Основные элементы одноэтажного каркасного промышленного здания

Индустриальное строительство промышленных и гражданских зданий базируется на максимальной типизации и стандартизации строительных элементов и деталей, на унификации объемно-планировочных параметров и конструктивных решений.

Типизация – это разработка, отбор и применение в строительстве лучших с технической и экономической стороны решений отдельных конструкций и зданий в целом, предназначенных для многократного применения в массовом строительстве.

Типизацию следует рассматривать как единый процесс создания многократно повторяющихся зданий, их составных частей (секций, блок-секций), а также деталей и элементов, соответствующих эксплуатационным, технологическим, эстетическим требованиям. Высшей формой типизации является стандартизация.

Число типов и размеров сборных деталей и конструкций для здания должно быть ограничено, так как изготовлять большое количество одинаковых изделий и вести их монтаж легче. Следовательно, типизация сопровождается унификацией.

Унификация – это приведение многообразных типовых деталей к небольшому числу определенных типов, единообразных по формам и размерам.

Унификация в строительстве – это научно обоснованное сокращение типов зданий, их конструкций, а также параметров, определяющих типоразмеры индустриальных изделий путем устранения необоснованных различий между ними с учетом требований типизации.

Для унификации и стандартизации элементов сборных конструкций применяется единая модульная система ЕМС, позволяющая взаимно увязывать размеры элементов с размерами частей зданий.

Размеры зданий и их конструктивных элементов назначают кратными определенной величине, которую называют модулем. Основной модуль М равен 100 мм, укрупненные модули – 6000, 3000 м.

Для назначения высоты зданий унифицированных параметров используют единый укрупненный модуль 300 мм (3М) или 600 мм (6М). Ширина и длина промышленных одноэтажных зданий и сооружений должна соответствовать укрупненному модулю 6000 мм (60М), при котором ширина зданий в осях или его частей (пролетов) может быть 6,0; 12,0; 18,0; 24,0; 30,0; 36,0 м, а длина – 12,0; 18,0; 24,0 м и т.д., кратные 6 м. Расстояния между несущими конструкциями также назначаются кратными 6 м. В результате расстояние между несущими колоннами, фермами покрытия составляет 6,0 или 12,0 м и, как исключение, 18,0; 24,0 м и более. Соответственно, пролеты (длина) конструкций равны: ферм – 12,0; 18,0; 24,0; 30,0; 36,0 м, балок – 6,0; 12,0; 18,0 м, плит покрытий – 3,0; 6,0; 12,0; 18,0 м.

Планировочные решения и конструкции многоэтажных производственных зданий, а также одноэтажных сельскохозяйственных зданий имеют, кроме того, размеры, кратные 3 м, т.е. 6,0; 9,0; 12,0; 18,0; 21,0 м.

В производственных зданиях устанавливают благодаря унификации габаритных схем (по ширине и высоте) в основном типовые колонны, подкрановые балки, стропильные и подстропильные фермы и балки, плиты покрытий и перекрытий, стеновые панели и блоки. При этом железобетонные и стальные конструкции покрытий взаимозаменяемы. Так, железобетонные колонны могут использоваться как в цельножелезобетонных, так и в смешанных каркасах (со стальными несущими конструкциями покрытий), а ограждающие железобетонные конструкции – плиты покрытий и панели стен – при железобетонных, смешанных и стальных каркасах.

Модульная система предусматривает три вида размеров: номинальный, конструктивный и натурный.

Номинальным размером называется расстояние между разбивочными осями здания или размеры конструктивных элементов и строительных изделий между их условными гранями (с включением примыкающих частей швов или зазоров). Этот размер всегда назначается кратным основному модулю.

Конструктивный размер – это проектный размер элемента, отличающийся от номинального размера на величину шва или зазора между элементами.

Натурным (фактическим) размером называют размеры изделия, получившиеся при его изготовлении (с учетом соответствующих допусков).

Основными элементами одноэтажного каркасного промышленного здания являются (рис. 2, 3):

• колонны;

• подкрановые балки;

• несущие конструкции покрытий;

• связи;

• стены;

• фонари.

Колонны устанавливают рядами, при этом расстояние между колоннами в ряду называется пролетом.

Различают следующие типы железобетонных колонн (рис. 4):

1. по конструктивному решению:

а) одноветвевые (сплошного сечения);

б) двухветвевые – состоят из двух ветвей, соединенных горизонтальными распорками;

2) в зависимости от наличия в здании мостового крана:

а) для зданий без мостовых кранов – имеют сечение, постоянное по всей высоте;

б) для зданий, оборудованных мостовыми кранами – применяют колонны, имеющие консоли. Такие колонны состоят из надкрановой части (надколонника) и подкрановой части;

3) по расположению в здании:

а) крайние колонны, к ним примыкают стены;

б) средние колонны.

В производственных зданиях при расстоянии между колоннами основного каркаса, превышающем предельную длину стеновых панелей, по линии наружных продольных стен и по линии торцовых стен устанавливают дополнительный каркас – фахверк. Например, при шаге колонн 12 м и более между ними по линии наружных стен через 6 м устанавливают фахверковые колонны. В торцовых стенах железобетонные стойки фахверка наращивают вверху стальными насадками, которые соединяют с плитами покрытия и используют для крепления фронтонных панелей (см. рис. 5).

Рис. 2. Основные конструктивные элементы одноэтажного промышленного здания (с несущими элементами покрытия из стропильных ферм):

1 – фундамент; 2 – колонна; 3 – подстропильная ферма; 4 – стропильная ферма; 5 – светоаэрационный фонарь; 6 – плита покрытия; 7 – утеплитель по пароизоляции; 8 – выравнивающий слой; 9 – кровельный ковер; 10 – воронка внутреннего водостока; 11 – стеновая панель; 12 – ленточное остекление; 13 – крановый рельс; 14 – подкрановая балка; 15 – связи; 16 – фундаментная балка;

17 – отмостка

Подкрановые балки устанавливают на консоли колонн вдоль рядов. Они служат опорами для рельсов, по которым передвигается мостовой кран (вдоль рядов).

Несущие конструкции покрытий подразделяют на:

- стропильные – фермы, балки;

- подстропильные (устанавливаются вдоль ряда) – на них опирают стропильные конструкции в тех случаях, когда шаг колонн каркаса превышает шаг несущих конструкций покрытия;

- несущие элементы ограждающей части покрытия – плиты покрытия.

а б

Рис. 4. Типы железобетонных колонн:

а – одноветвевые для бескрановых зданий; б – одноветвевые для

крановых зданий; в – двухветвевые для крановых зданий

а б

Рис. 5. Колонны фахверка:

а – в торцевых стенах; б – то же, продольных; 1 – колонна основного каркаса; 2 – основная и вспомогательные стойки фахверка; 3 – стены панельные или из штучных элементов; 4 – стальная стойка фахверка; 5 – фундаменты фахверка; 6 – фундаментная балка; 7 – стальная надставка фахверковой колонны; 8 – сталь-

ной уголок (на высоту парапета); 9 – стропильная балка или ферма

Связи служат для обеспечения пространственной жесткости каркаса.

Стены изолируют внутреннее пространство от внешней среды, обеспечивая в помещениях требуемый температурно-влажностный режим. Они формируют архитектурно-художественный облик здания. По конструктивному решению стены могут быть кирпичные, блочные, панельные (бетонные, из тонкого металлического листа с утеплителем), из листовых материалов (асбестоцемента, стеклопластика, металла).

Фонари служат для естественной аэрации и освещения зданий.

В зданиях большого размера в плане или состоящих из нескольких объемов с различными высотами и нагрузками на основание возможно появление значительных деформаций, что может привести к образованию трещин. Чтобы уменьшить такие деформации, предусматривают деформационные швы, т.е. делят здания в плане на части вертикальными температурными и осадочными (деформационными) швами.

Температурные швы предупреждают образование трещин в конструктивных элементах зданий от деформаций, вызываемых колебанием температуры наружного и внутреннего воздуха.

Температурные швы разрезают здание по высоте от кровли до фундаментов, включая перекрытия и стены, шов в стенах делают шириной 2-3 см, заполняя его рубероидом (в несколько слоев) или просмоленной паклей.

В железобетонных каркасах в местах температурных швов устанавливают на общий фундамент двойные колонны. Температурные швы могут быть продольные и поперечные.

Осадочные швы предусматривают между частями зданий, фундаменты которых расположены на различных по качеству грунтах или в местах, где резко меняется высота здания, т.е. в тех случаях, когда можно ожидать неравномерных осадок основания. Осадочные швы разрезают все здание, в том числе и фундаменты. Температурные швы целесообразно совмещать с осадочными.

В отапливаемых зданиях со сборным железобетонным каркасом и смешанным каркасом предельные расстояния между температурными швами принимают 60-72 м, в неотапливаемых зданиях и в открытых сооружениях – 40 м.

В зданиях со стальным каркасом температурные швы устраивают в отапливаемых зданиях через 150-230 м, в неотапливаемых зданиях и в горячих цехах через 120-200 м, в открытых эстакадах через 130 м.