27.Стальной каркас 1-пролетного пром здания.Размещение колонн в плане.

Каркас, т. е. комплекс несущих конструкций, воспринимающий и пе­редающий на фундаменты нагрузки от веса ограждающих конструкций, технологического оборудования, атмосферные нагрузки и воздействия, нагрузки от внутрицехового транспорта (мостовые, подвесные, консоль­ные краны), температурные технологические воздействия и т.п., может выполняться из железобетона, смешанным (т.е. часть конструкций — железобетонные, часть — стальные) и стальным. Выбор материала кар­каса является важной технико-экономической задачей. Проектирование каркаса производственного здания начинают с вы­бора конструктивной схемы и ее компоновки. Исходным материалом яв­ляется технологическое задание, в котором даются расположение и га бариты агрегатов и оборудования цеха, количество кранов, их грузо­подъемность и режим работы. Технологическое задание содержит дан­ные о районе строительства, условиях эксплуатации цеха (освещенность, температурно-влажностный режим и т. п.).После выбора конструктивной схемы одновременно с компоновкой решаются принципиальные вопросы архитектурно-строительной части проекта (определяются ограждающие конструкции, назначается распо­ложение оконных, воротных проемов и т.п.).При компоновке конструктивной схемы каркаса решаются вопросы размещения колонн здания в плане, устанавливаются внутренние габа­риты здания, назначаются и взаимоувязываются размеры основных кон­структивных элементов каркаса.Колонны раз­мещают так, чтобы вместе с ригелями они образовывали поперечные рамы, т.е. в многопролетных цехах колонны разных рядов устанавли­ваются по одной оси. Согласно требованиям унификации промышленных зданий, расстоя­ния между колоннами поперек здания (размеры пролетов) назначают­ся в соответствии с укрупненным модулем, кратным 6 м (иногда 3 м); для производственных зданий l=18, 24, 30, 36 м и более. Расстояния между колоннами в продольном направлении (шаг колонн) также при­нимают кратными 6 м. У торцов зданий колонны обычно смещаются с мо­дульной сетки на 500 мм для возможности использования типовых ог­раждающих плит и панелей с номинальной длиной 6 или 12 м. Смеще­ние колонн с разбивочных осей имеет и недостатки, поскольку у торца здания продольные элементы стального каркаса получаются меньшей длины, что приводит к увеличению типоразмеров конструкций. При больших размерах здания в плане в элементах каркаса могут возникать большие дополнительные напряжения от изменения темпера­туры. Поэтому в необходимых случаях здание разрезают на отдельные блоки поперечными и продольными температурными швами. Наиболее распространенный способ устройства поперечных темпе­ратурных швов заключается в том, что в месте разрезки здания ставят две поперечные рамы (не связанные между собой какими-либо продоль­ными элементами), колонны которых смещают с оси на 500 мм в каж­дую сторону, подобно тому как это делают у торца здания.

29. Связи металлического каркаса промздания. Связи между колоннами. Связи по покрытиям.

Связи — это важные элементы стального каркаса, которые необхо­димы для:обеспечения неизменяемости пространственной системы каркаса и устойчивости его сжатых элементов;восприятия и передачи на фундаменты некоторых нагрузок (ветро­вых, горизонтальных от кранов);обеспечения совместной работы поперечных рам при местных нагруз­ках (например, крановых);создания жесткости каркаса, необходимой для обеспечения нормаль­ных условий эксплуатации;обеспечения условий высококачественного и удобного монтажа.Связи подразделяются на связи между колоннами и связи между фермами (связи шатра). Система связей между колоннами обеспечивает во время эксплуата­ции и монтажа геометрическую неизменяемость каркаса и его несущую способность в продольном направлении (воспринимая при этом неко­торые нагрузки), а также устойчивость колонн из плоскости попереч­ных рам. Для выполнения этих функций необходимы хотя бы один вертикаль­ный жесткий диск по длине температурного блока и система продоль­ных элементов, прикрепляющих колонны, не входящие в жесткий диск, к последнему. В жесткие диски включены две колонны, под­крановая балка, горизонтальные распорки и решетка, обеспечивающая при шарнирном соединении всех элементов диска геометрическую неиз­меняемость. Решетка чаще проектируется крестовой , элементы которой работают на растяжение при любом направлении сил, передаваемых на диск, и треугольной ,элементы которой работают на растяжение и сжатие. Схема решетки выбирается так, чтобы ее элементы было удобно крепить к колоннам (углы между вертикалью и элементами решетки близки к 45°). При больших шагах колони в нижней части колонны целесообразно устройство диска в виде двухшарнирной решетчатой рамы, а в верхней — использование подстро­пильной фермы. Верхние вертикальные связи следует размещать не только в торцо­вых панелях здания, но и в панелях, примыкающих к температурным швам, так как это повышает продольную жесткость верхней части кар­каса; кроме того, в процессе возведения цеха каждый температурный блок может в течение некоторого времени представлять собой самостоя­тельный конструктивный комплекс.Связи между фермами, создавая общую пространственную жесткость каркаса, обеспечивают: устойчивость сжатых элементов ригеля из плоскости ферм; перераспределение местных нагрузок (например, крано­вых), приложенных к одной из рам, на соседние рамы; удобство мон­тажа; заданную геометрию каркаса; восприятие и передачу на колонны некоторых нагрузок. Система связей покрытия состоит из горизонтальных и вертикаль­ных связей. Горизонтальные связи располагаются в плоскостях нижне­го, верхнего поясов ферм и верхнего пояса фонаря. Горизонтальные свя­зи состоят из поперечных и продольных. Элементы верхнего пояса стропильных ферм сжаты, поэтому необ­ходимо обеспечить их устойчивость из плоскости ферм. Ребра кровель­ных плит и прогоны могут рассматриваться как опоры, препятствующие смещению верхних узлов из плоскости фермы при условии, что они за­креплены от продольных перемещений связями.Для закрепления плит и прогонов от продольных смещений устраи­ваются поперечные связи по верхним поясам ферм, которые целесообразно располагать в торцах цеха с тем, чтобы они (вместе с поперечны­ми горизонтальными связями по нижним поясам ферм и вертикальны­ми связями) обеспечивали пространственную жесткость покрытия. При большой длине здания или температурного блока (более 144 м) уста­навливаются дополнительные поперечные связевые фермы. Это умень­шает поперечные перемещения поясов ферм, возникающие вследствие податливости связей. В зданиях с мостовыми кранами необходимо обеспечить горизонталь­ную жесткость каркаса как поперек, так и вдоль здания. При работе мостовых кранов возникают усилия, вызывающие поперечные и про­дольные деформации каркаса цеха. Если поперечная жесткость карка­са недостаточна, краны при движении могут заклиниваться, и наруша­ется нормальная их эксплуатация. Чрезмерные колебания каркаса соз­дают неблагоприятные условия для работы кранов и сохранности ог­раждающих конструкций. Поэтому в однопролетных зданиях большой высоты (Н₀>18 м), в зданиях с мостовыми кранами грузоподъемно­стью^ 10 т, с кранами тяжелого и весьма тяжелого режимов работы при любой грузоподъемности обязательна система связей по нижним поясам ферм. Горизонтальные силы от мостовых кранов воздействуют в попереч­ном направлении на одну плоскую раму или две-три смежные. Связи обеспечивают совместную работу системы плоских рам, вследствие че­го поперечные деформации каркаса от действия сосредоточенной силы значительно уменьшаются. Жесткость этих связей долж­на быть достаточной для того, чтобы вовлечь в работу соседние рамы, и их ширина обычно назначается равной длине первой панели нижнего пояса фермы. Вертикальные связи вместе с поперечными связевыми фермами по верхним и нижним поясам обеспечивают создание жестких простран­ственных блоков у торцов здания. К этим блокам распорками и растяж­ками привязывают промежуточные фермы. Конструктивная схема связей зависит главным образом от шага стропильных ферм. Для горизонтальных связей при шаге ферм 6 м обыч­но применяют крестовую решетку, раскосы которой работают только на растяжение. При шаге стропильных ферм 12 м диагональные элементы связей, даже работаю­щие только на растяжение, получаются слишком тяжелыми. Поэтому систему связей проектируют так, чтобы наиболее длинный элемент был не более 12 м, и этими элементами поддерживают диагонали.