Общие сведения о каркасных зданиях

Железобетонный каркас промышленного здания может быть монолитным сборным. В целях индустриализации строительства применяют только сборный каркас, основные элементы которого рассматриваются ниже.

Колоны сборного каркаса (рис 4.6) бывают двух основных типов: для зданий с мостовыми кранами и для зданий без мостовых кранов.

В одноэтажных промышленных зданиях применяют унифицированные сборные сплошные железобетонные колонны прямоугольного сечения (рис. 3.6, а, б, в, г) и сквозные двухветвевые (рис 4.6, д, е).

Для зданий высотой Н от отметки пола (±0,00) до низа несущих конструкций покрытия 10,8 м применяют бесконсольные колонны прямоугольного сечения с едиными размерами сторон по всей высоте. Средние колонны имеют вверху две небольшие консоли для опирания несущих конструкций покрытия.

Для зданий, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью 10-50 т, применяют колонны как прямоугольного сечения, так и двухветвевые.

Средние колонны устраивают с двумя подкрановыми консолями, а крайние (пристенные) - с односторонним расположением подкрановых консолей.

Двухветвевые колонны предназначены для зданий с пролетами 18, 24 и 30 м, имеющих высоту Н до низа стропильных конструкций 10,8; 12,6; 14,4; 16,2 и 18 м и оборудованных кранами грузоподъемностью 10, 20, 30 и 50 т с шагом колонн 6 (только крайних) или 12 м.

Глубина заделки колонн в грунт а (рис. 3.6) ниже нулевой отметки принимается 0,9 м - для колонн в зданиях без подвесного и с подвесным транспортом; 1 м - для колонн прямоугольного сечения в зданиях с мостовыми кранами; 1,05 м - для двухветвевых колонн высотой 10,8 м и 1,35 м -для таких же колонн большей высоты.

Колонны с элементами каркаса сопрягают сваркой стальных закладных деталей с последующим их обетонированием, причем в колоннах, расположенных по наружным продольным рядам, закладывают также стальные детали для крепления к ним крупноразмерных элементов - наружных стен.

Фундаменты под колонны промышленных зданий по способу их возведения могут быть монолитные и сборные. Колонны каркаса в большинстве случаев устанавливают на отдельно стоящие железобетонные фундаменты ступенчатой формы стаканного типа. При монтаже нижнюю часть стержня колонны заводят в стакан фундамента, и после выверки правильности установки колонны ее замоноличивают.

Значительно реже под ряды колонн устраивают ленточные фундаменты.

Сборные фундаменты могут быть: одноблочные (рис. 3.7, а); двухблочные (рис. 3.7, б) и многоблочные (рис. 3.7, в).

Фундаментные бати, монтируемые под наружные стены (рис. 3.8), выносят за грани колонн, а укладываемые под внутренне стены располагают между колоннами по линии их осей и делают таврового, трапецеидального и реже прямоугольного сечения с шириной поверху, соответствующей толщине устанавливаемой на них стены.

Чтобы обеспечить расположение фундаментных балок на определенном уровне, их иногда укладывают не на обрезы фундаментов, а на столбики (подбетонку), устанавливаемые на эти обрезы.

Зазоры между торцами балок, а также между колоннами и гранями балок заполняют бетоном. Верхнюю грань фундаментной балки располагают на 50 мм ниже уровня пола помещения, который в свою очередь делается на 150 мм выше отметки спланированной вокруг здания земли.

Для защиты фундаментных балок от деформаций, которые могут возникнуть под действием увеличивающихся в объеме при замерзании пучинистых грунтов, а также в целях борьбы с промерзанием пола вдоль стен, балку с боков и снизу засыпают шлаком. Поверх фундаментных балок укладывают гидроизоляцию из двух слоев рулонных материалов на мастике. На поверхности земли вдоль фундаментных балок устраивают отмостку или тротуар.

Подкрановые балки бывают сплошного таврового и двутаврового сечения. Кроме того, бывают балки решетчатые, которые применяют, главным образом, при больших пролетах.

Опирать рельс на железобетонную подкрановую балку рекомендуется через тонкую упругую прокладку из прорезиненной ткани толщиной 8-10 мм или неармированной литой резины, укладываемой под подошву рельса по всей длине пути.

В пределах одного температурного блока рельсы сваривают в одну плеть. Не рекомендуется совмещать температурный шов в рельсах с температурным швом в подкрановых балках. Рельсы крепят при помощи лапок-прижимов и вертикальных прижимных болтов. В торцах здания на подкрановых балках устанавливают упоры для мостовых кранов.

Несущие конструкции покрытий подразделяют на: основные, несущие элементы ограждающей части и подстропильные конструкции.

Основными несущими конструкциями перекрывают пролеты и в зависимости от их величины применяет железобетонные односкатные и двускатные балки, фермы, арки, рамы и пространственные системы. Эти конструкции изготавливают, цельными, длиной, равной величине перекрываемого пролета, и в виде блочных конструкций, собираемых из отдельных блоков в элементы требуемой длины путем укрупнительной сборки перед монтажом.

При пролетах 6,0-18,0 м применяют односкатные и двускатные железобетонные балки двутаврового сечения (рис. 3.9, а, б, г, е). Иногда в целях уменьшения веса балки в ее стенке устраивают отверстия различного очертания.

Балки с параллельными поясами (рис. 3.9, в, д, ж) предназначены для зданий с плоскими крышами.

При монтаже опорную часть балки прикрепляют к колонне посредством анкерных болтов, выпущенных из колонн и проходящих через опорный лист, приваренный к балке. После монтажа закладные детали балок и колонн сваривают.

Для перекрытия пролетов от 18 до 25 м и выше применяют сборные железобетонные фермы (рис. 3.10), которые могут быть цельными и составными. Составные фермы монтируют из двух полуферм.

Верхний пояс ферм может иметь различное очертание, в зависимости от которого ферма получает название - сегментная, арочная, треугольная и с параллельными поясами. В качестве типовых в номенклатуре приняты первые и последние.

Укрупнительную сборку ферм осуществляют на строительной площадке. Элементы фермы в стыках соединяют накладками из листовой стали, привариваемыми к закладным деталям, в свою очередь приваренным к арматуре при изготовлении ферм с заполнением зазора цементным раствором.

При пролетах от 30,0 м и выше более экономичными, чем фермы, становятся арки (рис. 3.11).

В двух- и трехшарнирных арках распор воспринимается затяжкой или передается на опоры. Бесшарнирные арки всегда делают без затяжек.

Самыми распространенными являются двухшарнирные арки (рис. 3.11, б), наиболее простые в изготовлении и монтаже. В трехшарнирных арках (рис. 3.11, в) наличие ключевого шарнира несколько осложняет конструкцию самой арки и кровли. Бесшарнирные арки (рис. 3.11, а) наиболее легкие, однако они требуют устройства мощных опор.

Опорами арок при небольших пролетах могут служить колонны здания или специальные фундаменты. При больших пролетах арки опирают только на фундаменты.

Сборные арки чаще всего состоят из двух полуарок, которые в свою очередь собирают из блоков. Сечение арки обычно делают двутавровым. Общий вид сборной двухшарнирной арки показан на рис. 3.11, г.

Рамы делают монолитными (рис. 3.12, а) и сборными (рис. 3.12, б). Рама состоит из стоек и ригелей, жестко связанных между собой. Ригели могут иметь различное очертание - прямолинейное, ломаное и криволинейное. Стойки опирают на самостоятельные фундаменты. Многопролетные рамы применяют в зданиях большой ширины с многоскатным покрытием.

Пространственные тонкостенные конструкции целесообразны для покрытий больших пролетов и при устройстве отдельных элементов покрытий. К таким конструкциям относят длинные и короткие оболочки, складки и купола. На рис. 3.13 изображена сборная оболочка двоякой кривизны, размерами в плане 40x40 м. Оболочка собирается из плоских плит толщиной 25-40 мм с ребрами по контуру. Диафрагмами оболочки служат четыре контурных арки.

Приведенные пространственные конструкции не исчерпывают все многообразие, а дают лишь представление о них.

Связи. Чтобы обеспечить жесткость покрытия, придать устойчивость сжатым поясам ригелей поперечных рам, воспринять ветровые нагрузки, действующие на торцы здания, и тормозные усилия кранов, устраивают связи. Система их во взаимодействии с основными элементами каркаса обеспечивает пространственную жесткость здания. Связи разделяют на вертикальные и горизонтальные.

Вертикальные связи между колоннами устанавливают для обеспечения жесткости каркаса в продольном направлении в каждом ряду. Их изготовляют из металла прокатных профилей. Для крепления вертикальных связей (на сварке) в колоннах предусматривают дополнительные закладные детали.

Для восприятия сил, возникающих при торможении кранов и действии ветра на торец здания, в крайних пролетах между несущими конструкциями покрытия устанавливают горизонтальные связи.

Связи устраивают в виде диафрагм, которые прикрепляют к поясам балки или фермы покрытия и к верху колонн сваркой.

Стальные колонны. Стальные колонны в поперечном сечении делаются сплошными из листовой стали или представляют собой комбинацию прокатных профилей (швеллеров, двутавров, уголков, листов), связанных между собой накладками.

Стальная колонна состоит из стержня и нижней части - базы (башмака) (рис. 3.14).Колонна раздельного типа состоит из двух рядов поставленных стержней (шатровой и подкрановой ветви), соединенных между собой, но раздельно воспринимающих нагрузку от шатра и крана (рис. 3.14, г). Шатром называют совокупность конструкций покрытия (фермы, прогоны, связи).

Контрольные вопросы

1. Расскажите о зданиях из крупных блоков.

2. Что представляют собой здания из панелей?

3. Какие конструктивные схемы жилых зданий из объемных элементов Вам известны? Что представляет собой объемный блок?

4. Назовите основные типы железобетонных колонн.

5. Какие конструкции фундаментов под колонны Вы знаете? В чем заключаются их достоинства и недостатки?

6. Что представляют собой фундаментные балки? Как их опирают на фундаменты?

7. Каково назначение подкрановых балок? В чем заключается их конструктивная особенность?

8. Какие железобетонные балки для покрытий применяются при строительстве промышленных зданий? Назовите их основные характеристики и условия применения.

9. Какие сборные железобетонные фермы Вы знаете? Укажите их разновидности и конструкции арок, рам и оболочек.

10.Для чего предназначены связи между элементами каркаса здания?

11.Назовите типы конструкций стальных колонн.