1. Компоновка каркаса здания

1.1. Разработка схемы поперечных рам, связей и фахверка

Исходные данные для проектирования (по заданию):

Длина здания 129,8 м. Шаг колонн – 11,8 м. Отметка оголовка подкранового рельса 6,8 м. Один пролет 13м. Сопротивление грунта 0,24 МПа. Элемент покрытия для расчета – балка двухскатная решетчатая. Класс по условиям эксплуатации ХF4. Предусмотрен мостовой кран грузоподъемности 12,5 т.

Основными элементами несущего железобетонного каркаса промышленного здания, воспринимающего почти все нагрузки, являются плоские поперечные рамы, образованные колоннами и несущеми стропильными конструкциями. В продольном направлении элементами каркаса являются: подкрановые балки, ригели стенового ограждения, плиты покрытия, подстропильные фермы.

Система конструктивных элементов, служащая для поддержания стенового ограждения и восприятияветровой нагрузки, называется фахверком. При самонесущих стенах, а также с длинами панелей, равными шагу колонн, необходимости в конструкции фахверка нет.

Принимаем торцевой и продольный фахверк сечением 250 х 250 мм.

Важными элементами стального каркаса промышленного здания являются связи. Надлежащая компоновка связей обеспечивает совместную работу конструкций каркаса, что имеет большое значение для повышения жесткости сооружения и экономии материала. Связи, предназначенные для восприятия определенных силовых воздействий, должны обеспечивать последовательное доведение усилий от места приложения нагрузки до фундамента здания.

Система связей между колоннами обеспечивает геометрическую неизменяемость каркаса в продольном направлении и устойчивость из плоскости поперечных рам. Вертикальные связи ставят в середине цеха и между крайними колоннами.

Связи по покрытию устраивают для обеспечения пространственной жесткости каркаса, устойчивость покрытия в целом и отдельных его частей.

В состав вертикальных связей входят:

- связи между стропильными балками или фермами для включения кровельного диска из плит покрытия в совместную работу с поперечными рамами; эти связи в виде крестовой решетки из стальных уголков устанавливаются между стропильными балками или фермами в плоскостях продольных рядов колонн в крайних ячейках каждого температурного блока и крепятся с помощью сварки к закладным деталям опорных сечений стропильных балок или ферм;

- стальные распорки, устанавливаемые в остальных ячейках в той же плоскости в уровене верха колонн для перекдачи горизонтальных нагрузок на все колонны в продольном направлении;

- вертикальные крестовые или портальные связи из стальных профилей, устанавливаемые для увеличения общей устойчивости здания в каждом продольном ряду между двумя смежными колоннами в середине температурных блоков; они крепятся к закладным деталям железобетонных колонн с помощью косынок. Эти связи вверху достигают подкрановых балок.

Поскольку высота стропильной конструкции на опоре менее 800мм, то вертикальные связи между балками не ставятся.

1.2. Определение генеральных размеров поперечной рамы цеха

Компоновку поперечной рамы начинают с установления основных габаритных размеров элементов конструкций в плоскости рамы. Вертикальные габариты здания зависят от технологических условий производства и определяются расстоянием от уровня пола до головки кранового рельса h₁=6,8 м (по заданию) и расстоянием от головки кранового рельса до низа конструкций покрытия h₂.

Размер h₂ диктуется высотой мостового крана:

h₂ = h_k + 100 мм

где 100 мм - зазор по технике безопасности;

При мостовом кране грузоподъеностью 12,5т его высота 1900 мм:

h₂ = 1900 + 100 2000 мм.

Высота цеха от уровня пола до низа стропильных ферм hh₁ + h₂ ,

h₁ = 6,8м - заданная по условиям технологии отметка головки кранового рельса.

h680020008800 мм.

Размер верхней части колонны - Н_вh_пкбh_р  h₂,

где h_пкб — высота подкрановой балки, принимаем высоту подкрановой балки h_б = 670 мм.

h_р — высота кранового рельса, принимаемая в зависимости от грузоподъемности крана (принимаем 130 мм);

Н_в 670  130  2000 2800 мм.

Высота нижней части колонны - Н_нhHв + 0,15,

где 0,15м – расстояние от уровня пола до обреза фундамента.

Н_н8800 2800 + 150 6150 мм.

Общая высота колонны от защемления колонны в фундамент до низа ригеля:

Н_кН_вН_н28006150 = 8950 мм

В зданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 т включительно при шаге колонн 6м и высоте от пола до низа несу­щих конструкций покрытия 16,2 и 18 м, а также при шаге колонн 12 м и высоте 8,4 - 18 м наружные грани колонн смещаются в наружную сторону от продольных разбивочных осей на 250 мм.

Сечение колонны – сплошное.

Принимаем сечение надкрановой части колонны крайней колонны h_в х b_в = 600 x 400мм, средней h_в х b_в = 600 x 400мм.

Сечение нижней части колонны принимаем :

h_н х b_н = 800 х 400 - для колонны крайнего ряда

h_н х b_н = 1000 х 400 - для колонны среднего ряда

Высоту стропильной балки определяют из условия H_б , но не менее 790 мм.

Принимаем высоту балки H_б = 790 мм, уклон 1/12, тогда высота балки в середине пролета 0,790+13,0/(2х12)=1,35 м