Легкие металлические конструкции зданий и сооружений трофимов

Обновлено: 18.05.2024

Мембранные конструкции зданий и сооружений: Справ, пособие: В 2 ч.: Ч. 1/Под общ. ред. В.И. Трофимова и П.Г. Еремеева; ЦНИИ строительных конструкций им. В.А. Кучеренко. - М.: Стройиздат, 1990. - 248 с: ил.

В части 1 приведены положения по проектированию строительных конструкций с использованием мембран, номенклатура мембранных конструкций, материалов, сведения по изготовлению и монтажу, конструированию пролетных конструкций и опорного контура.

Для инженерно-технических работников строительных и проектных организаций.

Табл. 26, ил. 78, список лит.: всего 111 назв.

Технический прогресс выдвигает перед строителями требования, Без выполнения которых немыслим дальнейший рост капитального строительства. Основные на них - снижение стоимости строительных конструкций, трудоемкости изготовления и монтажа, уменьшение расхода материалов. Этим требованиям успешно удовлетворяют пространственные металлические конструкции, одним из эффективных типов которых являются висячие тонколистовые системы, позволяющие создавать конструкции с высокими технико-экономическими показателями.

Мембранные системы представляют собой пространственную конструкцию из тонкого металлического листа, закрепленного на контуре. Как известно, металлический лист и качестве несущей конструкции покрытия был впервые использован русским инженером В.Г. Шуховым еще в 1896 г . Хотя с тех пор было построено немало сооружений с мембранными покрытиями, применение их носило эпизодический характер. Тем Не менее уже с 1970-х годов достижения в области строительной механики, строительных материалов, технологии возведения зданий и сооружений, создали предпосылки для широкого применения тонколистовых конструкций. Так, в Москве возведены одни нэ крупнейших в мире олимпийские сооружения с мембранными покрытиями пропетом до 200 м .

В Ленинграде построен универсальный спортивный зал диаметром 160 м , перекрытый тонколистовой оболочкой. Мембранные покрытия пролетом около 60 м применены во Дворце спорта во Фрунзе и в плавательном бассейне в Харькове. Построены сооружения с тонколистовыми металлическими покрытиями меньших пролетов. С использованием мембранного покрытия выполнена реконструкция действующего цеха на заводе "Компрессор" в Москве.

Мембранные покрытия применяются не только при сооружении уникальных сооружений (крытых стадионов, выставочных павильонов), но и при возведении здании массового строительства, киноконцертных и спортивных залов универсального типа, больших магазинов, рынков.

Они могут использоваться в промышленных зданиях без подвесного кранового оборудования, с мостовыми кранами или напольным транспортом, в складских помещениях, гаражах, ангарах, резервуарах, отстойниках и т.д. Мембранные системы могут быть также широко использованы в ограждающих конструкциях стен, кровель, подвесных потолков.

Областью применения мембран являются и специальные сооружения различного назначения. Для широкого внедрения мембранных конструкций в практику строительства возникла необходимость выпуска справочного пособия по их проектированию, отвечающего требованиям современного уровня строительства. Предлагаемое издание (в двух частях) разработано в ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко Госстроя СССР при участии ряда научно-исследовательских институтов и отдельных специалистов на основе последних экспериментально-теоретических исследований мембранных систем, опыта их проектирования и строительства.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.1. Предлагаемое справочное пособие предназначено для специалистов, проектирующих металлические мембранные(тонколистовые) конструкции зданий и сооружений промышленного, гражданского и сельскохозяйственного назначения.

1.2. Выбор типа конструкции и материалов при проектировании мембранных систем следует производить исходя из технико-экономической целесообразности применения проектных решений в конкретных условиях строительства (с оценкой по приведенным затратам) в соответствии с требованиями нормативных документов по проектированию и строительству, а также "Технических правил по экономному расходованию основных строительных материалов" (ТП 101—81*).

1.3. При выборе и разработке проектных решений необходимо добиваться снижения материалоемкости, трудоемкости, сметной стоимости строительства, эксплуатационных расходов, массы несущих и ограждающих конструкций. В проектных решениях следует стремиться наиболее полным образом использовать эффективные строительные материалы и конструкции.

1.4. При проектировании зданий и сооружений с применением мембранных конструкций должны быть предусмотрены мероприятия по обеспечению прочности, жесткости и устойчивости всей системы, а также отдельных элементов и их соединений как в условиях эксплуатации, так и при транспортировке и монтаже.

При этом должно быть комплексно решено: очертание конструкции в плане; форма поверхности мембраны; способ стабилизации пролетной конструкции; рациональное восприятие распора с мембраны; гидротеплоизоляция ограждений; водоотвод с покрытия; устройство различных проходок, фонарных и других проемов и отверстий.

1.5. Основными элементами мембранных систем являются тонколистовая пролетная конструкция — собственно мембрана, испытывающая в большинстве случаев двухосное напряженное состояние, и опорный контур, воспринимающий усилия от пролетной конструкции. Пролетная конструкция может быть подкреплена системой элементов, используемых для монтажа оболочки, ее стабилизации, устройства подвесного потолка, установки технологического оборудования и т.п.

1.6. По конструктивным особенностям мембранные системы разделяются на: мембранные сплошные оболочки; ленточные покрытия; двухпоясные комбинированные тонколистовые покрытия; большепролетные блоки покрытий с мембранными обшивками; тонколистовые складчатые своды; мембранные, сплошные и ленточные ограждающие конструкции; панели покрытий с тонколистовыми обшивками; специальные сооружения с применением мембран.

1.7. Мембранные оболочки выполняются из отдельных тонколистовых полотнищ, объединяемых на монтаже в сплошную пространственную систему [98]. Ими можно перекрывать здания с разнообразным очертанием в плане — треугольным, квадратным, прямоугольным, круглым, овальным, эллиптическим и т.д. Мембранные оболочки могут иметь различную форму поверхности покрытия (рис. 1.1):

поверхность нулевой гауссовой кривизны — цилиндрические и конические оболочки;

поверхность положительной гауссовой кривизны — оболочки сферические, в виде эллиптического параболоида, очерченные по поверхности вращения с вертикальной осью;

поверхность отрицательной гауссовой кривизны — седловидные, в том числе в виде гиперболического параболоида, шатровые;

составную поверхность, в виде комбинации оболочек с одинаковой или различной геометрией поверхности (рис. 1.2).

