Ось среднего ряда; 3- ось температурного шва

ГЛАВА 1. КОМПОНОВАЧНАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА КАРКАСА ОДНОЭТАЖНОГО ПРОМЫШЛЕНОГО ЗДАНИЯ

КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА ЗДАНИЯ

Конструктивная схема здания должна удовлетворять требованиям технологии производства, прочности, жесткости и устойчивости, а также требованиям экономичности, индустриализации строительства и архитектурным требованиям.

Стальной каркас современного одноэтажного промышленного здания представляет собой пространственную систему, скомпонованную из многих элементов.

Основой каркаса является поперечная рама, состоящая большей частью из ступенчатых колонн и сквозных ригелей (рис. 1.1). Колонны, как правило, проектируют защемленными в фундаментах и жестко или шарнирно соединенными с ригелем.

Жесткое соединение ригелей с колоннами позволяет повысить поперечную жесткость здания, что является существенным для обеспечения нормальной работы мостовых кранов. Жесткое соединение ригелей с колоннами в первую очередь рекомендуется применять для однопролетных зданий, для зданий большой высоты, оборудованных тяжелыми кранами, и особенно для зданий с кранами тяжелого режима работы, к которым предъявляются высокие требования в отношении обеспечения необходимой поперечной жесткости.

В многопролетных зданиях наряду с жестким соединением ригелей с колоннами может применяться шарнирное соединение.

Повышение поперечной жесткости здания может быть достигнуто и другим путем — созданием пространственной конструкции, о чем подробнее будет сказано ниже.

Рис. 1.1. Поперечная рама цеха: 1-мостовой кран; 2-ступенчатая колонна; 3-подкрановая балка; 4-стропильная ферма; 5-фонарь

Ригелем рамы служит стропильная ферма, наиболее часто трапецеидального очертания. Такая ферма относительно проста в изготовлении, экономична и благодаря развитой высоте на опоре позволяет легко осуществлять жесткое соединение с колоннами. Применяются как двускатные (рис. 1.2,а и б), так и односкатные фермы (рис. 1.2,в). Уклон верхнего пояса по рулонной кровле принимается равным или пролета.

Наряду с трапецеидальными фермами могут применяться также и фермы другого очертания, как, например, с параллельными поясами (при плоской кровле) или треугольные (при кровле из волнистых асбестоцементных или стальных листов). В последнем случае соединение ригеля со стойками осуществляется шарнирно.

Вес сплошных ригелей превышает вес сквозных стропильных ферм, и такие ригели в одноэтажных промышленных зданиях обычно не применяются.

В состав каркаса одноэтажного промышленного здания кроме поперечных рам входят: подстропильные и промежуточные стропильные фермы, фермы фонаря, прогоны, связи, подкрановые и тормозные балки и элементы стенового каркаса (фахверк).

Подстропильные фермы применяют в случаях, когда шаг колонн превышает пролет плит или щитов покрытия. О подстропильных фермах см. [1, с. 524—527].

В настоящее время проектируют и возводят промышленные здания, как с фонарями, так и без них. Наибольшее распространение в современном строительстве получило продольное расположение фонарей. Самой простой конструкцией продольного фонаря является система, состоящая из стоек и раскосов с вертикальным освещением (рис. 1.1).

При высоте фонаря до 3,8 м возможно применение конструкции его в виде треугольной фермы со стойками на концах [1, рис.XIII.21], фонарь такого типа проще в монтаже (подробнее о фонарях [1, с. 475—480].

Рис 1.2. Схема рам: а - однорядная рама с продольным фонарем;

б - двухпролетная рама с продольными фонарями; в - двухпролетная рама с одним продольным фонарем;

Связи — весьма важный элемент каркаса промышленного здания. Правильное решение системы связей в большой степени содействует безаварийной эксплуатации сооружения. О назначении и компоновке связей указано в [1, с. 368, 481—495].Подкрановые и тормозные балки предназначены для восприятия и передачи на колонны крановых нагрузок. Они устанавливаются на уступ колонны по оси внутренней ветви нижней части колонны. Пролет подкрановых балок, как правило, равен шагу колонн основных рам. Подкрановые балки подробно рассматриваются в [1, гл.XVI].

Конструкция фахверка состоит из стоек и ригелей и предназначена для поддержания стенового ограждения и восприятия ветровой нагрузки. Расстояния между стойками фахверка определяется длиной панелей стенового ограждения и размерами проемов в стенах. При значительной высоте здания кроме стоек применяются ригели (горизонтальные балки), а иногда и ветровые фермы [1, с. 590—599].

Для кровельных ограждений наиболее часто применяют железобетонные плиты, алюминиевые щиты и стальные настилы.

Наибольшее распространение в настоящее время получило так называемое «беспрогонное» решение покрытия, при котором крупноразмерные железобетонные плиты или щиты кровли укладывают непосредственно на стропильные фермы. Прогоны при этом выпадают, что позволяет снизить расход стали до и повысить индустриальность строительства.

Разработка конструктивной схемы здания должна сопровождаться вычерчиванием схематических планов и разрезов здания с размещением на них всех элементов каркаса.

ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНОЕ РЕШЕНИЕ

Сетка колонн.

Первая задача, которую приходится решать при компоновке одноэтажного промышленного здания, — расстановка колонн в плане.

Расположение колонн в плане здания должно отвечать технологическим, конструктивным и экономическим требованиям и согласовываться с «Основными положениями по унификации объемно-планировочных и конструктивных решений промышленных зданий».

Расстояние между осями колонн соседних рядов в поперечном направлении называется пролетом (обозначается буквой ). Величина пролета устанавливается в зависимости от технологического процесса кратной модулю 6 м, в соответствии с чем рекомендуется применять для промышленных зданий с цельнометаллическим каркасом пролеты 24, 30, 36 и 42 м.

Расстояние между осями колонн в продольном направлении, называемое шагом колонн (обозначается буквой В), рекомендуется устанавливать также кратным модулю 6 м, принимая шаги 6, 12, 18 м.

Рис. 1.3 План расположения колон двухпролетного здания: 1-ось крайнего ряда;

ось среднего ряда; 3- ось температурного шва

Шаг колонн крайних рядов устанавливается обычно в соответствии с длиной стеновых панелей (6 или 12 м), шаг колонн средних рядов — в соответствии с требованиями технологического процесса. Часто он принимается больше шага крайних рядов.

Чтобы избежать применения дополнительных (доборных) элементов стенового ограждения, расстояние между осями торцовой и второй от торца рам принимают на 500 мм меньше величины установленного шага.

Общие размеры здания (длина и ширина) должны быть увязаны с принятыми величинами пролетов и шагов.

При значительных размерах здания по длине в продольных элементах каркаса от изменения температуры возникают деформации, вызывающие дополнительные напряжения в колоннах от изгиба. Изгиб колонн может привести к повреждению ограждающих конструкций. Во избежание этого необходимо на определенных расстояниях по длине здания устраивать, так называемые, температурные швы.

Предельные размеры температурных отсеков со стальным каркасом устанавливаются по данным табл. 1.1.

Когда в температурном отсеке имеются две вертикальные связи по - колоннам, расстояние между ними не должно превышать (в осях): в зданиях 50 м, в открытых эстакадах 30 м.

В случае превышения приведенных в табл. 1.1 предельных величин конструкции должны быть рассчитаны на воздействие температуры.

Таблица 1.1