Metodichka_KP_2_ZhB

блока, а поверху каждого продольного ряда колонн – распорки (Рисунок 6, поз. 2, 3). Связевые фермы применяются той же высоты, что и высота опорной части пролетной конструкции покрытия. Необходимость устройства таких связей обусловлена тем, что горизонтальная сила от ветровой и крановой нагрузок, приложенная к покрытию, может вызвать деформацию пролетных конструкций покрытия из плоскости. Поэтому назначение этих связей-ферм и распорок — передать продольные горизонтальные усилия с диска покрытия на колонны и, в конечном счете, на вертикальные связи по колоннам (поз. 1).

В одноэтажных промышленных зданиях значительной высоты (H≥18м) со значительными пролетами, горизонтальные ветровые нагрузки на диск покрытия (ветер в торец здания) достигают значительных величин. Эти нагрузки могут вызвать расстройство крепления плит покрытия к пролетным конструкциям. Уменьшить горизонтальную силу на диск покрытия можно путем устройства по нижнему поясу пролетных конструкций системы горизонтальных связевых ферм (Рисунок 7, поз. 2) в крайних шагах. Помимо дополнительных горизонтальных связей, в высоких (H≥18м) одноэтажных промышленных зданиях, при расстоянии от верха подкрановых балок до низа пролетных конструкций, сопоставимом с расстоянием от чистого пола до низа подкрановых балок (h1≥0,5h2), устраиваются

дополнительные вертикальные связи выше уровня подкрановых балок (Рисунок 7, поз.1).

Рис. 7. Дополнительные связи в высоких одноэтажных промышленных зданиях (1 – дополнительные вертикальные связи по центру температурного блока; 2 – горизонтальные связевые фермы)

В зданиях со светоаэрационными фонарями сжатый пояс пролетной конструкции покрытия имеет свободную длину, равную ширине фонаря, поэтому необходимо предотвратить возможную потерю устойчивости из плоскости сжатого

10

пояса в пределах ширины фонаря. Это обеспечивается постановкой распорок по оси фонаря, которые крепят к горизонтальным крестовым связям, дополнительно устанавливаемым в уровне верхнего пояса пролетных конструкций в пределах ширины фонаря по концам температурного блока. Если же фонарь не доходит до конца температурного блока, то горизонтальные связи по верхнему поясу пролетных конструкций не ставятся и достаточно одних распорок.

КОНСТРУКЦИИ ОДНОЭТАЖНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

Колонны одноэтажных промышленных зданий

Колонны в системе каркаса одноэтажного промышленного здания воспринимают вертикальные и горизонтальные, постоянные и временные нагрузки, а также передают их на фундаменты. Для массового индустриального строительства разработаны типовые конструкции сборных железобетонных колонн для зданий с опорными мостовыми кранами и для бескрановых зданий. Железобетонные

колонны для зданий с мостовыми кранами имеют консоли для опирания подкрановых балок. Для бескрановых зданий применяют колонны без консолей.

По расположению в системе здания колонны делят на крайние

(расположенные у наружных продольных стен), средние и торцовые (расположенные у наружных поперечных (торцовых) стен).

Для бескрановых зданий высотой от 3 до 15м применяются колонны постоянного сечения. Размеры сечения колонн зависят от нагрузки и длины колонн, их шага и расположения (в крайних или средних рядах) и могут быть квадратными (300х300, 400х400мм) или прямоугольными (от 500х400 до 800х400 мм). В фундаменты колонны бескрановых одноэтажных промышленных зданий заглубляют на 750 - 850 мм. В верхней части средних колонн одноэтажных

11

промышленных бескрановых зданий зачастую устраиваются уширения для

опирания пролетных конструкций покрытия (Рисунок 8).

Рис. 8. Колонны бескрановых одноэтажных промышленных зданий; а – крайние; б – средние (1 – закладные детали для крепления стеновых панелей; 2 –закладные детали для крепления пролетных конструкций покрытия)

Для одноэтажных промышленных зданий с опорными мостовыми кранами легкого, среднего и тяжелого режимов работы и грузоподъемностью до 30т применяются сплошные колонны переменного сечения высотой до 14,4 м, а для зданий с кранами большей грузоподъемности – сквозные двухветвевые колонны (Рисунок 9).

Рис. 8. Колонны одноэтажных промышленных зданий с опорными мостовыми кранами; а – сплошные переменного сечения; б – сквозные двухветвевые (1 – закладные детали для крепления стеновых панелей; 2 – закладные детали для крепления подкрановых конструкций; 3 – закладные детали для крепления пролетных конструкций покрытия)

12

Размеры колонн одноэтажных промышленных зданий назначаются исходя из компоновки поперечной рамы и выбора типа колонны в зависимости от высоты и грузоподъемности крана.

В железобетонных колоннах каркаса одноэтажных промышленных зданий обязательно устраиваются стальные закладные элементы для крепления стропильных конструкций, подкрановых балок, стеновых панелей (в крайних колоннах) (Рисунок 8, 9) и связей (в связевых колоннах). В местах опирания пролетных и подкрановых конструкций стальные закладные детали имеют выпуски анкерных болтов.

Армирование колонн осуществляется исходя из расчетов поперечной рамы, расчета консоли колонны (для сплошных колонн), расчета промежуточной распорки (для сквозных колонн) и конструктивных требований.

После определения необходимой площади арматуры в расчетных сечениях колонны, пользуясь сортаментом, подбирают стержни продольной арматуры по внешней и внутренней (по отношению к зданию) сторонам или ветвям колонны. Колонны предпочтительно армировать сварными каркасами. Диаметр рабочих продольных стержней принимается не менее 16мм. Количество стержней назначают исходя из требований расположения арматуры в плоских сварных каркасах (расстояние между стержнями принимается не менее наибольшего диаметра продольной арматуры и не менее 30мм).

При необходимости, возможно изменить площадь поперечного сечения арматуры по высоте колонны. Это достигается за счет изменения количества стержней и путем изменения их диаметра. Стыки рабочей продольной арматуры обычно устраивают вблизи или в пределах консолей.

По длинным сторонам сечений колонн при высоте поперечного сечения более 500 мм конструктивно ставится арматура диаметром 12 мм таким образом, чтобы расстояние между продольными стержнями было не более 500 мм.

При конструировании следует помнить, что стержневая арматура прокатного профиля выпускается длиной не более 9 - 13 м.

Поперечная арматура в колоннах обычно по расчету не требуется, ее расстановку осуществляют в соответствии с конструктивными требованиями норм, а именно:

а) диаметр поперечных стержней назначают из условий сварки с наибольшим, поставленным по расчету, диаметром продольной арматуры;

б) расстояние между поперечными стержнями (шаг поперечных стержней) не должно превышать 15 диаметров продольной арматуры и составлять не более 400 мм;

в) в местах стыкования продольных стержней внахлестку без сварки максимальное расстояние между поперечными стержнями принимают равным 10 диаметрам стержней продольной арматуры.

13

Защитный слой бетона для торцов продольной арматуры должны быть не менее 10 мм. Для строповки колонн при монтаже могут применяться стальные закладные трубки или монтажные петли.

Фундаменты одноэтажных промышленных зданий

Фундаменты в одноэтажном промышленном здании передают нагрузки от вышележащих конструкций каркаса на грунты основания. Под колонны каркасного здания устраивают, как правило, столбчатые фундаменты с подколонниками стаканного типа, а стены опирают на фундаментные балки. Ленточные и сплошные фундаменты предусматривают редко, как правило, на слабых просадочных грунтах и при больших ударных нагрузках на грунт технологического оборудования.

При высоком расположении уровня грунтовых вод и при слабых грунтах выполняют свайные фундаменты. Наиболее распространены железобетонные сваи круглого и квадратного сечений. По верху свай устраивают монолитный или сборный железобетонный ростверк, который служит одновременно подколонником.

В верхней части подколонника устраивается стакан для установки в него колонны. Дно стакана располагают на 50 мм ниже проектной отметки низа колонны для того, чтобы компенсировать подливкой раствора неточности в размерах и заложении фундаментов.

Колонны с фундаментом соединяют в основном жестко, как правило, при помощи замоноличивания стыков бетоном. Для обеспечения жесткого закрепления колонны в стакане фундамента на боковых поверхностях железобетонной колонны устраивают горизонтальные бороздки. Зазор между гранями колонны и стенками стакана поверху составляет 75 мм, а по низу стакана 50 мм (Рисунок 9). Обрез фундамента под железобетонные колонны располагают на отметке -0.15 м.

Рис. 9. Минимальное значение зазоров между колонной и внутренними гранями стакана фундамента

14

Количество ступеней отдельно стоящих фундаментов выбирается исходя из расчета необходимой площади плитной части и условия, что максимальная ширина ступени составляет 300мм.

Армирование плитной части фундамента выполняется, как правило, сварными сетками. Диаметр и шаг арматуры сеток назначается по результатам расчета плитной части на продавливание. Армирование стакана фундамента также осуществляется, как правило, вертикальными сварными сетками с рабочей продольной (вертикальной) и конструктивной поперечной (горизонтальной) арматурой, а также горизонтальными сварными сетками, препятствующими раскалыванию стакана (подколонника) (Рисунок 10).

Рис. 10. Армирование фундамента под колонну (1 – сетки, препятствующие раскалыванию стакана (подколонника);2 – сетки армирования стакана (подколонника);3 – сетки плитной части фундамента).

Пролетные конструкции покрытия

В качестве пролетных конструкций покрытия в одноэтажных промышленных зданиях с мостовыми кранами зачастую применяются предварительно-напряженные железобетонные конструкции (балки, фермы, арки).

При пролетах до 18м включительно выгодно применять предварительно напряженные железобетонные балки (до 12м – с параллельными поясами, более – двускатные). При пролетах до 24÷30 м экономически выгодными оказываются железобетонные фермы. При больших пролетах зачастую применяются железобетонные арки. Однако, зачастую, помимо экономической выгоды, определяющими факторами оказываются технологический процесс, выполняющийся в одноэтажном промышленном здании (требование наличия светоаэрационных фонарей), наличие тех либо иных конструкций и др.

15

Высота сечения железобетонных балок (Рисунок 11) с параллельными поясами и железобетонных двускатных балок в центре пролета назначают в зависимости от величины пролета (L) и принимается, как правило, 1/16..1/10L. Высота сечения железобетонных двускатных балок на опоре принимается также в зависимости от пролета, и обычно составляет 1/30..1/15L. Ширина сечения железобетонных балок (ширина верхнего пояса для балок таврового и двутаврового сечения) принимается в пределах 1/70..1/50L, но не менее 250мм (из условия опирания плит/прогонов покрытия). Высота верхней полки железобетонных тавровых и двутавровых балок покрытия принимается не менее 100мм. Размеры нижней полки двутавровых железобетонных балок определяются условиями размещения в ней рабочей продольной напрягаемой арматуры. Толщина стенок балок принимается не менее 60мм при бетонировании в горизонтальном положении и не менее 80мм при бетонировании в вертикальном положении, и определяется величиной минимального защитного слоя по условиям эксплуатации. Уклон верхнего пояса двускатных и решетчатых балок принимается 1:12.

Рис. 11. Железобетонные балки покрытия: а) – с параллельными поясами; б) – двускатная балка; в)

– решетчатая балка

Высота ферм по середине пролета принимается равной 1/9..1/7L. Высота опорного участка принимается не менее 600 мм для ферм с параллельными поясами и не менее 800мм – для безраскосных и раскосных ферм. Размеры панелей обычно назначают исходя из ширины используемых плит покрытия (при беспрогонной кровле), либо исходя из шага прогонов. Минимальная высота сечения поясов

16

принимается 160мм, решетки – 100 мм. Минимальная ширина сечений поясов 1/80..1/70L и не менее 220 мм. В фермах с одновременным бетонированием элементов решетка и пояса делаются одинаковыми по ширине, а в фермах с закладной решеткой ширина элементов решетки меньше поясов.

Рис. 12. Железобетонные фермы покрытия: а) – раскосная ферма; б) – безраскосная ферма; в) – ферма с параллельными поясами; г) – двускатная ферма

Подкрановые балки

Подкрановые балки обычно принимаются в зависимости от грузоподъемности кранов и шага колонн каркаса одноэтажного промышленного здания. Зачастую применяются подкрановые балки таврового и двутаврового поперечного сечения. Тавровые балки применяются при шаге колонн до 6м, при большем – двутавровые. Погонный вес подкрановых балок таврового поперечного сечения составляет 700кг/м; двутаврового – 950 кг/м. Вес одного погонного метра кранового пути с элементами крепления принимается 12 кг/м. Высота сечения тавровых подкрановых

17

балок 1000мм, двутавровых – 1400мм. Ширина верхней полки принимается не

менее 600мм, высота – 120..150мм.

Общий вид типовых подкрановых балок представлены на рисунке 13.

Рис. 13. Подкрановые балки: а) – тавровые; б) – двутавровые

18

2 Компоновка здания

Компоновка здания включает определение размеров и типа колонн, привязку колонн и подкрановых балок к разбивочным осям, а также подбор панелей стенового ограждения.

Выбор типа ступенчатой колонны (ее подкрановой части) производят в зависимости от высоты здания и грузоподъемности мостового крана. Сплошные колонны применяют при кранах грузоподъемностью не более 20 т и отметке верха колонны не более 10.8 м. При этом за нулевую отметку принимается уровень чистого пола цеха. Сквозные (двухветвевые) колонны применяют при кранах грузоподъемностью 30 т и больше и/или отметке верха колонны более 10.8 м. Надкрановая часть колонны во всех случаях имеет сплошное сечение.

Высоту колонны определяют, исходя из отметки головки кранового рельса по заданию на курсовое проектирование. Высота надкрановой части ступенчатой колонны определяется по формуле

Нв ≥ Нкр+hпб+hр+а1,

где Нкр – высота крана [1];

hпб – высота подкрановой балки, принимается равной hпб = (1/8…1/10)·lпб,

где lпб – длина подкрановой балки, равная шагу колонн. Типовые подкрановые балки имеют высоту 1000 мм при длине 6 м и 1400 мм при длине 12 м;

hр – высота кранового рельса [2] (тип кранового рельса определяется в зависимости от типа крана по приложению 4 [1]);

а1 – расстояние между верхом крана и низом конструкции покрытия; принимается не менее 100 мм для кранов легкого, среднего и тяжелого режимов работы и 250 мм для кранов весьма тяжелого режима работы.

Высота подкрановой части колонны определяется по формуле

Нн ≥ Нокр–hпб–hр+а2,

где Нокр – отметка головки кранового рельса (по заданию); а2 – расстояние от уровня чистого пола (отм. +0.000) до обреза фундамента

(принимается равным 150 мм).

Полная высота ступенчатой колонны от обреза фундамента до верха оголовка

Нк = Нв+Нн.

Окончательно назначаем полную высоту колонны из условия, что габаритный размер здания Н=НК–а2 кратен модулю 0.6 м.

После назначения полной высоты колонны уточняем высоту надкрановой части Нв и расстояние между верхом крана и низом конструкции покрытия а1.

Размеры поперечного сечения надкрановой части колонны назначают с учетом опирания балки или фермы покрытия непосредственно на торец колонны без устройства специальных консолей. Принимают следующие размеры поперечного сечения надкрановой части: для колонн крайнего ряда высота hВ=380…600 мм, ширина bВ=400…600 мм; для колонн среднего ряда высота hВ=500…600 мм, ширина bВ=400…600 мм. Бóльшие размеры сечения принимают при бóльшем шаге колонн.

Первоначальные размеры поперечного сечения подкрановой части колонны назначают из условия обеспечения жесткости колонны, чтобы при горизонтальных перемещениях колонн в плоскости поперечной рамы не происходило заклинивания моста крана. По опытным данным жесткость колонны считается достаточной, если высота сечения подкрановой части сплошной колонны hН=(1/10…1/14)·НН, где НН – высота подкрановой части колонны от обреза фундамента до верха уступа. Высоту всего сечения двухветвевой колонны принимают: для крайних колонн hН=1000…1400 мм, для

19