- •3. Укрупнение элементов
- •§ XIII.1. Конструктивные схемы зданий
- •6. Система связей
- •§ XIII.2. Расчет поперечной рамы
- •3. Определение усилий в колоннах от нагрузок
- •4. Особенности определения усилий в двухветвеиных колоннах
- •7. Подкрановые балки
- •§ X1ii.3. Конструкции покрытии
- •1. Плиты покрытий
- •8. Фермы
- •§ XI.1. Классификация плоских перекрытий
- •§ XI.2. Балочные сборные перекрытия
- •1. Компоновка конструктивной схемы перекрытия
- •2. Проектирование плит перекрытий
- •3. Проектирование ригеля
- •§ XI.3. Ребристые монолитные перекрытия с балочными плитами
- •1. Компоновка конструктивной схемы перекрытия
- •2. Расчет плиты, второстепенных и главных балок
- •3. Конструирование плиты, второстепенных и главных балок
- •§XI.4. Ребристые монолитные перекрытия с плитами, опертыми по контуру
- •1. Конструктивные схемы перекрытий
- •2. Расчет и конструирование плит, опертых по контуру
- •3. Расчет и конструирование балок
- •§XI.5. Балочные сборно-монолитные перекрытия
- •2. Конструкции сборно-монолитных перекрытий
- •§ XI.6. Безбалочные перекрытия
- •2. Безбалочные монолитные перекрытия
- •3. Безбалочные сборно-монолитные перекрытия
КРАТКИЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ КУРСА
«ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ И КАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ» для ФБФО часть 3
Оглавление
№ |
Наименование темы |
лек |
стр |
1 |
Промышленные и гражданские здания. Принципы проектирования cборных элементов. Конструктивные схемы. Деформационные швы |
1 |
|
2 |
Одноэтажные промышленные здания Общие сведения. Компоновка зданий. Каркасы. |
1 |
6 |
|
Обеспечение устойчивости. Системы связей. |
1 |
6 |
3 |
Основы расчета О.П.З, нагрузки, определение усилий. |
2 |
7 |
4 |
Основы проектирования и расчета колонн промышленных зданий, сплошные и сквозные. |
2 |
9 |
|
Основы проектирования и расчета плит покрытий. |
2 |
|
|
Основы проектирования и расчета стропильных и подстропильных балок. |
|
|
|
Основы проектирования и расчета ферм и арок. Узлы. |
3 |
|
|
Основы проектирования и расчета подкрановых балок. |
3 |
16 |
|
Конструктивные схемы многоэтажных промышленных и гражданских зданий. Узлы. Основы расчета многоэтажных зданий. Обеспечение устойчивости. Связи |
4 |
|
|
Конструирование и основы расчета монолитных рам. Узлы |
5 |
|
|
Тонкостенные пространственные покрытия. Общие сведения. Классификация. цилиндрические оболочки. Оболочки двоякой кривизны складчатые покрытия |
|
|
|
Инженерные сооружения. Основы конструирования и расчета. силосы Бункера. Основы конструирования и расчет. Подпорные стены, башни силосы. |
|
|
|
Особенности железобетонных конструкций зданий и сооружений, эксплуатируемых и возводимых в сейсмических районах. |
|
|
|
Перспективы дальнейшего развития ж. конструкций |
|
|
Лекция 1
1. Конструктивные схемы
Конструктивные схемы зданий, могут быть каркасными и панельными (бескаркасными), многоэтажными и одноэтажными. Каркас многоэтажного здания образуется из основных вертикальных и горизонтальных элементов — колонн и ригелей (рис. Х.1). В каркасном здании горизонтальные воздействия (ветер, сейсмика и т. п.) могут восприниматься совместно каркасом и вертикальными связевыми диафрагмами, соединенными перекрытиями в единую пространственную систему, В многоэтажном панельном здании горизонтальные воздействия воспринимаются совместно поперечными и продольными стенами, также соединенными перекрытиями в пространственную систему. Каркас одноэтажного здания образуется из колонн, заделанных в фундамент, и ригелей, шарнирно или жестко соединенных с колоннами.
Рис. Х.1. Железобетонный каркас многоэтажного здания
2. Деформационные швы
В большинстве случаев железобетонные конструкции представляют собой статически неопределимые системы, и поэтому от изменения температуры, усадки бетона, от неравномерной осадки фундаментов в них возникают дополнительные усилия, что может привести к появлению трещин или к разрушению части конструкции.
Чтобы уменьшить усилия, железобетонные конструкции делят по длине и ширине температурно-усадочными швами на отдельные части — деформационные блоки. Если расстояние между температурно-усадочными швами не превышает пределов, указанных в табл. Х.1, на температуру и усадку можно не рассчитывать.
Таблица Х.1. Наибольшие расстояния между температурно-усадочными швами
Температурно-усадочные швы выполняются в надземной части здания — от кровли до верха фундамента, разделяя при этом перекрытия и стены. Ширина температурно-усадочных швов обычно составляет 2—3 см, она уточняется расчетом в зависимости от длины температурного блока и температурного перепада. Наиболее четкий температурно-усадочный шов конструкции здания создается устройством парных колонн и парных балок по ним (рис. Х.2, а).
Осадочные швы устраивают между частями зданий разной высоты или в зданиях, возводимых на участке с разнородными грунтами; такими швами делят и фундаменты (рис. Х.2, б). Осадочные швы можно устраивать также с помощью вкладного пролета из плит и балок (рис. Х.2,в). Осадочный шов служит одновременно и температурно-усадочным швом здания.
Рис. Х.2. Деформационные швы: а — температурный шов на парных колоннах;
б — осадочный шов на парных колоннах; в — осадочный шов с вкладным пролетом
§ Х.2. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СБОРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Типизация сборных элементов
Производство сборных железобетонных элементов наиболее эффективно в том случае, когда на заводе изготовляют серии однотипных элементов. Технологический процесс при этом совершенствуется, снижается стоимость изделий и трудоемкость изготовления, улучшается их качество. Отсюда вытекает важнейшее требование: число типов элементов в здании было ограниченным, а применение их — массовым
С этой целью элементы типизируют, т. е. для каждого конструктивного элемента отбирают наиболее рациональный, тип конструкции с лучшими по сравнению с другими решениями технико-экономическими показателями (расход материалов, масса, трудоемкость изготовления и монтажа, стоимость). Выбранный таким образом тип элемента принимается для массового заводского изготовления.
2. Унификация размеров и конструктивных схем зданий
Чтобы типовые элементы можно было широко применять в различных зданиях, расстояния между колоннами в плане (сетка колонн) и высоты этажей унифицируют, т. е. приводят к ограниченному числу размеров.
Основой унификации размеров служит единая модульная система, предусматривающая градацию размеров на базе модуля 100 мм или укрупненного модуля, кратного 100 мм.
Для одноэтажных промышленных зданий с мостовыми кранами расстояние между разбивочными осями в продольном направлении (шаг колонн) принято равным 6 или 12 м, а между разбивочными осями в поперечном направлении это расстояние (пролеты здания) принято кратным укрупненному модулю 6 м, т. е. 18, 24, 30 м и т. д. (рис. Х.З, а). Высота конструкции принята кратной модулю 1,2 м,
Рис. Х.З. Унифицированные размеры промышленных зданий
3. Укрупнение элементов
Сборные железобетонные элементы конструкций зданий необходимо укрупнять. При монтаже зданий из укрупненных элементов сокращается число монтажных операций, уменьшается число стыковых сопряжений, повышается степень заводской готовности элементов, а следовательно, уменьшается объем отделочных работ на площадке. Так, для гражданских зданий рационально панели перекрытий выполнять размером на комнату, панели стен — высотой в этаж и шириной на комнату.
КОНСТРУКЦИИ ОДНОЭТАЖНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИИ
§ XIII.1. Конструктивные схемы зданий
1. Элементы конструкций
Для металлургической, машиностроительной, легкой и других отраслей промышленности возводятся (рис. XIII.1,а). Конструктивной и технологической особенностью одноэтажные каркасные здания является оборудование их транспортными средствами — мостовыми и подвесными кранами. Мостовые краны перемещаются по специальным путям, опертым на колонны; подвесные краны перемещаются по путям, подвешенным к элементам покрытия.
Рис' X1U.1. Одноэтажное промышленное здание с мостовыми кранами
а - конструктивный поперечный разрез; б - схема поперечной рамы, в- схема продольной рамы
Рис. XI 11.2. Одноэтажные промышленные здания с плоским покрытием
1 — длинномерные плиты покрытия; 2 — продольные балки
К элементам конструкции одноэтажного каркасного здания с балочным покрытием относятся колонны (стойки), заделанные в фундаментах, ригели покрытия (балки, фермы, арки), опирающиеся на колонны, панели покрытия, уложенные по ригелям, подкрановые балки, световые или аэрационные фонари. Основная конструкция каркаса — поперечная рама, образованная колоннами и ригелями.
Пространственная жесткость и устойчивость одноэтажного каркасного здания достигаются защемлением колонн в фундаментах. В поперечном направлении пространственная жесткость здания обеспечивается поперечными рамами, в продольном — продольными рамами, образованными теми же колоннами, элементами покрытия, подкрановыми балками и вертикальными связями (рис. XIII.1,6, в).
Одноэтажные производственные здания могут быть также с плоским покрытием без фонарей.
Компоновка здания
Сетка колонн одноэтажных каркасных зданий с мостовыми кранами в зависимости от технологии производственного процесса может быть 12X18, 12X24, 12X30 или 6X18, 6X24, 6X30 м. Шаг колонн принимается преимущественно 12 м, если при этом шаге используются стеновые панели длиной 6 м, то по наружным осям кроме основных колонн устанавливают промежуточные (фахверковые) колонны. При шаге колонн 12 м возможен шаг ригелей 6 м с использованием в качестве промежуточной опоры подстропильной фермы (рис. XIII.4). В целях сохранения однотипности элементов покрытия колонны крайнего ряда располагают так, чтобы разбивочная ось ряда проходила на расстоянии 250 мм от наружной грани колонны (рис. XIII.5). Колонны торцов здания смещают с поперечной разбивочной оси на 500 мм (рис. XII 1.6,б). Продольный температурный шов выполняют, как правило, на спаренных колоннах со вставкой (рис. XIII.6, в), при этом колонны у температурного шва имеют привязку к продольным разбивочным осям 250 мм (или нулевую при 6м).
Рис. XII 1.4. Конструктивные схемы здания при шаге колонн
а- 6 м с подстропильными фермами; б - 12 м без подстропильных ферм
Рис. XIII.5. Привязка элементов конструкций к разбивочным осям на поперечном разрезе
Поперечные рамы
Ригели поперечных рам по своей конструкции могут быть сплошными или сквозными, а соединение их со стойками жесткое или шарнирное. Жесткое соединение ригелей и колонн рамы приводит к уменьшению изгибающих моментов, однако при этом не достигается независимая типизация ригелей и колонн рамы, так как нагрузка, приложенная к колонне, вызывает изгибающие моменты и в ригеле, а нагрузка, приложенная к ригелю, вызывает изгибающие моменты и в колоннах (рис. Х1П.7,а). При шарнирном соединении возможна независимая типизация ригелей и колонн, так как в этом случае нагрузки, приложенные к одному из элементов, не вызывают изгибающих моментов в другом (рис. XIII.7,б). Шарнирное соединение ригелей с колоннами упрощает форму и конструкцию стыка, отвечает требованиям заводского производства.
Конструкции одноэтажных рам с шарнирными узлами приняты в качестве типовых.
Сплошные колонны применяют при кранах rpyзоподъемностью до 30 т и относительно небольшой высоте здания; сквозные колонны — при кранах грузоподъемностью 30 т и больше и высоте здания более 12 м. Размеры сечения колонны в надкрановой части назначают с учетом опирания ригелей, непосредственно на торец колонны без устройства специальных консолей. Высота сечения принимается: для средних колонн Н2=500 или 600 мм, для крайних колонн Н2=380 или 600 мм; ширина сечения средних и крайних колоннb=400...600 мм (большие размеры сечения колонны принимают при шаге 12 м). Сквозные колонны имеют в нижней подкрановой части две ветви, соединенные короткими распорками — ригелями. Для средних колонн в нижней подкрановой части допускают смещение оси ветви с оси подкрановой балки и принимают высоту всего сеченияh1= 1200...1600мм, для крайних колонн принимают h1= 1000...1300 мм. При этом принимают размеры высоты сечения ветвиh= 250 или 300 мм и ширины сечения ветвиb= 500 или 600 мм. Кроме того,b= (1/25... 1/30)Н.
Расстояние между осями распорок принимают (8— 10)h. Распорки размещают так, чтобы размер от уровня пола до низа первой надземной распорки составлял не менее 1,8 м и между ветвями обеспечивался удобный проход. Нижняя распорка располагается ниже уровня пола. Высоту сечения распорки принимают (1,5—2)h,
Соединение двухветвенной колонны с фундаментом осуществляют в одном общем стакане или же в двух отдельных стаканах; во втором соединении объем укладываемого на монтаже бетона уменьшается (рис. XIII. 10). Глубину заделки колонны в стакане фундамента принимают равной большему из двух размеров:
Рис. XIII.7. К выбору рациональной конструкции поперечной рамы; эпюры моментов
а - при жестком соединении ригеля с колонной; б - при шарнирном соединении