Железобетонный каркас одноэтажных зданий, его основные элементы

Каркас одноэтажных производственных зданий состоит из:

1) поперечных рам, состоящих из вертикальных стоек (колонн, столбов) и горизонтальных ригелей (то есть балок, или ферм, или арок и др., в зависимости от нарастания величины пролета);

2) продольных элементов: фундаментных балок, подкрановых балок, обвязочных балок (при выполнении стен из мелкоштучных материалов); подстропильных ферм; плит покрытия, связей и др., расположенных на различной высоте поперечной рамы каркаса. Что касается связей, то в общем случае – это металлические крестообразные элементы, устанавливаемые в продольном направлении промышленного здания между соседними колоннами. Продольные элементы обеспечивают жесткость каркаса в продольном направлении. На рисунке 7.5 приведены поперечные разрезы однопролетных зданий.

Рисунок 7.5 – Поперечные разрезы однопролетных зданий

При изучении материалов данной лекции студентам мы рекомендуем, начинать анализ построения каркасного здания именно в таком порядке: сначала поперечная рама, а потом, – продольные элементы.

Следует обратить внимание на то обстоятельство, что если покрытия являются пространственными системами (своды, оболочки, купола), то они одновременно являются и продольными, и поперечными элементами каркаса.

Колонны каркаса жестко заделываются в фундаменты. Ригели (горизонтальные элементы рамы) являются несущими конструкциями покрытия одноэтажного или верхнего этажа многоэтажного промышленного здания.

Ригели опираются на колонны шарнирно. При таком соединении обеспечивается универсальность конструкций – колонн и ригелей. То есть, одни и те же колонны можно использовать при различных пролетах и типах ферм. А те же самые фермы можно использовать при различных типах и высотах колонн.

Еще один положительный момент шарнирного соединения – оно конструктивно проще жесткого соединения, а расход материалов в рамных системах с жесткими и шарнирными узлами примерно одинаков.

Продольные элементы промышленного здания обеспечивают жесткость, следовательно, устойчивость каркаса в продольном направлении. Они воспринимают (кроме собственного веса) продольные нагрузки:

· от торможения кранов (мостовых и др.);

· от ветра, действующего на торцевые стены здания (площадь этих стен может достигать значительной величины).

Особо скажем о таком продольном элементе, как подстропильные фермы. Они, как правило, появляются там, где шаг колонн крайнего ряда, например, 6 м, а шаг колонн среднего ряда при этом равен 12 м. Иными словами, подстропильная ферма (на которую, согласно рисунку 7.6, опирается стропильная ферма) позволяет убрать одну колонну среднего ряда.

Рисунок 7.6 – Фрагмент плана промышленного здания

Материал каркаса промышленных зданий выбирают с учетом:

· характера воздействия силовых и несиловых;

· размеров пролетов;

· шага колонн и высоты здания;

· требований огнестойкости;

· технико-экономических соображений.

В тех случаях, когда необходимо смонтировать здание в кратчайшие сроки, переходят на металлический каркас (хотя он более пожароопасен).

Особенности воздействий на элементы каркаса.

Элементы каркаса производственного здания подвергаются комплексу силовых и несиловых воздействий. Что из себя представляют эти воздействия? На рисунке 7.7 показан фрагмент одноэтажного промышленного здания, где приведены различного рода воздействия.

Рисунок 7.7 – Фрагмент одноэтажного промышленного здания

На рисунке 7.7 показаны цифрами:

1 – постоянные нагрузки (вес конструкций);

2 – временные нагрузки (люди, ветер, снег, грузоподъемные устройства);

1 + 2 = силовые воздействия. Они носят статический или динамический характер. Отсюда к элементам каркаса, в первую очередь, предъявляются требования: прочности, устойчивости и малой деформативности.

Несиловые воздействия – это воздействия факторов среды: внешней и внутренней.

3 – температура внутреннего воздуха; 4 – тепловые удары (например, при разливке стали); 5 – влага жидкая и парообразная; 6 – агрессивные химические вещества; 7 – микроорганизмы (пищевая промышленность и др.); 8 – блуждающие токи; И, наконец, 9 – звуковое давление.

Под влиянием несиловых воздействий в элементах каркаса происходят: физико-химические процессы; нагрев и охлаждение; передача тепла; увлажнение или осушение; коррозия и разрушение материала.

Отсюда к элементам каркаса предъявляется требование долговечности. Оно складывается с учетом термостойкости, влагостойкости, коррозиестойкости, биостойкости (как видно, не все так просто).

Известно, что пожарная безопасность диктует необходимую степень огнестойкости. Кроме всего этого вспомним требования индустриальности и экономичности. Таким образом, к элементам каркаса предъявляется весьма сложный комплекс требований и будущим инженерам есть над чем поработать.

Особо отметим, что наружные стены производственных каркасных зданий являются (в отличие от гражданских зданий, имеющих, как правило, массивные стены) только ограждающими конструкциями и решаются они как самонесущие или навесные (подробнее об этом в лекции 8 «Стены промышленных зданий»).

Дата добавления: 2013-12-12