Казбек-Казиев_Архитектурные конструкции_1989
.pdf116
зданий, рекомендуемые строительные решения и т. п.
Для всех зданий, и производственных, и гражданских, обязательны также требования, предопределяемые классом здания по капитальности и т. п. (см. разд. I).
Основным материалом каркасов и несущих элементов покрытий является сборный железобетон. Монолитный железобетон применяется редко, равно как и кирпич (для стен), алюминий и др. Стальные конструкции используют обычно в виде ферм, прогонов; стальными выполняют колонны при большой высоте одноэтажного здания. Применение стали всегда требует специальных обоснований.
Алюминиевые конструкции отличаются легкостью при высокой несущей способности, поэтому имеет смысл применять их в конструкциях покрытий больших пролетов.
Деревянные конструкции эффективны особенно в производственных зданиях с агрессивной химической средой. Ограничения их применения: способность к загниванию, усушке или разбуханию, возгораемость. Из деревянных перспективнее других клееные конструкции.
|
|
|
|
|
|
Объемно-пространственным |
эле- |
|||||
XI.3. |
Основы проектирования |
|
ментом (ОПЭ). называется часть зда- |
|||||||||
|
ния |
с |
размерами равными высоте |
|
|
|||||||
|
одноэтажных зданий. |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
этажа |
пролeту и шагу |
или, |
что то |
||||||
|
Унификация, схемы |
решений |
||||||||||
|
жё, |
с |
габаритами УТП и шага. Для |
|||||||||
|
При строительстве |
зданий |
по |
каждого варианта |
таких размеров |
|||||||
индивидуальным |
проектам |
(спорт- |
принят определенный тип ОПЭ, вклю- |
|||||||||
комплексы и т. п.) стремление к до- |
чающий подтипы ОПЭ (рис. XI.5,б): |
|||||||||||
стижению архитектурно-художествен- |
1 , 3 |
— угловые; 2 — торцевые; 4 — бо- |
||||||||||
ной выразительности не противоречит |
ковые; 5—-средние; 6, 8 — боковые у |
|||||||||||
общей направленности нашего строи- |
температурного шва; 7 — средние у |
|||||||||||
тельства — его индустриализации. Да- |
температурного шва и т. п. |
|
|
|||||||||
же в пределах индивидуального про- |
Из набора ОПЭ определенного ти- |
|||||||||||
екта всегда имеется возможность и |
па собирается унифицированная типо- |
|||||||||||
необходимость в |
достаточном |
объеме |
вая секция (УТС), габариты которой |
|||||||||
применять изделия по каталогам. Что |
зависят от технологического процесса |
|||||||||||
же касается промышленного строи- |
и других данных. Чаще такая секция |
|||||||||||
тельства, то, как уже отмечено, оно |
представляет собой температурный от- |
|
||||||||||
ориентировано в основном на приме- |
сек здания; длина и ширина |
такого |
||||||||||
нение |
унифицированных |
изделий |
и |
отсека |
определяются |
допустимыми |
||||||
решений. Создана межотраслевая си- |
'расстояниями между |
температурными |
||||||||||
стема унификации строительных ре- |
швами. |
|
|
|
|
|
Глава XI. Общие сведения |
11 |
|
7 |
|
|
Блокируя УТС между собой, мож- |
В одноэтажных каркасных здани- |
|||
но получить объемно-планировочное |
ях для колонн крайних рядов приме- |
|||
решение здания в целом с готовым |
няют два варианта привязок к про- |
|||
типовым |
конструктивным решением |
дольным осям здания: нулевую и |
||
(рис. XI.5, г, д,е). |
унифицированных |
250 мм (рис. Х1.6,а, б, в); внутренние |
||
Использование |
плоскости наружных стен размещают |
|||
решений |
производственных |
зданий |
с отступом 30 мм (для закладных |
|
требует |
соблюдения единых |
правил |
деталей и т. п.) от граней колонн. |
|
привязки конструктивных элементов к |
Привязка 250 мм требует доборных |
|||
координационным |
(разбивочным) |
элементов в покрытии для заполнения |
||
осям. |
|
|
|
зазора между стеной и стропильными |
Рис. XI.5. Унификация проектных решений одноэтажных производственных
зданий:
а~ унифицированные типовой пролет (УТП) и объемно-пространственный элемент (ОПЭ)- б —компоновка здания из унифицированных типовых секций (УТЬ) 1—1,
[_2 и'1—3 — температурных блоков, составленных из ОПЭ подтипов 1...В; в — набор УТС типа I; г — прием компоновки здания из УТС типа I; О, е — то же, из УТС типов 1, I I , III
1 18 |
Глава XI. Общие сведения |
|
|
Рис. XI.6. Привязка элементов одноэтажных зданий к продольным и поперечным разбивочным осям:
а — схема плана; б , в — нулевая привязка колонн и наружных стен к продольным разбивочным осям; г, д, е — привязки колонн и вставки между продольными осями в местах продольных температурных швов в з д а н и я х с п р о л е т а м и о д и н а к о в о й высоты: ж — п р и в я з к а к о л о н н н а р у ж н о г о р я д а 2 5 0 м м ; и — привязка к поперечным разбивочным осям в
торцах зданий; к, л, м — привязка колонн и вставки между разбивочными осями в местах перепада высот параллельных пролетов; к, о — привязки в местах поперечных температурных швов; п, р — то же, при взаимно перпендикулярном примыкании пролетов; с, т — привязка несущих наружных стен
Глава XI. Общие сведения
конструкциями; поэтому нулевая привязка предпочтительнее, но привязка 250 мм необходима в связи с увеличением сечений верхних ветвей колонн высоких зданий и увеличением грузоподъемности кранов и т. п. Ее применяют: при кранах грузоподъемностью 30 и 50 т и высоте здания 12 м и бо- л е е , п р и ш а г е к о л о н н 6 м ; п р и шаге—12 м и при грузоподъемности кранов до 20 т; при стальном каркасе и т. п. При кранах с тяжелым режимом работы размер той же привязки может доходить и до 500 мм.
Колонны средних рядов имеют так называемую «осевую привязку», когда геометрические оси сечения и координационные оси здания совпадают.
Колонны, прилегающие к поперечному температурному шву, смещают по обе стороны от поперечной координационной оси, совпадающей с осью шва, так, что геометрические оси сечений этих колонн отстоят от коор- д и н а ц и о н н о й о с и н а 5 0 0 м м (рис. XI.6, н). Смысл такой привязки состоит в том, что размеры всех ограждающих конструкций (плит покрытия, стен )не изменяются, зазор в 20 мм между ними конструктивно оформляется как шов; несущие элементы остова — колонны — выполняются раздельными и каждая из них «принадлежит» своему отсеку. При значительных размерах отсека (до 144 м) величина зазора между ограждающими конструкциями уже не достаточна для компенсации температурных деформаций и он увеличивается на 100 мм (рис. XI.6, о); в этом случае вместо одной координационной оси устраиваются две. Точно так же, как в месте температурного шва, несущие конструкции располагаются и у торцевой стены (рис. XI.6, и). При этом обеспечиваются: расширение здания (при необходимости) с образованием шва; установка дополнительных колонн каркаса стены — фахверка (см. рис. XII.5).
Решения температурных швов у продольных координационных осей
Рис. XI.7. Габариты поперечных сечений одноэтажных производственных зданий (пропорционирование)
производятся с образованием парных осей и вставок (рис. XI.6, г—е). Другие варианты решений температурных или осадочных швов представлены на рис. XI.6, к—р). В этих вариантах размер вставки с между осями определяют исходя из конкретного решения фундаментов под парные колонны (единый или раздельные), толщины стены, других KoncfpyKTHBных соображений, но обязательно кратно 50 мм (550, 600, 650 мм и т. д.). При устройстве вставок в панельных стенах размер с желательно принимать кратным 250 или 500 мм (500, 750, 1000, 1500 мм и т. д.).
Все рассмотренные привязки относятся к каркасным зданиям. В редко применяющихся несущих кирпичных стенах привязки также регламентированы (рис. XI.6,с, т).
Развитие унификации производственных зданий направлено на дальнейшее сокращение числа типоразмеров несущих конструкций и деталей в пределах предприятия.
При этом руководствуются рядом соображений. Например, при увеличении пролета пропорционально увеличивается и высота несущей конструкции покрытия (рис. XI.7); увеличение этой высоты обычно производят «скачками», кратно1 модулю 0,6 м; увеличение габаритов несущих конструкций часто влечет и увеличение высоты Я (из эстетических соображений), что производится также кратно модулю 0,6 м. В связи с этим может существенно возрастать объем здания, что нерентабельно. \.
120 |
Глава XII. Несущие остовы одноэтажных зданий |
|
|
XII Глава. Несущие остовы одноэтажных зданий с применением плоскостных и пространственных кострукций покрытий
XI 1.1. Системы несущих остовов
Для большинства плоскостных несущих конструкций покрытий одноэтажных зданий в качестве вертикальных опор используются колонны каркаса и редко стены. Наиболее распространены две конструктивные системы каркасного остова. В первой балки, фермы и т. п. — так называемые стропильные конструкции — опираются непосредственно на колонны (рис. ХИЛ,а). Во второй — те же стропильные конструкции опираются на балки или фермы, расположенные вдоль здания. Эти балки или фермы, названные подстропильными, применяются при необходимости увеличения шага колонн, например, с 6 до 12 или даже до 18 м. При этом все остальные конструктивные элементы здания (плиты и ф ермы покрытия, фонари и т. п.) не изменяются, в том числе и колонны крайних рядов. Вариантное решение — использование крупноразмерного настила для перекрытия основного пролета. Конструктивные схемы обеих систем одинаковы: в направлении пролета колонны работают на восприятие усилий от всех горизонтальных и вертикальных нагрузок как стойки, защемленные в фундамент, шарнирно связанные со стропильными конструкциями, которые благодаря такой связи не участвуют в работе колонн на изгиб. В продольном же направлении связи по каждо-
му ряду колонн освобождают их от восприятия горизонтальных усилий и обеспечивают жесткость несущего остова.
Особенности сечений колонн обеих систем: при изменении габаритов здания ширина их сечения в направлении шага практически не изменяется; в направлении же пролета высота сечения тем больше, чем выше здание и чем больше пролет. А при крановых нагрузках к работе колонн на изгиб в этом направлении добавляются:внецентренное приложение вертикальных нагрузок от кранов и тормозные усилия от движения тележки кранов. Поэтому колонны в поперечном направлении могут иметь существенное развитие.
В одноэтажных зданиях распространены также системы несущего остова с опиранием конструкций покрытия по контуру (на три-четыре опоры по углам, на опоры по всем сторонам и т. п.). При таких конструктивных системах используются и связевые конструктивные схемы, и рамные, когда вертикальные опоры работают на восприятие всех видов нагрузок по обоим направлениям как стойки, защемленные в фундамент. Форма сечений таких опор — квадратная, круглая, многоугольная.
Несущими опорами шатровых плоскостных конструкций (арок, сводов) чаще всего служат фундаменты, реже пилоны.
Рис. ХИЛ. Схемы каркасов одноэтажного производственного здания с применением стропильных и подстропильных конструкций:
а — схема каркаса с перепадом высот в поперечном сечении; б — бескрановые пролеты; в — пролеты с крановым оборудованием; г — с продольным расположением ригелей; д — типы подстропильных конструкций; е, ж — применение подстропильных конструкций пролетами 12 и 18 м; и — общий вид; / — фундаменты; 2 — консоли колонн; 3 — фундаментные балки; 4 — пристенная (крайняя) колонна; 5 — средняя колонна; в — односкатная балка; 7 — плиты покрытий; 8 — подкрановые балки; 9 — обвязочные ' балки; 10 — двускатная балка или ферма; /' — рама фонаря; 12 — подстропильная балка или ферма; 13, 15 — типы подстропильных ферм для опирания стропильных сегментных ферм, ферм с параллельными поясами; 14 — подстропильная балка для опирания балок; 16 — наружные стены (панели); 17 ~ остекление; 18 — металлические связи; 19 — внутренний водосток; 2(7 — отместка; 2/— ригели; 22 -«- коробчатые плиты КЖС, пролетом 18,24м
Глава ХИ. Несущие остовы одноэтажных зданий |
12 |
|
1 |
|
|
122 |
Глава XII. Несущие остовы одноэтажных зданий |
|
|
XII.2. Элементы несущего остова |
также колонны |
для бескрановых и |
одноэтажных |
крановых зданий. Для бескрановых |
|
производственых зданий |
зданий высотой до 9,6 м сборные ко- |
|
(колонны, подкрановые балки, |
лонны имеют постоянное сечение; при |
|
связи, колонны фахверка) |
большей высоте |
сечение переменное. |
Колонны. По расположению в |
Для крановых |
зданий сечение всех |
колонн переменное, развитое в их под- |
||
плане подразделяются на колонны |
крановой части (рис. ХП.2.б, г, и). |
|
крайних и средних рядов. Различают |
рПо материалу колонны подразделяют |
а)
О О |
О |
О |
О |
Рис. XI 1.2. Основные типы колонн производственных зданий:
а—д — железобетонные; ж—к — стальные (а — Г- и Т-образные (чаще монолитные); б — сборные крановые колонны (двутаврового сечения и двухветвевые); в—то же, крайние и средние для бескрановых пролетов; (jty— крановые колонны прямоугольного сечения; д — центрофугированная, кольцевого сечения; е -Элементы колонны; ж — постоянного по высоте сечения; и, к — то же, переменного (к — раздельного типа); л — оголовок колонны кольцевого сечения; м — оголовок колонны при безанкерном креплении стропильных конструкций; / — ствол колонны; 2 — консоль; 3 — анкерные болты; 4 — закладные стальные пластины; 5 — оголовок; б — крановая консоль; 7 —
ветвь; 8 — кольцо иэ полосовой стали; 9 — стальная опорная пластина
Глава XII. Несущие остовы одноэтажных зданий |
12 |
|
3 |
Рис. ХП.З. Базы стальных колонн и способы опирания их на фундаменты:
а — база из стальной плиты; б — то же, с дополнительными ребрами; в — т о ж е , с т р а в е р с а м и ; г — с т р а в е р с а м и и з ш в е л л е - ров; д — раздельные базы ветвей колонны; е — фундамент под стальную колонну; ж —опирание стальной колонны на фундамент;
/ — колонна; |
|
2 — фунда- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ментная балка; 3 — бетон- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ный прилив для 2 ; 4 — |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
обетонка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
на железобетонные и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
стальные. |
|
|
Желе- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
зобетонные, |
|
|
как |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
правило, |
сборные; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
для |
высоких |
зданий |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
они |
состоят |
|
из |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
двух-трех элементов, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
соединяемых |
|
|
на |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
месте строительства |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
на |
сварке |
|
с |
|
по- |
|
|
|
|
|
также железобетонные центрифугиро- |
|||||||
мощью закладных частей. Металличе- |
||||||||||||||||||
ванные колонны |
(рис. XII.2,д). |
|||||||||||||||||
ские колонны |
применяют в основном |
|||||||||||||||||
Размеры |
сечений |
прямоугольных |
||||||||||||||||
для |
крановых |
|
( |
с кранами |
грузоподъ- |
|||||||||||||
|
железобетонных |
колонн |
изменяются |
|||||||||||||||
емностью не ниже 20 т) и для высо- |
||||||||||||||||||
следующим |
образом: сплошного сече- |
|||||||||||||||||
ких зданий. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ния—от |
400X400 до 500X800 мм; |
||||||||
|
Условия |
статической |
работы: |
ко- |
||||||||||||||
|
двутавровые —400X600 и 400X800мм; |
|||||||||||||||||
лонны, |
защемленные |
в |
фундамент, |
|||||||||||||||
двухветвевые — от 400ХЮОО до |
||||||||||||||||||
работают |
на |
внецентренное |
сжатие; |
|||||||||||||||
600X2400 мм. Короткие ригели двух- |
||||||||||||||||||
бескрановые — с малым эксцентриси- |
||||||||||||||||||
ветвевых |
колонн |
устанавливают через |
||||||||||||||||
тетом; |
крановые |
— с большим. Для |
||||||||||||||||
1500... 3000 мм по высоте. Чем выше |
||||||||||||||||||
восприятия |
опорного |
момента, |
дейст- |
|||||||||||||||
колонна, тем глубже ее заделка в \ |
||||||||||||||||||
вующего в плоскости пролета, сечения |
||||||||||||||||||
фундамент, тем длиннее нижняя часть |
||||||||||||||||||
колонн |
развивают в |
этом направле- |
||||||||||||||||
колонны (см. рис. XII.2). |
|
|||||||||||||||||
нии. При |
увеличении |
высоты |
колонн |
|
||||||||||||||
Изменение |
сечений |
сплошных |
||||||||||||||||
растет величина опорного момента и |
||||||||||||||||||
стальных колонн производится увели- |
||||||||||||||||||
по условиям оптимизации форма сече- |
||||||||||||||||||
чением высоты стенки двутавра и |
||||||||||||||||||
ния колонн изменяется в такой после- |
||||||||||||||||||
формы |
их |
полок (широкополочные |
||||||||||||||||
довательности: |
прямоугольная, |
дву- |
||||||||||||||||
двутавры, сварные двутавры из листо- |
||||||||||||||||||
тавровая, двухветвевая — для железо- |
||||||||||||||||||
вой стали, уголки, швеллеры и т. п.). |
||||||||||||||||||
бетонных колонн; двутавровая, то же |
||||||||||||||||||
Изменение двухветвевых — увеличе- |
||||||||||||||||||
с развитыми полками, двухветвевая — |
||||||||||||||||||
нием высоты сечения и увеличением |
||||||||||||||||||
для металлических. Для очень тяже- |
||||||||||||||||||
площади сечений каждой из ветвей, |
||||||||||||||||||
лых кранов (свыше 100 т) монтируют |
||||||||||||||||||
выполняемых из проката. Соединяю- |
||||||||||||||||||
раздельные |
металлические |
колонны |
||||||||||||||||
щая их решетка может привариваться |
||||||||||||||||||
(рис. ХП.2,/с). Для кранов до 30 т и |
||||||||||||||||||
к ветвям колонн как внутри их, так |
||||||||||||||||||
для бескрановых зданий применяют |
||||||||||||||||||
и снаружи . Форму решетки см . |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рис. ХП.2,ы, к. |
от |
железобетонных |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В отличие |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стальные колонны не заводятся в ста- |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кан фундаментов и нет нужды в из- |
124 |
Глава XII. Несущие остовы одноэтажных зданий |
|
|
менении их длины. Колонны крепятся к фундаментам стальными базами, состоящими из опорной плиты из сталь- н о г о л и с т а и р е б е р ж е с т к о с т и (рис. XII.3). По мере увеличенияопор-
ного момента, для его восприятия целесообразно увеличить плечо внутренней пары сил, т. е. расстояние между опорными болтами. Для этой цели развивается длина опорного листа,
Рис. XI 1.4. Типы, опирание и крепление подкрановых балок и рельса:
а — виды железобетонных подкрановых балок; б, в — опирание железобетонных подкрановых балок; г — крепление кранового р е л ь с а ; д — и — с т а л ь н ы е б а л к и (д, ж — сплошного сечения; и — решетчата^ (балка): к —«-крепление к ж е л е з о б е т о н н о й к о л о н н е ; л , м — крепление рельса; и — к, стальной; / — подкрановая балка; 2 — закладные адетали балки; 3 — то же, колонны; 4 — отверстия для крепления рельса; 5 — опорный лист балки; 6 — стальные пластины для соединения балок; 7 — с т а л ь н а я н а к л а д к а ; * — а н к е р - ные болты; 9 — лапка; 10 — упругая прокладка; // — болт; 12 — рельс; 13 — бетон для замоноличивания стыка; 14 — крепежная п л а н к а ; 1 5 — т о р м о з н а я б а л к а ;
16 — опорное ребро; 17 — крюк
Глава XII. Несущие остовы одноэтажных зданий |
12 |
|
5 |
Рис. XII.5. Вертикальные связи несущего остова:
/—основные связи — крестовая решетка; 2 — то же, портального типа: 3 — верхние связи; 4 — стропильная ферма; 5 — подстропильная ферма
устраиваются траверсы и т. п. Для двухветвевых колонн базу лучше делать общую, но можно и раздельную. Для защиты от коррозии подпольную часть колонн вместе с базой обетонивают.
Подкрановые балки предназначены для движения мостовых кранов по уложенным на них рельсам. Балки выполняют железобетонными и стальными. Форма их сечений тавровая или двутавровая с развитой верхней полкой (рис. XII.4). Развитие этой полки необходимо для работы в пролете на восприятие горизонтальных тормозных поперечных сил движущейся тележки крана и для крепления рельсов. На опоре балки жестко закреплены с колонной по вертикали и горизонтали. Железобетонные балки дороже и массивнее металлических. К тому же они менее долговечны при динамических нагрузках от крана, поэтому предпочительнее стальные.
В зависимости от размеров пролета и от нагрузки балки делают сплошного или сквозного сечения, в виде шпренгельных ферм (рис. ХП.4и). При больших пролетах подкрановых балок (порядка 1 2 . . . 18 м) фермы устраиваются и в горизонталь-
ной плоскости в уровне верха балок — для восприятия горизонтальных сил торможения (рис'. XII.4, 15).
Высоту сплошных балок принимают 650...2050 мм с градацией через 200 мм. Предпочтительная схема работы — однопролетные разрезные балки. Неразрезная, многопролетная схема работы не оправдала себя.
Вертикальные связи. Устанавливаются для обеспечения геометрической неизменяемости (пространственной жесткости) здания в продольном направлении (связевая конструктивная схема, см. гл. II ). В одноэтажных каркасных зданиях связи выполняют из стальных прокдтных или сварных профилей в виде раскосов, крестов, ферм и т. п. Их устанавливают вдоль каждого продольного ряда колонн раздельно для подкрановой части каркаса и для его надкрановой части (до верха колонн). Крепят болтами или монтажной сваркой. Основные связи, обеспечивающие жесткость всего каркаса в продольном направлении,— подкрановые ставят всегда в середине температурного отсека (рис. XII.5), в пределах одного-двух шагов каркаса. Надкрановые связи не обязательно совмещать с основными, а целесо-