Тема лекции 2. Компоновка конструктивной схемы здания

В задачу компоновки конструктивной схемы входят; выбор сетки колонн и внутренних габаритов здания; ком­поновка покрытия; разбивка здания на температурные блоки; выбор схемы связей, обеспечивающих простран­ственную жесткость здания, и т. п.

Выбор сетки колонн и внутренних габаритов здания. С целью сокращения количества типоразмеров конструк­ций установлены единые унифицированные сетки колонн для различных объемно-планировочных решений зданий, выполняемых в железобетоне: для зданий без мостовых кранов: 12X6, 18X12, 24X12 м при высотах здания Н = 3,6...14,4 м через 1,2 м; для зданий с мостовы­ми кранами: 18X12, 24x12, 30Х12м при Н = 8,4...18мчерез 1,2 м.

Сетка колонн увязывается с технологией производст­венного процесса и выбирается на основании технико-экономического анализа; 75 % всех одноэтажных произ­водственных здании имеют сетку колонн 18X12 и 24х Х12м. Применение пролетов 38...30м при шаге 12м поз­воляет организовать технологический процесс для боль­шинства производств при достаточно эффективном ис­пользовании полезных площадей и сократить количество монтажных единиц. Более крупная сетка оправдана, ко­гда удорожание строительных конструкций компенсиру­ется экономией производственных площадей или други­ми технологическими преимуществами (более удобное обслуживание и т. п.), например переход с сетки 24X12 на 24X24 м приводит к удорожанию строительства на 4...7 % и экономии площадей на 4 %.

Если в зданиях имеется подвесной транспорт, возду­ховоды, подвесные потолки в т. п., то шаг ригелей уста­навливают с учетом дополнительных затрат, связанных с устройством этих конструкций. В этих случаях более экономичным может оказаться шаг ригелей 6 м,

В целях обеспечения максимальной типизации эле­ментов каркаса приняты следующие привязки к продоль­ным и поперечным координационным (разбивочным) осям: колонн крайних рядов к продольным координаци­онным осям (рис. 2, о, б): нулевая привязка — в зданиях без мостовых кранов (В = 6...12м) и в зданиях с мостовыми кранами при шаге колонн В=6 м, Q 30т, Н 16,2 м; привязка 250 мм — при B=6 м, Q>30t, Н>16,2 м и во всех случаях при В 12 м;геометрические оси средних колонн совмещаются с продольными координационными осями;привязка колони в торце здания и у температурного шва к координационной оси показана на рис. 2, а.

Рис. 1. Привязки колош к координационным осям (а,..в) и определение размеров колонны по высоте (г):

I — ось продольного ряда: 2 —стойка фахверка; 3 — о сь поперечно­го ряда.

Высота здания определяется технологическими усло­виями и назначается исходя из заданной отметки верха кранового рельса. Остальные размеры колонны по вы­соте определяются согласно рис. 2, г:

;

. (1)

Кроме того, полную высоту колонн Н необходимо на­значать с учетом размещения типовых стеновых панелей и оконных переплетов по высоте.

При наличии железобетонных подстропильных конст­рукций высота верхней части колонн уменьшается на 600 мм.

Разбивка здания на температурные блоки. Вслед­ствие больших размеров промышленных здании в плане н непрерывности покрытия, представляющего единую жесткую плиту, изменения температуры наружного воздуха вызывают заметные деформации (удлинения и укороче­ния) поперечных в продольных ригелей, подкрановых балок и т. п. Усадка бетона приводит к аналогичным де­формациям укорочения элементов. Эти деформации при­водят к возникновению значительных дополнительных усилий в колоннах (рис.4), которые могут вызвать образование чрезмерных трещин и разрушение части элементов.

Рис. 2. Схема деформаций продольной рамы от температурных и усадочных воздействий

Для уменьшения такого рода усилий в конструкциях предусматривают доведением шва до верха фундамента (см. рис. 2, в).

Если расстояние между швами не превышает опреде­ленных значений, а ригели покрытия относятся к 3-й ка­тегории по трещиностойкости, то расчет на температур­ные воздействия может не производиться. В этом случае максимально допустимое расстояние , между швами составляет в отапливаемых одноэтажных промышленных зданиях из сборного железобетона 72 м, в неотапливае­мых— 48 м. В ряде случаев оказывается целесообразным рассчитывать каркас на температурные воздействия иувеличивать . Это дает экономию за счет уменьшения числа поперечных рам.

Температурные и усадочные , деформации в пре­делах блока вычисляются по формулам

температурно-усадочные швы, устраи­ваемые на спаренных колоннах с

,

где — коэффициент линейной температурной дефор­мации бетона, равный 1 1/град; — коэффициент линейной усадки бетона, равный 15 ; °— макси­мальный расчетный перепад температуры.

Усилия в конструкциях, вызванные указанными де формациями, определяют методами строительной меха­ники.

В тех случаях, когда здание возводится на площадке с разнородными грунтами, а также, когда его части име­ют различную высоту и т. п. н возможно их неравномер­ное вертикальное смещение, устраивают осадочные швы. Ими разрезают здание, включая и фундаменты, чтобы обеспечить частям здания независимую осадку. Осадоч­ные швы обычно совмещают с температурно-усадочными.

Обеспечение пространственной жесткости каркаса, Пространственной жесткостью здания или сооружения называют его способность сопротивляться воздействию горизонтальных нагрузок. Обеспечение пространственной жесткости имеет важное значение, поскольку чрезмерные перемещения каркаса могут привести к нарушению нор­мальной эксплуатации здания (работы кранов и т. п.).

Пространственная жесткость каркаса одноэтажного промышленного здания в поперечном направлении обес­печивается расчетом и конструкцией поперечной рамы. Это объясняется тем, что специальные связи в этом слу­чае установлены быть не могут, так как они препятство­вали бы технологическому процессу. Поэтому основными факторами, обеспечивающими поперечную пространст­венную жесткость, являются защемление колонн в фун­даментах и достаточная изгибная жесткость колонн.

Пространственную жесткость здания в продольном направлении обеспечивать подобным образом нецелесо­образно. Выгоднее уменьшить ширину сечения колонн, экономя бетон, а для обеспечения пространственной же­сткости использовать вертикальные связи из стального проката (см. рис. 1, в), устанавливаемые по продоль­ным рядам колонн в серединах температурных блоков (для снижения температурных усилий в колоннах). Та­кие связи, как правило, не препятствуют технологическо­му процессу. Они устраиваются на высоту от пола до ни­за подкрановых балок и привариваются к закладным деталям колонн. По конструкции вертикальные связи по колоннам бывают крестовые (одноярусные и двухъярус­ные) и портальные, устраиваемые обычно по внутренним рядам колонн. При такой конструкции необходимость в расчете продольной рамы отпадает, производится лишь расчет связей на действие ветровой нагрузки на торец здания и усилий продольного торможения мостовых кра­нов. В бескрановых зданиях небольшой высоты (Н<9,6 м) продольные связи не устанавливают. Помимо обеспечения пространственной жесткости здания в целом должна быть обеспечена пространствен­ная жесткость его отдельных элементов (покрытия, фах­верка и т. п.).Действующая на торен, здания горизон­тальная ветровая нагрузка передается со стеновых пане­лей через стойки фахверка на плиты покрытия (рис. 5, а). Сопряжение между плитами покрытия и колон­нами осуществляется через ригели, обладающие малой жесткостью из своей плоскости. Поэтому при отсутствии связей горизонтальная сила, приложенная к покрытию, может вызвать чрезмерные перемещения ригелей (рис. 5,б). Кроме того, сила продольного торможения кра­на может вызвать деформации отдельной колонны (рис. 5, в).

Для исключения этих явлений в торцах темпера­турных блоков между колоннами устраивают вертикаль­ные связевые фермы (из стальных уголков), обеспечива­ющие передачу усилия с покрытия на колонны. Поверху колонны связываются распорками.При небольшой высоте Н (до 800мм) ригелей на опорах и наличии жесткого опорного ребра допускается вертикальные связевые фер­мы не устанавливать, однако в этом случае сварные швы в сопряжении ригеля с колонной должны рассчиты­ваться на момент M = W (рис. 5,г).

Рис. 3. Воздействие горизонтальных нагрузок на продольную ра­му и покрытие здания:

1 — стойки торцового фахверка; 2 — сварные швы

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

в дополнительных связях в плоскости покрытия отпада­ет. При наличии фонарей сжатый пояс ригеля имеетсвободную длину, равную ширине фонаря. Для исключе­ния потери его устойчивости из плоскости по коньку устраивают распорки.

При достаточно больших высотах и пролетах здания на уровне низа стропильных конструкций или на уровне крановых путей устраивают горизонтальные связи в виде ферм из стальных уголков (см. рис. 1,а, в). Эти связи являются дополнительными опорами для стоек фахвер­ка по высоте и передают ветровую нагрузку на продоль­ные ряды основных колонн.

Дата добавления: 2014-12-16