Основные элементы каркасов одноэтажных производственных зданий (показать на схеме поперечного и продольного разрезов здания)

Поперечный разрез. Состав: колонна жестко соединенная с фундаментом, ригель шарнирно закрепленный с колонной

Продольный разрез Состав: колонны, подстропильные конструкции, плиты покрытия.

Каркасные несущие конструкции одноэтажных промышленных зда­ний состоят из поперечных рам и продольных связей между ними. Попе­речные рамы чаще всего образуются из защемленных в фундаментах колонн, шарнирно связанных с балками или фермами покрытия, которые вы­полняют функции ригелей рам. Роль продольных связей каркаса выпол­няют обвязочные, подстропильные и подкрановые балки (или фермы), спе­циальные связевые конструкции, а также панели или настилы покрытия, жестко связанные с верхним поясом ферм или балок Каркас воспринимает все постоянные и временные нагрузки, а также подверга­ется комплексу несиловых воздействий. Особый характер в промышленных зданиях приобретают несиловые воздействия на конструкции, вызванные технологическими особенностями" воздушной среды, в виде тепловых уда­ров, повышенного влагосодержания, наличия примесей химических ве­ществ, аэрозолей и пр. Поэтому для каркаса применяют наиболее проч­ные и долговечные материалы — железобетон (сборный или монолитный) и металл. Железобетонный каркас в сборном варианте применяется для боль­шинства одноэтажных зданий пролетной и ячейковой объемно-планировоч­ной структуры при наиболее распространенных объемно-планировочных параметрах и нагрузках. Применение железобетонных конструкций в этих условиях обеспечивает сокращение расхода стали на 50—60% ио сравне­нию со стальным каркасом. Применение стальных конструкций ограничивается «Техническими правилами по экономному расходованию основных строительных матери­алов» ТП 101-76. В связи с этим стальные конструкции применяют только в тех случаях, когда это необходимо, например для отапливаемых зда­ний с пролетами 30 м и более, при расчетной сейсмичности 8 и 9 баллов, в труднодоступных районах строительства, при больших динамических нагрузках и наличии технологических участков с интенсивным тепловым излучением.

Железобетонны е несущие конструкции покрытия проектируют из стержневых элементов (ферм, балок, арок или рам) в сочетании с плоскост­ными (панелями или настилами) либо пространственными в виде монолит­ных или сборных оболочек, сводов, куполов и др. Наиболее массовыми кон­струкциями индустриального изготовления являются стержневые и плос­костные. Стержневые — стропильные и подстропильные балки и фермы проектируют преимущественно предварительно напряженными из бетона марок М 300—М 500. Унифицированные конст­рукции балок применяют для покрытий с пролетами 6, 9, 12 и 18 м с наружным и внутрен­ним водоотводом и выполняют односкатными двускатными и с параллельными поясами. Балки пролетом 6 и 9 м имеют тавро­вое, а 12 и 18 м — двутавровое или сплошное сечение. Балки пролетом 18м устанавливают с шагом 6 или 12 м, балки мень­ших пролетов — с шагом 6 м. Для уменьшения массы балок в их стенках часто предусматри­вают сквозные отверстия, ис­пользуемые для пропуска ком­муникаций. Балки имеют за­кладные детали для связи с ко­лоннами и с панелями покрытия и крепления для опор подвес­ного транспорта

Стальные несущие конструкции Универсальным решением стальных несущих конструкций одноэтаж­ного здания является каркас, состоящий из отдельных поперечных рам, объединенных связями в единую пространственную устойчивую систему. Рассмотрим отдельные элементы каркаса.

Колонны. В чависимости от высоты здания и величины крановых на­грузок применяют колонны сплошной, сквозной или раздельной конст­рукции: Сплошные колонны постоянного сечения применяют в зданиях с ша­гом колонн до 12, высотой до 9, 6 м при грузоподъемности кранов до 20 т. Наиболее широко применяются сквозные колонны, обеспечивающие су­щественную экономию в расходе стали. Раздельные колонны применяют преимущественно при кранах грузоподъемностью свыше 100 т или при двухъярусном их расположении. Стальные поперечные рамы одноэтажных зданий обычно имеют расчет­ную схему с жесткой заделкой колонн в фундаменты и шарнирным сопря­жением со стропильной конструкцией. Нижняя часть колонны имеет расширение — «башмак», который за­вершается приваренной в торец к стволу колонны горизонтальной опорной стальной плитой. В сквозных и раздельных колоннах чаще используют отдельные опорные плиты под каждую ветвь. Шарнирное соединение стропильных конструкций с колонной осуще­ствляется на анкерных болтах аналогично связям в рамах железобетон­ного каркаса. Ригели поперечных рам каркаса выполняют в виде стропильных кон­струкций из балок двутаврового сечения или ферм перекрытия пролетов 12 и 18 м.

Конструкции ферм — сварные из стержней открытого (уголки, швел­леры, двутавры) или закрытого трубчатого профиля. Стержни открытого профиля соединяют в узлах ферм приваркой к плоским сталь­ным листам — фасовкам. В фермах из труб применяется бесфасоночное соединение стержней.

Связи, обеспечивающие пространственную устойчивость стального кар­каса, устраивают между колоннами и в покрытии. Между колоннами уста­навливают вертикальные продольные связи, аналогичные применяемым в железобетонном каркасе, в покрытиях — горизонтальные (продольные и поперечные) и вертикальные.

Тенденции развития и совершенствования маталлических конструкций промышленных зданий. Совершенствование металлических конструкций со­пряжено, главным образом, с улучшением исходных материалов и только, во вторую очередь, с улучшением типов конструкций. По данным ЦНИИ проы-зданйй, из возможной расчетной экономии металлопроката 80% может дать применение сталей с повышенными прочностными характеристиками и увеличение выпуска эффективных прокатных профилей (широкополочный двутавр и др.), а только 12% — усовершенствованные конструкции. Так, например, замена применяемой малоуглеродистой стали низколегированной повышенной прочности (с пределом текучести 330 и 400 кгс/мм2) обеспе­чивает сокращение расхода стали в растянутых элементах на 38%, в стро­пильных фермах — на 18%, в подкрановых балках — на 15 — 35% при общем снижении стоимости каркаса здания на 12— 19%.

Наряду с рассмотренными решениями несущих конструкций для боль­шепролетных сооружений получают применение висячие конструкции различных типов (тросовые, мембранные), а для временных промышлен­ных зданий — пневматические (воздухоопертые и пиевмокаркасные).