Металлические конструкции одноэтажных производственных зданий
Обновлено: 16.05.2024
При проектировании производственного здания необходимо иметь ряд сведений технологического, общестроительного и эксплуатационного характера. К сведениям технологического характера относятся данные о расположении и габаритах аппаратуры и рабочих агрегатов, подъемно-транспортного оборудования и его грузоподъемности; подземных каналов и трубопроводов различного назначения, а также о бытовых устройствах, специальных рабочих и ремонтных площадках, проходах, проездах и т. п. Сведения общестроительного характера содержат данные о топографии участка строительства, грунтах и их расчетных сопротивлениях, уровне грунтовых вод, местных строительных материалах и климатических условиях в районе строительства. Данные об эксплуатационном режиме здания - режим работы кранов и других подъемно-транспортных средств, временные нагрузки и их динамические воздействия; вопросы освещения, вентиляции и отопления. Кроме того, при проектировании необходимо учитывать вопросы, связанные с перспективами развития производства и соответствующей реконструкцией помещения, т. е. увеличение его габаритов и усиления несущих конструкций в связи с увеличением грузоподъемности подъемно-транспортных механизмов.
Выбор материала для строительных конструкций производственных зданий производится на основании анализа технико-экономических расчетов возможных сопоставимых вариантов конструктивных решений и сметно-финансовых расчетов с учетом рекомендаций «Технических правил по экономному расходованию металла, леса и цемента в строительстве» (ТП 101-61), утвержденных Государственным комитетом Совета Министров СССР по делам строительства.
Металлические несущие конструкции применяют для покрытий пролетом 30 м и более, для колонн высотой 15 м и выше, а также при наличии кранов грузоподъемностью более чем 30 т. В производственных корпусах с большими пролетами и значительной высотой, не имеющих больших нагрузок (гаражи, авторемонтные мастерские и др.), устройство маталлического каркаса может быть также целесообразным.
Элементы металлического каркаса производственного здания автотранспортного предприятия:
1 - колонны; 2 - подкрановые балки; 3 - горизонтальные связи по нижним и 8 - по верхним поясам стропильных ферм; 4 - сборные железобетонные плиты; 5 - фонарь; 6 - стропильные фермы; 7 - балка подвесного крана; 9 - вертикальные связи покрытия; 10 - вертикальные связи между колоннами; 11 - база колонны; 12 - анкерные болты
Металлический каркас представляет собой пространственную систему из несущих элементов, воспринимающих нагрузки от ограждающих конструкций (элементов кровли, стен и др.), мостовых кранов и другого технологического оборудования.
Элементами плоских поперечных рам каркаса являются стропильные фермы-ригели и колонны-стойки.
К элементам покрытия относятся фермы — стропильные и подстропильные (при большом шаге колонн), а также укладываемый по верхним поясам стропильных ферм сборный железобетонный настил или прогоны с плитами кровельного ограждения. Устройство беспрогонного покрытия более экономично по расходу металла и затрате труда.
Связи металлического каркаса обеспечивают его пространственную жесткость; они воспринимают ветровые нагрузки на здание и инерционные усилия кранов.
Фонари устраивают для освещения и аэрации зданий; они могут быть как продольные (перпендикулярно рамам), так и поперечные. Совершенствование искусственного освещения и вентиляции позволяет отказаться от фонарей и перейти к бесфонарным типам производственных зданий. Эти здания в технологическом отношении лучше, так как они имеют постоянный световой, температурно-влажностный и аэрационный режим. Отсутствие световых и аэрационных фонарей значительно упрощает конструкцию здания и снижает его стоимость.
Подкрановые балки являются дополнительными продольными элементами каркаса, вместе с тем они воспринимают давление от колес мостовых кранов, обслуживающих цех.
Фахверк представляет собой плоскую систему металлических горизонтальных и вертикальных элементов, поддерживающих стеновое ограждение (стеновые сборные панели, плиты или каменную кладку).
К комплексу металлических конструкций производственных зданий относятся также рабочие площадки для поддержания и обслуживания производственного оборудования, лестницы, монорельсовые пути для внутрицехового транспортирования грузов и т. д.
Конструкции металлического каркаса здания должны удовлетворять ряду требований, главнейшими из которых являются эксплуатационные, экономические и производственно-монтажные.
Согласно эксплуатационным требованиям производственное здание и его габаритные размеры должны обеспечивать удобство обслуживания технологических агрегатов цеха, нормальную работу кранов и других подъемно-транспортных механизмов, возможность осуществления достаточного освещения, вентиляции и т. п., а также отвечать определенным условиям производственной эстетики. Конструкция каркаса в целом и отдельные его элементы должны обладать необходимой прочностью и устойчивостью, а также поперечной и продольной жесткостью.
К экономическим требованиям относятся: всемерное сокращение затрат, связанных с возведением здания, максимально возможное снижение стоимости материалов, транспортирования, изготовления и монтажа конструкций, а также сокращение сроков возведения. Вопрос экономии стали является основным, поэтому особое внимание обращают на целесообразность применения того или иного материала для конструкции и на рациональное конструктивное решение каркаса, требующее минимального расхода металла.
Конструкции каркаса должны удовлетворять принципам индустриализации строительства, чему соответствует унификация и типизация основных параметров каркаса зданий и элементов металлических конструкций.
Экономическими требованиями предусматривается снижение стоимости эксплуатации сооружения и амортизационных расходов, зависящих от его срока службы.