1.8. Ленточные покрытия (из переплетенных лент и двухслойные седловидные) монтируются из отдельных не соединяемых одна с другой лент. По статической схеме ленточные покрытия приближаются к вантовым системам. Покрытия из переплетенных лент имеют провисающую поверхность положительной гауссовой кривизны и предназначены для зданий с круглым или овальным очертанием в плане [104].

Покрытия из переплетенных лент с подкрепляющей системой имеют провисающую составную поверхность и предназначены для зданий с многоугольным очертанием в плане (треугольник, прямоугольник и г д.) [92]. Двухслойные ленточные покрытия имеют седловидную форму поверхности и предназначены для зданий с прямоугольным, овальным или более сложным очертанием в плане [103].

1.9. К двухпоясным покрытиям относятся комбинированные системы, у которых один или два пояса пролетной конструкции выполнены в виде мембраны [56]. Пояса объединяются один с другим распорками или решеткой. Форма поверхности мембран может быть выпуклой или вогнутой.

1.10. Большепролетные блоки покрытий состоят из пространственного стержневого каркаса, включающего продольные фермы, объединенные системой прогонов и вертикальных связей, а также верхнюю и нижнюю тонколистовые обшивки [66, 100].

1.11. Складчатые своды собираются из унифицированных тонколистовых лоткообразных ромбических или прямоугольных элементов, перегнутых по диагонали [100]. К конструкциям этого типа относятся трансформирующиеся (раздвижные) своды [100]. Трансформация достигается раздвижкой спакетированных складок с образованием складчатых сводов.

1.12. Тонколистовые обшивки из объединяемых на монтаже в сплошную мембрану рулонных полотнищ располагаются по нижним поясам стержневых систем (структуры, перекрестные и параллельные фермы) и. включаются в их работу, выполняя при этом роль подвесных потолков. Мембранная сплошная обшивка может располагаться и по верхним поясам стержневых систем, образуя кровлю. Ограждающие ленточные мембранные конструкции подвесных потолков, кровель и стен выполняются из отдельных рулонных лент, не объединенных на монтаже одна с другой (полистовая сборка). Цепные усилия с лент передаются на основной каркас здания [100].

1.13. Тонколистовые конструкции рекомендуется применять в специальных сооружениях различного назначения — зернохранилищах, градирнях, резервуарах, водонапорных башнях, экранах и т.п. Мембраны в этих системах включаются в работу основных конструкций и используются в качестве ограждающих конструкций [100].

1.14. Мембранные системы на прямоугольном плане рекомендуется применять при замене конструкций покрытий реконструируемых промышленных зданий [65].

2. МАТЕРИАЛЫ, ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ КОНСТРУКЦИЙ

2.1. Для изготовления пролетной конструкции мембранных систем применяются стали углеродистые, низколегированные, в особых случаях нержавеющие стали и алюминиевые сплавы, выпускаемые в виде листов или рулонов. Выбор материала определяется конкретными условиями эксплуатации мембранных конструкций, технологии их изготовления и монтажа, экономической целесообразности. При этом рекомендуются: сталь марки ВСтЗпс, поставляемая в листах и рулонах толщиной до 6 мм по ГОСТ 380-71», ГОСТ 16523-74*, а также по ТУ 14-1-3579-83; низколегированная сталь марки 09Г2С и атмосферостойкая сталь марки 10ХНДП, поставляемые в листах и рулонах толщиной до 4 мм по ГОСТ 17066-80* и в листах толщиной свыше 4 мм по ГОСТ 19282-73*; низколегированная сталь марки 16Г2АФ, поставляемая в рулонах толщиной свыше 5 мм по ТУ 14-1-1762—76.

Расчетные сопротивления листовой стали толщиной 4 мм и выше принимаются согласно СНиП Н-23-81* табл. 51. При толщине листа менее 4 мм расчетные сопротивления стали рекомендуется назначать как для проката толщиной 4 мм ;

2.2. Допускается для пролетной конструкции мембранных систем применять поставляемый в рулонах алюминиевый лист толщиной 1 — 3 мм системы Al-Mg марки АМг2Н2 (ГОСТ 21631-76*, ГОСТ 13726-78*) расчетным сопротивлением 145 МПа (см. табл. СНиП 2.03.06-85).

2.3. В зданиях с агрессивной средой допускается применять нержавеющие стали: марки О8Х18Т1 толщиной до 2 мм и марки 12Х18Н1ОТ толщиной до 4 мм , поставляемые в листах и рулонах по ГОСТ 5582-75*.

2.4. Для пролетной конструкции мембранных систем используются полотнища, сворачиваемые в рулоны. Длина полотнища принимается равной всему пролету или для оболочек с круглым и овальным планом, имеющих центральное кольцо, — половине пропета. Ширина полотнища принимается не более 12 м и ограничивается габаритами и массой рулона, а также производственными возможностями завода-изготовителя. При назначении ширины полотнища для мембранных оболочек необходимо учитывать кривизну Поверхности покрытия.

2.5. Рулонные полотнища толщиной 3 мм и выше выполняются в заводских условиях из отдельных листов размером 1,5x6 м, свариваемых один с другим встык на специальных высокомеханизированных установках. Изготовление полотнищ толщиной менее 3 мм следует предусматривать из рулонных лент, поставляемых металлургической промышленностью и соединяемых одна с другой сваркой в построечных условиях.

