Лекция 2, 3. Железобетонные конструкции промышленных зданий

Каркас это несущая основа промздания, которая состоит из поперечных и продольных элементов. Поперечные элементы — рамы воспринимают нагрузки от стен, покрытий, перекрытий (в многоэтажных зданиях), снега, кранов, ветра, действующего на наружные стены и фонари, а также нагрузки от навесных стен. Продольные элементы каркаса — это подкрановые конструкции, подстропильные фермы, связи между колоннами и фермами, кровельные прогоны (или ребра стальных кровельных панелей). Основные элементы каркаса — рамы. Они состоят из колонн и несущих конструкций покрытий — балок или ферм, длинномерных настилов и пр. Эти элементы соединяют в узлах шарнирно с помощью металлических закладных деталей, анкерных болтов и сварки. Рамы собирают из типовых элементов заводского изготовления. Другие элементы каркаса — фундаментные, обвязочные и подкрановые балки и подстропильные конструкции. Они обеспечивают устойчивость рам и воспринимают нагрузки от ветра, действующего на стены здания и фонари, а также нагрузки от кранов.

Составные элементы каркаса одноэтажных промышленных зданий

Как пример однопролетное здание, оборудованное мостовым краном (рис.1).

В состав каркаса входят следующие основные элементы:

  1. Колонны, расположенные с шагом Ш вдоль здания; основное назначение колонн поддерживать подкрановые балки и покрытие.
  2. Несущие конструкции покрытия (стропильные* балки или фермы), которые опираются непосредственно на колонны (если их шаг совпадает с шагом колонн) и образуют вместе с ними поперечные рамы каркаса.
  3. Если шаг несущих конструкций покрытия не совпадает с шагом колонн (например, 6 и 12 м), в состав каркаса вводят расположенные в продольных плоскостях подстропильные конструкции (также в виде балок или ферм), поддерживающие промежуточные несущие конструкции покрытия, расположенные между колоннами ( рис.1,б).
  4. В некоторых (редких) случаях в состав каркаса вводятся прогоны, опирающиеся на несущие конструкции покрытия и располагаемые на расстояниях 1,5 или 3 м.
  5. Подкрановые балки, опирающиеся на колонны и несущие пути мостовых кранов. В зданиях с подвесными или напольными кранами подкрановые балки не нужны.
  6. Фундаментные балки, опирающиеся на фундаменты колонн и поддерживающие наружные стены здания.
  7. Обвязочные балки, опирающиеся на колонны и поддерживающие отдельные ярусы наружной стены (если она не по всей своей высоте опирается на фундаментные балки).
  8. При расстоянии между основными колоннами каркаса, в плоскостях наружных стен 12 м и более, а также в торцах здания устанавливают вспомогательные колонны (фахверк), облегчающие конструкцию стен.

схема каркасного здания
Рис. 1. Каркас одноэтажного однопролетного здания (схема):
а — при одинаковом шаге колонн и несущих конструкций покрытия; б — при неодинаковом шаге колонн и несущих конструкций покрытия; 1 — колонны; 2 — несущие конструкции покрытия; 3 — подстропильные конструкции; 4 —- прогоны; 5 — подкрановые балки; 6 — фундаментные балки; 7 — обвязочные балки; в — продольные связи колонн; 9 — продольные вертикальные связи покрытия; 10 — поперечные горизонтальные связи покрытия; 11 — продольные горизонтальные связи покрытия.

В стальных каркасах обвязочные балки также относят к фахверку (рис. 2, а). Каркас в целом должен надежно и устойчиво работать под действием крановых, ветровых и других нагрузок.

здание фахверк

Рис. 2 Схемы фахверка

а — фахверк продольной стены, б — торцовой фахверк, 1 — основные колонны, 2 — колонны фахверка, 3 — ригель фахверка, 4 — ферма покрытия

Вертикальные нагрузки Р от мостового крана (рис.3), передаваемые через подкрановые балки на колонны с большим эксцентриситетом, вызывают внецентренное сжатие тех колонн, против которых расположен в данный момент мост крана.

мостовой кран

Рис. 3. Схема мостового крана

1 — габарит крана, 2 — тележка, 3 — мост крана, 4 — крюк, 5 — колесо крана; 6 — крановый рельс; 7 — подкрановая балка; 8 — колонна

Торможение тележки мостового крана при ее движении вдоль кранового моста (поперек пролета) создает горизонтальные поперечные тормозные силы Т1 действующие на те же колонны.

Торможение мостового крана в целом при его движении вдоль пролета создает продольные тормозные силы Т2, действующие вдоль рядов колонн. При грузоподъемности мостовых кранов, достигающей 650 т и выше, передаваемые ими на каркас нагрузки бывают очень велики. Подвесные краны движутся по путям, подвешенным к несущим конструкциям покрытия, и через них передают свои нагрузки на колонны.

Ветровые нагрузки при различных направлениях ветра могут действовать на каркас как в поперечном, так и в продольном направлениях.

Для обеспечения устойчивости отдельных элементов каркаса в процессе его монтажа и совместной пространственной их работы при воздействии на каркас различных нагрузок в состав каркаса вводят связи.

Железобетонный каркас одноэтажных зданий из сборных элементов

Каркасы промышленных зданий выполняют в основном из сборного железобетона (рис. 67).

Основными элементами железобетонного сборного каркаса одноэтажных промышленных зданий являются фундаменты, фундаментные балки, колонны, несущие элементы покрытия (фермы), подкрановые балки и связи.

В каркасах большой протяженности устраивают температурные швы, расчленяющие каркас на отдельные участки, называемые температурными блоками.

Рис. 67. Общий вид железобетонного каркаса:

1 – колонна; 2 – подкрановая балка; 3 – ферма; 4 – плиты покрытия; 5 – рама фонаря;

6 – стальные связи.

Колонны подразделяют на две группы: одноветвевые

(рис. 68, 69) и
двуветвевые
(рис. 70).

Рис. 68. Сборные одноветвевые железобетонные колонны для бескрановых пролетов одноэтажных зданий.

Рис. 69. Сборные одноветвевые железобетонные колонны для крановых пролетов.

.

Рис. 70. Сборные железобетонные двуветвевые колонны для крановых пролетов.

Те и другие делятся на крайние, расположенные вдоль наружных продольных стен, и средние (в многопролетных зданиях). Одноветвевые бесконсольные колонны применяют в пролетах без кранов или с подвесными кран-балками, колонны с консолями – в пролетах, оборудованных мостовыми кранами.

Двуветвевые колонны находят применение в крупнопролетных зданиях (10,8 м и выше) большой высоты с мостовыми и подвесными кранами.

Фундаменты

под колонны каркаса применяют сборные железобетонные стаканного типа или свайные. В зависимости от размеров и общего веса конструкция фундамента может состоять из одного или нескольких элементов.

Верхнюю плоскость фундамента располагают на 150 мм ниже уровня чистого пола. По выровненной поверхности устраивают горизонтальную гидроизоляцию и возводят стены.

Подкрановые балки

служат для передвижения по ним мостовых кранов (рис. 70). Одновременно они являются продольными связями между стойками каркаса. Для кранов грузоподъемностью до 30 тонн применяют типовые подкрановые балки из сборного предварительно напряженного железобетона.

Рис. 70. Опирание подкрановой балки на колонну:

1 – колонна; 2 – подкрановая балка.

Верхние полки балок служат для крепления к ним крановых рельсов и восприятия горизонтальных инерционных усилий, вызываемых торможением крановой тележки.

Стропильные балки

бывают односкатные, двускатные и с горизонтальными поясами для зданий с плоской крышей и предназначаются для установки с шагом 6 и 12 метров. Их можно опирать как на колонны, так и на несущие стены.

Стропильные фермы

выполняются из сборного предварительного напряженного железобетона для пролетов 12, 24 и 30 метров и предназначены для установки с шагом 6 и 12 метров (рис. 71).

Рис. 71. Железобетонные предварительно напряженные стропильные фермы:

а

– сегментная ферма;
б
– ферма с горизонтальными поясами.

По очертанию фермы предусмотрены двух типов: сегментные и с горизонтальными поясами.

Подстропильные конструкции

применяются в средних рядах многопролетных зданий для опирания ферм или балок покрытия в тех случаях, когда их шаг составляет 6 метров, а шаг колонн средних рядов – 12 метров. Их устанавливают вдоль здания по верху колонн.

Колонны и основные несущие элементы покрытий образуют ряд поперечных рам. Для обеспечения пространственной жесткости каркаса между этими рамами необходима система связей

. Связи, располагаемые в плоскостях верхнего или нижнего поясов ферм, называют горизонтальными, а связи, устанавливаемые в вертикальных плоскостях между фермами или колоннами – вертикальными. Роль горизонтальных связей выполняют крупноразмерные панели покрытия, скрепляемые с верхними поясами ферм и балок. Для восприятия инерционных сил при торможении кранов между колоннами в продольных рядах устраивают вертикальные связи (крестовые или портальные) (рис. 72).

Рис. 72. Вертикальные связи между колоннами:

а

– крестовые;
б
– портальные;

1 – железобетонные колонны; 2 – подкрановые балки; 3 – балки покрытия;

4 – вертикальные связи.

Каркасы зданий.

Каркасом называются конструкции, несущие нагрузку от перекры­тий здания и ограждающих конструкций (стеновых панелей и покры­тия), — это колонны, ригели, балки, фермы и связи. Здания, в кото­рых нагрузка от перекрытий распределяется на стены (из кирпича или блоков), называются бескаркасными. При этом раздел «Каркас

» в сме­тах отсутствует. Сметная стоимость ригелей балок, ферм и связей в таких случаях включается в разделы «
Перекрытия
» и «
Покрытия
», а отдельно стоящих колонн — в раздел «
Стены
».

А. Каркас железобетонный монолитный

Каркас образуют железобетонные колонны и балки, устройство ко­торых нормируется в сб. 6 «Конструкции бетонные и железобетонные монолитные

».

Подсчет объемов работ по устройству монолитных железобетонных конструкций заключается в определении объема укладываемого бетона в м3 и массы устанавливаемой арматуры и закладных деталей в т.

Объем бетона, уложенного в конструкции, определяется по проек­тным данным или подсчитывается по размерам конструкций с указа­нием вида и марки бетона.

Масса устанавливаемой арматуры указывается с разделением по видам арматуры и маркам стали, а масса закладных деталей и анкерных болтов- отдельно по каждой разновидности. Масса арматуры и зак­ладных деталей принимается по проектным спецификациям.

Объем железобетонных колонн надлежит определять по их сече­нию, умноженному на высоту колонн с подразделением в зависимости от высоты (до 4 м, до 6м, и более 6 м) и от периметра сечения (до 2 м, до Зм, до 4 и более 4 м).

Высоту колонн следует принимать:

а) при ребристых перекрытиях — от верха башмаков до нижней поверхности плит;
б) при каркасных конструкциях — от верха башмаков до верха ко­лонн;в) при безбалочных перекрытиях — от верха башмаков до низа ка­пители.
При наличии консолей их объем включается в объем колонн.

Из монолитного бетона с армированием выполняют фундамент­ные балки, балки перекрытий, подкрановые и обвязочные на высоте от опорной площадки до 6-и более 6 м; при высоте балок до 500, до 800 и более 800 мм; балки с жесткой арматурой высотой до 900 и более 900мм; пояса в опалубке и без опалубки.

Объем железобетонных балок и прогонов следует определять по их сечению, умноженному на длину, с подразделением по высоте балок: до 500, до 800 и более 800мм.

Длина прогонов и балок, опирающихся на колонны, принимается равной расстоянию между внутренними гранями колонн. Длина прого­нов и балок, опирающихся на стены, определяется с учетом длины опорных частей, входящих в стены. Сечение прогонов или балок при­нимается при каркасных конструкциях и отдельных балках полное, при ребристых перекрытиях — без учета плиты. При наличии вутов их объем должен включаться в объем балок.

Объем бетона в конструкциях с жесткой арматурой (сердечником) принимается за вычетом объема сердечника.

Объем жесткой арматуры в колоннах и балках определяется деле­нием массы металла в т на объемную массу (7,85т/м3).

Массу стальных накладных изделий, устанавливаемых на стыках сборных железобетонных колонн многоэтажных производственных зда­ний и опорных консолей наружных стен следует определять по специ­фикациям к проекту.

Б. Каркас сборный железобетонный

Конструкции сборного железобетонного каркаса включают колон­ны разного вида, балки перекрытий, стропильные, подстропильные, под технологическое оборудование, ригели перекрытий и покрытий, стро­пильные, подстропильные фермы. Нормы на их установку даны в сб. 7 «Бетонные и железобетонные конструкции сборные

»:

  • в производственных и жилых общественных зданиях — на 100 шт.;
  • в зданиях специального назначения — на 100 м3 конструкций.

Количество элементов, их марки, масса со ссылками на соответ­ствующие ГОСТы приводятся в спецификациях к проекту.

При подсчете объемов работ конструкции следует группировать в соответствии с их параметрами, принятыми в нормах и расценках.

Колонны одноэтажных и многоэтажных зданий, устанавливаемые в стаканах фундаментов:

  • прямоугольного сечения — глубина заделки колонн до 0,7 и бо­лее 0,7 м, масса колонн до 1, 2, 3, 4, 6, 8, 15 и 25 т;
  • двухветвевые, оканчивающиеся двумя ветвями- база колонн от 1,1 до 1,5 и более 1,5 м, глубина заделки до 0,95 и более 0,95 м, масса колонн до 5, 10 15 и 30 т;
  • двухветвевые, оканчивающиеся сплошным сечением — база колонн 1,5-1,7 м, глубина заделки более 0,95 м, масса колонн до 15 и 30 т;
  • двухветвевые составные- отметка верха фундамента, 0,15-1 м, масса блока до 30 и более 30 т (при наибольшей массе составных частей колонн до 15 и 20 т);
  • колонны многоэтажных зданий, устанавливаемые на нижестоя­щие колонны и капители:
  • колонны (без установки накладок) массой до 2, 3, 5 и более 5 т;
  • капители массой до 4 и более 4 т. Колонны в жилых и общественных зданиях:
  • устанавливаемые в стаканы фундаментов или на нижестоящие колонны массой до 2, 3 и 4 т;
  • со стальными сердечниками, устанавливаемые на фундаменты и на нижестоящие колонны, массой до 3 и 4 т.

Балки, ригели и фермы, устанавливаемые:
в одноэтажных производственных зданиях и сооружениях:

  • балки перекрытия (при свободном опирании) массой до 1, 3, 5 и 10 т;
  • балки подкрановые массой до 5 и 12 т при массе колонн до 10, 15 и более 15 т;
  • балки обвязочные;
  • стропильные балки и фермы пролетом до 6, 9, 12, 18, 24 и 30 м, массой до 3, 6, 10, 15, 20 и 30 т при длине плит покры­тий до 6 и 12 м;
  • подстропильные балки и фермы при массе стропильных или подстропильных конструкций до 10, 15 и 20 т;

в многоэтажных производственных зданиях и сооружениях:

  • ригели перекрытий и покрытий при жестких узлах длиной до 6 и 9 м, прямоугольные с полками;
  • балки при свободном опирании (под технологическое обору­дование) массой до 2 и 5 т;

в жилых и общественных зданиях:

  • балки ростверка и перекрытий массой до 1 и З т;
  • ригели массой до 1, 2, 3, 5 и 6 т.

Затраты на установку анкерных болтов и закладных изделий в бе­тонных и железобетонных конструкциях следует определять дополни­тельно в тоннах.

В. Каркас металлический

Монтаж каркасов из металлических конструкций нормируется по сб. 9 «Конструкции металлические

». Основной расчетный измеритель, при­нятый в нормах и расценках — 1 т конструкций. Ограждающие конструк­ции из алюминия, перегородки, потолки подвесные, полы, покрытия и стены из профилированного настила, оконные блоки со стеклопакетами имеют измеритель 100м2, нормы и расценки на установку подкрановых путей, монорельсов, плинтусов, подвесных путей даны на 100 м.

Масса стальных конструкций принимается по спецификации к чертежам КМ с добавлением 1% на массу сварных швов (для конст­рукций, требующих сварки) и 3% к итогу на уточнение массы при разработке рабочих чертежей КМД.

Проектирование каркаса

Проектирование каркаса одноэтажного промышленного здания включает такие элементы: фундаментные и обвязочные балки, несущие покрытия, связи, подкрановые балки и связанные колонны. В качестве материала используется железобетон, в некоторых случаях применяются элементы стального каркаса.

При выборе материала изготовления учитываются нормы силовых воздействий, высота здания, требования безопасности, шаг колонн и размер пролетов. Элементы металлического каркаса применяются редко.

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: