальные нагрузки, а горизонтальные воспринимаются системой вертикальных дисков и ядер жёсткости;и рамно-планировочного модуля 0,5м и высотного 0,6м. Сетка колонн кратна укрупнённому планиро-вочному модулю 1,5м. Здания могут иметь подвесное или напольное подъёмно-транспортное оборудование.

Промышленные здания выполняются из железобетонных элементов с сеткой колонн 6х6 или 6х9м, высотой этажей 3,6…7,2м, количество этажей от 2 до 12, с размерами температурных блоков (секций) до 60м.

Конструктивные схемы зданий выполняются по рамной схеме (c воспри-ятием горизонтальных усилий жёсткими узлами рам) и рамно-связевой схеме (с передачей усилий на поперечные и торцевые стены, стены лестничных клеток и лифтовых шахт).

В основную номенклатуру сборных железобетонных элементов много-этажных каркасных зданий входят:

-фундаменты , стаканного типа, сборные или монолитные железо-бетонные. Площадь опирания обосновывается расчётом.

- Колонны , квадратного сечения 40х40 или 60х60см. Высота колонн зависит от принятой их высотной разрезки и может быть на 1-5эта-жей, но не должна превышать 20м (из условий удобства транспорти-рования и монтажа). Стыки колонн выполняются жёсткими и, как правило, проектируются на высоте около 1м от отметки верха пере-крытия.

- Ригели – несущие элементы балочного типа, таврового сечения с одной или двумя полками для плит перекрытий, опирающиеся на консоли колонн. Соединения закладных деталей колонн и ригелей осуществляются сваркой, с обетонированием узлов.

- Плиты перекрытий (покрытий) применяются многопустотные или ребристые. Укладываются на полки ригелей и свариваются между собой через закладные детали. Швы между плитами заполняются бетоном. Плиты перекрытий разделяются на основные, межколон-ные и доборные.

- Диафрагмы жёсткости – элементы обеспечивающие жёсткость каркаса, имеют поэтажную разрезку с контактным горизонтальным стыком. В номенклатуру входят двухполочные и однополочные диафрагмы с проёмами и без проёмов.

- Стеновые панели навесные, устанавливаются на монтажные столи-ки, привариваемые к закладным деталям колонн. Размеры по высоте 1,2 и 1,8м, по ширине зависит от пролёта.


8.2. Методы возведения зданий.

Многоэтажные каркасные здания в зависимости от объёмно-планиро-вочных и конструктивных решений разделяются на однородные (с повторяю-щимися типовыми ячейками и конструкциями) и неоднородные (с неравно-мерным распределением объёмов по этажам и секциям).

Технологический процесс возведения однородных зданий включает в себя четыре цикла:

1 – устройство подземных конструкций;

2 – возведение надземных конструкций и устройство кровли;

3 – выполнение отделочных и специальных работ;

4 – монтаж технологического оборудования.

Однородные здания возводят по горизонтально-восходящей или вер-тикально-восходящей схемам. Организационно-технологическим решением является создание объектных ритмичных или кратно-ритмичных, взаимо-увязанных во времени и пространстве потоков с максимальным совмещени-ем во времени строительно-монтажных работ.

Неоднородные здания расчленяют на ряд неодинаковых, но однород-ных по своим конструктивным особенностям и по технологии выполнения процессов участков. За участки принимают температурные блоки, или части здания определённой этажности и технологического назначения. Как прави-ло, неоднородные здания возводят по смешанной схеме.

Рис.8.1. Технологические схемы возведения многоэтажных каркасных зданий.

а)б)


1–3ярусы


1–9 секции


в)г)монт.кран


а ) горизонтально- восходящая схема; б) вертикально-восходящая схема;

в) смешанная схема;г) установка монтажного крана и деление на монтажные участки .

При сложной конфигурации объекта в плане монтаж ведётся несколькими кранами с произвольной (установленной в ППР) схемой разбивки на монтажные участки.

При возведении многоэтажных каркасных зданий основным является метод наращивания, заключающийся в последовательном наращивании эле-ментов здания, по вертикали снизу вверх. В качестве монтажных участков (захваток) принимается один, два или три этажа – в зависимости от констру-кции колонн. Длина захватки устанавливается в зависимости от:

- количество и технические характеристики монтажных кранов;

- сроки монтажа и количество монтажных бригад (звеньев);

- требования к срокам и технологии монтажа оборудования;

- условий соблюдения безопасных условий труда.

По технике исполнения метод наращивания разделяется на свободный и ограниченно-свободный монтаж. При свободном монтаже монтируемый элемент находится в подвешенном состоянии (на крюке крана) до тех пор, пока не будут произведены работы по выверке и временному закреплению. В этом случае средства, ограничивающие свободу перемещений по вертикали и горизонтали не используются.

Ограниченно-свободный монтаж основан на использовании вспомога-тельных систем, обеспечивающих фиксацию элементов в проектном поло-жении и существенно облегчающих процесс выверки и временного закрепле-ния. Это приводит к уменьшению сроков строительства, снижению трудовых затрат, повышению качества монтажа.

Одним из путей повышения производительности труда является приме-нение способов укрупнения элементов конструкций в плоские рамы и про-странственные блоки (совмещённо-блочный монтаж), который выполняется в непосредственной близости к месту монтажа.

8.3. Выбор монтажных кранов и технологических схем производства работ.

Выбор монтажных кранов производится на основе технических и эко-номических расчётов. При выборе технологии производства работ необходи-мо учитывать: особенности территории строительства, объёмно-планирово-чные решения, весовые и габаритные характеристики монтируемых элемен-тов, степень укрупнения конструкций.

Для монтажа сборных конструкций рекомендуется применять передви-жные башенные и стреловые краны, а при монтаже высотных зданий могут применяться приставные и самоподъёмные краны. Смешанная расстановка кранов (башенные и стреловые) применяется для зданий, у которых колонны нижних ярусов массой до 8-10т, а вышележащие до 5т. в этом случае стрело-вые краны используются для монтажа нижнего яруса здания, а возведение вышележащих этажей производится с помощью башенного крана.

В зависимости от выбранной технологии производства работ возможно расположение кранов с одной стороны объекта, с двух сторон или внутри здания. При одностороннем расположении зона действия крана распростра-няется на всю ширину здания. Грузоподъёмность крана и его габариты должны обеспечивать монтаж элементов при максимальном удалении. Такая схема требует использования более мощных кранов, что не всегдаэкономи-чески целесообразно. При использовании двух кранов, расположенных с противоположных сторон здания, вылет стрелы каждого из них должен сос-

тавлять не менее половины ширины здания. Это позволяет применять краны меньшей грузоподъёмности. Монтаж элементов должен осуществляться таким образом, чтобы зоны действия кранов не пересекались.

Выбор кранов производится по расчётным параметрам (вылет стрелы, высота подъёма крюка, грузоподъёмность), при этом учитывается вес и габа-риты элементов, строповочные средства, устройства для выверки и времен-ного крепления конструкций.

Особое внимание должно уделяться рациональному расположению подкрановых путей, зон складирования и временных подъездных путей. При складировании элементов на приобъектном складе, а также при возведении зданий с транспортных средств, площадки складирования и разгрузки должны находиться в зоне действия крана.

Элементы конструкций с большей массой складируются ближе к оси здания, а более лёгкие – на расстоянии. Необходимо предусматривать прохо-ды между штабелями сборных элементов, складировать конструкции с выпо-лнением требований, обеспечивающих их устойчивость и доступность.

Для оценки технологических схем монтажа и эффективности работы кранов принимается 2..4 варианта. Наиболее рациональным считается тот, в котором себестоимость и продолжительность монтажа являются минималь-ными.

8.4. Возведение подземной части зданий.

Цикл – возведение подземной части каркасных многоэтажных зданий включает в себя ряд строительных технологических комплексов.

1) Устройство геодезической разбивочной основы. На строительной площадке выполняется совмещённая плановая и нивелирная строи-тельная сетка, закреплённая постоянными или временными геодези-ческими знаками. По периметру и внутри здания создаются внешняя и внутренняя разбивочные сетки с закреплением основных или глав-ных осей здания в таких местах, чтобы была гарантирована их сох-ранность на весь период строительства и был обеспечен вынос в натуру осей и отметок, определяющих положение конструктивных элементов. Разбивка осей здания производится по обноске, по бров-ке и непосредственно по дну котлована. По окончании разбивочных работ составляется акт с приложением исполнительной схемы разбивки.

2) Устройство земляных сооружений (котлована, траншей) под фундаменты.

3) Устройство фундаментов . Для многоэтажных каркасных зданий в основном применяются столбчатые фундаменты, монолитные фун-даментные плиты, свайные конструкции. Столбчатые фундаменты выполняются в сборном или монолитном вариантах.

4) Строительство подвалов . Этот технологический цикл выполняется совместно с устройством фундаментов или после монтажа первого яруса колонн. Он включает в себя устройство наружных стен и пе-регородок, подпольных каналов, технических помещений, приямков лифтовых шахт, вводов коммуникаций, полов, фундаментов под оборудование, горизонтальной и вертикальной гидроизоляции.

5) Установка надфундаментных колонн (колонн 1 яруса). Эти работы относятся к «нулевому» циклу только для зданий с подвалом. В за-висимости от требований проекта устанавливаются одно-, двух- или трёх- ярусные колонны. Монтаж ведётся с применением одиночных или групповых кондукторов, системы подкосов или клиновых вкла-дышей. При установке колонн совмещаются риски нижней части колонны и фундамента и производится их временное закрепление. Для выверки колонн используются теодолиты, установленные по осям в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Отклонение колонн от вертикали определяется как разность отклонений их верха и низа. (Имеются и другие варианты выверки колонн).

6) Монтаж плит перекрытий. Выполняется совместно с установкой ригелей. Сопровождается сваркой и омоноличиванием узла колонна – ригель и заливкой швов между плитами цементным раствором.

7) Обратная засыпка пазух фундаментов и стен подвалов. Технологи-ческие регламенты по этой работе зависят от объёмно-планировоч-ных, конструктивных и технологических решений объекта и устана-вливаются в проекте производства работ.

Выполнение монтажных работ «нулевого» цикла осуществляется с применением самоходных стреловых кранов или кранов на рельсовом ходу (нулевиков). Краны располагаются на бровке котлована (с учётом устойчи-вости откосов) или внутри котлована (кроме кранов на рельсовом ходу).

Технологический процесс возведения подземной части осуществляется по однозахватной схеме для зданий точечного типа и многозахватной – для линейно протяжённых и зданий сложной конфигурации в плане. Разбивка на захватки позволяет применять двух-, трёх- стадийные технологии с поточны-ми методами производства работ. При многозахватных схемах используются несколъко кранов.


8.5. Возведение надземной части.

Возведение надземной части многоэтажных каркасных зданий осуще-ствляется в несколько циклов: монтаж каркаса из сборных железобетонных элементов, устройство кровель, специальные и отделочные работы, монтаж технологического оборудования.

Монтаж каркаса .

Монтаж железобетонного каркаса многоэтажных зданий из отдельных элементов ведётся методом наращивания. Последовательность и технология монтажа зависит от объёмно-планировочных и конструктивных решений и применяемого монтажного оснащения. Основным требованием при этом является обеспечение жёсткости и геометрической неизменяемости каркаса в процессе монтажа. При этом основным технологическим параметром явля-ется ячейка . В состав ячейки входят 4 колонны, 2ригеля, 2связевых плиты перекрытий, рядовые плиты перекрытий.

ПП

11К1 - 1 К


К

Р СППСПП

ППП


Ф КК

ПП(3 шт )Р

Рис.8.2. Схема ячейки.Ф – фундаменты; К- колонны; Р – ригели; СПП – связевые плиты перекрытий; ПП – рядовые плиты перекрытий.

Конструктивно все элементы ячейки взаимосвязаны, поэтому техноло-гическая очерёдность монтажа определена: фундаменты колонныригелисвязевые плиты перекрытийрядовые плиты перекры-тий.

При организации потока, в геометрических параметрах захватки должно содержаться целое число ячеек, а высота монтажного яруса должна соответствовать разрезке колонн (её высоте).

Перед началом монтажа на каждом ярусе необходимо:

- закончить установку всех конструкций нижестоящего яруса, про-извести сварку и замоноличивание узлов, предусмотренных про-ектом;

- перенести разбивочные оси на перекрытие, оголовки колонн, опре-делить монтажный горизонт, составить исполнительную схему ра-сположения элементов смонтированного этажа (яруса).

Устройство (монтаж) фундаментов входит в «нулевой» цикл и рассмотрен выше .

Установка колонн в стаканы фундаментов производится с помощью одиночных (как правило) или групповых кондукторов.

При наличии монтажной оснастки в виде одиночных кондукторов монтаж каркаса лучше выполнять по раздельной схеме. Сначала в пределах монтажного участка устанавливают все колонны, выверяют их и закрепляют на сварке, заделывают стыки. Сдача смонтированных колонн под омоноличи-вание производится партиями по 4…10 колонн. Замоноличивание узлов и дальнейший уход за бетоном осуществляет звено бетонщиков.

После омоноличивания колонн производится монтаж ригелей и диа-фрагм жёсткости в очерёдности, установленной ППР. Узлы соединения ригелей и колонн должны быть выполнены по проекту с надёжнымисвар-ными соединениями закладных деталей между собой.

Монтаж яруса-ячейки заканчивается укладкой плит перекрытий и эле-ментов лестничных клеток. Вначале монтируются связевые (распорные) плиты между колоннами затем рядовые (основные, промежуточные). Все плиты надёжно приваривают к ригелям, а швы между элементами заде-лывают бетоном.

Если ярус двух или трёхэтажной разрезки, то применяется специальная монтажная оснастка (например комплект ЦНИИОМТП). В комплект входят: сборные железобетонные фундаментные балки, которые временно крепятся к обрезу фундамента; хомуты с подкосами раскрепляющие колонны и фунда-ментные балки; горизонтальные связи; клинья. Монтаж ригелей, плит пере-крытий, диафрагм жёсткости ведётся поэтажно

К монтажу конструкций следующего яруса приступают после дости-жения бетоном не менее 70% проектной прочности. Наиболее ответственный процесс – монтаж колонн последующих ярусов. Для этого на оголовке ниже-стоящей колонны с помощью винтов закрепляется кондуктор. Поднятую кра-ном колонну заводят в хомуты кондуктора плавно опускают на оголовок ни-жней колонны. Колонны приводят в проектное положение с помощью винтов кондуктора, обеспечивая соосность верхней и нижней колонн. Несоосность колонн не должна превышать 5мм, а отклонение их по вертикали не более 3мм.

После монтажа колонн следующего яруса повторяется процесс уста-новки остальных элементов ячейки (ригель, плиты перекрытий и др.).

При строительстве крупных объектов, когда имеется достаточно боль-шой фронт работ используются групповые кондукторы (плоские и прост-ранственные). Плоские кондукторы применяют для монтажа рам, а простран-ственные для монтажа элементов каркаса ячейки.

Одним из типов пространственных групповых кондукторов является рамно-шарнирный индикатор (РШИ).

Обвязочные балки в стальном каркасе устраивают из одного профиля(швеллера или двутавра) или составного сечения.

Стальные фермы могут быть различной формы и очертания, выбор типа ферм зависит он назначения и объемно-планировочного решения промышленного здания. В практике строительства применяют фермы с параллельными поясами, полигональные, треугольные, с параллельными поясами с затяжкой, сегментные, параболические и др.

Стальные рамы предназначены для устройства несущих конструкций покрытий при больших пролетах. По сравнению с балочными рамные покрытия имеют меньшую,массубольшую жесткость в поперечном направлении и меньшую высоту ригеля. Недостатками рамных конструкций являются большая ширина колонн и чувствительность к неравномерным осадкам опор

КАРКАСЫ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИИ

Для легкой, пищевой, электротехнической, химической, машино- и приборостроительной

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

Стальной каркас применяют при больших нагрузках, при наличии динамических воздействий на несущие конструкции от работы оборудования или при строительстве зданий в труднодоступной местности. Стальные колонны и ригели, как правило, изготовляют двутаврового сечения.

Каркасы из унифицированных железобетонных элементов заводского изготовления бывают с балочными или безбалочными перекрытиями. Балочные перекрытия как более простые и

позволяет устраивать подвесной транспорт и развязку коммуникаций в любом направлении, а также улучшает санитарно-гигиенические качества помещений.

Железобетонный каркас многоэтажных зданий с балочными перекрытиямипредназначен для зданий высотой до пяти этажей с сеткой колонн 6x6 и 9X6 м. Основные элементы каркаса: колонны с фундаментами, ригели (прогоны), плиты перекрытий и связи. Ригели каркаса изготовляют прямоугольной формы и с полками, их располагают, как правило, поперек и в отдельных случаях вдоль здания. Совместно с колоннами ригели образуют рамы.

Каркас состоит обычно из поперечных, рамна ригели которых укладывают плиты перекрытий. Рамы каркаса собирают из вертикальных элементов колонн и горизонтальных элементов ригелей, которые соединяют между собой в узлах. Поперечные рамы каркаса обеспечивают жесткость здания в поперечном направлении, а плиты перекрытий и стальные вертикальные связи между колоннами- в продольном. При значительных горизонтальных нагрузках в продольном направлении здания устанавливают ригели, жестко соединяемые с колоннами, которые образуют продольные рамы каркаса.

Колонны каркаса разделяют на крайние и средние. Для опирания ригелей у колонн предусмотрены консоли. Основной тип колонны - высотой в два этажа, дополнительный - высотой в один этаж сечением400 X 400 и 400 X 600 мм. Колонны устанавливают в стаканы железобетонных фундаментов, верх которых располагают на150 мм ниже уровня чистого пола первого этажа.

Для устройства перекрытий применяют ребристые плиты двух типов: основные шириной 1500 мм и доборные шириной750 мм. Высота плит 400 мм. Короткие плиты длиной 5050 и

5550 мм укладывают у деформационных швов и у торцов здания. Плиты перекрытий опирают на полки ригеля или на верхнюю плоскость ригеля. Второй вариант применяют в случаях, когда в перекрытиях необходимо устраивать большие проемы для провисающего оборудования. При равномерно распределенной нагрузке принимают опирание плит на полки ригелей, что уменьшает высоту перекрытия.

Колонны стыкуют путем приварки стыковых стержней к стальным оголовкам колонн. Зазор между торцами колонн тщательно зачеканивают жестким раствором, затем стык обертывают металлической сеткой и замоноличивают.

Железобетонный каркас с безбалочными перекрытиями состоит из вертикальных элементов колонн с капителями и плит, опертых на эти капители, образующих междуэтажные перекрытия. Каркас этого типа применяют в промышленных зданиях, складах, холодильниках, мясокомбинатах при квадратной сетке колонн, чаще всего 6 X 6 м, и при больших полезных нагрузках. Различают каркасы с безбалочными перекрытиями с надколонными плитами, расположенными в двух направлениях , и надколонными плитами, укладываемыми в одном направлении.

Требования пожарной безопасности в конструктивных решениях промышленных

зданий сказываются прежде всего в устройствепротивопожарных

преград, т. е.

противопожарных стен, противопожарных зон, ав многоэтажных зданиях - в устройстве

несгораемых перекрытий.

Противопожарные

преграды

разделяют объем

здания на отдельные,

ограничивая при возникновении пожара распространение огня пределами одной части

с помощью

противопожарных

выделяют наиболее

огнеопасные помещения.

Противопожарные

преграды

выполняют

несгораемых.

Противопожарные стены располагают поперек или вдоль здания, разделяя междуэтажные

перекрытия, покрытия, фонари и другие конструктивные элементы из несгораемых или

трудносгораемых

материалов.

Противопожарные

устанавливают

самостоятельные фундаменты либо на несущие несгораемые конструкции перекрытий.

Противопожарные стены выполняют выше уровня кровли на 0,6 м, если хотя бы один из

элементов покрытия, за исключением кровли, выполнен из сгораемых материалов, и

на 0,3 м, если

элементы покрытия, за исключением кровли, выполнены из

трудносгораемых и несгораемых материалов.

В цехах, оборудованных мостовыми кранами, противопожарные стены располагают

только в верхней части здания. Расстояния между противопожарными стенами назначают

этажности здания и приводятся в строительных нормах и правилах. Устройство проемов в

Противопожарные зоны устраивают шириной не менее 6 м. Они перерезают здание по

всей его ширине. На

участках противопожарных зон все конструктивные элементы

здания выполняют из несгораемых материалов. Если противопожарная зона расположена

вдоль здания, то она представляет собой противопожарный пролет, все конструкции

которого изготовляют также из несгораемых материалов. По краям противопожарной

устраивают

несгораемых материалов гребни, размер которых принимают

аналогично выступам противопожарных стен.

В многоэтажных зданиях для предупреждения распространения огня по вертикали

устраивают несгораемые перекрытия, а производства, наиболее опасные в пожарном

отношении,

указано, располагают

ПОНЯТИЕ О ГЕНЕРАЛЬНОМ ПЛАНЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Промышленные предприятия - важнейшая составная часть современных городов, которая в большинстве случаев определяет их возникновение и развитие. Сл довательно, одна из основных задач в области промышленного строительства- задача, связанная с оптимальными градостроительными решениями промышленных объектов и их комплексов.

Размещение промышленных предприятий производят на основе схем или проектов районной планировки, которые составляют на перспективу для всех экономических районов страны, что позволяет обоснованно осуществить выбор строительной площадки(при этом учитывают генеральный план существующего населенного пункта и проект планиров промышленного района).

Промышленные узлы в зависимост и о т в и д а п ро и з в о д ст в а и ст е пени выделения

производственных

вредностей

можно размещать

города вдали

селитебн

территории, на периферии селитебной территории, в ее пределах, т. е. внутри го рода.

Промышленные

предприятия

размещают

соответствии

предусмотренными СНиП П-89-

80. «Генеральные планы промышленных предприятий».

При размещении промышленных узлов учитывают организацию внешних производственных, транспортных и других связей с окружающими предприятиями и существующие инженерные сети, связи с селитебной территорией; расположение мест для отвалов, водоразборных и очистных сооружений; наличие транспортных, инженерных и других объектов, связанных с производственной деятельностью предприятий; перспективу развития отдельных предприятий и района в целом.

При проектировании промышленных узлов принимают во внимание природные особенности района строительства: температуру воздуха, преобладающее направление ветра, наличие вечномерзлых грунтов и возможные изменения их режима, снего-заносимость, сейсмичность, наличие рек и водоемов, ценных сельскохозяйственных угодий и др.

Строительство промышленных предприятий или их групп не допускают на территориях, где находится залегание полезных ископаемых; имеются отвалы породы угольных и сланцевых шахт или обогатительных фабрик; обнаружены явления активного карста, зоны оползней, селевых

потоков, снежных лавин; расположены зоны памятников истории

архитектуры, искусств,

археологии; проходят защитные зоны городов и т. п.

размещены

несколько

промышленных

(Промышленным узломили райономсчитают

территорию,

которой расположена

объединенная

промышленных

предприят, и меющаяй

коммуникации,

инженерные

сооружения, вспомогательные

производства

хозяйства,

соответствующих условиях и кооперацию основных производств).

Планировка промышленных районов может бытьленточная (вдоль селитебной территории) иглубинная. Ленточную планировку промышленного района применяют при расположении

производственных предприятий, имеющих по санитарной классификации одинаковый или близкий класс, глубинную - при различном классе.

Промышленный район или территорию промышленного предприятия делят проездами и магистралями на кварталы. Объединение нескольких кварталов между продольными проездами

образует

панель, и застройку

называют квартально-панельной.

Объединение в

кварталов промышленного предприятия с законченной

технологического процесс

позволяет создать блочную или квартально-блочную застройку. Габариты кварталов, панелей

и блоков зависят от вида производства, его мощности и санитарной характеристики.

Промышленный район обычно имеет один или несколько

общественных

радиусом

обслуживания 1,5-2

располагают

учреждени

административного, культурно-бытового, научно-технического

и спортивного обслуживания

общерайонного значения.

Генеральный план промышленного предприятия решают с учетом генерального плана всего промышленного района. Он представляет собой комплексное решение планировки, застройки, транспорта, инженерных коммуникаций и благоустройства производственной территории.

При проектировании генеральных планов промышленных районов и отдельных предприятий большое внимание уделяютзонированию территории, которое осуществляют по производственному функциональному (технологическому) признаку.

Всю производственную территорию промышленного предприятия или района подразделяют на четыре зоны: первую - предзаводскую, включающую заводские вспомогательные здания,

предназначенные

размещения

администрации, медицинских

учреждений,

помещений,

помещений

общественных

организаций

культурного

обслуживани,

лабораторий, научно-исследовательских подразделений; проходных, стоянок для пассажирского

транспорта,

предзаводские

и.; дрвторую - производственную,в

сосредоточивают произ водственные цехи основного и вспомогательного назначения; третью -

подсобную , в которой располагают энергетические объекты, наземные и подземные инженерные коммуникации и т. п.; четвертую -складскую, в которой располагают здания для хранения материалов, полуфабрикатов и готовой продукции, а также транспортные здания и сооружения

Для рабочих и служащих создают пассажирские и пешеходные пути сообщения, которые позволяют безопасно и с наименьшей затратой времени передвигаться по предприятию. Людские потоки должны быть изолированы от грузовых, путь следования как людей, так и грузов должен быть минимальным. Пересечения людских и грузовых потоков располагают на разных уровнях.

При проектировании генеральных планов промышленных предприятий и районов выработался определенный порядок расположения зон, при котором может быть достигнуто четкое разделение людских и грузовых потоков от селитебной территории: первая - предзаводская; вторая - производственная (основные и вспомогательные цехи); третья - складская; четвертая - подсобная.

Проводят также санитарное и противопожарное зонирование территории по степени вредности и пожарной опасности отдельных производств. В этих целях цехи группируют по количеству выделяемых вредностей, производственному шуму, взрыво - и огнеопасности.

Кроме горизонтального зонирования промышленных территорий осуществляют ивертикальное. В последнем случае различают три зоны: наземную (пути передвижения людей и грузов),надземную (основные производственные цехи и другие здания) иподземную (склады и некоторые вспомогательные цехи).

При проектировании генеральных планов стремятся к компактности застройки, что главным образом обеспечивается блокированием производственных зданий. На перспективу с целью дальнейшего расширения и реконструкции предприятия оставляют резервные территории как на промышленной площадке, так и за ее пределами. Плотность застройки промышленных площадок принимают в пределах, предусмотренных нормами; в зависимости от отрасли

промышленности площадь

застройки составляет30- 60%

территории

промышленного предприятия.

«Генеральные

промышленных

предприятий» регламентируют

размещение

сооружений, въездов,

проездов, расстояния

зданиями и

сооружениями, вертикальную планировку, благоустройство, озеленение и размещение инженерных сетей.

В самом простом и общем случае схему многоэтажного каркаса здания из стальных или железобетонных конструкций можно представить как некоторую пространственную систему, образованную из ряда абсолютно жестких, параллельных друг другу вертикальных и горизонтальных плоскостей, причем вертикальные жесткие плоскости должны быть расположены в двух взаимно пересекающихся направлениях.
Вследствие этого система будет жесткой и неизменяемой (рис. 10.1).
Число горизонтальных и вертикальных плоскостей произвольно и теоретически ничем не ограничено. Пересекающиеся вертикальные плоскости в плане здания могут образовывать замкнутый или незамкнутый прямоугольник (квадрат), «Н» или «У» образуют пересечения, которые возводятся на всю высоту здания, обеспечивают его устойчивость и называются ядром жесткости.

Наружные и внутренние стены и перегородки при расчете каркасов зданий обычно не учитываются, являются лишь нагрузкой, но на самом деле способствуют увеличению жесткости и устойчивости каркаса. Вертикальные жесткие плоскости, помимо того, что они несут вертикальную нагрузку, служат для обеспечения неизменяемости и жесткости каркаса в продольном, поперечном и в произвольном косом направлениях, иначе, для обеспечения общей его устойчивости, а также работают на горизонтальную нагрузку от ветра. Горизонтальные смещения каркаса и колебания его от ветра всецело зависят от жесткости и от конструкции вертикальных плоскостей. Горизонтальные жесткие плоскости представляют собой перекрытия и, выполняя свои обычные функции как пространственная система, обеспечивают неизменяемость здания в плане; они связывают в горизонтальном направлении вертикальные плоскости, удерживая их в определенном положении и, кроме того, что очень важно, служат для распределения горизонтальных нагрузок любого направления между вертикальными плоскостями. Горизонтальные плоскости образованы из балок второстепенных, главных или только из главных с заполнением между ними железобетонными плитами (сборными, пустотелыми, монолитными).
Перекрытие должно быть прочным и надежным в смысле распределения ветровой нагрузки между вертикальными плоскостями и обеспечения неизменяемости каркаса в плане. Желательно, чтобы оно имело малую строительную высоту и было достаточно легким. Вертикальные плоскости образуются колоннами и балками перекрытий (ригелями) путем соединения их в жесткую и неизменяемую систему. Такое соединение может быть осуществлено таким прикреплением балок к колоннам, при котором узлы становятся жесткими и способными воспринимать изгибающие моменты. Эти соединения выполняют на сварке или высокопрочных болтах. При этом каждая вертикальная плоскость будет представлять собой многоэтажную раму с жесткими стыками. Жесткая и неизменяемая система может быть выполнена и с помощью дополнительных элементов, например раскосов, объединяющих две колонны и балки перекрытий (ригели) в простую решетчатую неизменяемую систему.
В несущих комбинированных каркасах зданий из сборно-монолитных, сборных железобетонных или полностью из стальных конструкций общая устойчивость каркаса обеспечивается также вертикальными плоскостями в виде сборных или монолитных стенок жесткости.

В других случаях в составе зданий, на всю его высоту предусматривается устройство замкнутой шахты из четырех взаимоперпендикулярных вертикальных жестких плоскостей из стальных (рис. 10.2) или железобетонных конструкций. Эта шахта воспринимает все горизонтальные нагрузки на здание и обеспечивает его общую устойчивость. Такая шахта называется шахтой жесткости или ядром жесткости.
Все остальные элементы каркаса должны крепиться к шахте (ядру) жесткости, а каждое перекрытие представлять единую жесткую и неизменяемую горизонтальную плоскость или жесткий плоский диск. Все примыкающие к ядру жесткости элементы несущего каркаса здания работают в этом случае только на вертикальную нагрузку (рис. 10.3).
Примером многоэтажного здания с несущим стальным каркасом, статическая схема и устойчивость которого решена в виде рамной системы с жесткими сварными узлами, может служить здание МГУ, а примером здания с монолитным ядром жесткости - здание на площади Восстания в Москве. Общая устойчивость, обеспеченная монолитными стыками жесткости, выполнена при сооружении высотных зданий на Новом Арбате.

Итак, общая устойчивость стальных или железобетонных, а также комбинированных многоэтажных каркасов зданий может быть обеспечена жесткими взаимно пересекающимися вертикальными стенками (ядрами жесткости), возведенными на всю высоту здания и пересекающимися с этими стенками жесткими дисками горизонтальных плоскостей (перекрытий).
Жесткие вертикальные стенки могут быть выполнены в виде рамных решений (многоэтажной рамы) с жесткими узлами сопряжения ригелей с колоннами); связевых решений (со связями между колоннами); рамно-связевых; сборных или монолитных железобетонных блоков (в комбинированных каркасах зданий). Из таких взаимно пересекающихся стенок могут образовываться ядра жесткости различной конфигурации в плане здания.
Конструктивные элементы стальных каркасов высотных зданий решаются следующим образом:
а) колонны закрытого сечения из четырех уголков крупных профилей (100x16-25) или из универсальной стали (σ = 30-40 мм), свариваемых в пакет, которые обетониваются или оштукатуриваются по сетке для защиты от огня (см. рис. 10.2);
б) стальные ригели двутаврового сечения, сварные, с уширенной нижней полкой, на которую укладываются плиты междуэтажного перекрытия.
Стыки стальных колонн выполняются с фрезерованными торцами. Во избежание возможной неточности совпадения торцов в плане (винтообразность и др.) в верхнем торце предусматривается строганая плита σ = 30-40 мм. Стыки колонн после закрепления болтами и выверки обвариваются по контуру (рис. 10.4).

Междуэтажные перекрытия каркаса могут компоноваться:
- из главных и второстепенных балок (при стальном каркасе здания) с укладкой по ним сборных или монолитных железобетонных плит;
- только из главных балок (ригелей) с уширенной полкой, на которую укладываются сборные железобетонные плиты перекрытий;
- из распорных железобетонных плит, укладываемых только по оси колонн, с закладными деталями для сопряжения сварными накладками плит смежных пролетов и ригелей;
- из унифицированных, облегченных, многопустотных плит, составляющих до 70% площади перекрытия, свободно укладываемых в пазы стальных или железобетонных ригелей, но не приваренных к ним из-за отсутствия закладных деталей. Это является серьезным недостатком таких плит, создающим высокую деформативность смонтированных (незамоноличенкых) ярусов каркаса здания, что крайне усложняет монтажные работы.

Обеспечение устойчивости каркаса в период монтажа


В процессе монтажа несущего каркаса здания должны приниматься меры по обеспечению его устойчивости на любом отрезке времени. Это технически сложная и весьма ответственная задача. Кроме того, в период монтажа каркаса здания следует обеспечивать не только прочность и устойчивость смонтированной части каркаса, но и устойчивость его отдельных конструктивных элементов. Всегда учитывается, что оформленные монтажные стыки и узлы в каркасе здания на болтовых (высокопрочных болтах) или сварных соединениях уже создают достаточную их прочность, а наличие установленных проектных связей в здании обеспечивает также жесткость и устойчивость смонтированной части каркаса.
Наиболее распространенной схемой комбинированного каркаса, решаемого из унифицированных конструкций в поперечном направлении, является плоская многоярусная жесткая рама, устойчивость которой создается жесткостью сварных узлов сопряжения ригелей с колоннами. Общая устойчивость частей каркаса, примыкающих к ядру жесткости или к связевым или рамным панелям здания, обеспечивается жесткостью дисков междуэтажных перекрытий каждого этажа, которая практически создается только после замоноличивания всех швов и сопряжений плит с ригелями и колоннами и между собой или после бетонирования сплошной плиты толщиной 60-80 мм, армированной сеткой поверху плит перекрытия,
Монтаж конструкций многоэтажных зданий требует неукоснительного соблюдения одного правила: не приступать к установке следующего яруса (высоту яруса определяет длина отправочного элемента колонны) до выверки и надежного закрепления конструкций нижележащего яруса. Это требование продиктовано необходимостью обеспечения прочности и устойчивости зданий на протяжении всего периода его возведения.
Для возможности опережения крановой сборки каркаса на 5-6 этажей (до трех ярусов) против одного яруса по нормам должны быть выполнены следующие требования:
- проверена устойчивость каркаса в процессе монтажа с учетом принятой в ППР очередности крановой сборки;
- предусмотрена установка временных монтажных связей между колоннами или горизонтальных над междуэтажными перекрытиями в открылках здания, обеспечивающих их устойчивость до набора прочности замоноличенных стыков в плитах перекрытий;
- проектно закреплены вертикальные связи, рамные узлы сопряжений ригелей с колоннами;
- выполнено устройство жестких междуэтажных перекрытий, обеспечивающих общую устойчивость здания; оно не должно отставать более чем на 5 этажей, если в проекте здания нет других указаний;
- произведена проверка прочности отдельных элементов и узлов на нагрузки от самоподъемных или приелонных кранов в местах их опирания.
Проектное закрепление монтажных соединений (стыки колонн, узлы крепления ригелей и связей к колоннам) возможно только после выверки геометрического положения колонн в плане и по высоте, так как отклонения от проектного положения, в первую очередь колонн, многократно повторенные в каждом ярусе, не позволяют смонтировать точно по вертикали направляющие устройства лифтов и наружные ограждающие конструкции здания.
Стальные конструкции каркасов многоэтажных зданий могут монтироваться следующими кранами:
- наземными - башенными, гусеничными (в башенностреловом исполнении), рельсовыми, пневмоколесными. Краны должны иметь достаточные грузовые характеристики (значительную высоту подъема при необходимой грузоподъемности);
- самоподъемными башенными, устанавливаемыми внутри контура здания и опираемыми на смонтированные конструкции. Краны передвигаются вверх по мере крановой сборки и крепятся к каркасу здания (рис. 10.5);
- стационарными прислонными башенными, устанавливаемыми на земле, вне контура здания, и подращиваемые по мере крановой сборки, с закреплением башни к каркасу здания распорками-обоймами;
- комбинированными передвижно-прислонными башенными кранами, используемыми до отметок 50-55 м как свободностоящие, двигающиеся по путям, а на более высоких отметках как стационарные прислонные.
Самоподъемные и прислонные краны могут быть оборудованы: горизонтальными стрелами с подвижной кареткой; подъемными стрелами с грузовым полиспастом на конце стрелы.

Краны с подъемными стрелами имеют большой минимальный вылет крюка грузового полиспаста. При длине стрелы 20-25 м он составляет 5-12 м от оси крана. При работе такого крана создается большая мертвая зона, что является большим недостатком. Поэтому предпочтение отдают кранам, оборудованным горизонтальными стрелами, где минимальный вылет крюка грузового полиспаста составляет 2,5-5 м от оси крана.
Для производства работ по монтажу каркаса здания наиболее удобно использование самоходных наземных кранов; они не связывают монтажников и их стоянки могут меняться по ходу работ. Применение же прислонного крана, имеющего стационарную стоянку, накладывает определенные условия на технологию ведения работ, которая не всегда отвечает требованиям монтажа.
Наземными кранами могут быть смонтированы здания высотой до 70 м. Для зданий большей высоты использовать более мощные краны практически нерационально. Прислонными кранами монтируются здания высотой до 150 м. Для самоподъемных кранов высота здания практически неограничивается.
Монтаж стального каркаса здания должен выполняться поэтажно - в первую очередь необходимо монтировать все элементы жесткого ядра здания и тщательно их выверять. Выверка производится зенит-приборами (теодолитами, позволяющими вертикальное визирование), для чего в перекрытии оставляются отверстия на все время монтажа (рис. 10.6).

Временное закрепление колонн при монтаже выполняют с помощью кондукторов или инвентарных расчалок, обеспечивающих устойчивость колонн до развязки их постоянными проектными элементами связей, которые уже обеспечивают устойчивость смонтированной части сооружения. Если проектных связей недостаточно, производят установку временных связей. Проектное закрепление колонн выполняют сразу после монтажа и выверки ячейки (четырех колонн, связанных ригелями).
Приступать к монтажу следующего яруса можно только после проектного закрепления всех элементов предыдущего яруса и, если это необходимо, установки временных связей, обеспечивающих устойчивость сооружения.
В случае, если для монтажа каркаса здания применяется прислонный кран, то каркас должен быть проверен на монтажные горизонтальные нагрузки, при необходимости может быть предусмотрена постановка временных монтажных связей.
Из применяемых прислонных кранов следует отметить: кран КП-10 грузоподъемностью 10 т с вылетом крюка до 20 м и 5 т - до 36 м, с высотой подъема крюка до 105 м; кран КП-16 грузоподъемностью 16 т с вылетом до 20 м и 8 т - до 37 м, с высотой подъема крюка до 120 м; краны КБ-573 и КБ-674 грузоподъемностью соответственно 8 и 12,5 т с вылетом крюка 16 и 8 м и 5,5 т с вылетом крюка 25 м.
По мере увеличения высоты здания и башни крана устанавливают горизонтальные рамки, закрепляющие кран к каркасу и передающие горизонтальные реакции от грузового момента на каркас здания.
Самоподъемные краны КП-10 и КП-16 разработаны в трех модификациях. Каждый кран может работать как башенный свободностоящий, прислонный и самоподъемный, в которых использованы без изменений основные конструктивные элементы, узлы и агрегаты привода. Завод-изготовитель (Раменский завод) поставляет башенные краны с дополнительными конструкциями, комплектующими все модификации, что дает возможность монтажной организации широко маневрировать с их использованием. При монтаже многоэтажных каркасов здания самоподъемные башенные краны располагают внутри каркаса в одной из ячеек здания и опирают на ригели, прочность которых должна быть проверена на восприятие монтажных нагрузок.
По схеме опирания освоены краны двух типов:
- с защемлением башни крана в горизонтальной плоскости путем опирания низа башни на опорную раму, закрепленную в четырех точках к ригелям каркаса здания, передающего на них вертикальные усилия (тип УБК);
- с защемлением башни крана в вертикальной плоскости путем опирания низа башни на опорную балку, а на высоте 3-4 этажей - на специальную опору, передающую на каркас здания вертикальные и горизонтальные усилия (тип СКБ),
Краны первого типа грузоподъемностью 5 и 15 т были использованы на монтаже первых высотных зданий в Москве (здание МГУ и др.). Краны типа СКБ грузоподъемностью 5 и 10 т были использованы при монтаже зданий СЭВ и Гидропроекта (рис. 10.7). В качестве примера на рис. 10.8 показаны организация и схема монтажа здания обогатительной фабрики в г. Асбесте высотой 75 м с объемом работ: стальных конструкций - 22 тыс. т., сборных железобетонных конструкций - 26 тыс. м3.

Монтировали здание двумя башенными кранами БК-406А грузоподъемностью по 25 т, расположение которых обеспечивало им максимальный фронт работ. Для сокращения сроков и уменьшения работ, выполняемых в наиболее опасных условиях на верху здания, четыре колонны и восемь ригелей укрупняли в пространственные блоки массой до 15 т (рис. 10.8,б). Первоначально в двух горизонтальных стендах две колонны и два ригеля собирали в плоские блоки, которые затем попарно вместе с четырьмя ригелями (рис. 10.8,а) укрупняли в вертикальном кондукторе. Как горизонтальные, так и вертикальные стенды обеспечивали точность геометрических размеров собираемых плоскостных и пространственных блоков.
Собранный блок грузили козловым краном, обслуживавшим площадку укрупнительной сборки, на самоходную рельсовую тележку, которая транспортировала блоки к одному из монтажных кранов. На другую тележку, пути которой были расположены за пределами зоны, обслуживаемой козловым краном, блоки грузили монтажной стрелой, установленной на одной из торцевых колонн здания.
Благодаря укрупнению конструкций число монтажных элементов стальных конструкций было уменьшено с 22 до 12 тыс. единиц, а выработка возросла в 4 раза и достигла 418 кг/чел дн.

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.


©2015-2017 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.

Популярное в рубрике:
Планы двухэтажных домов: как составить, из чего строить и что следует учитывать
Планы двухэтажных домов: как составить, из чего строить и что...
читать
Дизайн, размеры, управляющие элементы
Дизайн, размеры, управляющие элементы
читать
Формула полезной мощности
Формула полезной мощности
читать
Контрактное производство В чем измеряется плотность раствора
Контрактное производство В чем измеряется плотность раствора
читать

Последние Статьи
Преобразователь напряжения 12 в 5 вольт
читать
Стабилизатор тока для светодиодов двух...
читать
Рассчитать вводной автомат по мощности
читать
Какие розетки выбрать для дома?
читать
Технология цинкования металла в домашних...
читать
Что такое светодиодная (LED) лампа?
читать
Схема строения спиральной галактики
читать
Подключение моторчика к ардуино
читать
Top