В соответствии с производственно-монтажными требованиями элементы конструкций каркаса должны иметь возможно простую форму и состоять из минимального количества деталей; в каркасе следует применять максимальное количество однотипных элементов и деталей, что снижает трудоемкость их изготовления; необходимо стремиться к минимальному количеству монтажных элементов; конструкции, отправляемые с завода, как правило, должны вписываться в габариты предусмотренного вида транспорта; следует проектировать укрупнительную сборку элементов каркаса.
Нагрузки от кранов рассчитываются приневыгодном положение кранов. При торможение кранов возникают горизонтальная нагрузка Т которая передается на конструкцию. Максимальное приближение кранов дает возможность рассчитать возникающие вертикальные нагрузки.
1. Максимально приближают краны друг к другу и определяют расчетную раму.
Стальные конструкции одноэтажных промышленных зданий
Пространственную систему металлических конструкций, образованную колоннами, подкрановыми балками, фермами, прогонами и связями, называют стальным каркасом.Пространственная жесткость каркаса обеспечивается укладкой подкрановых балок, прогонов, связей между поперечными рамами.
Элементы каркаса изготовляют из малоуглеродистых и высокопрочных сталей. Сопряжение элементов стального каркаса осуществляют на болтах, сварке и заклепках (при значительных динамических нагрузках).
Рис. 20. Основные типы стальных колонн:
а — сплошного постоянного сечения для зданий без мостовых кранов;
б — то же двухветвевого сечения; в — сплошного сечения для зданий,
оборудованных мостовыми кранами; г— то же, двухветвевого переменного
сечения; д — то же, раздельного типа переменного сечения
Каркасы одноэтажных промышленных зданий с пролетами 18,24, 30, 36 м и шагом колонн 6 и 12 м возводят из типовых металлических конструкций.
Стальные каркасы допускаются: при высоте одноэтажного здания более 14,4 м; при грузоподъемности кранов 50 т и более; при пролетах здания 30 м и более, а в неотапливаемых зданиях — 18 м и более; при двухъярусном расположении кранов; при высоких динамических нагрузках; при строительстве в труднодоступных районах.
Устройство стального каркаса наиболее оправдано для многих цехов металлургической промышленности (мартеновские, прокатные и др.) и в цехах тяжелого машиностроения.
Повышение коррозионной стойкости стального каркаса достигается нанесением соответствующих защитных покрытий — масляных красок, битумных лаков. С этой же целью для работы в агрессивной среде следует применять круглые, гнутые, сплошностенчатые конструктивные формы элементов, в которых отсутствуют места скопления влаги и пыли, являющиеся источником развития коррозии.
Защита стальных конструкций от чрезмерного нагрева производится облицовкой огнеупорными материалами (керамикой, бетонами) и установкой отражающих экранов при постоянном источнике теплоизоляции (на некоторых участках горячих цехов).
Применение железобетонных настилов по стальным фермам приводит к увеличению расхода металла, поэтому предпочтительно использование легких ограждающих конструкций (профилированный стальной лист, асбестоцементные изделия, эффективный утеплитель).
Типы стальных колонн. Их опирание на фундамент
В колоннах различают следующие части:
• оголовок, воспринимающий нагрузку от вышележащих конструкций;
• стержень (ствол), имеющий надкрановую и подкрановую части;
- башмак (база), передающий нагрузку на фундамент.
Стальные колонны (рис. 20) различают по следующим признакам:
- по местоположению: для крайних и средних рядов;
- по конструкции ствола: постоянного сечения, переменного (ступенчатого) сечения;
- по сечению ствола: сплошные, сквозные (из отдельных ветвей, соединенных раскосами или планками), смешанного типа (надкрановая часть сплошная, подкрановая сквозная).
Колонны постоянного сечения представляют собой прокатные сварные двутавры с консолями для опирания подкрановых балок. Их устанавливают в бескрановых или крановых зданиях высотой 8,4-9,6 м (при грузоподъемности кранов до 20 т). Привязка крайних колонн: при Н= 6—8,4 м — нулевая; при Н= 8,4—9,6 м — 250 мм.
Расстояние от уровня пола до верха подколонника 600 мм (для колонн =8,4—9,6 м), 200 мм (для колонн Н = 6—8,4 м).
Рис. 21. Стальные подкрановые балки:
а — сплошного сечения из прокатных двутавров с усилением верхних полок;
б — то же сварные; в — то же, клепаные; г — сквозного сечения;
д — крепление балок к железобетонной колонне; е — то же к стальной;
ж — крепление рельса к балке крюками; з — то же лапками;
1 — тормозная балка; 2 — крепежная планка; 3 — упорный уголок;
4 — стальная фасовка; 5 — подставка; 6 — цементно-песчаный раствор;
7 — опорное ребро; 8 — рельс; 9 — крюк; 10 — стальная лапка
Ступенчатые (двухветвевые) колонны предназначены для зданий с высотой этажа 9,6—18 м, оборудованных кранами грузоподъемностью до 125 т. Надкрановая часть колонны (шейка) выполняется из сварного двутавра, подкрановая состоит из двух ветвей, соединенных решеткой. Подкрановую часть двухветвевых колонн выполняют из прокатных швеллеров и двутавров (при высоте сечения до 400 мм), из гнутых швеллеров и двутавров сварных или прокатных (при высоте сечения 400—650 мм).
Башмаки стальных колонн крепят к анкерным болтам, заделанным в железобетонный фундамент. Опирание осуществляют через слой цементно-песчаного раствора или бетона на мелком заполнителе. Конструкция башмака зависит от сечения колонны, характера нагрузки (центральная, внецентренная). Башмаки колонн сплошных и решетчатых (при небольшом расстоянии между ветвями) имеют общую базу. В зависимости от высоты траверсы нижний торец колонны располагают на отметке 0,6—0,9 м. Заглубленную часть колонны для защиты от коррозии бетонируют.
Подкрановые балки
Двутавровые балки пролетом 6 и 12 м применяют в зданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью до 200 т. Сечение балок симметричное или асимметричное (с уширенным верхним поясом), вертикальная стенка сплошная, усиленная двусторонними ребрами, расположенными через 1,5 м. Высота подкрановых балок 600—2050 мм, их изготовляют из прокатного металла и сварными (рис. 21).
По статической работе подкрановые балки делят на разрезные, имеющие по всей длине постоянное сечение и стыкуемые на опорах; неразрезные, компонуемые из различных сечений, со стыками, расположенными в четвертях пролета.
Тормозные балки и фермы (рис. 22) обеспечивают устойчивость подкрановых балок и воспринимают тормозные усилия мостовых кранов. Их закрепляют к поясам подкрановых балок и сверху приваривают стальной рифленый лист, используемый для прохода вдоль подкрановых путей. При шаге колонн 6 м верхние пояса подкрановых балок связывают тормозными балками только в связевых шагах колонн. При шаге колонн 12 м при устройстве проходов при кранах грузоподъемностью более 75 т по всей длине подкрановых балок устраивают тормозные фермы.
Крановые пути для кранов грузоподъемностью до 20 т устраивают из железнодорожных рельсов, закрепленных крюками или планками с вертикальными ребрами.
Для кранов грузоподъемностью более 20 т укладывают рельсы от КР-50 до КР-140, закрепляемые болтами с прижимными лапками. Концевые опоры приваривают к подкрановой балке и снабжают брусчатым амортизатором.
Балки опирают на колонны через опорные торцовые ребра и крепят к ним болтами и планками. Между собой балки соединяют болтами, пропускаемыми через опорные ребра. Балки изготовляются средние и крайние. Крайние балки устанавливаются у температурных швов и в торцах пролетов, у этих балок одна из опор отодвинута на 500 мм.
При опирании балок на железобетонные колонны под балки устанавливают специальные подставки (рис. 21, д).
Рис. 22. Тормозные элементы подкрановых балок:
а — тормозная балка, соединяющая подкрановые конструкции
на средних колоннах; б — тормозная ферма, соединяющая подкрановые
конструкции на средних колоннах; в — тормозная балка для крайних колонн;
г — тормозная ферма для крайних колонн;
1 — двутавровые подкрановые балки; 2 — стальной рифленый лист,
усиленный снизу ребрами из уголков; 3 — решетка из уголков; 4 — швеллер;
5 — вертикальная решетка тормозной фермы; 6 — стальные уголки,
поддерживающие раскосы тормозной балки
Рис. 23. Схемы стальных стропильных и подстропильных ферм:
а — с параллельными поясами для плоских покрытий;
б — треугольная для неутепленных покрытий; в — подстропильная
с параллельными поясами; г— подстропильная треугольная
Стропильные и подстропильные фермы покрытий
Стальные типовые фермы пролетом 18—36 м применяют в плоских и скатных покрытиях. Их изготовляют из углеродистых и низколегированных сталей.
Стропильные фермы с параллельными поясами (рис. 23) предназначены для устройства плоской кровли из железобетонных плит или стального профилированного настила. Шаг ферм 6, 12 м.
Элементы фермы изготовляют из уголков, широкополочныхтав-ров, соединяемых в узлах электросваркой или высокопрочными болтами. Верхний и нижний пояса фермы имеют уклон 1,5%, что компенсирует провисание конструкции в процессе эксплуатации. При креплении путей подвесных кранов фермы усиливают дополнительными подвесками. У опор ферм на колонны устанавливают опорные стойки двутаврового сечения, поэтому длина ферм, поставляемых заводом-изготовителем, будет на 400 мм меньше за счет укорочения крайних панелей поясов ферм.
В крайних рядах наружная линия стойки служит продолжением наружной грани колонны, что обеспечивает крепление наружных стен к каркасу по всей высоте.
Фермы шарнирно опирают на колонны. При шаге колонн крайних рядов 6 м, а средних 12 м и более возникает необходимость установки подстропильных ферм.
Решетка ферм определяется целесообразным распределением усилий между раскосами и стойками. При этом расстояние между углами ферм принимают обычно по верхнему поясу 3 м, по нижнему — 6 м. В фермах пролетом 24, 30, 36 м для удобства устройства монтажного стыка посредине пролета появляется дополнительный вертикальный элемент.
Рис. 24. Установка связей в покрытии (шатре) стального каркаса:
а — в уровне верхнего пояса стропильных ферм; б — в уровне нижнего пояса
стропильных ферм; в — продольный разрез (шатра) в коньке;
г — продольный разрез (шатра) по опорам стропильных ферм;
1 — фермы; 2 — горизонтальные связи; 3 — вертикальные связи
в виде фермы с параллельными поясами; 4 — распорки (в коньковых
узлах фермы); 5 — поперечная связевая ферма (в середине
температурного блока); 6 — продольная связевая ферма;
7 — растяжки (в уровне нижнего пояса фермы)
Связи в стальном каркасе
Конструктивные элементы (связи), установленные между стропильными фермами и колоннами, обеспечивают пространственную жесткость каркаса (рис. 24, 25). Вертикальные связи:
между стальными колоннами разделяют на основные и верхние. Основные располагают по высоте подкрановой части колонны в середине температурного блока в каждом ряду колонн. Верхние вертикальные связи (в надкрановой части колонн) располагают по границе температурного блока и в местах расположения вертикальных связей между фермами покрытия; между стропильными фермами закрепляют вертикальные крестовые связи или фермочки с параллельными поясами. Их располагают между опорами ферм по краям и в середине пролета. Горизонтальные связи: • горизонтальные связи по нижним поясам ферм располагают поперек и вдоль пролетов, поперечные — у торцов и температурных швов. Если температурный блок 120—150 м и краны большой грузоподъемности, то промежуточные связевые фермы устраивают через 60 м. Продольные горизонтальные связи устраивают по крайним панелям нижних поясов стропильных ферм. В однопролетных — вдоль обоих рядов колонн, в многопролетных — вдоль крайних и через ряд вдоль средних. Если примыкают два пролета, разных по высоте, продольные связи располагают с обеих сторон колонн; горизонтальные связи по верхнему поясу ферм устанавливают в торцах и у температурного шва. Если длина блоков больше 96 м, то через 42—60 м ставят промежуточные связевые фермы. Распорки устанавливают на участках покрытия под фонарями в коньковых узлах ферм.
