Привязка колонн в местах устройства деформационных швов

Привязка крайних колонн к поперечным (торцевым) модульным координационным осям.

Привязка колонн средних рядов здания.

Привязка колонн крайних продольных рядов здания.

Колонны крайние могут иметь привязки: «0» («нулевая» привязка), «250» и «500».

«Нулевая» привязка – наружная грань колонны совпадает с координационной осью (рис. 1.15).

Рис. 1.15. Нулевая привязка

Устраивают такую привязку в следующих случаях:

- в зданиях со сборным железобетонным или смешанным каркасом без мостовых кранов и подстропильных конструкций;

- в зданиях со сборным железобетонным или смешанным каркасом с мостовыми кранами при следующих параметрах: шаг колонн а = 6 м; высоте от пола до низа несущих конструкций покрытий Н ≤ 14,4 м; Q ≤ 30 т;

- в бескрановых зданиях с металлическим каркасом высотой Н ≤ 8,4 м.

Привязки «250» и «500» - колонны выдвигаются относительно модульной координационной оси на 250 или 500 мм, соответственно, наружу здания (рис. 1.16).

Рис. 1.16. Привязки «250» и «500»

Привязку «250» осуществляют:

- в зданиях, имеющих подстропильные конструкции;

- при нарушении условий нулевой привязки, т.е. в зданиях, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 т включительно, при шаге колонн 6 м и высоте от пола до низа несущих конструкций покрытий 16,2 и 18 м.

Привязку «500» устраивают:

- в зданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью Q ≥ 75 т;

- в зданиях с мостовыми кранами тяжелого и особо тяжелого режимов работы.

Средние колонны, за исключением колонн, расположенных в местах деформационных швов, имеют осевую привязку – их геометрические оси совмещают с модульными координационными осями здания (рис. 1.17).

Рис. 1.17. Привязка колонн средних рядов

Привязка торцевых колонн выполняется смещением геометрической оси колонны по отношению к координационной оси на 500 мм внутрь здания (рис. 1.18). Такое смещение колонн в торце здания обеспечивает необходимый зазор между стеной и пристенной несущей конструкцией покрытия для размещения верхней части колонн торцевого фахверка.

Рис. 1.18. Привязка колонн в торце здания

Швы, как правило, устраивают на двух колоннах (со вставкой и без нее).

Продольные швы между параллельными пролетами одной высоты и швы в местах перепада высот как параллельных, так и взаимно перпендикулярных пролетов выполняются на двух колоннах со вставкой между модульными координационными осями. Размеры вставок (с) определяются в зависимости от вида каркаса и, привязок его элементов к координационным осям, требуемых температурных зазоров, а в местах перепада высот еще учитывают и толщину стен.

Поперечный ТДШ устраивают:

- при длине температурного блока А < 144 м - на двух колоннах, геометрические оси которых располагают на расстоянии 500 мм от модульной координационной оси (рис. 1.19, а);

- при длине температурного блока А ≥ 144 м – на двух колоннах со вставкой (на двух осях) с = 100 мм (или кратным 50 мм), а геометрические оси колонн располагают на расстоянии 500 мм от каждой координационной оси внутрь блока (при этом допускается размер 500 мм заменять большим, но кратным 250 мм) (рис. 1.19, б).

Продольный температурно-деформационный шов (ТДШ) без перепада высот между смежными параллельными пролетами – такие ТДШ устраивают на двух осях со вставкой (с), а колонны привязывают по правилам привязки крайних колонн. В зданиях с покрытиями по подстропильным конструкциям грани колонн, обращенные в сторону шва, смещаются с парных координационных осей в сторону шва на 250 мм (рис. 1.20).

Рис. 1.19. Привязка парных колонн в поперечных температурных швах

а – основная типовая; б – допускаемая

Рис. 1.20. Привязка колонн средних рядов в продольных температурных швах при наличии подстропильных конструкций

Размер вставки должен равняться сумме размера привязки к продольным координационным осям граней колонн, обращенных в сторону шва, и расстояния между этими гранями, равного 500 мм или большему размеру, кратному 250 мм (рис. 1.21).

Рис. 1.21. Разновидности привязки колонн средних рядов в продольных температурных швах

а – при отсутствии подстропильных конструкций с основной вставкой 500 мм; б – варианты

ТДШ в перепадах высот параллельных (рис. 1.22, а) и взаимно перпендикулярных (рис. 1.22 б) пролетов – эти швы выполняются на двух колоннах со вставкой между координационными осями.

Рис. 1.22. Устройство ТДШ в местах перепада высот

а) параллельных пролетов; б) взаимно-перпендикулярных пролетов

Колонны торцового фахверка имеют «нулевую» привязку – координационная ось совпадает с наружной гранью колонны. Привязка колонн продольного фахверка назначается такой же как основных колонн данного ряда.

1.6.Обеспечение пространственной жесткости и устойчивости одноэтажных промышленных зданий

Каркас одноэтажных зданий состоит из поперечных рам, шарнирно связанных поверху стропильными конструкциями. Пространственная жесткость каркаса, т.е. способность сопротивляться воздействию горизонтальных нагрузок, обеспечивается колоннами, жестко защемленными в фундаменте, диском покрытия и системой стальных связей (вертикальных и горизонтальных).

В поперечном направлении вертикальные связи не могут быть установлены, т.к. они бы препятствовали технологическому процессу. Поэтому пространственную жесткость в поперечном направлении обеспечивают колонны (по расчету) и диск покрытия, распределяющий местные горизонтальные нагрузки между колоннами.

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.

Все одноэтажные промышленные здания делят на конструктивно однородные группы в зависимости от типа транспортного оборудования и габаритных характеристик (пролет и высота), которые приведены в табл. 1.

Группа зданий по высоте	с беспрогонными кровлями	с кровлей по прогонам
с мостовыми кранами	без мостовых кранов	с мостовыми кранами	без мостовых кранов
Низкие	А – а - I	А – б - I	Б – а - I	Б –б - I
Средние	А – а - II	А – б - II	Б – а - II	Б –б - II
Высокие	А – а - III	А – б - III	Б – а - III	Б –б - III

К группе I относят здания с пролетами до 24 м, имеющих высоту до 8 м, а также здания с пролетами 30 м и высотой до 7 м.

К группе II относятся здания, имеющие поперечные температурные швы при: L= 18 м и Н = 9 – 15 м; L = 24 м и Н = 9 – 12 м; L ≥ 30 м и Н = 9 – 10 м.

К группе III относятся здания с поперечными температурными швами, но более высокие, чем здания группы II, а также здания без поперечных температурных швов с пролетами L = 18 м, 24 м, 30 м, высотой более 12 м.

Все здания указанной номенклатуры, за исключением зданий группы А – б - I, требуют применения связей.

Вертикальные связи жесткости между колоннами устанавливают в середине температурного блока каждого продольного ряда. В зданиях с мостовыми кранами вертикальные связи по колоннам устраиваются только на высоту до низа подкрановых балок (рис. 1.23), а в зданиях без мостовых кранов – на полную высоту колонн.

Рис. 1.23. Вертикальные связи по железобетонным колоннам

а – крестовые связи при шаге колонн 6 м; б – портальные связи при шаге колонн 12 м.

При высоте опорных частей ригелей более 800 мм, между ними устанавливают вертикальные связи-фермы, располагаемые в крайних ячейках температурного блока, а поверху каждого продольного ряда колонн – стальные распорки (рис. 1.24, поз. 4, 5).

Рис. 1.24. Виды связей в одноэтажных промышленных зданиях

1 – колонны; 2 – ригель; 3 – диск покрытия; 4 – вертикальные связи-фермы; 5 – распорки; 6 – вертикальные связи по колоннам

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. Назначение таких связей-ферм и распорок – передавать продольные горизонтальные усилий с диска покрытия на колонны и, в конечном счете, на вертикальные связи по колоннам.

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

В высоких зданиях (Н ≥ 18 м) с большими пролетами горизонтальные нагрузки на диск покрытия (от ветра в торец здания) достигают значительных величин, поскольку диск покрытия представляет горизонтальную опору для торцевой стены, воспринимающей ветровую нагрузку. Это может повлиять на крепления плит покрытия к стропильным конструкциям. Уменьшить горизонтальную силу на диск покрытия можно путем устройства дополнительной опоры для торцевой стены. Такая опора устраивается у торцевых стен в уровне нижнего пояса стропильных конструкций в виде горизонтальных связей, служащих дополнительными опорами для колонн фахверка. Эти связи выполняются в виде горизонтальной фермы с крестовой решеткой из стальных уголков, поясами которой служат нижние пояса двух смежных стропильных конструкций. При необходимости горизонтальная связевая ферма может быть установлена в уровне подкрановых балок (рис. 1.25).

Рис. 1.25. Горизонтальные связи

1 – торцевая стена; 2 – фахверковая колонна; 3 – горизонтальные связи; 4 – колонна; 5 –вертикальные связи поколоннам; 6 – подкрановые балки; 7 – распорки; 8 – ригель; 9 – диск покрытия

В зданиях с фонарями в пределах фонаря устанавливаются распорки в середине пролета, соединяющие узлы верхних поясов стропильных конструкций, а также вертикальные и горизонтальные связи в крайних шагах температурного блока для того, чтобы предотвратить возможную потерю устойчивости сжатого пояса ригеля в пределах ширины фонаря (рис. 1.26). Если же фонарь не доходит до конца температурного блока, то горизонтальные связи по верхнему поясу ригеля не ставят и достаточно одних распорок.

Связи проектируют из прокатных, гнутых, гнутосварных профилей или электросварных труб. Крепят их с помощью болтов нормальной точности или высокопрочных, а также на сварке.

Рис. 1.26. Схема связей покрытия при наличии фонаря

1 – ригель покрытия; 2 – фонарь; 3 – горизонтальные крестовые связи; 4 – распорки по оси фонаря; 5 – вертикальные связи в плоскости остекления фонаря

1.7.Типы покрытий, типы кровли

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

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

Утепленные покрытия устраивают над отапливаемыми помещениями. Толщину утеплителя назначают с расчетом, чтобы исключить образование конденсата на внутренней поверхности покрытия.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Балки односкатных, плоских и малоуклонных покрытий имеют прямолинейный верхний пояс (рис. 1.27), а в двускатных балках верхний пояс имеет ломаное очертание с уклоном i = 1:12 (рис. 1. 28).

Конструкция балок допускает крепление к ним подвесных кранов грузоподъемностью до 5 т.

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

Балки пролетами 12 и 18 м изготавливают двутаврового или прямоугольного сечений с высотой на опоре 890, 1190 и 1490 мм. Балки двутаврового сечения с толщиной стенки 80 мм усилены на опорах массивными вертикальными ребрами. Для снижения массы в балках прямоугольного сечения устраивают отверстия (рис. 1.28, б). Такие балки в опорных частях просты в изготовлении и облегчают разводку верхних коммуникаций, но имеют больший вес, нежели балки таврового или двутаврового сечений.

На верхнем поясе железобетонных балок предусматривают закладные элементы (М) для крепления прогонов или плит покрытия, на нижнем поясе и стенке – для крепления подвесных путей, а внизу – стальные листы с вырезами для крепления балок к колоннам. Опирание балки на колонну показано на рис. 1.29.

Рис. 1.27. Железобетонные балки

а) – для односкатных покрытий (L= 6, 9 м); б) – для плоских покрытий (L = 12 м); в) – для малоуклонных покрытий (L= 12 м)

Рис. 1.28. Двускатные железобетонные балки

а) сплошного сечения для L = 6, 9 м; б) решетчатая для L = 12 и 18 м

Рис. 1.29. Опирание железобетонной балки на колонну

Железобетонные фермы применяют для перекрытия пролетов 18, 24 и редко 30 м. По очертанию поясов они бывают сегментными, арочными безраскосными и раскосными, с параллельными поясами и полигональными (рис. 1.30).

Рис. 1.30. Очертание поясов ферм

а – сегментное; б – полигональное; в – трапецеидальное; г – с параллельными поясами; д – треугольное

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

Для придания кровле небольших уклонов используют сегментные и арочные фермы со столбиками для опирания на них панелей покрытия.

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

Стальные прогоны. Прогоны применяют в малоуклонных покрытиях с рулонной кровлей и стальным профилированным настилом при шаге стропильных ферм 6 и 12 м. Устанавливают их по верхним поясам стропильных ферм с шагом 3 м. При 6-метровом шаге стропильных ферм прогоны выполняют сплошностенчатыми из швеллеров (рис. 1.31). Типовые конструкции 6-метровых стальных прогонов разработаны для применения в отапливаемых зданиях с высотой до низа стропильных конструкций не превышающей 18,8 м. Крепление прогонов к стропильным фермам предусматривают на болтах. В зависимости от расчетной нагрузки прогоны, располагаемые в пролете ферм, могут быть из одного или двух швеллеров.

Рис. 1.31. Сечения стальных 6-метровых прогонов покрытия

При шаге стропильных ферм 12 м применяют стальные прогоны решетчатой конструкции. Решетчатые прогоны имеют треугольную форму с высотой в середине пролета 1,5 м. Верхний пояс прогона состоит из парных, а решетка из одиночных холодногнутых швеллеров. Серия унифицированных 12-метровых прогонов предусматривает рядовые прогоны (рис. 1. 32, а) и прогоны, устанавливаемые в торцах и у температурных швов зданий (рис. 1.32, б).

Рис. 1.32. Схемы решетчатых прогонов

а) рядовой; б) крайний (у торцов и ТДШ); 1 – ось стропильной фермы

На выбор и решение ограждающей части покрытия промышленного здания влияет комплекс изменяющихся внешних и внутренних климатических воздействий. Это требует выполнения ограждающих конструкций из отдельных различного назначения слоев и элементов, которые при эксплуатации должны обеспечить надежную работу покрытия.

Выбор решения ограждающей конструкции покрытия зависит от назначения здания, требуемого температурно-влажностного режима в перекрываемом помещения, количества тепла, выделяемого в помещение технологическими установками и способа удаления с кровли воды и снега.

Для теплоизоляции покрытий применяли плиты из легких или ячеистых бетонов; минераловатные плиты; асбестоцементные изоляционные, древесноволокнистые, цементно-фибролитовые, пенополистирольные, пенополиуретановые и т.п. плиты. В отдельных случаях при отсутствии плитных материалов для теплоизоляции плоских и малоуклонных покрытий применяли засыпки из керамзита, перлита, пемзы, туфа, шлака и т.п.

По типу гидроизоляции кровли подразделяют на рулонные; мастичные; металлические; асбестоцементные.

1.8. Назначение и типы фонарей

В промышленных зданиях большой ширины и длины обеспечить нормативную освещенность через боковые светопроемы (в наружных стенах) не представляется возможным. Поэтому в таких зданиях предусматривают специальные проемы с остекленными надстройками в покрытии, которые называются фонарями. Если фонари служат не только для освещения, но и для проветривания помещения, то они называются светоаэрационными.

По очертанию фонари надстроечного типа подразделяют на прямоугольные, трапециевидные, треугольные, М-образные, шедовые (рис. 1.33).

Рис. 1.33. Фонари надстроечного типа

а – треугольный; б – прямоугольный; в – трапециевидный; г – М–образный; д – шедовый

Прямоугольные фонари просты в устройстве и надежны в эксплуатации. Они имеют вертикально расположенные остекленные поверхности, в связи с чем менее подвержены загрязнению, инсоляции и более водонепроницаемы. Они удобны в очистке. Недостатком их является малая светоактивность: при одной и той же освещенности их площадь должна быть в 1,5 раза больше, нежели площадь фонарей с наклонным остеклением (рис. 1.33, б).

В трапециевидных фонарях остекление расположено под углом 70-80⁰ к горизонту (рис. 1.33, в). Эти фонари отличаются хорошей светоактивностью. Но повышенная инсоляция, загрязняемость, а также протекание при открытых переплетах и сложное конструктивное решение ограничивают их использование.

В треугольных фонарях плоскость остекления располагается под углом 45⁰ к горизонту. Их проектируют только с глухими переплетами (рис. 1.33, а).

М-образные светоаэрационные фонари устраивают как с вертикальным, так и с наклонным остеклением. Применяют их в зданиях, где требуется интенсивный воздухообмен (рис. 1.33, г).

Шедовые фонари имеют вертикальное остекление и наклонное покрытие. Они хорошо изолируют помещение от прямых солнечных лучей, создают рассеянное, равномерное освещение, но сложны в устройстве и менее экономичны по сравнению с вышеприведенными фонарями (рис. 1.33, д).

Основным недостатком рассмотренных фонарей является накопление снега рядом с ними, т.е. образование, так называемых, «снеговых мешков» на кровле здания. В этом смысле более совершенной является конструкция зенитного фонаря.

Зенитные фонари имеют светопрозрачные поверхности в плоскости покрытия. Светопрозрачные ограждения устраивают из стеклоблоков, стеклопластика и органического стекла. Зенитные фонари высокосветоактивны (по сравнению с прямоугольными надстроечного типа фонарями требуют в 2 раза меньшую площадь); обеспечивают равномерную освещенность; имеют небольшой вес и хорошие эксплуатационные качества. К их недостаткам относят повышенную загрязняемость и заносимость снегом.

Фонари надстроечного типа проектируют незадуваемыми. Длина их составляет 84 -120 м. Расстояние от торца фонаря до наружной стены, а также между торцами фонарей не должно быть менее 6 м.

Размеры и количество фонарей определяют на основе светотехнического расчета.

Унифицированные светоаэрационные фонари прямоугольного типа имеют ширину 6 м для пролетов 12 и 18 м и ширину 12 м – для пролетов 24, 30 и 36 м.

Под остеклением фонарей следует предусматривать защитные металлические сетки.

Аэрационные фонари предназначены для проветривания неотапливаемых зданий с избыточными тепловыделениями путем вытяжки отработанного или притока наружного воздуха. Они предусмотрены для покрытий с шагом стропильных ферм 12 м перекрытых стальными щитами шириной 3 и 0,75 м.

Дата добавления: 2014-01-07