а) допускаемые отклонения от проектных линейных размеров полотнища: по ширине —1 10 мм , по стрелке саблевидное (отклонение продольной оси 1 1/3000, где 1—длина полотнища);

б) высота выпучин (хлопунов) на поверхности полотнища не должна превышать 0,006h, где h — расстояние между противоположными краями выпучин; допускается h < 1500 мм ;

в) сварку заводских стыков следует предусматривать автоматическую двухстороннюю с контролем мест пересечения швов и участков швов с признаками дефектов проникающими излучениями;

2.7. Ленточные покрытия и ограждающие мембранные конструкции (подвесные потолки, стены) выполняются из рулонных лент, поставляемых металлургической промышленностью. Кроме требований стандартов рулонные ленты должны отвечать следующим дополнительным требованиям: ленты должны поставляться с обрезными кромками; стрелка саблевидное рулона не должна превышать l /3000, где l — длина рулона.

2.8. Опорный контур мембранных покрытий рекомендуется проектировать из сборного или сборно-монолитного железобетона. Возможно применение монолитного железобетона. Ввиду того, что опорный контур в основном работает на внецентренное сжатие с малыми эксцентриситетами, рекомендуется применение бетона класса (не ниже В20) и продольной арматуры класса АШ. В некоторых случаях при соответствующем технико-экономическом обосновании в качестве материала опорного контура мембранных покрытий допускается применение металлопроката массовых видов.

2.9. Для изготовления вант подкрепляющей системы мембранных покрытий рекомендуется применять стальные канаты согласно п. 2.8 СНиП .11-23-81* или горячекатаную арматурную сталь с учетом рекомендаций [64].

2.10. Дополнительные указания по применяемым материалам для мембранных конструкций некоторых типов приведены в соответствующих пунктах этого Справочного пособия.

3. ОСНОВНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ ПРОЛЕТНАЯ КОНСТРУКЦИЯ

3.1. Толщина мембраны определяется расчетом, увеличение ее для продления срока службы конструкции допускается лишь в случае невозможности защиты от коррозии и должно быть обосновано соответствующим технико-экономическим расчетом.

3.2. Очертание плана и форма поверхности мембранных оболочек должны быть взаимоувязаны и назначаться с учетом архитектурно-технологических и производственных требований. Их выбор рекомендуется производить на основании технико-экономического анализа с учетом расхода материалов, возможности технологичного изготовления конструкций и их монтажа, аэродинамики покрытий, строительной высоты, вопросов водоотвода.

3.3. По способу формообразования мембранные оболочки разделяются на покрытия с первоначально заданной стрелой провиса и первоначально плоские.

3.4. Покрытия с заданной стрелой провиса в большинстве случаев собираются навесным способом на предварительно смонтированной системе вспомогательных элементов ("постель") из отдельных полотнищ с последующим их взаимообъединением в пространственную мембранную систему. Геометрия элементов постели определяет начальную форму поверхности мембранной оболочки и должна соответствовать проектной. В случае если элементы постели обладают малой изгибной жесткостью, то их очертание получается расчетом с учетом податливости контура висячей системы, состоящей из монтажных элементов, на воздействие нагрузок, прикладываемых к покрытию до объединения отдельных полотнищ в сплошную оболочку — собственного веса элементов постели, полотнищ мембраны и тд. Нагрузка от собственного веса подвесных потолков, обслуживающих мостиков и технологического оборудования учитывается, если их монтаж осуществляется одновременно с монтажом посте.

Расчетные длины элементов постели определяются из расчета гибкой нити с учетом ее упругих деформаций и податливости контура мембранной системы. Начальная форма поверхности оболочки может быть задана изгибной жесткостью элементов постели или использованием предварительно напряженных вантовых ферм.

3.5. Первоначальные плоские мембранные покрытия, собираемые на спланированной площадке или подмостьях, после подъема или раскружаливанкя провисают под действием собственного веса. Форма образующейся при этом поверхности и стрела провиса покрытия зависят от следующих факторов: избыточной площади поверхности мембраны, возникающей из-за сварочных деформаций; начальных погибей, оставшихся после правки листов или рулонов; остаточных деформаций, которые возникают в результате сворачивания и разворачивания рулона и т.п.; податливости опорного контура; упругих деформаций мембраны. Рекомендуется начальную стрелу провеса первоначально плоских мембран принимать равной не менее 1/60 меньшей стороны или диаметра покрытия.

3.6. Пролетную конструкцию мембранных покрытий рекомендуется выполнять из полотнищ максимальной площади (с учетом условий изготовления, перевозки и монтажа), поставляемых на монтажную площадку в рулонах. Полотнища рекомендуется располагать в направлении действия максимальных усилий в покрытии.

3.7. При существенной неравномерности распределения цепных усилий в пролетной конструкции для снижения расхода металла и обеспечения равнопрочности мембраны допускается местное усиление пролетной конструкции увеличением толщины листа или постановкой дополнительных листов, крепящихся по всей их площади к основному полотнищу соединениями, которые обеспечивают их совместную работу. Листы усиления рекомендуется выполнять прямоугольными с закругленными углами. Зазор между основным полотнищем и листами усиления по их периметру должен быть изолирован для предотвращения щелевой коррозии. Толщина листов усиления не должна превышать толщину основного листа.

3.8. В пролетную конструкцию мембранных покрытий в большинстве случаев включаются элементы подкрепления, служащие в период монтажа постелью, на которую укладываются полотнища мембраны. Элементы постели состоят из направляющих и поперечных связей. Направляющие связи располагаются вдоль мембранных полотнищ с шагом, равным их ширине. При ширине полотнищ более 6 м направляющие связи рекомендуется устанавливать с шагом, равным половине ширины мембранного полотнища.

Шаг направляющих необходимо увязывать с шагом колонн и размерами сборных элементов опорного контура. Поперечные элементы постели рекомендуется устанавливать с шагом 3—6 м. При монтаже покрытия на подмостях или внизу на спланированной площадке элементы постели не требуются.

3.9. Направляющие связи рекомендуется выполнять: длиной на пролет из стальной поносы, гнутых, прокатных или сварных элементов (тавр, двутавр, два швеллера), легких висячих ферм с верхней горизонтальной полкой шириной 300—500 мм. Узлы крепления направляющих к контуру должны обеспечивать возможность выверки геометрии постели. Для этого на одном из концов направляющих связей рекомендуется устанавливать хвостовик, подтяжкой которого к упорам на контуре обеспечивается регулировка длины направляющих во время монтажа (рис 3.1, 3.2). Другой конец направляющих, которые не обладают большой изгибной жесткостью, крепится к контуру жестко (рис. 3.3). Изгибно-жесткие направляющие элементы постели рекомендуется крепить к опорному контуру шарнирно, чтобы избежать возникновения в контуре дополнительных крутящих моментов, а в ребре — дополнительных изгибающих усилий (рис. 3.4).

Легкие металлические конструкции зданий и сооружений трофимов

Проектирование | Обследование | Геотехника | BIM запись закреплена

Лёгкие металлические конструкции зданий и сооружений
Авторы: Трофимов В. И., Каминский А. М.

В предлагаемой монографии освещены новые весьма эффективные виды металлических каркасов лёгких зданий и сооружений и частично ограждений с панельным и послойным способом монтажа.
Эти разработки и их экспериментально-теоретические исследования представлены по материалам, непосредственно выполненным в отделе металлических конструкций ЦНИИСКа под общим научным руководством заслуженных деятелей науки и техники д. т. н., проф. В. А. Балдина и В. И. Трофимова.

Разработанные отделом металлоконструкций ЦНИИСК конструкции ориентированы на широкую область применения в промышленных, сельскохозяйственных, гражданских зданиях и сооружениях, предназначены для объектов как массового строительства, так и индивидуальных зданий и сооружений, возводимых в различных районах, включая отдаленные районы и районы с низкими расчётными температурами, а также районы повышенной сейсмичности и подрабатываемые территории.

Среди конструкций, разработанных отделом, следует отметить получившие широкую известность структурные конструкции из прокатных профилей (для массового строительства) и труб (для уникальных сооружений), фермы из одиночных уголков с различными видами соединений (протяжные швы, точечная сварка, высокопрочные болты), рамные конструкции, в том числе рамы с элементами переменного сечения и с применением перфорированного профиля, опоры ЛЭП, зернохранилища, теплицы, мембранные конструкции для массового применения и целей реконструкции, а также уникальных сооружений большого пролёта и многие другие конструктивные решения.

Глава 1. Легкие металлические конструкции комплексных поставок
Глава 2. Методика экспериментальных исследований
Глава. Ферменные конструкции
Глава 4. Структурные плиты покрытий
Глава 5. Облегченные балочные и рамные конструкции
Глава 6. Металлические купола
Глава 7. Мембранные оболочки
Глава 8. Вантовые и ленточные оболочки
Глава 9. Висячие большепролетные конструкции Олимпиады-80 в Москве
Глава 10. Пролетные конструкции, работающие совместно с ограждением
Глава 11. Специальные облегченные конструкции
Глава 12. Ограждающие конструкции
Глава 13. Материалы и соединения для легких стальных конструкций
Глава 14. Направления исследований и развития отечественных металлических конструкций, перспективы на будущее

Трофимов - Лёгкие металлические конструкции зданий и сооружений

В предлагаемой монографии освещены новые весьма эффективные виды металлических каркасов легких зданий и сооружений и частично ограждений с панельным и послойным способом монтажа. Эти разработки и их экспериментально — теоретические исследования представлены по материалам, непосредственно выполненным в отделе металлических конструкций ЦНИИСКа под общим научным руководством заслуженных деятелей науки и техники д. т. н., проф. В. А. Балдина и В. И. Трофимова.

В практической реализации легких конструкций большую роль сыграл главный инженер бывшего ВППСО «Союзлегконструкция», засл. строитель РФ A . M . Каминский, который на протяжении двадцатилетнего срока был одним из инициаторов и непосредственным участником разработки новых систем легких металлоконструкций, а также разработки и внедрения поточных технологий изготовления и монтажа представленных ниже легких металлических конструкций комплектных поставок. В настоящее время A . M . Каминский является генеральным директором ОАО «Объединение Союзлегконструкция».

Разработанные отделом металлоконструкций ЦНИИСК конструкции ориентированы на широкую область применения в промышленных, сельскохозяйственных, гражданских зданиях и сооружениях, предназначены для объектов как массового строительства, так и индивидуальных зданий и сооружений, возводимых в различных районах, включая отдаленные районы и районы с низкими расчетными температурами, а также районы повышенной сейсмичности и подрабатываемые территории.

Среди конструкций, разработанных отделом, следует отметить получившие широкую известность структурные конструкции из прокатных профилей (для массового строительства) и труб (для уникальных сооружений), фермы из одиночных уголков с различными видами соединений (протяжные швы, точечная сварка, высокопрочные болты), рамные конструкции, в том числе рамы с элементами переменного сечения и с применением перфорированного профиля, опоры ЛЭП, зернохранилища, теплицы, мембранные конструкции для массового применения и целей реконструкции, а также уникальных сооружений большого пролета и многие другие конструктивные решения.

К наиболее впечатляющим относятся покрытия крупнейших олимпийских стадионов в Москве, из которых по размерам и оригинальности выделяются мембранное покрытие на проспекте Мира пролетом 224 м и велотрек в Крылатском.

Показателем высокого уровня работ, проводимых в институте, является тот факт, что разработки отдела последних лет трижды были отмечены Государственными премиями (легкие металлические конструкции комплектной поставки —1972 г.; стали с нитридным упрочнением — 1979 г . и универсальный крытый стадион на 45 тыс. зрителей в г. Москве — 1986 г ,) и пятью премиями Совета Министров.

В настоящее время лаборатория металлических конструкций совместно с другими подразделениями института и проектными организациями участвует в разработках наиболее сложных и ответственных конструкций г. Москвы, таких как покрытие главной арены в Лужниках размерами в плане 299 х 238 м , проектировании на первой стадии перекрытий зала церковных соборов Храма Христа Спасителя, расчет его купола и Креста. Лаборатория осуществляла поверочные расчеты купола музея Победы на Поклонной горе г. Москвы и освидетельствование его главного монумента, участвует в разработке мачты памятника 300-летию Российского флота.

Обладая большим научным потенциалом, занимая ключевые позиции в вопросах создания новых методов расчета, норм на проектирование, новых конструктивных решений и новых марок сталей, равно как и в вопросах прочности сварных и болтовых соединений, отдел металлоконструкций института в содружестве с такими производственными организациями, как акционерное объединение «Корпорация Монтажспецстрой» и фирма «Стальстрой», располагает большими возможностями в решении конкретных практических и перспективных задач, связанных со строительством и реконструкцией объектов, сооружаемых из металла в разных регионах страны и рассчитанных на функционирование как в обычных, так и экстремальных условиях.

В завершение авторы книги просили меня от их имени выразить глубокую признательность ученым и специалистам, материалы которых были использованы при написании настоящей книги.

От ЦНИЙСК это доктора технических наук В. М. Горпинченко, И. Г. Гольденберг, П. Г. Еремеев, В. В. Гурьев, В. М. Барышев, П. Д. Одесский, Н. С. Москалев; кандидаты технических наук Ю. Н. Симаков, В. Б. Микулин, А. М. Ларионов, И. Л. Пименов, Э, В, Третьякова, В. Д. Насонкин, Г. Е. Вельский, Е. И. Кондрахов, Б. С. Цейтлин, Т. П. Жорджеладзе, И. В. Стрельцов, С. И. Аванесов, А. А. Акопян, Т. К. Арутян, В. А. Отставнов, Б. С. Мелкулян, С. Б. Дружинин, Б. Н. Решетников, П. В. Анохин, А. А. Безруков, А. А. Бунякин, Г. В. Косивцев, Е, Ю. Давыдов, Б. Е. Киселев, Л. Б. Кацнельсон, В. Г. Искендиров, Ю. А. Полушкин, В. Н. Николаенко, И. В. Тудаков, Е. В. Левин, М. Р. Урицкий, Ж. М. Гимерверт, Ю. А. Новиков, А. С. Марутян, В. Н. Потапов, О. В. Кузнечиков, Ю. М. Дукарский, В, М. Мельников, М. И. Гукова, Н. Л. Нестеренко, A . В, Арончик, Е. Р. Мацелинский, Л. М. Пугачевская, Г. Б. Бегун, Ю. А. Чернов, М. Д. Филиппов, К. Р. Тулибаев, К. Л. Киреев, Н. А. Попов.

От бывшего Минмонтажспецстроя СССР засл. строители РФ, лауреаты Госпремии СССР Л. Д. Солоденников, А. Н. Секретов, Ю. А. Яшенков, А. А. Капли и, И. П. Олесов. От ЦНИИпроектлегконструкции: д. т. н., проф. А. М. Чистяков, д. т. н. Н, С. Москалев, кандидат архитектуры, доц. Ю. Л. Галустян, инженеры B . Д. Шишков, А. Н. Усанов, Ю. А. Маршев, Н. М. Макунина, П. П. Кашкинов, 3. С. Лебединский, к. т. н. В. Н. Спиров, Н. М. Шоболов, архитекторы В. А. Новиков, Л. С. Грибова.

От ЦНИИпроектстальконструкции: доктора технических наук В. В. Ларионов, В, А. Савельев, кандидаты технических наук В. В. Кузнецов, В. Ф. Беляев, П. Н. Троицкий, А, В. Рожков, Г. Н. Беккер, С. М. Кузьменко.

От ЦНИИпромзданий: доктора технических наук, профессора С. Н. Булгаков, Ю. Н. Хромец, к. т. н. Г. Я. Эстрин. От СПОРТПРОЕКТА: к. т. н. И. А. Гунст, К. Н. Илленко.

От ЛЕНЗНИЭП: А. П. Морозов, к. т. н. О. А. Курбатов, Б. А. Миранков, Л. Н, Лубо.

От МОСПРОЕКТАII: Ю. А. Рацкевич, Л. И. Чертков.

От МНИИП: к. т. н. В. В. Ханжи.

От ЛЕНПРОМСТРОЙПРОЕКТА: к. т. н. М. Е. Липницкий, Б. В. Горенштейн, В. В. Ленский.

От ГИПРОЦВЕТМЕТА: к. т. н. А. М. Фанталов, В, П. Курносов.

От Харьковского ПромстройНИИпроекта: Ц. Н. Фрумин.

От КАБЕЛЪПРОМпроекта: А. П. Варюхин.

От ГПИ Минздрава РСФСР: Л. Н. Винокурова, Л. Е. Колодина.

От ВИЛС: к. т. н. Г. Г. Михайлов, Л. В, Красненкова, Г. С. Платов.

От УКРПРОЕКТСТАЛЬконструкция: д. т. н. В. Н. Шимовский, к. т. н. А. Я. Прицкер, Ю. М. Сазанович.

От ГИПРОБУМА: О. Г. Шапиро, М. И. Донхин.

От ТЕПЛОЭЛЕКТРОпроекта: IT М. Свердлов, А. И. Пономарева, А, А Кронфельд.

От ЭНЕРГОСЕТЬпроекта: Е. М. Бухарин, И. А. Шляпин, Ф. И. Лялин.

От ГИПРОТЕАТРА: к, т. н, С, А. Белов, И. А. Брук.

От ЦНИИЭПторговых зданий: С. Б. Шатц.

От ВНИПИ Прометальконструкция: В. Г. Сергеев, А. Д. Соколова.

От Треста СТАЛЬмонтаж: В. И. Кривонос, Ю. А. Яшинков, Е. М. Лбов, Е. П. Полуянов, А. А. Строев, Р. Г, Косович, Л, Г. Дисман.

От СОЮЗПРОМБУМмонтаж: В. И. Костюкович.

От Треста СПЕЦСТАЛЬконструкция: В. С. Тимофеевич.

От ГЛАВАПУ г. Москвы: проф. Ю. А. Дыховичный.

Директор ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко

Член-корр. РИА, заслуженный строитель России, д. т. н., проф. В, М. Горттчеико

Ищенко И. И., Кутухтин Е. Г., Спиридонов В. М., Хромец Ю. Н. - Легкие металлические конструкции одноэтажных производственных зданий. Справочник проектировщика

Легкие металлические конструкции одноэтажных производственных зданий / И. И. Ищенко, Е. Г. Кутухтин, В. М. Спиридонов, Ю. Н. Хромец; Под ред. И. И. Ищенко. — М.: Стройиздат, 1979.— 196 с, ил.— (Справочник проектировщика).

Приведены сведения о разработанных в настоящее время легких металлических несущих и осаждающих конструкциях промышленных зданий, изготовление которых организовано на соответствующих специализированных заводах. Многие яз этих легких, инструкций в практике отечественного строительства применяются впервые. Изложены специфические особенности нормирования и расчета легких конструкций и основные требования, предъявляемые к конструктивным и теплоизоляционным материалам. Приведены унифицированные параметры зданий из таких конструкций, а также материалы для проектирования зданий (унифицированные секции).

Справочник предназначен для инженерно-технических работников проектных и научно-исследовательских организаций.

Основными направлениями развития народного хозяйства СССР на 1976—1980 годы, утвержденными XXV съездом КПСС, поставлены и решаются большие задачи дальнейшего развития общественного производства, повышения его эффективности.

Достижение намеченных целей связано с увеличением объемов капитальных вложений. Для этого необходимо реализовать обширную программу капитального строительства, что связано со всемерным повышением технического уровня строительного производства, развития и совершенствования его материально-технической базы. Объективной потребностью развития капитального строительства является дальнейшее повышение уровня индустриализации, облегчение строительных конструкций.

В последние годы осуществлены меры по организации на новой технической основе производства эффективных видов конструкций из экономичного стального проката, клееной древесины, асбестоцемента, легких бетонов, алюминиевых сплавов, легковесных теплоизоляционных материалов. Среди них — создание производства так называемых легких несущих и ограждающих конструкций, суммарная масса которых в расчете на 1 м2 ограждающей поверхности здания (включая защитные покрытия) не превышает 100—150 кг.

Исключительно важную роль в организации выпуска таких конструкций, разработке и внедрении эффективных способов их изготовления и монтажа сыграло принятое в 1972 г . постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР о развитии производства и комплектной поставки легких металлических конструкций промышленных зданий. В результате в стране создается новая отрасль строительной индустрии — крупное заводское производство комплектно поставляемых унифицированных стальных строительных конструкций (пространственных решетчатых, структурных, рамных, ферм из трубчатых профилей и др.), а также легких ограждающих конструкций, в том числе панелей с металлическими облицовками, изготовляемых на высокомеханизированных поточных линиях. Некоторые из освоенных конструкций, например пространственно-решетчатые конструкции из труб, в дальнейшем будут заменены другими, более совершенными.

Народнохозяйственное значение развития производства и применения в строительстве легких конструкций из эффективных материалов трудно переоценить. Так, например, прямым результатом перехода на массовое изготовление легких конструкций на автоматизированных линиях, создаваемых для специализированных предприятий, будет рост производительности труда в среднем в 2—3 раза при резком улучшении качества конструкций и повышении общей культуры производства. Согласно расчетам, суммарный результат массового внедрения легких конструкций состоит в уменьшении (к 1980 г . по сравнению с уровнем 1975 г .) массы зданий и сооружений производственного назначения на 10—15%, сокращении трудоемкости изготовления конструкций для них в 1,3—1,5 раза и стоимости на 8—10%. В справочнике даны сведения, наиболее необходимые при проектировании и строительстве зданий с легкими несущими и ограждающими конструкциями, информация об основных материалах, применяемых для изготовления таких конструкций, приведены краткие описания конструкций и их технические параметры.

Глава 1. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛЕГКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИИ

1.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Легкие металлические конструкции одноэтажных производственных зданий следует проектировать в соответствии с действующими нормативными документами, утвержденными или согласованными Госстроем СССР. «Технические правила по экономному расходованию основных строительных материалов» (ТП 101-76) являются одним из важнейших документов, определяющих область применения легких металлических конструкций. Этими правилами необходимо руководствоваться при проектировании и строительстве предприятий, зданий и сооружений, а также при изготовлении, транспортировании, хранении, складировании и монтаже строительных конструкций.

В соответствии с ТП 101-76 конструкции и материалы надо выбирать исходя из технико-экономической целесообразности применения проектных решений в конкретных условиях строительства (с оценкой решений по приведенным затратам) и с учетом наличия соответствующих производственных баз и материальных ресурсов у министерства (ведомства) — подрядчика и министерства (ведомства) — заказчика.

При этом здания и сооружения следует проектировать с учетом:

снижения материалоемкости, трудоемкости и сметной стоимости строительства;

применения эффективных строительных материалов и конструкций;

снижения веса несущих и ограждающих конструкций;

наиболее полного использования физико-механических свойств материалов, а также прочностных и деформационных характеристик грунтов основания. Марки изделий по несущей способности, коррозионной стойкости, морозостойкости и другим показателям назначает проектная организация в строгом соответствии с конкретными эксплуатационными и строительно-климатическими условиями проектируемого объекта.

В соответствии с Техническими правилами (ТП 101-76) в одноэтажных производственных зданиях могут применяться стальные:

а) стропильные и подстропильные конструкции: в отапливаемых зданиях пролетом 30 м и более; в неотапливаемых зданиях и навесах различного назначения с асбестоцементной кровлей — с пролетами до 12 м включительно при грузоподъемности подвесных кран-балок (монорельсов) более 2 т, пролетом 18 м — при грузоподъемности подвесных кран-балок (монорельсов) более 3,2 т и в зданиях с пролетами 24 м и более; в неотапливаемых зданиях с рулонной кровлей — с пролетами 30 м и более, а также в многопролетных зданиях— с пролетами 24 м ;

в зданиях с подвесными кран-балками (монорельсами) грузоподъемностью более 5 т либо другими подвесными устройствами, создающими нагрузки, которые превышают нагрузки, предусмотренные для типовых железобетонных конструкций;

в зданиях с развитой сетью подвесного конвейерного транспорта либо с коммуникациями, размещаемыми в пределах межферменного пространства, в случаях когда эти коммуникации по своим размерам не размещаются в пределах решетки типовых железобетонных ферм;

в зданиях с расчетной сейсмичностью 8 баллов с пролетами 24 м и более; в зданиях с расчетной сейсмичностью 9 баллов пролетами 18 м и более, а также тогда, когда применение сборного железобетона, как правило, не рекомендуется ТП 101-76;

к таким случаям относится строительство предприятий, зданий и сооружений, возводимых в труднодоступных пунктах (высокогорные, пустынные и т. д.), а также в следующих районах территории СССР.

Все острова Северного Ледовитого океана и его морей, а также острова Берингова и Охотского морей;

в зданиях с большими динамическими нагрузками (копровые цехи, взрывные отделения и т. д.);

над горячими участками цехов с интенсивным теплоизлучением — при температуре нагрева поверхности конструкций более 100°С (холодильники прокатных цехов, отделения нагревательных колодцев, печные и разливочные пролеты и т. п.);

в случаях когда колонны зданий в соответствии с ТП 101-76 выполняют стальными;

б) колонны: при высоте от пола до низа ферм более 14,4 м , а также в упомянутых выше случаях, когда применение сборного железобетона, как правило, не рекомендуется; однако колонны высотой более 14,4 до 18 м включительно (не требующие устройства проемов в теле колонн для прохода на уровне крановых путей), а также при мостовых кранах грузоподъемностью, большей чем 30 т и при отсутствии мостовых кранов, можно выполнять сборными железобетонными, если это целесообразно по эксплуатационным условиям и технико-экономически обосновано; такие же колонны высотой более 14,4 до 18 м включительно следует выполнять сборными железобетонными, если в смежных пролетах многопролетных зданий применены железобетонные колонны высотой до 14,4 м , а грузоподъемность мостовых кранов общего назначения не превышает 30 т;

при мостовых кранах общего назначения грузоподъемностью 50 т и более независимо от высоты колонн, а также при меньшей грузоподъемности кранов весьма тяжелого. режима работы;

при шаге колонн более 12 м ;

при двухъярусном расположении мостовых кранов;

в) подкрановые балки (при пролетах балок 6 и 12 м для кранов легкого и среднего режимов работы грузоподъемностью до 30 т включительно рекомендуется выполнять подкрановые балки железобетонными, если для их изготовления имеется соответствующая оснастка);

е) ригели фахверка, стойки торцевого фахверка, а при стальных колоннах основного каркаса здания — также и для продольного фахверка;

ж) типовые легкие несущие конструкции комплектной поставки для зданий с пролетами в осях между колоннами от 24 м и более (кроме пространственных решетчатых конструкций типа «Кисловодск», которые допускается применять только при сетке колонн 18X18 м), а комплектные конструкции, изготовляемые на специализированных предприятиях с импортными технологическими линиями и оборудованием (рамных коробчатого сечения и структурных),— с пролетами от 18 м и более;

з) несущие конструкции зданий, возводимых на объектах добычи и транспортирования нефти и газа,— в блочном и блочно-комплектном исполнении полной заводской готовности, доставляемые на площадку в виде готовых блок-боксов или блоков;

и) конструкции инвентарных сборно-разборных, передвижных и контейнерных зданий.

В покрытиях отапливаемых одноэтажных производственных зданий со стальными фермами рекомендуется применять асбестоцементные панели с эффективным утеплителем.

Покрытия в неотапливаемых зданиях и навесах разного назначения необходимо выполнять из асбестоцементных волнистых листов унифицированного профиля, укладываемых по деревянным или стальным прогонам.

Применение для покрытий стального профилированного настила с эффективным утеплителем (по стальным фермам в случаях, предусмотренных ТП 101-76) допускается для одноэтажных отапливаемых производственных зданий: возводимых в указанных выше районах территории СССР, в которых применение сборного железобетона в строительстве предприятий, зданий и сооружений, как правило, не рекомендуется, и в труднодоступных пунктах строительства, а также в зданиях с расчетной сейсмичностью 8 и 9 баллов;

пролетами 30 м и более; в виде исключения — с пролетами 24 м , шагом колонн 12 м при наличии технико-экономического обоснования применения конвейерной сборки и блочного монтажа конструкций, приведенного в проекте организации строительства, утвержденном в установленном порядке в составе технического (техно-рабочего) проекта; указанных выше в подпунктах «ж», «з», «и».

Наружные стены отапливаемых производственных зданий следует выполнять панельными из бетонов на пористых заполнителях, поризованных или ячеистых. Для этих стен можно применять стальной профилированный лист с эффективным утеплителем в тех случаях, когда ТП 101-76 для этих зданий разрешается применение стальных каркасов и покрытий из стального профилированного настила. Стальной профилированный лист в покрытиях и стенах следует применять с учетом условий эксплуатации зданий и в количествах, соответствующих ресурсам, выделяемым для министерства (ведомства).

Перегородки одноэтажных и многоэтажных производственных зданий надлежит выполнять сборными из элементов, изготовляемых индустриальным способом. Металл допускается применять только в каркасах сборно-разборных перегородок при соответствующем технико-экономическом обосновании, а также для сетчатых перегородок. Кирпичные перегородки можно использовать в случаях, когда это требуется по условиям эксплуатации (высокая влажность, агрессивная среда и т. п.), а также в зданиях с помещениями небольшой площади или при наличии в перегородках большого числа проемов.

В соответствии с ТП 101-76 алюминиевые сплавы, допускается применять для окон, сборно-разборных перегородок и подвесных потолков зданий промышленных предприятий с точными производствами, к помещениям которых предъявляются особо высокие требования в части чистоты воздуха или когда требуется исключить влияние магнетизма, для ограждающих конструкций стен с эффективным утеплителем в отапливаемых производственных зданиях со стальным каркасом, возводимых в особых районах территории СССР и в отдельных населенных пунктах, перечисленных выше, т. е. в тех случаях, когда применение сборного железобетона для несущих конструкций зданий, как правило, не рекомендуется.

Алюминиевые сплавы необходимо применять при надлежащем технико-экономическом обосновании и в количествах, соответствующих ресурсам, выделяемым для министерства (ведомства).

В целях экономного расходования металла для стальных несущих конструкций следует широко применять: высокопрочные стали с пределом текучести до 45—75 кгс/мм2, низколегированные — с пределом текучести до 40 кгс/мм2 включительно, а также углеродистые термически упрочненные — с пределом текучести 30 кгс/мм2; эффективные профили, в том числе тонкостенные электросварные трубы, открытые гнутые и замкнутые гнутосварные профили, прокатные широкополочные двутавры, широкополосную универсальную сталь и т. п.

Следует также применять конструкции, выполняемые из стали двух марок: наиболее напряженные элементы — из стали повышенной и высокой прочности, менее напряженные конструктивные элементы — из углеродистой стали.

Стальные конструкции надо изготовлять сварными, с применением автоматической и полуавтоматической сварки. Монтажные соединения элементов стальных конструкций необходимо выполнять с применением высокопрочных болтов и болтов повышенной и нормальной точности, а листовых конструкций — сварными.

Оконные переплеты производственных и вспомогательных зданий наряду со стальными рекомендуется выполнять деревянными в случаях, когда это не запрещается нормами технологического проектирования.

Для заполнения оконных проемов перечисленных зданий следует широко применять профильное стекло, стеклоблоки и стеклопакеты.

Стационарные металлические площадки и мостики для обслуживания светильников не устраивают; их можно применять лишь в виде особого исключения и только с разрешения в каждом отдельном случае руководства министерства (ведомства) СССР — заказчика. Для этих целей необходимо использовать мостовые краны, передвижные вышки, стремянки, приставные лестницы, передвижные подвесные люльки и другие приспособления.

Здания из легких металлических конструкций предназначены для размещения производств с нормальным температурно-влажностным режимом при отсутствии агрессивных выделений или для производств со слабоагрессивными средами, но при соответствующей антикоррозионной защите. Для зданий, где в технологических процессах используются или производятся твердая щелочь, сода или другие соли со щелочной реакцией, а также при наличии в процессе производства пыли, содержащей медь, ртуть или их соединения, которые вызывают контактную коррозию, применение легких металлических конструкций не допускается.

Стальные конструкции зданий необходимо надежно защищать от воздействия агрессивной среды, а в необходимых случаях и от блуждающих токов средствами, предусмотренными нормативными документами по антикоррозионной защите строительных конструкций (см. п. 1.5).

Складирование и хранение на заводах металлоконструкций, а также на объектах строительства металлопроката, металлоконструкций и металлоизделий должно быть организовано раздельно по видам, профилям, сортам и маркам с соблюдением требований государственных стандартов и соответствующих инструкций. Металлопрокат, металлоконструкции и изделия при хранении должны быть уложены в штабеля на прокладки; укладка их непосредственно на грунт не допускается.

В соответствии с требованиями ТП 101-76 площади остекления ограждающих конструкций зданий не должны превышать величин, определяемых нормами проектирования естественного освещения. Размеры стекол для оконных и фонарных переплетов, витражей и других в проектах следует принимать в соответствии с размерами, установленными государственными стандартами или техническими условиями — толщину стекла надо назначать минимально необходимой.

Применение специального строительного стекла (витринного, декоративного и др.) не по прямому назначению, предусмотренному государственными стандартами и нормативными документами по проектированию и строительству, запрещается. Использование витринного стекла в случаях, когда размеры витражей и назначение зданий позволяют применять утолщенное оконное стекло, не разрешается.

Для экономного расходования теплоизоляционных, отделочных и облицовочных материалов ограждающие конструкции, декоративные и защитные облицовки, а также отделочные покрытия конструкций зданий других видов надлежит проектировать с учетом необходимости применения наиболее эффективных материалов и изделий, изготовляемых на базе полимеров, местных сырьевых ресурсов, отходов промышленности и сельского хозяйства.

При выборе указанных материалов (изделий) кроме физико-механических и экономических показателей этих материалов следует также учитывать санитарно-гигиенические и противопожарные требования к материалам (изделиям) и помещениям, в которых они должны применяться, предусмотренные соответствующими нормативными документами и государственными стандартами. Выбирая полимерные материалы, надлежит также руководствоваться утвержденными Министерством здравоохранения СССР по согласованию с Госстроем СССР «Перечнем полимерных материалов, разрешенных к применению в строительстве».

В соответствии с ТП 101-76 в покрытиях зданий необходимо применять следующие теплоизоляционные материалы: плиты из пенопластов; плиты повышенной жесткости из минеральной ваты и стеклянного волокна по профилированным стальным настилам и асбестоцементным листам;

плиты из ячеистых бетонов, битумоперлита, битумокерамзита, битумовермикулита, битумопемзы, арболита, теплоизоляционного цементного фибролита (биостойкого) и т. п. — по асбестоцементным листам;

плиты полужесткие и мягкие (сжимаемые) из стеклянного волокна, минеральной ваты и других теплоизоляционных материалов — в полых (каркасных) асбестоцементных и клеефанерных плитах, в которых исключается. обжатие теплоизоляции;

конструктивно-теплоизоляционный цементный фибролит — в плитах с деревянным каркасом или в качестве настилов по деревянным и стальным прогонам покрытия.

В стенах из асбестоцементных, стальных и алюминиевых листов следует применять плиты жесткие и полужесткие из минеральной ваты и стеклянного волокна, плиты из вспученного перлита на битумной связке, плиты из полимерных материалов.

Читайте также: