Многоэтажный металлический каркас узлы
Обновлено: 20.09.2024
Колонна — основной конструктивный элемент каркаса многоэтажного здания, воспринимающий преимущественно сжимающие усилия, иногда с изгибом в одной или двух плоскостях. Колонны оказывают решающее влияние на конструктивное оформление несущей системы и ее показатели. Поэтому, выбирая тип колонны, нужно учитывать экономические и технологические требования) и стремиться к минимальному стеснению внутренних помещений.
Сквозные колонны в современном строительстве многоэтажных зданий почти не используются, так как менее компактны и более трудоемки.
Применяемые типы сечений сплошных колонн показаны на рис. 21.1. Большинство сечений — составные, образуемые автоматической сваркой. Выбор типа сечения зависит прежде всего от вида и соотношения внутренних усилий (продольная сила, изгибающие моменты), от значения и соотношения расчетных длин lx, ly и удобства присоединения ригелей. Если изгибающие моменты отсутствуют или малы, а расчетные длины не превышают обычной высоты этажа (3-—4 м), можно выбрать компактные сечения г, д, получая при этом небольшие гибкости (30—50). В противном случае целесообразны более развитые сечения, и хотя они занимают несколько большую площадь, этот недостаток компенсируется при открытых сечениях возможностью размещения инженерных коммуникаций в пределах габарита колонны.
Наибольшие сжимающие усилия (до 35—50 MH) могут быть восприняты сечениями г, о, меньшие (до 8 MH) — сечениями а, д.
В изготовлении более технологичны колонны из прокатного двутавра с параллельными гранями полок с различными модификациями (нормальный двутавр — Б, широкополочный — Ш, колонный — К), а также колонны с сечениями б, в, д (с применением не более четырех уголков), и, м, допускающие простую сборку и сварку. Другие сечения менее технологичны в обработке и сборке или трудоемки в сварке. В закрытых сечениях внутренние диафрагмы, кроме торцовых, могут быть приварены только на части контура; если возможно, их заменяют парными ребрами, которые приваривают до полной сборки стержня (например, в сечении е).
Многие сечения допускают развитие площади без изменения длины примыкающих ригелей, что облегчает их унификацию. Крестовые сечения (в, л), примененные в высотном здании МГУ, трубчатые з и некоторые другие позволяют, кроме того, одинаково решить примыкания ригелей разного направления в плане, однако колонны крестового сечения имеют относительно низкое сопротивление кручению, менее компактны, а трубы дороги и дефицитны. Применение труб может стать эффективным при заполнении их бетоном.
На основании изложенного, в колоннах более целесообразно применять сечения типов а, б, и, если они достаточны по площади для восприятия действующих усилий (с учетом изгиба в плоскости наименьшей жесткости), сечение г — при больших усилиях и относительно малых расчетных длинах, сечение ж — при значительных усилиях и расчетных длинах.
Толщину листов в составных сечениях принимают обычно не более 60 мм, а отношение габаритов сечения к расчетным длинам h/lx, b/ly не менее 1/15 чему соответствуют гибкости 40—60 (в зависимости от типа сечения).
Отношение ширины и высоты сечения и его ориентацию в плане следует выбирать с учетом условий работы и компоновки всей конструктивной системы. Например, в обычной рамной системе плоскость наибольшей жесткости двутавровых колонн направляют вдоль узкой стороны здания (рис. 21.2, а), в системе с внешней пространственной рамой эту плоскость совмещают с плоскостью рамной грани (рис. 21.2,б)
Балки и ригели перекрытий работают преимущественно на изгиб. Продольные силы в ригелях и балках, как правило, незначительны и появляются от горизонтальных нагрузок, передаваемых через ригель, балку от наружной стены к диафрагме, стволу жесткости, и от поперечных сил в колоннах, обусловленных начальным переломом или искривлением их оси.
При пролетах до 12 м ригели и балки проектируют сплошными из обычных и широкополочных двутавров (рис. 21.3, а), сварных двутавров (рис. 21.3, б, в) с одинаковыми или разными полками (при объединении балки с железобетонной плитой). В некоторых случаях, например, для ригелей-перемычек внешней пространственной рамы (рис. 20.1, б) используются несимметричные сечения в виде гнутого или сварного швеллера с высокой стенкой. В легких каркасах ригели выполняются иногда из парных швеллеров, охватывающих колонны. Сплошные балки коробчатого сечения (рис. 21.3, д) применяются при больших поперечных силах или при необходимости увеличения боковой жесткости, например, в качестве ригелей порталов (см. рис. 20.9, а, б).
При размещении инженерных коммуникаций в пределах высоты перекрытия целесообразны перфорированные балки из широкополочных двутавров (рис. 21.3, е), а при пролетах более 12 м — и фермы, в том числе с поясами из широкополочных тавров (рис. 21.3, з), допускающих бесфасоночное прикрепление решетки из одиночных уголков почти во всех узлах. Тяжелые фермы (рис. 21.3, к, л) могут потребоваться для перекрытий над крупными залами, ростверков (см. рис. 20.8), решетчатых порталов (см. рис. 20.9, в).
Высота сечения составных балок и ферм устанавливается, как и обычно, с учетом ограничения предельных прогибов, строительной высоты перекрытия и экономических соображений. В многоэтажных зданиях при выборе типа сопряжения балок и оценке экономически целесообразной высоты сечения необходимо учитывать изменение стоимости всех вертикальных конструкций и эксплуатационных расходов. При этом оптимальная высота сечения ниже, чем из условия минимума веса или стоимости только рассматриваемой балки. Обычно отношение высоты сечения балки, фермы к ее пролету составляет h/l=1/15. 1/10. В особых случаях, когда для обеспечения общей жесткости системы необходимо и возможно значительное развитие высоты сечения ригеля (например, ригели-перемычки внешней пространственной рамы) применяются отношения h/l от 1/3 до 1, как в балке-стенке.
Раскосы стальных связевых ферм проектируют обычно из парных уголков, прямоугольных и круглых труб (рис. 21.4), а при больших продольных усилиях — двутаврового или коробчатого сечения (рис. 21.1, а, б, ж).
Членение конструкций на отправочные элементы (рис. 21.5) должно обеспечивать максимальную степень их заводской готовности, достижимую при имеющихся ограничениях грузоподъемных и транспортных средств на вес и габариты элементов с учетом требований экономичности перевозки. Наиболее часто используют схему а с линейными отправочными элементами, обеспечивающую наилучшее использование транспортных средств, производственных и складских площадей завода-изготовителя и монтажной организации. Другие схемы уступают ей в этом отношении, но имеют и свои преимущества. Так, применение в рамных системах плоскостных отправочных элементов с консолями позволяет более просто выполнить монтажные стыки в сечениях с меньшими изгибающими моментами, тогда как более напряженные по условиям работы примыкания ригелей к колоннам осуществляются в заводских условиях. Схема в характерна для плоских рамных граней с малым шагом колонн (см. рис. 20.1, б, в), в схеме б, использованной в каркасе высотного здания на Котельнической набережной в Москве, возможны не только плоскостные, но и пространственные отправочные элементы с консолями во взаимно перпендикулярных направлениях. Для удобства монтажа и по условиям унификации стыки колонн размещают, как правило, на одном горизонтальном уровне выше ригеля на 0,6—1 м, а стыки ригелей — на одной вертикали. Длина колонн в отправочных элементах соответствует двум-трем этажам в зависимости от грузоподъемности монтажных кранов и нормальной длины проката, а длина ригелей изменяется от неполного шага (схема б) до двух-трех шагов колонн (схема в при шаге колонн 1,9—1,3 м).
Для ускорения и повышения качества монтажа отправочные элементы укрупняют в монтажные блоки весом до 150—200 кН в специальных стендах и кондукторах, обеспечивающих высокую точность укрупнительной сборки и тем самым резкое сокращение работ по выверке установленных блоков. Монтажные блоки могут быть плоскостными, например, из двух колонн и двух ригелей и пространственными (рис. 21.6, а, б). При членении конструкций на отправочные элементы с консолями число сопряжений монтажных блоков уменьшается, что видно из сравнения схем а и б, но требуется более высокая точность изготовления и укрупнительной сборки, так как в этом случае сокращаются обычные возможности компенсации неточностей за счет зазоров в соединениях, поворота элементов и т. п.
Металлические конструкции, Том 2: Конструкции зданий
В.В. Горев, Б.Ю. Уваров, В.В. Филиппов, Г.И. Белый, В.Н. Валь,
Л.В. Енджиевский, И.И. Крылов, Я.И. Ольков, В.Ф. Сабуров
Металлические конструкции.
том 2: Конструкции зданий
(издание второе, исправленное)
____________________________________________________________________
В учебнике изложены вопросы конструирования и расчета зданий со стальным каркасом. Детально представлены одноэтажные промышленные здания (бескрановые, с подвесными и опорными мостовыми кранами), в том числе здания со сплошностенчатыми рамами. Рассмотрены арочные, купольные, структурные и висячие конструкции покрытий, а также конструкции многоэтажных и высотных зданий. Даны приемы оценки технического состояния и усиления стальных конструкций. Представлены ограждающие конструкции зданий. Все расчетные положения подкреплены численными примерами.
Для студентов строительных специальностей высших учебных заведений, аспирантов и инженерно-технических работников проектных организаций.
____________________________________________________________________
Скан и обработка - Armin
Формат DJVU ч/б 600 dpi OCR HyperLinks + интерактивное содержание.
Порезано на страницы, почищено от мусора.
Качество высокое.
Оглавление
Предисловие
Основные буквенные обозначения величин
ГЛАВА 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗДАНИЙ
1.1. Каркас и ограждающие конструкции здания
1.1.1. Элементы каркаса;
1.1.2. Деформационные швы;
1.1.3. Сетка колонн;
1.1.4. Связи между колоннами;
1.1.5. Ограждающие конструкции
1.2. Конструкции покрытий
1.2.1. Настилы покрытий;
1.2.2. Прогоны;
1.2.3. Связи;
1.2.4. Фонари
1.3. Конструкции каркасных стен и витражи
1.3.1. Металлические стены;
1.3.2. Асбестоцементные панели;
1.3.3. Каркас стен;
1.4. Системы поперечных рам
1.4.1. Рамы с решетчатым ригелем;
1.4.2. Сплошностенчатые рамы;
1.4.3. Компоновка многопролетных и многоэтажных зданий
1.5. Защита стальных конструкций зданий от коррозии
1.5.1. Классификация агрессивных сред;
1.5.2. Конструктивные требования;
1.5.3. Защитные покрытия
1.6. Огнестойкость стальных конструкций
ГЛАВА 2 ОДНОЭТАЖНЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ЗДАНИЯ С РЕШЕТЧАТЫМИ РИГЕЛЯМИ
2.1. Конструктивные и компоновочные схемы
2.1.1. Схемы каркаса здания;
2.1.2. Выбор генеральных размеров здания;
2.1.3. Компоновка поперечных рам;
2.1.4. Компоновка конструкций покрытия
2.2. Определение расчетных усилий в элементах каркаса
2.2.1. Переход от конструктивной схемы рамы к расчетной;
2.2.2. Определение расчетных нагрузок;
2.2.3. Статический расчет рамы;
2.2.4. Определение расчетных сочетаний усилий
2.3. Система связей
2.3.1. Связи покрытия;
2.3.2. Связи между колоннами
2.4. Конструкции покрытий
2.4.1. Прогоны;
2.4.2. Стропильные и подстропильные фермы
2.5. Колонны промышленных зданий
2.5.1. Расчетные длины колонн;
2.5.2. Примеры расчета колонн;
2.6. Подкрановые конструкции
2.6.1. Общая характеристика подкрановых конструкций;
2.6.2. Нагрузки;
2.6.3. Особенности действительной работы подкрановых конструкций;
2.6.4. Конструктивные решения подкрановых балок;
2.6.5. Расчет подкрановых балок;
2.6.6. Опорные узлы подкрановых балок;
2.6.7. Крановые рельсы и их крепление к подкрановым балкам;
2.6.8. Особенности проектирования балок путей подвесных кранов
ГЛАВА 3 ОБЛЕГЧЕННЫЕ РАМНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
3.1. Технические решения
3.2. Типы рамных конструкций
3.2.1. Рамы из перфорированных двутавров;
3.2.2. Рамы с элементами переменной жесткости из прокатных двутавров;
3.2.3. Рамы с ригелем постоянного сечения с гибкой стенкой;
3.2.4. Каркасы рамно-балочного типа;
3.2.5. Облегченные рамы малых пролетов;
3.2.6. Каркасы зданий с применением решетчатых рам;
3.2.7. Особенности конструирования и расчета узловых соединений рам
ГЛАВА 4 КОНСТРУКЦИИ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ
4.1. Области применения
4.2. Объемно-планировочные и конструктивные решения многоэтажных зданий
4.3. Основные положения проектирования стальных конструкций многоэтажных
зданий
4.4. Нагрузки и воздействия на каркасы многоэтажных зданий
4.5. Особенности расчета конструкций
4.6. Конструкции элементов каркаса
ГЛАВА 5 АРОЧНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
5.1. Общие сведения
5.2. Особенности конструирования арок и опор
5.3. Компоновка арочных покрытий
5.4. Расчет арочных конструкций
5.4.1. Нагрузки и воздействия;
5.4.2. Расчет на прочность и устойчивость;
5.4.3. Расчет опорных частей
ГЛАВА 6 КУПОЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
6.1. Общие сведения
6.2. Принципы формообразования куполов
6.3. Узловые соединения элементов куполов
6.4. Расчет куполов
6.4.1. Ребристые купола;
6.4.2. Купола ребристо-кольцевые и ребристо-кольцевые со связями;
6.4.3. Сетчатые купола
ГЛАВА 7 ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ СТЕРЖНЕВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПЛОСКИХ ПОКРЫТИЙ
7.1. Принципы построения систем регулярной структуры.
Достоинства и недостатки структур
7.2. Конструкции структурных плит. Кристаллические структуры. Решения узлов
7.2.1. Виды кристаллических решеток, применяемые в структурах;
7.2.2. Конструкции структур и узлы сопряжений;
7.2.3. Системы опор и опорные узлы структурных плит;
7.2.4. Устройство кровли по структурным плитам
7.3. Особенности расчета структурных плит
7.3.1. Метод двойного перехода для приближенного расчета структурных плит;
7.3.2. Определение усилий в сечениях плиты с помощью справочных таблиц;
7.3.3. Особенности автоматизированного расчета структурных плит
7.4. Последовательность и особенности проектирования структурных плит.
Примеры приближенного расчета структурных плит
ГЛАВА 8 ВИСЯЧИЕ ПОКРЫТИЯ
8.1. Общие положения
8.1.1. Конструктивные особенности висячих покрытий;
8.1.2. Опорные конструкции покрытий;
8.1.3. Материалы;
8.1.4. Нагрузки;
8.1.5. Основы теории пологой гибкой нити
8.2. Однопоясные системы висячих покрытий с параллельными нитями
8.3. Однопоясные системы с радиальными нитями
8.3.1. Типы покрытий и их компоновка;
8.3.2. Конструкции и расчет опорных колец;
8.3.3. Особенности расчета покрытий
8.4. Висячие покрытия с нитями конечной изгибной жесткости
8.4.1. Общая характеристика и конструктивные особенности;
8.4.2. Нити, изгибающиеся под влиянием постоянной нагрузки;
8.4.3. Нити, не испытывающие изгиба под влиянием постоянной нагрузки;
8.5. Двухпоясные системы покрытий
8.5.1. Общая характеристика и конструктивные особенности;
8.5.2. Основы расчета двухпоясных систем;
8.5.3. Вантовые предварительно напряженные фермы
8.6. Перекрестные системы двоякой кривизны
8.6.1. Компоновка и работа несущих систем;
8.6.2. Особенности расчета перекрестных систем
8.7. Металлические висячие оболочки-мембраны
8.7.1. Общие положения;
8.7.2. Цилиндрические мембраны;
8.7.3. Провисающие мембраны;
8.7.4. Шатровые мембраны;
8.7.5. Гипары
ГЛАВА 9 РЕМОНТ И РЕКОНСТРУКЦИЯ СТАЛЬНЫХ КАРКАСОВ ЗДАНИЙ
9.1. Оценка технического состояния конструкций
9.1.1. Обследование металлических конструкций;
9.1.2. Дефекты и повреждения металлических конструкций;
9.1.3. Определение нагрузок;
9.1.4. Оценка качества стали эксплуатируемых конструкций.
Определение расчетных сопротивлений материала и соединений;
9.1.5. Проверочные расчеты конструкций;
9.1.6. Результаты оценки технического состояния конструкций
9.2. Усиление конструкций
9.2.1. Особенности расчета элементов и соединений, усиленных под нагрузкой;
9.2.2. Усиление балок;
9.2.3. Усиление стропильных ферм;
9.2.4. Усиление колонн;
9.2.5. Примеры расчета элементов и соединений, усиленных под нагрузкой
ГЛАВА 10 ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ
10.1. Кровельные настилы
10.1.1. Виды кровельных настилов;
10.1.2. Профилированные листы;
10.1.3. Расчет стальных профилированных листов;
10.2. Бескаркасные панели покрытия
10.2.1. Двухслойные бескаркасные панели (монопанели);
10.2.2. Трехслойные бескаркасные панели (типа «Сандвич»);
10.2.3. Каркасные панели
10.3. Стеновое ограждение
10.3.1. Конструктивные решения;
10.3.2. Фахверк стенового ограждения;
10.3.3. Расчет элементов фахверка;
10.3.4. Стены неотапливаемых и отапливаемых зданий;
10.3.5. Окна, двери, витражи, элементы интерьера
Читайте также: