Стальные несущие конструкции покрытий

Обновлено: 26.04.2024

При проектировании одноэтажного промышленного здания важное место отводится выбору типа покрытия, которое часто определяет основу его внешнего архитектурного облика и внутреннего пространства помещений. Одновременно выбор оптимальной конструкции покрытия играет весьма важную роль для правильного обоснования технико-экономической эффективности решения здания.

В состав ограждающей части покрытия могут входить: кровля (водоизоляционный слой) — чаще всего рулонный ковер, реже асбестоцементные волнистые листы; выравнивающий слой — стяжка из асфальта или цементного раствора (при необходимости); теплозащитный (термоизоляционный) слой, который в зависимости от местных условий может состоять из плит пено-бетонных, керамзитобетонных, минеральной пробки и т. п.; пароизоляция, предохраняющая теплоизоляционный слой от увлажнения водяными парами, проникающими в покрытие из помещения*; несущий настил, поддерживающий ограждающие элементы покрытий.

Ограждающие конструкции покрытий производственных зданий разделяют на холодные и утепленные. В неотапливаемых помещениях или в горячих цехах со значительными выделениями производственной теплоты (остывочные пролеты прокатных цехов и другие) ограждения покрытия проектируют холодными (термоизоляционный слой не укладывают), в отапливаемых — утепленными, исходя из требования исключения возможности конденсации влаги на внутренней их поверхности. В зданиях с незначительными избыточными тепловыделениями (цехи термические, горячей штамповки и т. п.) также устраивают утепленные покрытия.

В зависимости от производственного режима, климатического района и условий эксплуатации помещений к утепленным ограждающим конструкциям предъявляют различные теплотехнические требования, регламентируемые значениями, определяемыми расчетом по СНиП 11-3—79.

Покрытия по железобетонным панелям и настилам. В неотапливаемых производственных зданиях массового строительства часто в качестве несущих элементов покрытий применяют предварительно напряженные железобетонные ребристые плиты длиной 6 и 12 м при ширине 3, реже 1,5 м. Предпочтение следует отдавать крупноразмерным плитам шириной 3 м, позволяющим уменьшить трудоемкость монтажных работ и снизить расход материалов. В отапливаемых зданиях при шаге несущих стропильных конструкций покрытия, равном 6 м, используют панели из легких, ячеистых и других бетонов.

Существенное снижение массы покрытия может быть достигнуто, если придать плитам пространственную форму, например, при применении тонкостенного сводчатого настила типа КЖС для пролетов 18 и 24 м. Находят также применение железобетонные ребристые настилы типа 2Т, «Динакор» и «Воздуховод» при сетке колонн 12х 18 м.

Максимальное уменьшение числа операций, выполняемых на стройплощадке, достигается при использовании комплексного настила. Этот настил совмещает все необходимые функции и поступает с завода в полной готовности с уложенной паро-изоляцией, утеплителем, стяжкой и пр. После укладки настила заделывают швы, укладывают защитный слой и выполняют другие нетрудоемкие работы. При укладке плит на несущие конструкции покрытия необходимо обеспечить плотность их опирания и надежность крепления свариваемых стальных закладных деталей между собой, а также последующее замоноличивание стыков.


Рис. 1. Панели и настилы покрытий из тяжелых и легких бетонов в неотапливаемых и отапливаемых зданиях:

Покрытия следует, как правило, проектировать без прогонов с применением крупноразмерных плит. Покрытия с прогонами применяют для кровель с асбе-стоцементными, алюминиевыми и другими легкими настилами, а также в тех случаях, когда необходимо устроить в них много технологических отверстий.

Покрытия по стальным профилированным настилам. При строительстве главного корпуса Волжского автомобильного завода впервые в покрытии общей площадью 700 тыс. м2 был применен стальной оцинкованный ребристый настил толщиной 1 мм (без цементной стяжки под кровлю) с утеплителем. Высота настила 80 мм; ширина 600 и длина до 12 000 мм. нов и уложенных по ним плит.

Настил крепили к стальным конструкциям нам укладывают легкие армированные пли- покрытия (фонарям и прогонам) самонареты из ячеистого бетона, армоцемента размезающимися болтами диаметром 6 мм. Между ром 0,5×1,5 или 0,5×3,0 м. Такие плиты собой элементы настила соединяли на спе-совмещают несущие и теплозащитные функциальных заклепках диаметром 5 мм. ции, и их применяют в конструкциях над Различные типы стального профилированного несущего настила за последнее время получили применение в промышленном строительстве. Его изготовляют из стали толщиной 0,8…1,0 мм с высотой ребра 60…80 мм при ширине листов настила до 1250 мм и длине до 12 м. Настил укладывают по прогонам или несущим конструкциям покрытия. Снижение трудоемкости изготовления и монтажа конструкций с применением стального профилированного настила достигает порядка 25…40%. Эти конструкции покрытия надлежит применять при возможности обеспечения пожарной безопасности при строительстве и эксплуатации зданий. Для этого при проектировании необходимо применять водоизоляционный ковер повышенной прочности.


Рис. 2. Индустриальная конструкция комплексной панели:
1 — гидроизоляция; 2 — стяжка; 3 — теплоизоляция 4 — пароизоляция; 5 — железобетонная или легкобетонная плита

Рис. 3. Индустриальные конструкции покрытия по стальному настилу:
а — вид одного из вариантов настила; 6 — деталь покрытия; в — панель двухслойная (монопанель); г — то же, трехслойная (типа «сэндвич»); д — деформационный шов; е — установка водоприемной воронки; 1— защитный слой; 2 — водоизоляционный ковер; 3 — жесткий плитный утеплитель; 4 — слой рубероида; 5 — стальной профилированный настил;6 — вспенивающийся пенопласт; 7 — верхняя стальная обшивка;8 — то же, нижняя; 9 — заклепки комбинированные; 10— прогон; 11—самонарезающиеся болты

Покрытия из комбинированных кровельных плит и алюминиевых листов. В практике отечественного строительства находят применение конструкции из алюминиевых сплавов, обладающие высокими строительными качествами: прочностью, приближающейся к прочности стали; малой плотностью; высокой коррозионной устойчивостью; хорошей обрабатываемостью и легкостью формообразования.

На рис. 4, а—в показана ограждающая конструкция покрытия с волнистыми листами из алюминиевых сплавов для неотапливаемых зданий.

В ряде случаев в покрытиях применяли полимерные материалы, различные плиты с древесным наполнителем. Для устройства таких покрытий используют различные плиты — древесностружечные, древесноволокнистые и др. Необходимо учитывать, что полимерным кровельным материалам свойственны существенные недостатки — малая термостойкость, небольшой модуль упругости, а также их свойство старения под воздействием света и других климатических факторов (они теряют эластичность и становятся хрупкими).

Конструкции из различных древесных плит и пластмасс можно применять только при обеспечении их прочности и полной пожарной безопасности. Наиболее целесообразны комбинированные конструкции, сочетающие в себе пластмассы с другими прогрессивными строительными материалами (асбестоцементом, алюминием и др.).


Рис. 4. Ограждающая конструкция покрытия неотапливаемых зданий с волнистыми листами из алюминиевых сплавов:
а — вид листа; 6, в — детали крепления листов к несущим элементам; 1 — фасонный элемент; 2 — доска сечением 140 ×40 мм.

На рис. 5, а, б показана конструкция в виде настила из профилированного алюминиевого листа, предложенная ЦНИИпром-зданий. Разработаны также конструкции ас-бестоцементных панелей покрытия с воздушной прослойкой для естественной вентиляции, так как таким покрытиям необходимо создать нормальный влажностный режим.

Конструкции покрытия из асбестоце-иентных листов. Покрытия из асбестоце-ментных листов применяют главным образом в неотапливаемых зданиях. Неутепленные ограждающие конструкции можно устраивать из волнистых асбесто-цементных листов усиленного профиля по предварительно напряженным железобетонным прогонам. Преимуществом таких покрытий является их легкость, индустриаль-ность и экономичность. К недостаткам их следует отнести сравнительную хрупкость и возможность деформации листов при увлажнении. При одностороннем увлажнении асбестоцементные листы коробятся и дают усадку при высушивании, вследствие чего в жестко закрепленных листах покрытия возникают значительные напряжения, которые иногда вызывают в них трещины и разрушают кровлю. С целью предотвращения трещин применяют упруго-податливые крепления. Чтобы повысить стойкость относительно хрупких асбестоцементных листов, исключить коробление и замедлить их усадку, перед укладкой их в покрытие следует применять двустороннюю защитную алюминиево-битумную окраску.


Рис. 5. Ограждающая конструкция покрытия в отапливаемых зданиях:
а — с рулонной кровлей: 6 — то же, с вентилируемой кровлей из профилированных алюминиевых листов; 1,2 — фольгоизол и рубероид на битумной мастике; 3 — теплоизоляция из плит повышенной жесткости; 4 — профилированный алюминиевый лист; 5 — пароизоляция; 6 — прогон; 7 — деревянный брус 100 х 1 х 40 мм


Рис. 6. Конструкция покрытий из асбестоцемент-ных волнистых листов в неотапливаемых зданиях:
1 — прогон; 2 — кляммеры; 3 — верхний пояс фермы (балки); 4 — асбестоцементный лист


Рис. 7. Пример раскладки полотнищ гидроизоляционного ковра плоской кровли:
1 — основание; 2 — холодная грунтовка; 3 — дегтевая горячая мастика; 4 — толь-кожа (четыре слоя); 5 — первый слой гравия; 6 — то же, второй

Кровли и водоотвод с покрытий. В современном промышленном строительстве применяют скатные, малоуклонные кровли с гидроизоляционным ковром из рулонных материалов — рубероида, стеклоткани, гидроизола и др. В большинстве случаев рекомендуют покрытия отапливаемых зданий с рулонной или мастичной (безрулонной) кровлей проектировать малоуклонными — от 1,5 до 5%. В случаях применения более теппостойких мастик на отдельных участках допускается проектировать покрытия с несколько большим уклоном. В некоторых случаях устраивают кровли из волнистых асбестоцементных и алюминиевых листов.

Ранее допускалось устройство плоских, например, заливаемых водой кровель, конструкция которых применена Московским Промстройпроектом в ряде производственных зданий (например, на ткацкой фабрике в Черемушках). При реконструкции и капитальном ремонте таких зданий приходится сталкиваться с подобными конструкциями, поэтому их необходимо знать.