Узлы стального каркаса
Опирание подкрановых балок на консоли (рис. 26) или выступы колонн осуществляется нижней строганой кромкой опорных ребер, которые соединяются между собой болтами. Верхнюю часть балок закрепляют стальными планками, приваренными к колоннам.
Сопряжение стропильных ферм с колоннами выполняют шарнирным (рис. 27). К надопорной стойке, закрепленной на оголовке колонны, прикрепляют болтами верхний и нижний пояса ферм.
Сопряжение подстропильных ферм на оголовке колонны. Нижний пояс фермы примыкает к надопорной стойке из сварного двутавра и крепится к ней болтами.
Рис. 25. Связи в шатре стального каркаса:
1 — колонны; 2 — связи по нижнему поясу ферм;
3 _ связи по верхнему поясу ферм; 4 — распорки;
5 _ вертикальные связи в плоскости конька
Рис. 26. Крепление Рис. 27. Сопряжение
подкрановых балок: стропильных ферм с колонной:
а - к крайней колонне; а - на опоре; б - в пролете
б — к средней колонне; 1 — консоль колонны;
2 — подкрановая балка; 3 — крепежные планки
Сопряжение стропильной фермы с подстропильной осуществляют на опорном столике нижнего пояса (рис. 28).
Смешанные каркасы
Каркас, у которого сжатые и изгибаемые элементы выполнены из различного материала, называют смешанным. Для одноэтажных промышленных зданий целесообразны каркасы следующих видов: колонны — железобетонные, подкрановые балки, несущие конструкции покрытия — стальные; колонны — железобетонные, несущие конструкции покрытия — деревянные; колонны — металлические, конструкции покрытия —деревянные.
За счет рациональной работы элементов каркаса: железобетонных на сжатие, металлических и деревянных на изгиб — снижается материалоемкость здания. Уменьшение массы покрытия позволяет сократить размеры сечения колонн и подошвы фундаментов.
Рис. 28. Сопряжение стальных стропильных и подстропильных ферм:
а — схема установки ферм; б — сопряжение ферм на оголовке колонн;
е — сопряжение ферм в пролете;
1 — колонна; 2 — надопорная стойка; 3 — стропильные фермы;
4 — покрытие; 5 — подстропильная ферма; 6 — столик для опирания
стропильной фермы; 7 — нижний узел стропильной фермы; 8 — нижний узел
подстропильной фермы; 9 — верхние узлы стропильных ферм
Наиболее распространены каркасы с несущими элементами покрытия из металла. Металлические фермы устанавливают на железобетонные колонны через опорную плиту. Смонтированные конструкции закрепляют анкерными болтами, заделанными в оголовке колонны.
Здания из легких металлических конструкций
Несущие конструкции, прочность которых повышена благодаря применению высоких марок металла или эффективных профилей, а ограждающие элементы выполнены из тонколистового металла с эффективным утеплителем, называют легкими.
Из легких металлических конструкций возводят одноэтажные промышленные здания пролетом 18 и 24 м. Шаг колонн в крайних рядах 6 и 12 м, в средних —12 м.
Получили распространение здания со структурным покрытием из прокатных профилей или труб (рис. 29). Колонны в таких зданиях — из прокатных или сварных двутавров, из труб диаметром
Рис. 29. Здания со структурными покрытиями из труб
или прокатных профилей:
1 — колонны; 2 — подкрановые балки; 3 — пространственная структура
(из труб или прокатных профилей); 4 — покрытие из стального настила;
5 — зенитные фонари; 6 — прогоны покрытия;
7 _ панели из металлических листов с эффективным утеплителем;
8 _ окно; 9 — цоколь; 10 — стойка стенового фахверка;
11 — ригели стенового фахверка
325-530 мм. Подкрановые балки двутавровые сварные. Покрытие — пространственная структура, собранная из прокатных уголков или труб. Элементы структуры соединяются в узлах с помощью высокопрочных болтов, сварки, полусфер с внутренней резьбой. Фермы из круглых труб разработаны для устройства по ним легкого покрытия из стального профилированного листа.
Подстропильные конструкции для ферм из круглых труб при шаге колонн 12 м имеют треугольное очертание. Пояса их выполнены из круглых труб, а стойки из усиленного местами прокатного двутавра.
Прогоны выполняют из прокатных швеллеров высотой сечения 200-250 мм в зависимости от расчетной нагрузки. В необходимых случаях, особенно в ендовах, прогоны могут применяться усиленные или состоять из двух швеллеров. При шаге ферм 12 м прогоны устраивают решетчатого типа. Они имеют треугольную форму, верхний пояс — из парных прокатных швеллеров, а решетки — из одиночных холодногнутых.
Здания из легких металлических конструкций предназначены для предприятий машиностроения, легкой, пищевой и деревообрабатывающей промышленности.
Пример оформления методической разработки: Методическая разработка - разновидность учебно-методического издания в помощь.
История государства Древнего Египта: Одним из основных аспектов изучения истории государств и права этих стран является.
Поиск по сайту
Металлические конструкции одноэтажных промышленных зданий
Для промышленных зданий используется около 55% общего объема металлических конструкций, изготовляемых для строительства зданий и сооружений.
Металлический каркас промышленного здания (рис. 1) включает следующие отправочные элементы.
Колонны воспринимают нагрузку от покрытия, снега, мостовых кранов, ветра, стен и передают эту нагрузку через фундаменты на грунт.
Подкрановые балки воспринимают сосредоточенное давление колес мостовых кранов и их горизонтальное воздействие на подкрановый путь. Горизонтальная жесткость верхнего пояса балки, необходимая для восприятия сил поперечного торможения мостовых кранов, обеспечивается верхним поясом и горизонтальной тормозной фермой.
Тормозные фермы (настил) могут располагаться с одной стороны подкрановой балки или между двумя балками. На рис. 1 изображено сечение тормозного настила при одностороннем и двустороннем расположении подкрановых балок.
Рельсы для движения скатов мостовых кранов крепят к верхнему поясу подкрановых балок. В качестве подкрановых рельсов применяют квадратную сталь от 50X50 до 140X140 мм, а также железнодорожные или крановые рельсы.
Стропильные фермы воспринимают нагрузки от собственной массы, массы покрытия с утеплением, фонарей, подвесного подъемно-транспортного оборудования с грузом, перекрытия, снега, находящегося на кровле, а также о.т воздействия ветра.
Фермы фонарей поддерживают конструкции остекления и кровли. Фонари устраивают для вентиляции и освещения пролетов боковым естественным светом.
Прогоны опираются концами на верхние пояса стропильных ферм. На прогоны опирается покрытие.
Каркасы промышленных зданий имеют также отправочные элементы, соединяющие колонны между собой вдоль здания. Подстропильные фермы, как правило, устанавливают только в средних рядах колонн в многопролетных зданиях при необходимости увеличить производственные площади внутри цеха. Шаг стропильных ферм, а соответственно и расстояния между колоннами, принимают 6 или 12 м.
Верхние вертикальные связи, воспринимают ветровую нагрузку, действующую на торцевые стены, и обеспечивают продольную жесткость верхней части каркаса.
Рис. 1. Поперечный разрез промышленного здания: 1, 8 — колонны, 2 — подкрановая балка. 3, 6 — тормозные фермы (настилы), 4 — стропильная ферма, 5 — ферма фонарей, 7 — крановые рельсы, 9 — прогон. 10 — швеллер
Колонны фермы, подкрановые балки, прогоны, рельсы — несущие конструкции, так как они воспринимают и несут не только нагрузку от собственной массы, но и от массы покрытия, снега, воздействия мостовых кранов, ветра. К ограждающим конструкциям зданий относят: кровельный настил, подвесные потолки, наружные и внутренние стены, перегородки, ограждения проемов (окон, фонарей, дверей, ворот).
Рассмотрим конструктивные особенности отправочных элементов каркаса промышленного здания.
Колонна (рис. 3) имеет форму стержня. Участок колонны от верха до опоры подкрановой балки—надкрановая часть. Часть колонны ниже уровня опоры подкрановой балки — подкрановая часть. Заканчивается колонна базой. База колонны имеет фрезерованные торцы на двутавровой балке. Опирается база на заранее подставленные и выверенные в процессе монтажа опорные стальные плиты со строганой верхней плоскостью. Плиты поставляют отдельными отправочными элементами.
Колонны в средней части имеют подкрановые консоли или площадки, на которые опираются подкрановые балки. Колонны бывают постоянного (рис. 3, а) или переменного (рис. 3, б) сечений, сплошностенчатые и решетчатые. Сплошностенчатые колонны выполняют из листового проката, двутавровых балок и швеллеров, которые между собой соединяют сварными швами.
Решетчатые колонны имеют ветви из двутавровых балок, швеллеров, уголков, соединенных между собой решеткой. Решетка обеспечивает совместную работу ветвей стержня колонны.
Стропильная ферма (рис. 4) представляет собой плоскостную решетчатую конструкцию. Фермы имеют верхний и нижний пояса, которые соединены между собой решеткой из уголков. Вертикальные элементы решетки называются стойками, наклоннее — раскосами. Уголки решетки с уголками поясов соединяют листовыми деталями (фасонками) на сварке.
Стропильные фермы передают усилия колоннам через монтажные болты и опорные столики с фрезерованными торцами. В горизонтальных полках уголков верхнего и нижнего поясов, а также в стойках фермы сделаны отверстия для крепления связей. Верхний пояс имеет детали для установки и крепления фермы фонаря.
Наиболее часто для промышленных зданий применяют фермы пролетом 18, 24, 30 и 36 м. Различные виды стропильных ферм, применяемых в каркасах промышленных зданий, отличаются размерами пролетов, уклоном верхних поясов, геометрией решетки, наличием фонарей. Однако принципиально они сходны между собой.
Подстропильные фермы имеют параллельные верхние и нижние пояса. В стойке решетки, расположенной в центре фермы, сделаны отверстия и столики для крепления стропильных ферм. В остальном подстропильные фермы не отличаются от стропильных.
Фермы фонарей опираются на верхний пояс стропильных ферм. Они состоят из верхнего пояса, стоек и раскосов, изготовленных из уголков. Уголки верхнего пояса соединены с уголками стоек и раскосов листовыми деталями сваркой или болтами.
Стропильные и подстропильные фермы из уголковой стали и связи серии 1.460—2, 1.460—3 и 1.460—4 применяют в покрытиях пролетами 18, 24, 30 и 36 м с железобетонными плитами и стальным профилированным настилом.
Связи изготовляют из уголков и труб, по концам которых имеются листовые фасонки для крепления их болтами к фермам. Связи из труб могут иметь взамен листовых фасонок сплющенные концы.
Подкрановая балка состоит из верхнего и нижнего поясов, вертикальной стенки, ребер жесткости и торцевых ребер. Все детали соединены между собой сварными швами (иногда применяют клепаные подкрановые балки). Торцевые ребра имеют отверстия для крепления подкрановой балки к колонне. Нижние кромки торцевых ребер фрезерованы для передачи усилий на колонну. Применяют также подкрановые балки в виде ферм.
Рис. 3. Колонны: а — сплошностенчатые постоянного сечения, б — решетчатые переменного сечения; 1, 10 — двутавровые балки, 2 — подкра новая консоль, 3, 5 — подкрановые балки, 4, 7 — надкрановая и подкрановая части, 6 — опора подкрановой балки, 8 — база. 9 — опорная плита, 11 — решетки из угловой стали
Рис. 4. Стропильная ферма: 1, 7 — колонны, 2, 11— верхний и нижний пояса, 3 — стойка, 4, 6 — фасонки, 5 — раскос, 6, 9 — монтажные болты, 10 — опорный столик
Типовые балки пролетами 6 и 12 м серии 1.426—1 предназначаются для промышленных зданий с мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 т.
Тормозной настил представляет собой листовую рифленую сталь толщиной 6.. .8 мм, укрепленную ребрами или уголками жесткости.
Прогоны (пролетом до 6 м) чаще всего изготовляют из швеллеров или двутавровых балок, по концам которых сделаны отверстия для крепления к верхним поясам ферм. Прогоны больших пролетов изготовляют сквозными или из перфорированных балок.
Стальные лестничные марши (рис. 6, а) серии 1.459—2 выпускают с уклоном 45 и 60°, шириной (В) 600, 800, 1000 мм и высотой (Я) 600, 1200, 1800, 2400, 3000, 3600, 4200, 5400, 6000 мм. Косоуры 2 изготовляют из гнутых профилей или швеллеров, а ступени 1 — из листовой просечно-вытяжной или рифленой стали и сварного решетчатого настила.
Переходные площадки (рис. 6, б) с настилом имеют ширину (В) 50, 700 и 900 мм и длину (L) 900.. .6000 мм. Переходные площадки бывают гнутые 5 из рифленой стали или сварные из швеллеров 4 и настила из сварной решетки или рифленой стали 3.
Ограждения лестничных маршей и переходных площадок выполняют из равнополочных уголков и полосовой стали.
В последние годы все шире применяют легкие конструкции промышленных зданий — ограждения, кровли, каркасы. Каркас зданий из таких конструкций поставляют комплектно.
Рис. 5. Подкрановая балка: 1, 5 — верхний и нижний пояса. 2 — вертикальная стенка, 3 — ребра жесткости, 4 — торцевое ребро
Легкие несущие и ограждающие металлические конструкций и комплектующие металлоизделия для одноэтажных промышленных зданий. Выпускают следующие шесть типов легких несущих конструкций одноэтажных зданий.
Рамные конструкции коробчатого сечения типа «Орск» имеют пролеты 18 и 24 м с шагом рам 6 м. Рама состоит из двух стальных стоек, ригелей. Стойки и ригели коробчатого сечения, состоящего из швеллеров № 24 и № 18, стенок из листовой стали толщиной 3.. .5 мм с продольными гофрами. Стойки и ригели рамы имеют фланцевые монтажные стыки на высокопрочных болтах.
Секции зданий с пространственным решетчатым покрытием из труб типа «Кисловодск» имеют размер 30X30 м. В состав секции входят структурная плита, четыре колонны с опорными плитами и комплект прогонов с крепежными изделиями. В комплект поставки входят также профилированный настил для кровли в комплекте с крепежными изделиями. Стержни плиты выполняют из стальных электросварных и горячекатаных труб с приваренными по торцам шайбами.
Рис. 6. Лестничный марш (о) и переходные площадки (б): 1 — ступень, 2 —косоур. 3 — рифленая сталь. 4 — швеллер. 5 — площадка из гнутой стали
Рис. 7. Каркасы промышленных зданий: а —рам ною типа, б — из структурных конструкций, в — узловой элемент; 1 — стойка, 2 — ригель, 3 — пространственная решетчатая плита, 4 — колонна, 5 — шайба, 6 — муфта
Соединяют стержни в пространственную конструкцию стальными многогранниками (рис. 7, в) с резьбовыми отверстиями, которые сориентированы по направлению сходящихся в узле поясов и раскосов.
Структурные конструкции покрытий из прокатных профилЫ типа «ЦНИИСК» (р ис. 8, а) имеют пролеты 18 и 24 м. Горизонтальные элементы плиты выполняют из балок, наклонные стержни — из уголков, прикрепляемых к наклонным фа-сонкам 3 балок на болтах.
Конструкции покрытий из холодногнутых замкнутых сварных профилей прямоугольного сечения типа «Молодея-но» имеют пролеты 18, 24 и 30 м, шаг колонн 12 м, шаг стропильных ферм 4 м. В комплект постарки входят оголовки колонн, стропильные и подстропильные фермы, контурные балки, вертикальные связи, распорки по верхним и нижним поясам стропильных ферм и стальной профилированный настил в комплекте с крепежными изделиями. Пояса и решетку ферм изготовливают из замкнутых сварных профилей прямоугольного сечения с бесфасоночными заводскими соединениями. Монтажные стыки ферм — фланцевые на болтах.
Рис. 8. Каркасы промышленных зданий: а — из структурных конструкций типа «ЦНИИСК». 6 — рамного типа «Канск»; 1 — балка, 2 — стсржнн из уголков, 3— фасонка, 4 —колонна, 5 — ригель
Конструкции покрытий из круглых труб типа «Урал» имеют пролеты 18, 24 и 30 м, шаг ферм 6 м, шаг колонн— 12 м. Пояса и решетку ферм изготавливают из круглых труб с бесфасоночными соединениями. Монтажные стыки ферм — фланцевые на болтах.
В качестве комплектующих выпускают следующие виды металлоизделий.
Стальные оцинкованные профилированные настилы с трапециевидными формами гофров изготовляют из рулонной стали толщиной 0,8; 0,9; 1 мм. Гофрированные профили подразделяют на две группы: профили для утепленных покрытий и профили для стек производственных зданий. Высота гофров профилей для утепленных покрытий 40, 60 и 79 мм, для стен— 10, 15, 18, 44 и 50 мм. Гофрированные листовые профили к несущим конструкциям крепят самонарезающими болтами. Между собой профили соединяют комбинированными заклепками.
Оконные переплеты для производственных зданий выполнйют стальными или алюминиевыми. Стальные переплеты изготовляют из гнутосварных труб прямоугольного сечения 30X60 мм с креплением стекла алюминиевым профилем или стальным уголком. Алюминиевые переплеты изготовляют из элементов коробчатого профиля сложного сечения, образуемого прессованием.
Переплеты поставляют двойные раздельные глухие и со створкой, одинарные со створкой и глухие, с рычажными и винторычаж-ными механизмами открывания.
На рис. 10, а изображен переплет оконный глухой со створками из алюминиевого сплава высотой h = 1200, 1800, 2400 мм и шириной Ь = 2000, 3000 мм.
Панельные алюминиевые перегородки предназначены для установки в одноэтажных и многоэтажных зданиях с повышенными требованиями по герметизации помещений, с постоянным температур-но-влажностным режимом. Выпускают перегородки рядовые (рис. 10, б), дверные однопольные, дверные двупольные высотой /i = 3900, 4200, 4800 мм и шириной 6=1500 мм. Каркасы перегородок поставляют анодированными в «натуральный цвет», т. е. под алюминий.
Профилированные алюминиевые листы предназначены для устройства утепленных и холодных кровель, декоративных облицовок внутренних и наружных стен, подвесных потолков.
Навесные панели типа «сэндвич» со стальными и алюминиевыми обшивками применяются в качестве элементов наружных стен промышленных зданий. Профилированную обшивку выполняют из оцинкованной рулонной стали толщиной 0,8 мм или рулонной алюминиевой ленты сплав АМг2М толщиной 1 мм. Утеплитель— пенополиуретан.
Стальные двери для производственных зданий изготавливают утепленные двупольные с рамами, распашными створками и механизмом фиксации. Габариты проемов в свету: ширина — 2 м, высота — 2,1 и 2,4 м.
Двери из алюминиевых сплавов для общественных здании изготавливают высотой Л = 2065 и 2365 м. Одностворчатые двери имеют ширину 6 = 950 мм, двустворчатые с распашными равными створками — 6=1450 II 1850 мм, двустворчатые с распашными неравными створками — 6= 1250 мм. Двери поставляют с бесцветным анодированием, полностью остекленными створками с притвором.
Рис. 9. Стальные оцинкованные профилированные настилы: а — типы настилов, б — способы крепления; 1 — заклепка, 2 — самонарезающий болт
Рис. 10. Алюминиевые конструкции: а — оконные переплеты, б — перегородка, в — сечеппе трехслойной панели, г – профилированные листы
Зенитные стальные фонари для освещения верхним светом промышленных зданий поставляют с глухими переплетами размером 980X1600 мм, с открывающимися переплетами размером 735Х Х2950 мм. Алюминиевые зенитные фонари промышленных зданий выпускают также с глухими переплетами размером 1030X1640 мм.
Стальные ворота предназначены для заполнения въездных проемов промышленных зданий. Выпускаются: распашные, распашные складчатые с ручным открыванием, подъемно-складчатые с механизированным и ручным открыванием, телескопические подъемно-секционные с механизированным и ручным открыванием, откатные с механическим и ручным открыванием. Ворота с ручным открыванием снабжены противовесами и сбалансированы
Тема 4.5. Стальные конструкции одноэтажных промышленных зданий
При изучении темы большое внимание следует уделить чтению архитектурно-строительных чертежей жилых и общественных зданий.
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое типовой проект?
2. Каковы основные планировочные схемы жилых зданий?
3. Какие приемы планировки общественных зданий Вы знаете?
При изучении темы следует выполнить генеральный план микрорайона с выполнением вертикальной и горизонтальной привязки одного из зданий (проектируемого) на местности.
1. Приведите классификацию населенных мест и основные исходные данные для проектирования.
2. Правила зонирования городской территории.
3. Какие основные элементы улиц и дорог Вы знаете?
При изучении темы рекомендуется познакомиться с различными вариантами габаритных схем в зависимости от конструктивного типа промышленного здания.
1. Назовите основные виды промышленных зданий и требования, предъявляемые к ним.
2. Объясните принципы объемно-планировочных решений одноэтажных промышленных зданий.
3. Объясните принципы объемно-планировочных решений многоэтажных промышленных зданий.
При и изучении темы необходимо проанализировать выбор типовых конструкций в зависимости от кранового оборудования здания.
1. Перечислите основные виды подъемно-транспортного оборудования промышленных зданий.
2. Влияние вида оборудования на строительные конструкции промышленных
зданий.
При изучении темы следует обратить внимание на конструктивные особенности столбчатых свайных фундаментов и на различия фундаментов в зависимости от вида колонн (железобетонные и стальные).
Необходимо получить навыки работы с каталогами сборных железобетонных изделий и уметь производить подбор фундаментов и фундаментных балок.
1. Перечислите конструктивные решения фундаментов промышленных зданий, их особенности.
2. Какие виды фундаментных балок Вы знаете, их назначение?
При изучении темы необходимо уметь произвести подбор по каталогам элементов каркаса одноэтажного промышленного здания в зависимости от вида подъемно-транспортного оборудовании и его грузоподъемности, а также от величины шага колонн и пролета здания.
1. Назовите основные элементы каркаса одно- и многоэтажных промышленных зданий.
2. Перечислите конструктивные решения железобетонных колонн промышленных зданий.
3. Железобетонные подкрановые балки, их конструктивные решения.
4. В каких случаях применяют обвязочные балки?
5. Железобетонные несущие конструкции покрытий.
При изучении темы необходимо получить навыки работы с каталогами стальных изделий и уметь производить подбор элементов стального каркаса одноэтажного промышленного здания в зависимости от вида подъемно-транспортного оборудования и его грузоподъемности, а также от величины шага колонн и пролета здания.
Стальной каркас одноэтажных промышленных зданий
Колонны постоянного сечения для зданий, необорудованных мостовыми кранами выполняются из прокатных или сварных двутавроав. Их параметры. Стальная база колонны, её элементы и их сопряжения.
Колонны для зданий, оборудованных мостовыми кранами могут быть одноветвевые и сквозные. Консоли колонн представляют собой комбинацию стальных пластин или выполняется из прокатных или сварных двутавров. Ветви в сквозных колоннах соединяются двухплоскостной решеткой из уголков.
Рис.7.1 Стальные колонны одноэтажного промышленого здания.
Рис.7.2 Базы стальных колонн одноэтажного промышленого здания.
Стальные подкрановые балки выполняются из прокатных или сварных из двутавров.
Рис.7.3 Стальные подкрановые балки.
Жесткость балки обеспечивается ребрами жесткости, расположенными на расстоянии 1000 мм (для балок пролетом 12 м) и 1500 мм (для балок пролетом 6000 м). Ребра жесткости не доводятся до нижней полки на 60 мм для того чтобы нижняя растянутая полка не была разрезана сварными швами и не потеряла свою несущую способность. По торцам балок имеются опорные стальные пластины с отверстиями для болтовых соединений торцов балок на консоли колонны.
Пространственная жесткость и устойчивость стального каркаса обеспечивается вертикальными и горизонтальными связями о которых было упомянутых выше.
Вертикальные связи по стальным колоннам.
Этажерки
Применяются, когда для некоторых производств технологическое оборудование частично или полностью может располагаться вне здания, т.е. на открытых площадках.
Они могут располагаться и внутри здания павильонного типа при наличии вертикального локального технологического процесса.
По расположению – внутренние и наружные;
По этажности – низкие до 4-5 этажей, и высокие более 5 этажей;
По способу возведения – стационарные и сборно-разборные;
По материалу каркаса – сборные железобетонные, монолитные железобетонные, стальные.
Объемно-планировочные параметры этажерок: сетка колонн 6×6 м; 6×4,5 м; 6×9 м; 4,5×9 и др. высота этажа первого 4,8 – 7,2 м, остальных 4,8 м.
Элементы каркаса: колонны, ригели перекрытий, настилы перекрытий, вертикальные связи. Колонны выполняются из прокатных или сварных двутавров, ригели – прокатные двутавры или швеллеры, перекрытия – сборные желзобетонные плиты или стальные листы. Сборно-разборные этажерки выполняют с соединением элементов на болтах. Стальные этажерки могут быть по этажности низкие до 4-5 этажей и высокие более 5 этажей (могут быть высотой до 100 м).
Железобетонные этажерки выполняют, если применение ж/б каркаса дает снижение стоимости строительства. Недостатки ж/б этажерок – увеличение массы конструкций, сложность сопряжения узлов и крепления технологического оборудования к этажерке. Максимальная высота ж/б этажерки 18 м.
Достоинства применения внутренних этажерок:
1. Снижение себестоимости строительства за счет отсутствия наружных ограждающих конструкций;
2. Максимальная унификация конструктивных элементов;
3. Увеличение производственной площади, занятой технологическим оборудованием;
4. Универсальность и максимальная приспособляемость к технологическим процессам.
Достоинства применения наружных открытых этажерок:
1. Снижение стоимости на 10-15 %;
2. Сокращение сроков строительства;
3. Сокращение сроков монтажа оборудования;
4. Создание условий для рационального расположения оборудования на сложном рельефе местности;
5. Снижение эксплуатационных расходов;
6. Снижение пожаро-взрывоопасности;
7. Облегчение конструкции;
8. Легкий доступ к очагам пожара.
Недостатки: необходимость защиты от коррозии, утепление технологического оборудования в зимнее время.
Читайте также: