10. Конструктивные схемы одноэтажных промышленных зданий. Поперечные и продольные рамы.

Каркас одноэтажного производственного здания представляет собой пространственную систему, состоящую из защемленных в фундаменты колонн, объединенных (в пределах температурного блока) стропильными и подстропильными конструкциями, лентами покрытия, связями и т.д. или покрытием в виде оболочек. Эта пространственная система условно расчленяется на поперечные и продольные плоские рамы, каждая из которых воспринимает горизонтальные и вертикальные нагрузки.

Поперечные рамы являются основным элементом каркаса и образуются из колонн и стропильных конструкций (ригелей) или диафрагм оболочек. Колонны и ригели соединяются между собой при помощи закладных деталей, анкерных болтов и относительно небольшого количества сварных швов. Такие соединения податливы, т.е. позволяют сопрягаемым элементам взаимно поворачиваться при действии нагрузок. В расчетной схеме рамы такие сопряжения принимаются шарнирными, хотя практически способны воспринимать небольшие моменты, обычно не учитываемые в расчете. При шарнирном сопряжении достигается простота монтажа и независимая унификация ригелей и колонн, поскольку приложенная к ригелю нагрузка не вызывает изгибающих моментов, в колоннах. Поперечная рама воспринимает нагрузку от массы покрытия, снега, кранов, стен, ветра и обеспечивает жесткость здания в поперечном направлении.

Продольная рама включает один продольный ряд колонн в пределах температурного блока, плиты покрытия или прогоны, подстропильные конструкции, связи (решетчатые и в виде распорок по колоннам) и подкрановые балки, а также диафрагмы или бортовые элементы оболочек. Продольные рамы обеспечивают жесткость здания в продольном направлении и воспринимают нагрузки от продольного торможения кранов и от ветра, действующего на торец здания и на торцы фонарей. Рамы зданий в продольном направлении объединяются между собой поверху жестким в своей плоскости диском покрытия, образованным железобетонными плитами покрытия с замоноличенными швами.

Продольная рама включает один продольный ряд колонн в пределах температурного блока, плиты покрытия или прогоны, подстропильные конструкции, связи (решетчатые и в виде распорок по колоннам) и подкрановые балки, а также диафрагмы или бортовые элементы оболочек. Продольные рамы обеспечивают жесткость здания в продольном направлении и воспринимают нагрузки от продольного торможения кранов и от ветра, действующего на торец здания и на торцы фонарей. Рамы зданий в продольном направлении объединяются между собой поверху жестким в своей плоскости диском покрытия, образованным железобетонными плитами покрытия с замоноличенными швами.

11. Компоновка конструктивной схемы одноэтажных промышленных зданий (выбор сетки колонн и внутренних габаритов здания, компоновка покрытия, разбивка здания на температурные блоки).

В задачу компоновки конструктивной схемы входят: выбор сетки ко­лонн, системы привязок и внутренних габаритов здания; компоновка по­крытия; разбивка здания на температурные блоки; компоновка поперечной рамы (выбор типа и размеров сечений колонн); выбор системы связей, обеспечивающих пространственную жесткость и т. п.

♦ Выбор сетки колонн. Унифицированные пролеты одноэтажных зданий приняты: для зданий без мостовых кранов – 12, 18 и 24 м, а для зданий с мостовыми кранами – 18, 24, 30 м и более, кратными 6 м. Высоты помещений (от отметки чистого пола до низа несущих конструкций покрытия на опоре) принимаются для зданий без кранов в диапазоне 3,6… 14,4 м, для зданий с мостовыми кранами – 8,4… 18 м, кратно 1,2 м (для зданий про­летами 18, 24 и 30 м допускаются высоты кратные 1,8 м).

Шаг колонн рекомендуется принимать 12 м, если в здании отсутствует подвесной транспорт, воздуховоды, подвесные потолки и т.п. Если при этом шаге используются стеновые панели длиной 6 м, то по наружным осям кроме основных колонн устанавливают промежуточные (фахверковые) колонны. При шаге колонн 12 м возможен шаг ригелей 6 м с использованием в качестве промежуточной опоры подстропильной конструкции. Все же рациональным решением считается каркас без подстропильных конструкций с шагом ригелей 12 м.

Рис. 1.2. Типы привязок к разбивочным осям

При наличии подвесного "хозяйства" более экономичным может оказаться шаг колонн 6 м.

♦ Компоновка покрытия. Покрытие одноэтажного здания может выполняться беспрогонным (преимущественно) и по прогонам. При беспро­гонной схеме крупноразмерные плиты покрытия укладываются непосред­ственно по ригелям поперечных рам и привариваются к ним не менее чем в трех углах. Глубина опирания продольных ребер плит покрытия проле­том 6 м – не менее 80 мм, пролетом 12 м – не менее 100 мм. Сварку за­кладных деталей стыкуемых конструкций делают по всей длине этих деталей, а швы между плитами замоноличивают. В этом случае образуется же­сткий в своей плоскости горизонтальный диск, обеспечивающий простран­ственную работу каркаса здания в целом.

Расположение ригелей (ферм, балок, арок) при беспрогонной схеме покрытия может быть поперечным(рис. 1.5, а, б, в) или продольным (рис 1.5, г).

При поперечном расположении ригелей возможны три варианта ре­шения конструктивной схемы покрытия:

1 – шаг всех колонн и ригелей совпадает (6 или 12 м), подстропильные конструкции отсутствуют (рис. 1.5, а);

2 – шаг колонн всех рядов 12…18 м, а шаг ригелей 6 м; последние ук­ладываются по подстропильным конструкциям (фермам или балкам) проле­том 12…18 м (рис. 1.5, б);

3 – шаг колонн крайних рядов 6 м, средних -12 м, шаг ригелей 6 м; по средним рядам колонн в продольном направлении укладываются под­стропильные конструкции для опирания ригелей (рис. 1.5, в).

Рис. 1.5. Варианты балочных схем покрытий: 1 – плиты покрытия;

2 – стропильные конструкции; 3 – подстропильные конструкции;

4 – продольные стропильные конст­рукции;

5 – крупноразмерные плиты покрытия "на пролет"

При продольном расположении ригелей их укладывают на колонны в продольном направлении, а плиты покрытия размером "на пролет" (т.е. 3 x 18 или 3 x 24 м) – поперек пролета (рис. 1.5, г).

Тип стропильных конструкций можно выбирать, руководствуясь сле­дующими рекомендациями: а) стропильные балки применяют при пролетах до 18 м включительно; б) стропильные фермы – при пролетах 18…30 м; стропиль­ные арки – при пролетах 30…36 м и более.

♦ Разбивка здания на температурные блоки. При большой протя­женности в поперечном и продольном направлениях здание делят темпера­турными швами на отдельные блоки. Температурные швы обычно совме­щают с усадочными и называют температурно-усадочными. Основное их назначение – уменьшить дополнительные усилия в колоннах от вынужден­ных перемещений продольных и поперечных элементов здания вследствие изменения температуры наружного воздуха и усадки бетона.

Наибольшие расстояния между температурно-усадочными швами при расчетных зимних температурах наружного воздуха выше минус 40° С, назначаемые без расчета (для конструкций с ненапрягаемой арматурой и предварительно напряженных, к трещиностойкости которых предъявляют­ся требования 3-й категории), для одноэтажных каркасных зданий из сбор­ного железобетона не должны превышать 72 м для отапливаемых зданий.

Поперечные температурно-усадочные швы выполняют на спарен­ных колоннах, геометрические оси которых смещаются с разбивочной оси (расположенной по середине шва) на 500 мм в каждую сторону (рис. 1.2, г), или на размер больший, но кратный 250 мм; шов доводится до верха фун­дамента.

Продольный температурно-усадочный шов также выполняется на спаренных колоннах со вставкой (рис. 1.2, д, е). Размеры вставки зависят от привязки колонн к продольным разбивочным осям и принимаются равными 500…1500 мм, кратно 250мм.

Привязка колонн в продольном температурном шве к продольным осям выполняется по следующим правилам:

- если шаг колонн крайних и средних рядов одинаковый (подстро­пильные конструкции отсутствуют), то колонны привязываются к продоль­ным осям аналогично привязке колонн крайних рядов (см. рис. 1.2, д);

- при шаге колонн крайних рядов 6 м, а средних – 12 м, т. е. при на­личии подстропильных конструкций, расстояние между продольными разбивочными осями и гранями колонн, обращенными в сторону температур­ного шва, принимается кратным 250 мм.