Рис. 8. Решение внутренних водостоков скатной кровли:
а — вариант с подпольным расположением трубопровода; б — пристенная ендова; в — средняя ендова; г — водосточная воронка; 1— парапетная панель; 2 — дюбеля через 600 мм; 3— стальные полосы 4×40 мм через 600 мм; 4 — обделка парапета из оцинкованной кровельной стали; 5 — стальная полоса 4 х 40 мм по всей длине; 6 — фартук из оцинкованной кровельной стали; 7 — переходный наклонный бортик из материалов основания под кровлю; 8 — защитный слой; 9 — водоприемный колпак; 10 — основной водоизоляционный слой; 11 — основание под кровлю; 12 — теплоизоляционный слой; 13 — плита покрытия; 14 — воронка; 15 — дополнительный водоизолирующий ковер; 16 —- чаша водоприемной воронки; 17 — зажимный хомут; 18 — обойма из це-ментно-песчаного раствора (легкого бетона); 19 — пароизоляция; 20 — накладная гайка с шайбой

Конструкции плоской кровли отличаются следующими качествами: многослойностью (тре

Несущие конструкции покрытия

Несущие конструкции покрытия, являющиеся важнейшим конструктивным элементом здания, принимают в зависимости от величины пролета, характера и значений действующих нагрузок, вида грузоподъемного оборудования, характера производства и других факторов.

По характеру работы они бывают плоскостные и пространственные. По материалу конструкции покрытия делят на железобетонные, металлические, деревянные и комбинированные. В связи с характером работы эти конструкции должны быть прочными, устойчивыми, долговечными, архитектурно-художественными и экономичными. Поэтому при выборе несущих конструкций покрытия производят тщательный технико-экономический анализ нескольких вариантов. Так, железобетонные конструкции огнестойкие, долговечные и часто более экономичные по сравнению со стальными. Стальные же имеют относительно небольшую массу, простые в изготовлении и монтаже, имеют высокую степень сборности. Деревянные конструкции отличаются легкостью, относительно небольшой стоимостью и при соответствующей защите – приемлемой огнестойкостью и долговечностью. Довольно эффективны комбинированные конструкции, которые состоят из нескольких видов материалов. При этом важно, чтобы каждый материал работал в тех условиях, которые для него наиболее благоприятные. Ниже рассматриваются основные виды несущих конструкций покрытий.

Железобетонные балки (рис.13.11) применяют при пролетах до 18 м. Они могут быть одно- и двухскатными. Для их изготовления используют предварительно напряженное армирование. На верхнем поясе балок предусматривают закладные детали для крепления панелей покрытия или прогонов. Балки крепят к колоннам сваркой закладных деталей (рис.13.11, д).

Более эффективны по сравнению с балками железобетонные фермы, которые используют в зданиях пролетом 18, 24, 30 и 36 м (рис.13.12). Они могут быть сегментные, арочные с параллельными поясами, треугольные и др. Между нижним и верхним поясами ферм размещают систему стоек и раскосов. Решетку ферм предусматривают таким образом, чтобы плиты перекрытий шириной 1,5 и 3,0 м опирались на фермы в узлах стоек и раскосов.

Широкое применение получили сегментные безраскосные железобетонные фермы пролетом 18 и 24 м. Для уменьшения уклона покрытия для многопролетных зданий предусматривают устройство на верхнем поясе таких ферм специальных стоек (столбиков), на которые опирают панели покрытия.

Межферменное пространство рекомендуется использовать для пропуска коммуникаций и устройства технических и межферменных этажей.

Крепят фермы к колоннам болтами и сваркой закладных элементов.

При шаге стропильных ферм и балок 6 м и шаге колонн средних рядов 12 м используют подстропильные железобетонные фермы и балки.

Рис.13.11 – Железобетонные балки покрытия:

а, г - односкатные и плоские двухтаврового сечения; б - то же, для многоскатных покрытий; в - решетчатая для многоскатных покрытий; д - узел опирания балки на колону;

1 - анкерный болт; 2 - шайба; 3 - опорная плита

Достаточно эффективными несущими конструкциями покрытий являются стальные стропильные подстропильные фермы (рис.13.13). Стропильные фермы применяют для пролетов 18, 24, 30, 36 м и более при шаге 6, 12 м.

Пояса и решетку ферм конструируют из уголков или труб и соединяют сваркой с помощью фасонок из листовой стали. Сечения полок поясов, стоек и раскосов принимают по расчету.

Рис.13.12 – Железобетонные фермы покрытия:

а - сегментная; б - арочная безраскосная; в - с параллельными поясами; г - трапецеидальная; д - фрагмент разреза покрытия здания с применением подстропильных ферм

Для многоэтажных промышленных зданий применяют балочные и безбалочные перекрытия. Балки перекрытий (ригели) изготовляют из бетона марок 200-400 координационными пролетами 6 и 9 м унифицированной высотой сечения 0,8 м. Балки могут иметь прямоугольное и тавровое сечение (рис.13.14). Ригели прямоугольного сечения делают при больших нагрузках. Соединение с колонной осуществляют путем опирания ригеля на консоль колонны.

Рис.13.13 – Стальные стропильные фермы:

а - основные типы ферм; б - узел опирания на колонну фермы с параллельными поясами при "нулевой" привязке; в - то же, полигональной при привязке 250 и 500 мм; г - то же, треугольной при "нулевой" привязке; 1 - надопорная стойка; 2 - колонна; 3 - ригель фахверка

Для многоэтажных зданий со сборным безбалочным каркасом с сеткой колонн 6х6 м применяют плоские плиты перекрытий сплошного сечения (надколонные и пролетные) толщиной 150 или 180 мм. Надколонные плиты устанавливают выступами в гнезда капители, предусмотренные по ее периметру, с образованием после замоноличивания железобетонных шпонок.

Рис.13.14. –Конструкции перекрытий многоэтажных промышленных зданий:

а - балочное перекрытие; б - безбалочное перекрытие; в - опирание ригеля прямоугольного сечения; г – то же, таврового сечения; 1 - колонна; 2 - ригель; 3 - панель перекрытия; 4 - капитель; 5 - надколонные плиты; 6 - пролетная плита; 7 - бетон; 8 - полка для опирания плиты перекрытия; 9 - стыковая накладка; 10 - стальной оголовник; 11 - выпуски арматуры

Для устройства помещений, имеющих значительные размеры, используют большепролетные и пространственные конструкции покрытий. Покрытия в большепролетных зданиях бывают плоскостные, пространственные и висящие.

Большепролетными плоскостными покрытиями являются железобетонные и стальные фермы (рис.13.15). Железобетонные фермы пролетом до 96 м изготовляют из бетона М500 с предварительно напряженным нижним поясом. Используют также сборные и монолитные рамы и арки, имеющие различные пролеты.

Рис.13.15 – Большепролетные плоскостные покрытия:

а - с железобетонными фермами пролетом 96 м;

б - с металлическими рамами пролетом 80 м

Пространственные покрытия выполняют из плоскостных элементов, монолитно связанных между собой и работающих как цельная конструкция, или в виде оболочек (рис.13.16). Оболочки, которые могут перекрыть большие пролеты, имеют незначительную толщину 30-100 мм, так как бетон в этом случае работает в основном на сжатие.

Оболочки могут быть цилиндрические, купольные, параболоидные и др. Хорошие показатели имеет покрытие из длинных цилиндрических оболочек, применяемых при сетке колонн 12х24 м и более.

Устраивают также висячие покрытия, которые работают на растяжение (рис.13.17). Висячие конструкции делятся на вантовые и собственно висящие.

Несущими элементами в вантовых покрытиях являются тросы и вантовые прямолинейные элементы. В качестве настилов используют алюминиево-пластмассовые панели, коробчатые настилы из стеклопластиков и сотовые панели. Вантовые покрытия могут быть пролетом 100 м и более.

Рис.13.16 – Примеры покрытий в виде оболочек:

а - шедовое с диафрагмами в виде железобетонных арок; б – то же, в виде стальных ферм криволинейного очертания

Рис.13.17 – Висящие покрытия:

В собственно висячих покрытиях несущими конструкциями являются мембраны и гибкие нити, криволинейно очерченные под действием приложенной к ним нагрузки.

В промышленном строительстве широко используют и пневматические конструкции. Принцип возведения их основан на том, что во внутреннее замкнутое пространство мягких оболочек нагнетают атмосферный воздух, который растягивает оболочку, придавая ей заданную форму, устойчивость и несущую способность. Материал оболочек этих зданий должен быть воздухонепроницаемым, эластичным, прочным, легким, долговечным и надежным в эксплуатации.

Ограждающие конструкции покрытий промышленных зданий

- несущий на­стил, под­держивающий ограждающие элементы покрытий – прогоны или плитф покрытия.

Ограждающие конструкции покры­тий производственных зданий разделя­ют на холодные и утепленные.

В неотапливаемых помещениях или в го­рячих цехах со значительными выделе­ниями производственной теп­лоты (остывочные пролеты прокатных цехов и др.) ограждения покрытия проекти­руют холодными (термоизоляцион­ный слой не укладывают), в отаплива­емых – утепленными, исходя из требо­вания исключения возмож­ности кон­денсации влаги на их внутренней по­верхности.

В зданиях с не­значительными избыточными тепловыделениями (цехи термические, горя­чей штамповки и т. п.) также устраивают утепленные покрытия.

В зависимости от требуемого эксплуатационного режима ограж­дающая часть покрытий может быть вентилируемой, частично вентили­руемой и невентилируемой.

Невентилируемые ограждения проектируют над помещениями с сухим и нормальным влажностным режимом (φ < 60 %) и при других условиях, обеспечивающих надежную пароизоляцию уте­плителя.

Вентилируемые и частично вентилируемые устраивают над отапли­ваемыми помещениями с влажным и мокрым режимом (φ > 60 %), когда недопустима конденсация влаги на внутренней поверхности ограждения, если другие конструктивные меры не обеспечивают нормальной влажно­сти покрытия.

Для естественной вентиляции покрытий в ограждении предусматри­вают воздушные прослойки, каналы или борозды, сообщающиеся с наруж­ным воздухом через отверстия в карнизной части стены, коньке и около световых фонарей.

Вентиляционные продухи, отводя из-под кровельного ковра водяные пары, способствуют высыханию утеплителя.

Ограждающую часть покрытия можно укладывать на прогоны, а крупноразмерные панели непосредственно на стропильные конструкции.

Покрытия по прогонам

Покрытия с прогонами применяют для кровель с асбестоцемент­ными, алюминиевыми и др. легкими настилами, а также в тех случаях, ко­гда необходимо иметь много технологических отверстий.


Покрытия по прогонам:

1 – стропильная конструкция (ферма, балка); 2 – прогон; 3 – плита покрытия

Для отапливаемых зданий в качестве плит покрытия, укладываемых по прогонам могут быть использованы :

– плиты из легкого бетона, для изготовления плит исполь­зуют бетоны марок 100–150 и сварные арматурные сетки; швы между пли­тами заливают цементно-песчаным раствором;

– асбестоцементная панель, плиты состоят из двух фигур­ных асбестоцементных листов, соединенных заклепками или на клею, тор­цевых листов и минерального утеплителя, толщина листов 8–10 мм., плиты укладывают на прогоны и крепят к ним кляммерами, а между собой – стальными накладками, швы заделывают упругими прокладками и масти­кой по плитам устраивают рулонную или мастичную кровлю;

– каркасная асбестоцементная панель, панель состоит из четырех асбестоцементных швеллеров, между которыми уложен эф­фективный утеплитель, сверху и снизу конструкция обшита плоскими асбестоцементными листами; длина панели 1,5; 3 м;

– монопанели, это утепленное покрытие с металлическим профилированным настилом; стальные профлисты штампуют из оцинко­ванных листов толщиной 1–1,75 мм, шириной 600–1000 мм, и высотой 40–80 мм. Профлист крепят к прогонам при помощи заклепок или самонаре­зающимися болтами.

б


в

Прогоны:

а – стальные прогоны; б – железобетонные прогоны; в – решетчатые прогоны длиной 12 м




б


в


г

Плиты покрытия для отапливаемых зданий:

а – легкобетонные плиты; б – асбестоцементная панель: 1 – прогон; 2 – бобышка 40×102×120 мм; 3 – утеплитель; 4 – пароизоляция; 5 – упругая прокладка; 6 – герметизирующая мастика; 7 – рулонный ковер; в – каркасная асбестоцементная панель: 1– асбоцементный плоский лист обшивки; 2 – каркас из асбоцементных швеллеров; 3 – утеплитель; г – утепленное покрытие с металлическим профилированным настилом: 1 – эффективный утеплитель; 2 – стальной профлист; 3 – плоский стальной лист

Для неотапливаемых зданий в качестве покрытий по прогонам мо­гут быть использованы :

– армоцементная плита, изготавливается из бетона марки 300, армированного стальной сеткой; шаг продольных и поперечных ре­бер в плите равен 250 мм; толщина плит до 20 мм;

– асбестоцементные волнистые и плоские листы, крепят асбестоцементные листы к прогонам крюками или крямме­рами; кряммеры размещают на гребне второй волны при уклонах около 10 % продольные и поперечные швы между листами следует герметизировать прокладками из упругих материалов;

– стальные профилированные и плоские листы.





Плиты покрытия для неотапливаемых зданий:

а – армоцементная плита; б – покрытия из асбестоцементных волнистых листов; в – ребристая железобетонная панель

Покрытия без прогонов

На их устройство меньше расходуется металла, и они менее трудо­емки по сравнению с покрытиями по прогонам.

Для устройства беспро­гонных покрытий используют крупноразмерные панели, которые опирают не посредственно на несущие конструкции покрытия.

Для неотапливаемых зданий используют железобетонные ребристые плиты покрытия.

Для отапливаемых зданий могут быть использованы :

Комплексная панель покрытия. Она состоит из железо­бетонной ребристой плиты и наклеенных на нее в заводских условиях слоя пароизоляции, утеплителя и нижнего слоя кровли. После укладки панелей заделывают швы, укладывают защитный слой и выполняют другие нетру­доемкие работы.


Конструкция комплек­сной панели:

1 – гидроизоляция; 2 – стяжка; 3 – теплоизоляция; 4 – пароизоляция; 5 – железобетонная или легкобетонная плита.

Панели из ячеистых и легких бетонов. Наиболее эффективным является утепленное покрытие с применением ячеистых или легкобетонных настилов, совмещающих ограждающие и несущие функ­ции.

Такие панели могут быть плоскими и ребристыми.

Плоские панели изготовляют из ячеистого бетона марки не ниже 40 и армируют плоскими сетками и каркасами.

Ребристые панели изготовляют из легкого бетона марки не ниже 50 плотностью до 1200 кг/м 3 . Ребра армируют плоскими каркасами с рабочей ненапрягаемой арматурой, полку – проволочными сет­ками.


Панели из ячеистых бетонов


Панели из легкого бетона

Покрытия с на­стилами из легких и ячеистых бетонов дополнительно не утепляют, т. к. в этих настилах совмещаются несущие и теплоизоли­рующие функции.

Для утепления покрытий из обычных железобетонных плит или панелей в конструкцию покрытия вводят утеплитель, толщину которого определяют теплотехническим расчетом.

Материал утеплителя должен обладать малой плотностью, достаточ­нойпрочностью, малой деформативностью, незначительным водопогла­щением и обеспечивать индустриальность устройства покрытия.

Для теплоизоляции покрытий применяют плиты из ячеистых бето­нов, перлитобетонные, минераловатные гидрофобизированные, стеклопла­стовые гидрофобизированные, пенополистирольные и др.

Сыпучие мате­риалы (крошку из ячеистых бетонов, керамзитовый гравий, пемзу, туф, шлак и др.) используют в исключительных случаях – при отсутствии плит­ных утеплителей.

Неотъемлемым элементом утепленных покрытий является пароизо­ляция, располагаемая под утеплителем и препятствующая прониканию в его толщу водяных паров внутреннего воздуха.

Рулонную пароизоляцию устраивают из нескольких слоев рубероида, пергамина, толя или гидро­изола.

Рекомендуемые плитные утеплители для покрытий промышленных зданий

п/п

Наименование

кг/м 3

Воздействие к температуре

Унифицированная толщина (мм)

ГОСТ

Плиты минераловатные жесткие и полужесткие на синтетическом или битумном связующем

Стальные несущие конструкции покрытия

В зависимости от габаритов здания, наличия и вида подъемно-транспортного оборудования и конструкции покрытия применяют колонны сплошного и сквозного типов с постоянным или переменным по высоте сечением (рис. 8.1).


Рис. 8.1 Основные типы стальных колонн: а – сплошного постоянного сечения для зданий без мостовых кранов; б – сплошного постоянного сечения для зданий без мостовых кранов двухветвевого сечения; в – сплошного сечения для зданий оборудованных мостовыми кранами; г – для зданий, оборудованных мостовыми кранами, двухветвевого переменного сечения; д –для зданий, оборудованных мостовыми кранами, раздельного типа переменного сечения.

Колонны сплошного постоянного сечения (рис. 8.1 а) используют в зданиях без мостовых кранов высотой до 8,4 м. В зависимости от шага каркаса колонны крайних рядов имеют кривизну «0» (при шаге 6 м) и «250» (при шаге 12 м).

В зданиях без опорных мостовых кранов высотой от 9,6 до 18 м применяют колонны сквозного двухветвевого сечения с двухплоскостной безраскосной решеткой (рис. 8.1 б). ветви колонн выполняют из двутавров от №20 до №70. Расстояние между ветвями единое для средних и крайних колонн – 800 мм. Колонны рассчитаны на привязку к продольным разбивочным осям – 250 мм.

Для зданий высотой от 8,4 до 9,6 м, оборудованных мостовыми опорными кранами грузоподъемностью до 20 т, разработаны колонны сплошного постоянного сечения (рис. 8.1 в). Для зданий с кранами до 50 т и высотой 10,8 – 18 м – двухветвевые колонны (рис. 8.1 г). Двухветвевые колонны могут быть использованы в зданиях пролетами 18, 24, 30 и 36 м с шагом колонн по крайним и средним рядам 12 м. Их выполняют ступенчатыми. Подкрановая решетчатая часть состоит из двух ветвей: наружной, выполняемой, как правило, из прокатных и гнутых швеллеров, и подкрановой – из широкополочных двутавров. Решетку подкрановой части выполняют обычно раскосной, двухплоскостной из прокатных уголков.

При использовании в зданиях кранов грузоподъемностью более 50 т, а также при их двухъярусном расположении или на случай предполагаемого расширения производства применяют колонны раздельного типа (рис. 8.1 д).

Стальные колонны могут применяться в районах с расчетной температурой наружного воздуха до -40ºС для отапливаемых зданий и до -30ºС для неотапливаемых зданий, возводимых в I-IV ветровых и снеговых районах.

Базы колонн имеют опорные плиты или траверсы, которые заделывают в фундамент на глубину от -0,300 до -1,000 в зависимости от типа колонны (рис. 8.2).


Рис. 8.2 Базы стальных колонн: а, б – база колонн с опорными плитами; в, г – база колонн с траверсами; д – база двухветвевой колонны.

база колонны – конструктивный элемент металлической колонны, расположенный в нижней ее части и служащий для ее крепления к фундаменту.

Двухветвевые колонны имеют раздельные базы (рис. 8.2 д), которые с помощью анкерных болтов крепится к фундаментам.

Анкерный болт – крепежная деталь, предназначенная для соединения строительных конструкций, нижним концом закрепленная в теле фундамента, на другом конце имеющая нарезку под болт.

Верх колонн (оголовок) конструктивно решается в зависимости от способа соединения со стропильными конструкциями покрытия. Более подробно будет рассмотрен в разделе «Несущие конструкции покрытия».

Подкрановые балки

По статической (расчетной) схеме подразделяют на разрезные и неразрезные. Наиболее распространены разрезные балки, т.к. они просты по конструкции, менее чувствительны к осадкам опор, несложны в монтаже, но по сравнению с неразрезными имеют большую высоту и более материалоемки. При том неразрезные балки сложнее монтировать и перевозить.

По сечению подкрановые балки подразделяют на сплошные и решетчатые (рис. 8.3). Балки сплошного сечения, устанавливаемые при шаге колонн 6 м и небольшой грузоподъемности кранов, изготавливают из прокатных двутавров с усилением верхнего пояса стальным листом или уголками (рис. 8.3 а).


Рис. 8.3 Стальные подкрановые балки: а – сплошного сечения из прокатных двутавров с усилением верхних полок; б – сплошного сечения, сварные; в – сплошного сечения, клепаные; г – сквозного сечения; д – крепление балок к колонне; е - крепление балок к стальной колонне; ж – крепление рельса к балке крюками; з – крепление рельса к балке лапками; 1 – тормозная балка; 2 – крепежная планка; 3 – упорный уголок; 4 – стальная фасонка; 5 – подставка; 6 – цементно-песчаный раствор; 7 – опорное ребро; 8 – рельс; 9 – крюк; 10 – стальная лапа.

Для зданий с пролетами 18, 24, 30 и 36 м и с шагом колонн 6 и 12 м, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью от 5 до 50 т, применяют балки сплошного сечения в виде сварных двутавров (рис. 8.3 б).

Высота балок на опоре составляет от 700 до 1450 мм, ширина верхнего пояса 320 и 400 мм, нижнего 200 и 250 мм. Толщина листа для верхних поясов – 10÷16мм, для нижних 10 мм и для стенок – 6, 8 10 и 12 мм. Стенки балок усиливают поперечными ребрами жесткости.

Подкрановые балки для кранов грузоподъемностью 50 т и более, могут быть клепанными из низколегированной стали (рис. 8.3 в). Для восприятия горизонтальных усилий, возникающих при поперечном торможении крана, предусмотрены тормозные балки или фермы (рис. 8.3 б; поз. 1).

Решетчатые подкрановые балки в виде шпренгельных систем более экономичны по сравнению со сплошными, т.к. расход стали на 20% меньше.

Подкрановые балки опирают на консоли колонн и крепят анкерными болтами (при железобетонных колоннах) и планками.

Между собой балки соединяют болтами, пропущенными через опорные (торцевые) ребра.

Стальные рельсы под краны к металлическим балкам крепят парными крюками или лапками (рис. 8.3 ж, з), на расстоянии 750 мм друг от друга. На концах подкрановых путей устраивают упоры-амортизаторы, исключающие удары кранов в торцевые стены здания.

Стальные несущие конструкции покрытия

Стропильные фермы

Ферма (франц. ferme от лат. firmus - прочный) – сквозная несущая конструкция, состоящая из стержней, расположенных в одной плоскости и соединенных между собой в узлах таким способом, что они образуют геометрически неизменяемую решетчатую систему.

Фермы относятся к плоскостным конструкциям, т.е. работающим в одной вертикальной плоскости, проходящей через ее опоры.

В качестве стропильных конструкций покрытия наибольшее распространение получили фермы, которые по форме бывают с параллельными поясами, полигональные, треугольные (рис. 8.4).


Рис. 8.4 Стальные стропильные фермы: а – с параллельными поясами; б – полигональная; в – треугольная; г – с параллельными поясами из круглых труб; д – узлы ферм с параллельными поясами из уголков; е – узлы ферм с параллельными поясами из широкополочных двутавров; ж – узлы ферм с параллельными поясами из гнутосварных профилей прямоугольного соединения; з – узлы ферм с параллельными поясами из круглых труб.

Фермы с параллельными поясами применяют для плоских и малоуклонных кровель (1,5%) в отапливаемых зданиях. Полигональные фермы с уклоном верхнего пояса 1:8 применяют для скатных покрытий из рулонной кровли, а треугольные с уклоном верхнего пояса 1:3,5 – для однопролетных, неотапливаемых зданий с наружным водостоком под кровлю из асбестоцементных или стальных листов.

Унифицированные стальные фермы имеют пролеты от 18 до 36 м. В целях унификации узловых соединений решетку в фермах принимают треугольной. Длина панелей верхнего пояса фермы принята 3 м при использовании в покрытии железобетонных плит шириной 3 м. При использовании в покрытии прогонов или плит шириной 1,5 м, длина панелей верхнего пояса может быть уменьшена введением в решетку фермы шпренгелей (на рис. 8.4а показаны пунктиром).

Шпренгель – конструктивный элемент фермы состоящий из стоек и раскосов, вводимый в ее решетку для уменьшения длины панели верхнего пояса.

Высота ферм на опоре:

- с параллельными поясами – 2550 и 3750 мм;

- полигональных 2200 мм;

- треугольных – 450 мм.

Пояса и решетку ферм выполняют из спаренных прокатных уголков, широкополочных тавров и двутавров, замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения и из круглых труб.

Шаг стропильных ферм зависит от конструкции покрытия и составляет от 3 до 12 м.

Подстропильные фермы

Подстропильные фермы применяются в том случае, если шаг стропильных ферм (1,5; 3; 6 м) меньше шага колонн основного каркаса (12÷24 м) (рис. 8.5).

Для стропильных ферм из прокатных уголков применяют подстропильные фермы с параллельными поясами длиной от 12 до 24 м, высота фермы составляет 3130 мм, (рис. 8.5 а).

Они имеют опорную стойку из двутавра, в нижней части которой предусмотрен столик для опирания стропильных ферм.

Для стропильных ферм из труб и из широкополочных двутавров применяют треугольные подстропильные фермы длиной 12 м (рис. 8.5 б). Высота подстропильных ферм из труб – 2830 мм, из двутавров – 3000 мм.

Подстропильные фермы из гнутых профилей выполняют с параллельными поясами высотой – 1700 мм (рис. 8.5 в).

Крепление стропильных и подстропильных ферм к оголовкам колонн выполняют на болтах.


Рис. 8.5 Стальные подстропильные фермы: а – для стропильных ферм из горячекатаных уголков; б – для ферм из широкополочных двутавров и труб; в – для ферм из гнутых профилей прямоугольного сечения.

Связи в покрытии

Пространственную жесткость и устойчивость плоскостных конструкций обеспечивают системой связей, устанавливаемых между этими конструкциями.

Плоскостная конструкция – плоскостной является конструкция, работающая в одной вертикальной плоскости, проходящей через ее опоры

Для повышения устойчивости зданий предусматривают систему вертикальных и горизонтальных связей между колоннами каркаса и в покрытии. В данном разделе рассмотрены связи в покрытии зданий со стальным каркасом.

В покрытиях зданий со стальными фермами предусматривают горизонтальные связи в плоскостях верхних и нижних поясов стропильных ферм, а также вертикальные связи между фермами.

На рис. 8.6 рассмотрены типы связей, устанавливаемых в покрытии при уклоне верхнего пояса 1,5% с ограждением из железобетонных плит.


Рис. 8.6 Связи в покрытии со стальными фермами: а – по верхним поясам стропильных ферм; б – по нижним поясам стропильных ферм; 1 – распорки; 2 – растяжки; 3 – раскосы; 4 – вертикальные связи; 5 – стропильные фермы; 6 – связные фермы.

Связи по верхним поясам стропильных ферм состоят из распорок, раскосов и растяжек, монтируемых в пределах фонарного проема покрытия (рис. 8.6 а).

По нижним поясам стропильных ферм (рис. 8.6 б) в систему связей входят: поперечные горизонтальные связевые фермы, размещенные в торцах температурного отсека здания (при длине отсека более 96 м устанавливают также промежуточные связевые формы через 42-60 м); продольные горизонтальные связевые фермы, размещаемые в одно-, двух- и трехпролетных зданиях только вдоль крайних рядов колонн, а в зданиях с числом пролетов более трех – также и вдоль средних рядов колонн через 2-3 пролета (в зависимости от режима работы); - распорки и растяжки.

Вертикальные связи располагают вдоль стоек стропильных и фонарных ферм с интервалом 6-12 м. ставят их по нижним поясам стропильных ферм в местах размещения поперечных горизонтальных связей (рис. 8.6 позиция 4).

Покрытия по прогонам

Ограждающая часть покрытия может быть устроена из мелкоразмерных элементов с применением железобетонных или стальных прогонов.

Покрытия по прогонам устраивают, когда из-за недостаточной жесткости плит, настилов и листов требуется их опирание с ограниченным пролетом (3… 4 м), т.е. меньше шага стропильных конструкций покрытия (6 и 12 м).

Железобетонные прогоны из-за большой массы применяют редко, хотя они позволяют экономить сталь до 8 кг на 1 м 2 покрытия.

В данной теме рассмотрены стальные прогоны.

На рис. 8.7 представлены типы стальных прогонов.


Рис. 8.7 Типы прогонов: а – стальные гнутого профиля; б – стальные прокатного профиля; в – решетчатые прогоны длиной 12 м.

При шаге ферм 12 м прогоны из прокатных профилей становятся невыгодными. Их заменяют (сквозными) решетчатыми прогонами, которые представляют собой легкие фермы из тонких прокатных профилей и круглой стали (рис. 8.7 в).

На рис. 8.8 приведен пример расчетной схемы, узлов и характеристик прогона длиной 12 м.


Рис. 8.8 Типовой прогон пролетом 12 м: а – геометрическая схема; б – узлы; в – таблица технических характеристик.

Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе.

Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям .

Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы.



Большепролетные и пространственные несущие покрытия, конструктивное решение

Необходимость устройства большепролетных покрытий (9 м и более) в основном возникает при проектировании общественных и промышленных зданий. Общественные здания с большими пролетами – это зрелищные, спортивные, торговые, выставочные, учебные и др. здания зального типа. В промышленных зданиях устройство таких покрытий необходимо по требованиям технологического процесса – в цехах с громоздким оборудованием (тяжелое машиностроение), в зданиях ТЭЦ, АЭС, в ангарах для самолетов и т. п. зданиях.

Большепролетные покрытия классифицируются по следующим признакам:

1) по конструктивной системе:

а) плоскостные покрытия:

– большепролетные настилы выполняются пролетами 9, 12, 15, 18 и 24 м в виде тонкостенных железобетонных ребристых плит или плит коробчатого сечения – см. рис. 3.50. Такие настилы одновременно являются несущей и ограждающей конструкцией покрытия и применяются в общественных и жилых зданиях.


Рис. 3.50. Типовые сборные железобетонные настилы покрытий:

в – двухконсольная типа 2Т;

г– коробчатого сечения;

– балки, фермы,арки и рамы (см. рис. 3.51) являются несущими конструкциями в большепролетных покрытиях и устанавливаются на колонны каркаса или на несущие стены здания с шагом 6 или 12 м с последующей укладкой на них плит покрытия или металлического профилированного настила. Пролет балок составляет 9 ¸ 18 м, ферм – 18 ¸ 96 м, рам и арок – 12 ¸ 80 м.


Рис. 3.51. Плоскостные несущие конструкции покрытий:

а – типовые сборные железобетонные балки;

б – типовые сборные железобетонные фермы;

в – двухшарнирная металлическая рама пролетом 80 м

б) пространственные покрытия:

– своды, купола,оболочки, складки отличаются большим разнообразием форм и применяются при проектировании как общественных, так и промышленных зданий – см. рис. 3.52, 3.53. Большинство данных конструкций покрытий одновременно выполняют несущие и ограждающие функции в здании.

Пространственные большепролетные покрытия являются наиболее перспективными и экономичными. Выбор геометрических форм пространственных конструкций производят с учетом функциональных, градостроительных и эстетических требований, а также условий рациональной статической работы и членения поверхностей на сборные элементы, отвечающие индустриальности изготовления и монтажа.

Пролет пространственных покрытий может составлять 18 ¸ 100 м ;

– висячие покрытия, в которых основными несущими конструкциями являются гибкие тросы, воспринимающие только растягивающие усилия – см. рис. 2.43.

Висячие покрытия состоят из трех основных частей: несущей конструкции, опорных контуров и плит ограждения. В качестве несущих конструкций применяются вантовые (тросовые) системы, комбинированные системы из вант и балок, а также вантовые фермы. Висячие покрытия отличаются высокой прочностью, гибкостью, долговечностью, а также малым расходом стали. Данный тип большепролетных покрытий применяется при проектировании общественных и промышленных зданий с пролетами 18 ¸ 100 м .

в) деревянные (пролетом до 30 м).


Рис. 3.52. Основные формы большепролетных пространственных покрытий:

а – цилиндрический свод;

б – крестовый свод;

в – сомкнутый свод;

д – парусный свод;

е– пологая оболочка;

ж – бочарный свод;

з – лотковый свод;

и– поверхность в форме гиперболического параболоида;


к – покрытие из четырех оболочек в форме гиперболического параболоида

Читайте также: