Главная → Статьи

Каркасы одноэтажных зданий и их элементы

В одноэтажных зданиях, в основном в промышленном строительстве, применяют полные или неполные каркасы, железобетонные или стальные. Наиболее широко применяются сборные железобетонные каркасы. Элементы каркаса типизированы и сведены в каталоги. Колонны каркаса в поперечном направлении связывают балками или фермами, а в продольном — плитами и прогонами, отдельными связями (ветровыми) и подкрановыми и обвязочными балками. Колонны каркаса устанавливают на сборные железобетонные фундаменты стаканного типа, состоящие из одного или нескольких отдельных блоков, которые укладывают на бетонную или щебеночную подготовку толщиной 10—12 см. В блоках фундамента для опирания колонны устроены углубления в виде гнезда — стакана. На фундаменты опирают также и фундаментные балки, установленные на уступы фундамента. Фундаментные балки могут быть прямоугольного, таврового и трапециевидного поперечного сечения. Через эти балки нагрузка от стен передается на фундаменты. Поверх балок до устройства стен укладывают гидроизоляцию. Зазоры в стыках балок и между торцами балок и колоннами заполняют бетонной смесью. Для того чтобы предотвратить промерзание пола, по периметру наружных стен около балок производят засыпку шлаком, а по верху засыпки устраивают отмостку или асфальтируют участки, примыкающие к стенам.

Сборные железобетонные колонны подразделяют на одноветвевые и двухветвевые; они могут быть одного сечения по всей высоте или ступенчатыми. Колонны под мостовые краны делают с консолями, при этом сечение колонны до консоли больше сечения верхней части, которая несет меньшую нагрузку. В некоторых случаях применяют составные колонны, части которых соединяют до или во время монтажа. Колонны соединяют с другими элементами каркаса сваркой закладных деталей или болтами с последующим замоноличиванием. Для передвижения мостовых кранов устраивают сборные железобетонные и реже металлические подкрановые балки таврового или двутаврового сечения. Балки связывают между собой приваркой закладных деталей и накладок, а затем крепят к колоннам с последующим замоноличиванием стыков и мест соединения. В продольном направлении здания размещают обвязочные балки, которые воспринимают нагрузки от наружных ненесущих стен либо играют роль перемычек над проемами в стенах. Балки крепят к колоннам каркаса приваркой закладных деталей или опирают на наружные специальные консоли в колоннах. В поперечном направлении здания колонны связывают несущими конструкциями.

Рис. 1. Сборные железобетонные колонны
а — крайняя и средняя колонны для бескрановых пролетов; б — то же, для пролетов с мостовыми кранами; в — то же, двухветвевые ступенчатые колонны

Рис. 2. Несущие конструкции железобетонных покрытий
а — двускатная балка; б — сегментная ферма из двух полуферм; в — ферма с параллельными поясами; г —рама; д — трехшарнирная арка; е — свод-оболочка двоякой кривизны; 1 — нижний пояс; 2 — верхний пояс; 3 — раскосы; 4 — стойки; 5 — ригель

Для несущих конструкций покрытий одноэтажных промышленных зданий применяют: для пролетов 6—12 м — железобетонные плиты; для пролетов 12—18 м— балки (односкатные, двускатные или с параллельными поясами) таврового и двутаврового сечений; для пролетов 12—30 м — сборные железобетонные фермы (цельные или собираемые из отдельных блоков); для пролетов 30 м и более — сборные железобетонные арки (двухшарнирные с шарнирами на опорах, трехшар-нирные с шарнирами на опорах и в замке и бесшарнирные) или металлические фермы; для больших пролетов пространственные конструкции.

Балки, фермы и арки опирают на железобетонные колонны каркаса и крепят к ним анкерами и болтами, выпущенными из колонн и проходящими через опорные листы, приваренные к балкам, фермам или аркам. В двух- и трехшарнирных арках иногда применяют затяжки, воспринимающие распор, который может быть передан и на опоры. В бесшарнирных арках затяжек не делают. Арки бывают монолитные и сборные, первые из-за большой трудоемкости не распространены. При больших пролетах арки опирают на специальные фундаменты.

Рис. 3. Схемы сборных железобетонных цилиндрических оболочек
а — длинной; б —короткой; 1 — плита оболочки; 2 — бортовой -элемент; 3 — диафрагма

Для пролетов более 20 ж в промышленных зданиях применяют также каркасы рамной конструкции, состоящие из стоек и ригелей. Рамы опирают на отдельные фундаменты.

Пространственные конструкции — тонкостенные своды, своды-оболочки, купола и вантовые конструкции — находят все более широкое применение в строительстве промышленных зданий. Пространственными конструкциями можно перекрывать большие пролеты в поперечном и продольном направлениях без промежуточных опор. Цилиндрическими оболочками одно- и многоволновыми можно перекрывать один или несколько пролетов. Эти оболочки опирают на стенки-диафрагмы, поддерживаемые колоннами, распор чаще всего воспринимают затяжки. Такие оболочки собирают у места монтажа, поднимают и устанавливают на колонны кранами. Применяют также своды-оболочки двоякой кривизны с бортовыми криволинейными элементами по периметру. Оболочки опирают на четыре колонны, вертикальные диафрагмы используют для освещения. В некоторых случаях возводятся купольные оболочки двоякой кривизны пролетом, например, 40 м, собираемые из 144 плоских элементов, имеющих форму многогранника с ромбовидными гранями. По контуру устанавливают сборные арки-диафрагмы. Байтовые покрытия в промышленном строительстве применяют в виде стальных провисающих в пролете канатов (вантов), укрепленных на высоких опорах. Ванты поддерживают сборное железобетонное покрытие. Все перечисленные выше несущие конструкции устраиваются из сборных предварительно напряженных элементов или из монолитного железобетона на месте возведения конструкций.

Рис. 4. Опирание ферм покрытия на подстропильные фермы
1 — ферма покрытия; 2 — подстропильная ферма

Рис. 5. Схемы стальных вертикальных связей между железобетонными колоннами
а — крестовой; б — портальной

Если шаг колонн превышает шаг балок или ферм, применяют железобетонные подстропильные балки или фермы с консолями или стальными столиками, на которые опирают основные несущие конструкции. Подстропильные балки или фермы крепят к колоннам болтами или сваркой закладных стальных деталей.

Для восприятия каркасом ветровых нагрузок и тормозных усилий от кранов, а также для обеспечения жесткости каркаса устраивают дополнительные вертикальные и горизонтальные связи. Вертикальные связи устанавливают в каждом продольном ряду колонн у торцов и температурных швов. Эти связи бывают крестовыми пли портальными из прокатных профилей на сварке. Горизонтальные связи устанавливают по нижнему и верхнему поясам несущих конструкций покрытий. Первые из них служат для создания пространственного блока из двух несущих конструкций, расположенных в торцах зданий; их выполняют в виде крестовых элементов из прокатных стальных профилей. Роль горизонтальных связей по верхнему поясу выполняют крупнопанельные плиты покрытия.

Рис. 6. Основные элементы стального каркаса промышленного здания
1 — колонна рамы; 2 — стропильная ферма (ригель); 3 — подкрановая балка; 4 — фонарь; 5 —связи фонаря; 6 —- вертикальные связи между колоннами; 7 — связи покрытия горизонтальные; 8 — то же, вертикальные; 9 — ригель; 10 — прогоны

Каркас из стали конструктивно аналогичен железобетонному и применяется при возведении промышленных зданий (рис. 27). Стальные колонны состоят из верхней части или стержня и базы или башмака; изготовляют их из прокатных профилей в виде двутавровых балок, швеллеров, уголковой и листовой стали. Башмак колонны крепят к железобетонным фундаментам анкерными болтами, заделанными в фундамент при изготовлении последнего. Для защиты от коррозии соприкасающуюся с грунтом часть башмака бетонируют. Обвязочные балки изготовляют из одного профиля или составными, переменного сечения. Подкрановые балки устраивают сплошными из прокатных профилей или решетчатыми в виде шпренгеля или фермы.

Несущие конструкции покрытий выполняют в виде балок, ферм, двух- и трехшарнирных арок сплошного и решетчатого сечения, а также рам. Балки (из прокатных профилей) применяют при пролетах 6—12 м. Стальные фермы по очертанию могут быть треугольными, полигональными, трапециевидными и с параллельными поясами. Путем унификации геометрических схем ферм сокращают количество типоразмеров их элементов. Наиболее распространены фермы полигонального очертания. Элементы ферм изготовляют из прокатных профилей, соединяя их в узлах на сварке фасонными листами из стали. Опоры для ферм устраивают неподвижными, однако в температурных швах одну из опор делают подвижной на катках. Пространственную устойчивость и жесткость стальных несущих конструкций одноэтажных стальных каркасов обеспечивают горизонтальными и вертикальными связями. Первые из них (горизонтальные) устраивают в виде решетчатой конструкции, соединяющей пояса двух соседних ферм, арок, балок или рам; вторые (вертикальные), обеспечивающие отвесность расположения ферм, размещают в плоскостях опорных стоек ферм и в некоторых случаях в середине пролета. Применяют также несущие каркасы смешанного типа с железобетонными колоннами и стальными несущими покрытиями.

Рис. 7. Подъемно-транспортное оборудование
а – мостовой край; б — кран-балка нодвесная; в — то же, на подкрановых балках; 1 — мост; 2 — горизонтальные связи; 3 —катки; 4 — тележка с лебедками; 5—крюк; 6— будка крановщика; 7 — стальные решетчатые фермы, образующие мост крана

В одноэтажных промышленных зданиях размещают подъемно-транспортные средства в виде мостовых кранов, кран-балок, монорельсов и консольных кранов. Мосты кранов в виде ферм или балок перемещаются по подкрановым путям (рельсам), уложенным на подкрановые балки.

Выбор материала для устройства каркасов промышленных зданий определен «Техническими правилами по экономному расходованию основных строительных материалов» (ТП 101-70); в каркасах зданий применяют также и алюминиевые конструкции. В промышленном строительстве используют также тонкостенные трубчатые профили (в несущих покрытиях) и оцинкованный профилированный настил (при устройстве покрытий).

Стальные конструкции применяют для колонн, фахвёрка и несущих конструкций покрытий в одноэтажных зданиях высотой до низа ферм покрытий более 18 м, а также при шаге колонн более 12 м. Для несущих конструкций покрытий пролетом 30 м и более, а при плоских покрытиях при 24 м и более также возможно применение стали. Применение железобетона или стали для каркасов промышленных зданий должно отвечать требованиям эксплуатации и быть экономичным. Так, стальные конструкции применяют в цехах металлургических заводов с тяжелыми крановыми нагрузками. Конструктивные элементы каркаса в основной части промышленных зданий выполняют из сборного железобетона.

Ваш отзыв