Детали крепления стен к колоннам и ригелям
Обновлено: 09.05.2024
Toggle navigation
Ремонт в регионах
Каркас это несущая основа промздания, которая состоит из поперечных и продольных элементов. Поперечные элементы - рамы воспринимают нагрузки от стен, покрытий, перекрытий (в многоэтажных зданиях), снега, кранов, ветра, действующего на наружные стены и фонари, а также нагрузки от навесных стен. Продольные элементы каркаса — это подкрановые конструкции, подстропильные фермы, связи между колоннами и фермами, кровельные прогоны (или ребра стальных кровельных панелей).
Основные элементы каркаса - рамы. Они состоят из колонн и несущих конструкций покрытий - балок или ферм, длинномерных настилов и пр. Эти элементы соединяют в узлах шарнирно с помощью металлических закладных деталей, анкерных болтов и сварки. Рамы собирают из типовых элементов заводского изготовления. Другие элементы каркаса - фундаментные, обвязочные и подкрановые балки и подстропильные конструкции. Они обеспечивают устойчивость рам и воспринимают нагрузки от ветра, действующего на стены здания и фонари, а также нагрузки от кранов.
Составные элементы каркаса одноэтажных промышленных зданий
Как пример однопролетное здание, оборудованное мостовым краном (рис.1).
В состав каркаса входят следующие основные элементы:
-
Колонны, расположенные с шагом Ш вдоль здания; основное назначение колонн поддерживать подкрановые балки и покрытие.
Рис. 1. Каркас одноэтажного однопролетного здания (схема):
а — при одинаковом шаге колонн и несущих конструкций покрытия; б — при неодинаковом шаге колонн и несущих конструкций покрытия; 1 — колонны; 2 — несущие конструкции покрытия; 3 — подстропильные конструкции; 4 —- прогоны; 5 — подкрановые балки; 6 — фундаментные балки; 7 — обвязочные балки; в — продольные связи колонн; 9 — продольные вертикальные связи покрытия; 10 — поперечные горизонтальные связи покрытия; 11 — продольные горизонтальные связи покрытия.
В стальных каркасах обвязочные балки также относят к фахверку (рис. 2, а). Каркас в целом должен надежно и устойчиво работать под действием крановых, ветровых и других нагрузок.
Рис. 2 Схемы фахверка
а - фахверк продольной стены, б - торцовой фахверк, 1 - основные колонны, 2 - колонны фахверка, 3 - ригель фахверка, 4 - ферма покрытия
Вертикальные нагрузки Р от мостового крана (рис.3), передаваемые через подкрановые балки на колонны с большим эксцентриситетом, вызывают внецентренное сжатие тех колонн, против которых расположен в данный момент мост крана.
Рис. 3. Схема мостового крана
1 - габарит крана, 2 - тележка, 3 - мост крана, 4 - крюк, 5 - колесо крана; 6 - крановый рельс; 7 - подкрановая балка; 8 - колонна
Торможение тележки мостового крана при ее движении вдоль кранового моста (поперек пролета) создает горизонтальные поперечные тормозные силы Т1 действующие на те же колонны.
Торможение мостового крана в целом при его движении вдоль пролета создает продольные тормозные силы Т2, действующие вдоль рядов колонн. При грузоподъемности мостовых кранов, достигающей 650 т и выше, передаваемые ими на каркас нагрузки бывают очень велики. Подвесные краны движутся по путям, подвешенным к несущим конструкциям покрытия, и через них передают свои нагрузки на колонны.
Ветровые нагрузки при различных направлениях ветра могут действовать на каркас как в поперечном, так и в продольном направлениях.
Для обеспечения устойчивости отдельных элементов каркаса в процессе его монтажа и совместной пространственной их работы при воздействии на каркас различных нагрузок в состав каркаса вводят связи.
Основные виды связей каркаса одноэтажных зданий
1. Продольные связи колонн, обеспечивающие их устойчивость и совместную работу в продольном направлении при продольном торможении крана и продольном действии ветра, устанавливаются в конце или посередине длины каркаса.
Устойчивость остальных колонн в продольной плоскости достигается креплением их к связевым колоннам горизонтальными продольными элементами каркаса (подкрановыми балками, обвязочными балками или специальными распорками).
Связи этого вида могут иметь различную схему в зависимости от требований, предъявляемых к проектируемому зданию. Самыми простыми являются крестовые связи (рис. 4, а). В тех случаях, когда они мешают установке оборудования или врезаются в габарит проезда (рис. 4, б), их заменяют портальными связями.
В бескрановых зданиях небольшой высоты такие связи не нужны. Работа колонн в поперечном направлении во всех случаях обеспечивается большими в этом направлении размерами их поперечного сечения и жестким креплением их к фундаментам.
Рис.4. Схема вертикальных связей по колоннам. 1 - колонны, 2 - покрытие, 3 - связи, 4 - проезд
2. Продольные вертикальные связи покрытия, обеспечивающие устойчивость вертикального положения несущих конструкций (ферм) покрытия на колоннах, поскольку крепление их к колоннам считается шарнирным, располагаются по концам каркаса. Устойчивость остальных ферм достигается креплением их к связевым фермам горизонтальными распорками.
3. Поперечные горизонтальные связи, обеспечивающие устойчивость верхнего сжатого пояса ферм против продольного изгиба, располагаются по концам каркаса и образуются путем объединения верхних поясов двух соседних ферм в единую конструкцию, жесткую в горизонтальной плоскости. Устойчивость верхних поясов остальных ферм достигается креплением их к связевым фермам в плоскости верхнего пояса при помощи распорок (или ограждающих элементов покрытия) .
4. Продольные горизонтальные связи покрытия, располагаемые вдоль наружных стен в уровне нижнего пояса ферм.
Все три вида связей покрытия имеют целью объединить отдельные плоские несущие элементы покрытия, жесткие только в вертикальной плоскости, в единую неизменяемую пространственную конструкцию, воспринимающую местные горизонтальные нагрузки от кранов, нагрузки от ветра и распределяющую их между колоннами каркаса.
Каркасы одноэтажных промышленных зданий возводят чаще всего из сборного железобетона, стальные конструкции допускаются лишь при наличии особенно больших нагрузок, пролетов или других условий, делающих нецелесообразным применение железобетона. Расход стали в железобетонных конструкциях меньше, чем в стальных: в колоннах — в 2,5-3 раза; в фермах покрытия— в 2-2,5 раза. Виды промзданий в один этаж подробнее здесь.
Однако стоимость стальных и железобетонных конструкций одинакового назначения отличается незначительно и в настоящее время каркасы делают в основном стальные.
Описанный выше комплекс связей в наиболее полной и четкой форме встречается в стальных каркасах, отдельные элементы которых имеют особенно малую жесткость. Более массивные элементы железобетонных каркасов имеют и большую жесткость. Поэтому в железобетонных каркасах отдельные виды связей могут отсутствовать. Например, в здании без фонарей, с несущими конструкциями покрытия в виде балок и настилом из крупнопанельных плит связи в покрытии не делают.
В монолитных железобетонных каркасах (которые в отечественной практике встречаются очень редко) жесткое соединение элементов каркаса в узлах и большая массивность элементов делают все виды связей ненужными.
Связи чаще всего делают металлические — из прокатных профилей. В железобетонных каркасах встречаются и железобетонные связи, в основном в виде распорок.
Каркас многопролетного здания отличается от каркаса однопролетного здания в первую очередь наличием внутренних средних колонн, поддерживающих покрытие и подкрановые балки. Фундаментные балки по внутренним рядам колонн устанавливают только для опирания внутренних стен, а обвязочные — при большой их высоте. Связи проектируются по тем же принципам, что и в однопролетных зданиях.
При сезонных колебаниях температуры конструкции каркаса испытывают температурные деформации, которые при большой длине каркаса и значительном температурном перепаде могут быть весьма существенными. Например, при длине каркаса 100 м, коэффициенте линейного расширения α = 0,00001 и температурном перепаде 50° (от +20° летом до —30° зимой), т. е. для конструкций, находящихся на открытом воздухе, деформация равна 100 • 0,00001 • 50 = 0,05 м — 5 см.
Свободным деформациям горизонтальных элементов каркаса препятствуют колонны, жестко закрепленные к фундаментам.
Во избежание появления в конструкциях значительных напряжений от этой причины, каркас делят в надземной части температурными швами на отдельные самостоятельные блоки.
Расстояния между температурными швами каркаса по длине и ширине здания выбирают так, чтобы можно было не считаться с усилиями, возникающими в элементах каркаса от климатических колебаний температуры.
Предельные расстояния между температурными швами для каркасов из различных материалов установлены СНиПом в пределах от 30 м (открытые монолитные железобетонные конструкции) до 150 м (стальной каркас отапливаемых зданий).
Температурный шов, плоскость которого расположена перпендикулярно к пролетам здания, называется поперечным, шов, разделяющий два смежных пролета — продольным.
Конструктивное выполнение температурных швов бывает различное. Поперечные швы всегда осуществляются путем установки парных колонн, продольные швы выполняются как путем установки парных колонн (рис. 5, а), так и путем устройства подвижных опор (рис. 5, б), обеспечивающих независимую деформацию, конструкций покрытия соседних, температурных блоков. В каркасах, разделенных температурными швами на отдельные блоки, связи устанавливают в каждом блоке, как в самостоятельном каркасе.
Рис.5. Варианты продольного температурного шва
а - с двумя колоннами, б - с подвижной опорой, 1 - балки, 2 - столик, 3 - колонна, 4 - каток
К каркасу относят также несущие конструкции рабочих площадок, которые бывают необходимы внутри основного объема здания (если они связаны с основными конструкциями здания).
Конструкции рабочих площадок состоят из колонн и опирающихся на них перекрытий. В зависимости от технологических требований рабочие площадки могут располагаться на одном или нескольких уровнях (рис. 6).
Рис. 6. Многоярусная рабочая площадка.
Таким образом, при строительстве одноэтажных и многоэтажных промышленных зданий в качестве несущей принимается, как правило, каркасная система. Каркас позволяет наилучшим образом организовать рациональную планировку производственного здания (получить большепролетные пространства, свободные от опор) и наиболее приемлем для восприятия значительных динамических и статических нагрузок, которым подвержено промышленное здание в процессе эксплуатации.
Стены из кирпича и мелких блоков проектируют для зданий небольших размеров; с влажной и агрессивной средой помещений; с большим числом ворот, дверей и технологических проемов.
Такие стены возводят аналогично стенам гражданских зданий. Для обеспечения устойчивости их крепят к колоннам анкерами, клямерами или хомутами, которые устанавливают с шагом 70-100 мм по всей высоте стены. Прочность их крепления определяют расчетом на ветровые нагрузки.
В высоких стенах и при наличии в них ленточных проемов в каркас вводят обвязочные балки, размещаемые над проемами и служащие сплошными перемычками. Обвязочные балки опирают на стальные столики-консоли и крепят к колоннам с помощью стальных планок, привариваемых к закладным деталям. Опирание обвязочных балок на колонны изображено.
Стены из крупных блоков по сравнению с кирпичными имеют лучшие технико-экономические показатели. Их изготавливают из легкого бетона. Блоки подразделяют на угловые, рядовые, перемычечные. Крепят их к колоннам гибкими Т-образными анкерами из стержней диаметром 10 мм. Одни концы анкеров закладывают в горизонтальные пазы блоков, а другие приваривают к закладным элементам колонн.
Стены из железобетонных и легкобетонных панелей позволяют снизить массу зданий, улучшить качество и уменьшить трудоемкость их возведения на 30-40 %.
По расположению в стене панели подразделяют на рядовые; угловые удлиненные; перемычечные, усиленные для восприятия ветровой нагрузки от оконных заполнений; подкарнизные и парапетные; парапетные.
По теплоизолирующим свойствам панели подразделяют на железобетонные однослойные - для неотапливаемых зданий и легкобетонные однослойные, а также железобетонные трехслойные – для отапливаемых зданий.
Номинальная длина всех панелей составляет 6 и 12 м. Панели имеют номинальную высоту 900, 1200, 1800 мм. Подкарнизные панели выпускают высотой 1500 мм. Приторцовые панели удлиняют приваренными к ним угловыми блоками. Длина доборных блоков определяется толщиной панели и размерами привязки основных колонн к координационным осям здания.
Железобетонные однослойные панели применяют для неотапливаемых зданий. При шаге колонн 6 м железобетонные панели имеют сплошное сечение толщиной 70 мм, а при 12-метровом шаге колонн – панели проектируют ребристыми с высотой контурных ребер 300 мм.
Легкобетонные панели для отапливаемых зданий с шагом колонн 12 м проектируют плоскими однослойными. Перемычечные панели (надоконные и подоконные) со стороны примыкания оконных заполнений усилены горизонтальными ребрами.
Из легкобетонных панелей устраивают как навесные, так и самонесущие стены. Для навесных панелей характерно ленточное остекление, а для самонесущих – раздельные оконные проемы.
В навесных стенах панели над оконными проемами и внизу ярусов на глухих участках опирают на стальные консоли, приваренные к колоннам. Для размещения полки уголка, образующего опорную консоль, между колонной и панелями сохраняют зазор 30 мм. Промежуточные панели ярусов крепят к колоннам на гибких связях, допускающих небольшие перемещения стен относительно каркаса, какие могут возникать от температурных или осадочных деформаций в здании.
Панели торцовых стен крепят к стальным или железобетонным фахверковым колоннам и к приколонным стойкам фахверка, располагаемым между основными колоннами и наружной стеной (рис.3).
Заполнение швов панельных стен осуществляют упругими синтетическими прокладками шириной 60-80 мм и герметизирующими мастиками.
Железобетонные трехслойные панели обладают повышенной прочностью и теплоустойчивостью по сравнению с однослойными легкобетонными. Их применяют, в основном, в самонесущих стенах.
Номинальная длина трехслойных панелей составляет 6 м, а высота – 1,8 и 1,2 м. Простеночные панели имеют длину 1,5 и 0,75 м. Углы зданий ограждают доборными блоками.
Конструкция трехслойной железобетонной панели состоит из железобетонных слоев, обжимающих внутренний слой из пенополистирола. Внутренний железобетонный слой толщиной 70 мм воспринимает собственную массу стены и ветровые нагрузки. Железобетонные слои связаны гибкими связями.
Стальные трехслойные панели («сэндвич») применяют для отапливаемых зданий. Стены состоят из вертикально расположенных стеновых панелей и горизонтальных ригелей, к которым крепят панели. Ригели крепят болтами к опорным консолям. В продольных стенах их приваривают к основным колоннам и стойкам фахверка, а также к опорным стойкам стропильных ферм.
Стеновая трехслойная панель представляет собой конструкцию, в какой между двумя металлическими обшивками запрессован утеплитель. В качестве обшивки, в основном применяют стальные или алюминиевые профилированные листы, а для утеплителя используют пенополистирол или базальтовое волокно на синтетическом связующем. Конструктивные типы трехслойных панелей отличаются в основном формой продольных кромок, что приводит к различным конструктивным решениям вертикальных стыков панелей.
На рис. 7 изображен вертикальный стык унифицированных типовых панелей с утепляющим слоем из пенополиуретана. В таких панелях вертикальный стык осуществляется заведением гребня в паз, горизонтальный имеет прямоугольное сечение. В шов закладывается прокладка из пенополиуретана, покрытая снаружи герметизирующей мастикой.
Различают угловые и рядовые панели. К ригелям панели крепят сквозными болтами (М8) с увеличенной шайбой с наружной стороны. Расстояния между ригелями по высоте стены принимают равным 1,8; 2,4; 3 и 3,6 м. Выполняют ригели из холодногнутых швеллеров.
Цоколь в стенах из панелей типа «сэндвич» выполняют из кирпича, бетона или легкобетонных панелей (толщиной определенной теплотехническим расчетом) высотой не менее 0,9 м.
Металлические стены послойной сборки устраивают как для отапливаемых, так и для неотапливаемых зданий. В отапливаемых зданиях стены проектируют многослойными с утеплителем, в неотапливаемых – однослойными без теплоизоляционного слоя. Многослойные металлические стены представляют собой конструкцию, состоящую из наружной и внутренней обшивок стальными листами, среднего, теплоизоляционного слоя из минераловатных плит, противоветрового барьера и слоя пароизоляции. Эти стены приняты навесной конструкции – все нагрузки, приходящиеся на них, воспринимают ригели и передают их на колонны и приколонные стойки фахверков. Такие стены имеют привязку к координационной оси 180 мм. Относ внутренней грани стен от наружной грани колонн или фахверковых стоек на 180 мм позволяет размещать там ригели, к которым крепят панели.
Ригели крепят к опорным консолям, которые в продольных стенах приваривают к основным колоннам и к опорным стойкам стропильных ферм, а в торцевых стенах – к фахверковым и приколонным стойкам.
Стены из волнистых асбестоцементных листов применяют в неотапливаемых зданиях и в цехах с избыточными выделениями тепла на высоте не менее 3 м. Нижняя часть стен, подвергающаяся увлажнению и механическому воздействию, выполняется из железобетонных панелей или кирпичной кладки.
Асбестоцементные листы имеют длину 2800 мм, ширину 1000 мм, толщину 8 мм, высоту волны 50 мм. Листы крепят к ригелям с вертикальной нахлесткой 100 мм. Ригели располагают с шагом 2,7 м по высоте. Приваривают ригели к столикам, размещаемым на наружной грани каркаса. Зазор между ригелем и колонной позволяет разместить крепежные элементы. К ригелям асбестоцементные листы крепят с помощью крюков, пропущенных сквозь гребни листов.
Асбестоцементные каркасные панели применяют в отапливаемых зданиях с нормальным температурно-влажностным режимом ( W ≤ 70%) для стен с вертикальной разрезкой.
Номинальные размеры асбестоцементных панелей составляют: длина – 1,8; 2,4; 3 м; ширина – 1,5 м и 0,5; 0,43 м – для угловых и вставочных панелей.
Панель с деревянным каркасом имеет две обшивки из плоских асбестоцементных листов, между которыми размещен утеплитель из жестких минераловатных плит, закрепленный деревянными прижимными рейками. Каркас панели состоит из деревянных брусков сечением 64х124 и 64х144 мм. К каркасу асбестоцементные листы крепятся оцинкованными шурупами. Для крепления панелей к стальным ригелям в деревянном каркасе закреплены стальные уголки с приваренными гайками.
Панель с асбестоцементным каркасом состоит из асбестоцементных швеллеров – гнутых или изготовленных экструзионным способом, высотой 170 мм, из двух асбестоцементных листовых обшивок и утеплителя из жестких минераловатных плит. Крепление обшивок к каркасу осуществляют на эпоксидном клее со швом на всю ширину полки швеллера. Торцы панелей закрывают деревянными досками толщиной 40 мм.
Асбестоцементные панели обоих типов имеют вентилируемую прослойку в связи, с чем в деревянных элементах предусмотрены вентиляционные прорези.
Стены из асбестоцементных панелей с деревянным и асбестоцементным каркасами относятся к категории трудносгораемых конструкций.
Конструктивно навесные стены из асбестоцементных панелей решены навесными и имеют привязку к координационным осям, аналогичную привязке металлических стен (180 мм).
Каждый ряд панелей устанавливают на стальные столики, приваренные к стальным ригелям, воспринимающим вертикальную и ветровую нагрузки от панелей. К ригелям панели крепят с помощью болтов, ввинчиваемых одним концом в гайки, заделанные в панелях, а ; другим - закрепляемых к стальному ригелю фахверка. Нижние панели устанавливают на цокольную часть стены, которая выполняется из легкобетонных блоков, панелей или кирпича.
Стены из экструзионных асбестоцементных панелей имеют горизонтальную разрезку и предназначены для отапливаемых зданий с нормальным температурно-влажностным режимом, с неагрессивной или слабоагрессивной газовой средой.
Стены эти решены навесными при шаге колонн и стоек фахверка 6 м. Нижние панели устанавливают на цоколь, выполненный из кирпича или легкобетонных панелей.
На глухих участках стен и над проемами панели опирают на столики, предусмотренные на колоннах и стойках фахверка. Номинальная длина панелей составляет 6 м, высота 0,6 м, толщина 120-180 мм. В качестве утеплителя применяются жесткие минераловатные плиты.
В стенах из экструзионных асбестоцементных панелей над оконными проемами предусматривают ветровые ригели, необходимые для крепления переплетов и воспринимающие ветровую нагрузку с соответствующей площади остекления. При наличии нескольких ярусов оконных проемов ветровые ригели устанавливают также и под проемами.
Для крепления стен выше уровня верха колонн к оголовкам колонн и опорам стропильных ферм приваривают стальные надставки из сварного тавра. Крепления панелей к колоннам, надставкам и стойкам фахверка осуществляют с помощью специальных соединительных деталей. |
| Крепление экструзионной панели к колонне |
Стыки между панелями утепляют теплоизоляционными вкладышами, уплотняют пористыми резиновыми прокладками и промазывают нетвердеющими мастиками. Нащельники и фасонные элементы для устройства сливов, обрамления проемов и др. элементов выполняют из оцинкованной кровельной стали.
В производственных, общественных и жилых зданиях – особенно повышенной этажности (более 30 этажей) – предпочтительным типом несущего остова является каркасный. Существуют два типа каркаса: легкий и тяжелый каркас, которые применяются только в связевой конструктивной схеме, поэтому в состав каркаса входят также стены жесткости.
Легкий каркас применяется в жилых и общественных зданиях, а тяжелый – в многоэтажных промышленных зданиях.
В большинстве случаев применяются как монолитные железобетонные каркасы, так и каркасы из унифицированных сборных изделий. Разработан ряд унифицированных каталогов. При этом, основываясь на методе открытой типизации, получены достаточно разнообразные решения каркасов, в которых принята одинаковая конструктивная система – ригельная, с расположением ригелей в одном направлении (предпочтительно в поперечном)
Каркасный несущий остов представляет собой пространственную систему (каркас; см. схему ниже), образованную: (для производственных зданий) колоннами, подкрановыми балками, стропильными и подстропильными фермами или же (для гражданских зданий) колоннами, ригелями и плитами междуэтажных перекрытий и покрытий, которая воспринимает все нагрузки, действующие на здание. Для зданий каркасного типа характерно четкое разделение конструкций по особенностям их работы (на несущие и ограждающие).
Таким образом, определяющим признаком при каркасном несущем остове является расположение ригелей каркаса. Ригелем называется стержневой горизонтальный элемент несущего остова (главная балка, ферма и т.п.), передающий нагрузки от перекрытий непосредственно на стойки каркаса.
Различают четыре типа конструктивных каркасных систем:
с поперечным расположением ригелей; с продольным расположением ригелей
1 – столбчатый фундамент; 2 – наружная самонесущая стена; 3 – колонны; 4 – ригели; 5 – панели перекрытия.
Рисунок 10.1 – Конструктивные системы с поперечным продольном расположением ригелей
Рисунок 10.2 – Конструктивная система с перекрестным расположением ригелей и с безригельным решением
В безригельном каркасе ригели отсутствуют, а гладкие или кессонированные плиты перекрытий (так называемые безбалочные) опираются или на капители колонн, или непосредственно на колонны.
Серия унифицированных сборных железобетонных изделий 1.020-1 предназначь для строительства общественных и многоэтажных производственных каркасно-панельных зданий. Сборный железобетонный каркас серии запроектирован по связевой схеме, в которой роль горизонтальных диафрагм жёсткости выполняют диски сборных железобетонных перекрытий, а вертикальных – поперечные и продольные панельные стены, шаг между которыми определяется расчётом.
Габаритные схемы общественных и производственных зданий в серии 1.020-1 разработаны на основе следующих условий:
- оси колонн, ригелей и стен диафрагм жёсткости совмещены с разбивочными г дульными осями здания;
- шаги колонн в направлении пролёта ригелей 3; 6; 7.2 и 9 м;
- шаги колонн в направлении пролёта перекрытий 3; 6; 7.2; 9 и 12 м;
- высоты этажей в соответствии с функцией здания и укрупнённым модулем ЗМ составляет 3,3; 3,6; 4.2; 4,8; 6,0 и 7,2.
Конструктивные элементы серии 1.020-1
Колонны сечением 300×300 мм применяют для зданий высотой до 5 этажей, а сечением 400×400 мм для всех остальных случаев.
Предельная высота колонн составляет 15, 12 м, что позволяет в малоэтажных зданиях применять бесстыковые колонны, а в многоэтажных – обходиться минимальным числом стыков.
Стыки колонн – контактные со сваркой выпусков продольной рабочей арматуры, установкой хомутов и омоноличиванием стыка.
В номенклатуру входят следующие типы колонн – нижние высотой в два этажа с положением низа колонны ниже нулевой отметки на 1,1 м; средние – высотой в три–четыре и верхние в один-три этажа.
Колонны в пределах каждого этажа снабжены двумя (для средних ряд каркаса) или одной (при одностороннем примыкании диафрагм жесткости) консолью 150 x 150 мм. В случае, если необходимо размещение ригелей в двух взаимноперпендикулярных направлениях к колоннам приваривают дополнительные консоли (рисунок 10.3).
1 – закладная деталь для крепления ригелей; 2 – закладная деталь для крепления связей (устанавливается только у крайних колонн, расположенных у наружных стен); 3 – дополнительная консоль, изготавливаемая из отрезков листовой стали и привариваемая к закладной детали колонны.
Рисунок 10.3 – Консоли колонн
Все типы колонн (одно– и двух консольные) центрируются по разбивочным осям зданий. Колонны двухконсольные располагаются по средним и крайним рядам при применении навесных панелей наружных стен. Колонны одноконсольные устанавливают по крайним рядам при самонесущих наружных стенах и по средним рядам при одностороннем примыкании стен – диафрагм жёсткости в лестничных клетках.
Стыки колонн по высоте контактные со сваркой выпусков продольной арматуры и с омоналичиванием узла сопряжения, (рисунок 10.4).
1 – колонна; 2 – ригель, 3,4,5 – плиты фасадные (3), рядовые (4) и распорные (5); 6 – ригели двухполочные; 7 – ригели однополочные; 8 – арматуры колонны; 9 – сварка; 10 – стальные хомуты; 11 – цементный раствор; 12 – бетон замоноличивания
Рисунок 10.4 – Схема компоновки каркаса и стык колонны
Ригели – таврового сечения с полкой по низу для опирания плит перекрытий, что уменьшает их суммарную конструктивную высоту. Применяют два типа размера ригелей по высоте – 450 и 600 мм, а по ширине – 550 и 600 мм. Выбор типа ригеля обусловлен нагрузкой на перекрытие и типом плит его составляющих. Сопряжение ригеля с колонной – шарнирное со скрытой консолью и приваркой низа ригеля к закладной детали консоли колонны
Перекрытия решены с использованием трёх типов изделий:
- многопустотных панелей высотой 220 и 300 мм, применяют для перекрытий пролётов до 9,0 м включительно;
- плит типа 2Т (и 1Т - добор) высотой 600 мм для пролётов 9 и 12 м;
- ребристые изделия высотой 220 мм - в качестве сантехнических панелей в местах проводки вертикальных инженерных коммуникаций, ребристые панели высотой 300 мм - в промышленных зданиях, при тяжёлых нагрузках. Элементы перекрытий разделяют на рядовые и связевые (плиты - распорки), передающие горизонтальные усилия на колонны.
Основные координационные размеры элементов перекрытий по ширине:
- для рядовых многопустотных плит 1,2 и 1,5 м;
- для пристенных и связевых 1,5 м;
- для ребристых сантехнических 1,5 м;
- для связевых плит типа 2Т - 3 м;
- для доборных типа 1Т-1.3, 1.5 и 1.7 м.
Стены-диафрагмы жёсткости выполняются из железобетонных панелей высотой в этаж и толщиной в 140 мм с одно- или двухсторонними консольными полками в верхней зоне для опирания перекрытий – СТБ 1331-2002 «Диафрагмы жесткости железобетонные. Технические условия».
При шаге колонн до 6.0 м ширина панели диафрагмы соответствует расстоянию в свету между колоннами; при шаге колонн 7.2 и 9.0 м стены диафрагмы проектируются составными из двух- трёх изделий с координационными размерами по длине 1, 2; 3.0 и 5.6 м.
Панели стен-диафрагм изготовляют глухими или с дверными проёмами. Шаг вертикальных диафрагм жёсткости, определяемый расчётом и должен быть не более 36,0 м (с кратностью в 6,0 м) по длине здания и не больше 18 м от края здания или температурно-деформационного шва.
 | 1 - стенки жесткости; 2 - ригели; З - панели-распорки; 4 - колонны. |
| Рисунок 10.4 – Элементы, обеспечивающие пространственную жесткость каркас зданий |
Пространственная жесткость каркасных зданий (рисунок 10.5) обеспечивается:
- совместной работой колонн, связанных между собой ригелями и перекрытиями и образующих геометрически не изменяемую систему;
- установкой между колоннами стенок жесткости 1 или стальных вертикальных связей;
- сопряжением стен лестничных клеток с конструкциями каркаса;
- укладкой в междуэтажных перекрытиях (между колоннами) панелей-распорок 3.
Деформационные швы решены с применением парных колонн, величину зазора между которыми назначают в зависимости от принятых толщина наружных стен и сечения колонн (по таблице 10.1 и на рисунке 10.5) с устройством шва скольжения (по прокладке из двух слоев рубероида) между монолитным участком перекрытия и одной из его опор. Максимальная длина температурного отсека каркасно-панельного здания составляет 60 м.
Таблица 10.1 – Ширина деформационного шва (размер А)
| Толщина стеновых панелей, м | Ширина деформационного шва, мм, при сечении колонн |
| 300х300 | 400х400 |
1 – защитный слой; 2 – эластичная мастика; 3 – упругий шнур; 4–колонна; 5 – кирпичная кладка; 6 – цементный раствор; 7 – ригель; 8 – плита перекрытия; 9 – бетон замоноличивания; 10 – два слоя рубероида; 11 – доска; 12 – просмолённая пакля; 13 – стальные уголки; 14 – штукатурка
Рисунок 10.5 – Решение деформационного шва в плоскости перекрытия
Наружные стены решаются в двух конструктивных вариантах:
- ненесущими, с двухрядной разрезкой на простеночные и поясные панели.
Конструкция панелей однослойная из лёгкого автоклавного ячеистого бетона или трёхслойная железобетонная с эффективными утеплителями. Номенклатуру сборных элементов наружных стен составляют поясные, простеночные, подкарнизные, парапетные, цокольные панели. Толщина легкобетонных панелей равна 250, 300, 350 и 400 мм, а из ячеистого бетона -250 и 300 мм.
Панели самонесущих стен устанавливают по цементно-песчаному раствору на цокольные и простеночные и крепят поверху на сварке по закладным деталям к колоннам. Панели ненесущих стен устанавливают на фасадные ригели, консоли колонн или опорные металлические столики колонн и закрепляются в трёх точках - к одной из опор и поверху к колоннам каркаса.
Привязка панелей наружных стен к каркасу единая – с зазором 20 мм между гранью колонны и внутренней плоскости стены. Фундаменты каркасно-панельных зданий серии 1.020-1 в зависимости от геологических условий площадки строительства могут быть решены сборными железобетонными стаканного типа, свайными с монолитным ростверком на кустах свай или в виде монолитной плиты.
Классификация и основные параметры фундаментов установлены в соответствии с СТБ 1076-97 «Конструкции бетонные и железобетонные фундаментов. Общие технические условия».
Фундаменты типа 1Ф устанавливаются под колонны сечением 300х300 мм; 2Ф – под колонны сечением 400 х 400 мм.
При строительстве одноэтажных и многоэтажных промышленных зданий в качестве несущей принимается, как правило, каркасная система. Каркас позволяет наилучшим образом организовать рациональную планировку производственного здания (получить большепролетные пространства, свободные от опор) и наиболее приемлем для восприятия значительных динамических и статических нагрузок, которым подвержено промышленное здание в процессе эксплуатации.
В одноэтажном здании несущий остов представляет собой поперечные рамы, соединенные продольными элементами. Продольные элементы воспринимают горизонтальные нагрузки (от ветра, от торможения кранов) и обеспечивают устойчивость остова (каркаса) в продольном направлении.
Рис. 25.1. Железобетонный каркас одноэтажного промздания Несущая поперечная рама каркаса составлена из вертикальных элементов - стоек, жестко закрепленных в фундаменте и горизонтального элемента - ригеля (балки, фермы), опертого на стойки. К продольным элементам остова относятся: подкрановые, обвязочные и фундаментные балки, несущие конструкции покрытия(в т.ч. подстропильные) и специальные связи (рис. 25.1).
Многоэтажные здания сооружают в основном с использованием сборного железобетонного каркаса, главными элементами которого являются колонны, ригели, плиты перекрытия и связи (рис. 25.2). Сборные междуэтажные перекрытия выполняют балочными или безбалочными. Сборные балочные перекрытия нашли применение для 2-5 этажных зданий с нагрузкой на перекрытие от 10 до 30 кПа.
Рис. 25.2. Железобетонный каркас многоэтажного промздания Перекрытия обеспечивают пространственную работу каркаса в качестве горизонтальных диафрагм жесткости. Они воспринимают горизонтальное силовое воздействие от ветра и распределяют его между элементами каркаса. Вертикальными связями служат железобетонные продольные и поперечные внутренние стены, лестнично-лифтовые клетки и коммуникационные шахты, а также стальные крестообразные элементы, устанавливаемые между колоннами.
Наружные стены одно- и многоэтажных зданий выполняются навесными или самонесущими.
При рассмотрении соотношения относительной стоимости (в % от общей стоимости строительно-монтажных работ) основных элементов промзданий несущие конструкции каркаса составляют для одноэтажных зданий 28% и для многоэтажных 17%, соответственно, стены и покрытия - 28% и 24 % (перекрытия 30%), кровля - 11% и 4%.
Рис. 25.3. Крупноразмерные железобетонные плиты покрытия Конструктивная схема покрытия может выполняться в двух вариантах: с использованием прогонов (дополнительных элементов) и без прогонов. В первом варианте вдоль здания, по балкам (фермам) укладывают прогоны (в основном, таврового сечения длиной б м), на которые опирают плиты сравнительно небольшой длины.
Во втором, более экономичном, беспрогонном варианте применяют крупноразмерные плиты длиной, равной шагу балок (ферм). В строительстве используют два типа конструкций плит длиной, равной пролету: плиты П-образного сечения с плоскими скатами, плиты типа 2Т и сводчатая, типа КЖС (рис. 25.3, 25.4). Применение таких элементов позволяет отказаться от балок в покрытии.
Рис. 25.4. Конструктивное решение покрытий с длинномерными настилами Каркасы одноэтажных промышленных зданий выполняют, в основном, из железобетона (преимущественно, сборного), реже - из стали. В отдельных случаях используют монолитный железобетон, алюминий, древесину. Каждый из этих материалов обладает своими достоинствами и недостатками, поэтому, выбор материала осуществляется на основе всесторонней оценки его соответствия комплексу требований к возводимому зданию, с учетом его последующей эксплуатации.
Конструкции из железобетона обладают долговечностью, несгораемостью и малой деформативностью; их применение позволяет экономить сталь, не требует больших эксплуатационных затрат.
К недостаткам относятся: большая масса, трудоемкость выполнения стыковых соединений. Представляет сложность и требует дополнительных затрат выполнение монолитных железобетонных конструкций в зимних условиях.
Рис. 25.5. Пространственные тонкостенные конструкции шедовых покрытий Снижению массы и повышению несущей способности железобетонных конструкций способствует использование высокопрочного бетона и предварительно напряженной высокопрочной арматуры. Это позволило получить эффективные тонкостенные конструкции, существенно расширить область применения железобетона (рис. 25.5, 25.6, 25.7).
Все большее применение в строительстве промышленных зданий находят легкие несущие и ограждающие конструкции. Легкими называют конструкции, суммарная масса которых, приходящаяся на 1 м 2 ограждающей поверхности здания, составляет не более 100-150 кг. К ним относятся конструкции из стали и алюминиевых сплавов, из клееной древесины.
Рис. 25.6. Железобетонные оболочки покрытий типа гипар Использование легких конструкций ведет к существенному (на 10 — 15%) снижению массы производственных объектов и их стоимости, повышается эффективность строительства; стимулируется поиск новых конструктивных решений несущих и ограждающих элементов, разработка и внедрение новых эффективных теплоизоляционных материалов. Расширяется прогрессивный метод строительства зданий (секций) из комплектно поставляемых унифицированных строительных конструкций заводского изготовления - стальных пространственных, решетчатых (перекрестных), рамных и пр. Наряду с этим увеличивается количество зданий из смешанных конструкций (колонны — из железобетона, фермы, балки — металлические, из клееной древесины и т.п.).
Стальные конструкции (рис. 25.8) по своим свойствам более предпочтительны перед железобетонными. Они обладают меньшей массой и большей несущей способностью, высокой индустриальностью изготовления и сравнительно малой трудоемкостью монтажа, меньших затрат требует их усиление. Недостатками являются: подверженность коррозии и потеря несущей способности при пожаре под действием высоких температур, хрупкость при низких температурах.
Сравнительные характеристики железобетонного и стального каркасов приведены в табл. 25.1.
Рис. 25.7. Пример покрытия купольными оболочками Конструкции из алюминиевых сплавов обладают легкостью и высокой несущей способностью, а также стойкостью против коррозии. Алюминий так же пластичен, как и сталь, менее хрупок при низких температурах, при ударных воздействиях не образуется искр. К недостаткам алюминиевых конструкций относят высокий коэффициент температурного расширения, малую огнестойкость (уже при +300 °С полностью теряет прочность), относительную трудоемкость соединения элементов, высокую стоимость. Экономически выгодно применять алюминиевые сплавы в качестве ограждающих конструкций, а как несущие — в большепролетных конструкциях(для существенного уменьшения их собственного веса).
Деревянные конструкции, напротив, обладают низким коэффициентом температурного расширения. Они значительно дешевле железобетонных и стальных. Главное их достоинство - высокая стойкость в химически агрессивных средах, что позволяет их применять в производственных зданиях химических предприятий. Вместе с тем, деревянные конструкции подвержены возгоранию, гниению, значительным деформациям под действием нагрузок вследствие разбухания и усушки. Наиболее прогрессивны клееные деревянные конструкции, в которых тонкие доски склеиваются синтетическими клеями и пропитываются минеральными солями, что делает их достаточно огнестойкими и неувлажняемыми. Наибольшее применение для промышленных зданий нашли деревянные балки, перекрывающие пролеты 6-12 м и сегментные фермы на пролеты 12-24 м. Применяются также клееные деревянные арки и рамы, которыми можно перекрыть пролеты до 48 м.
Рис. 25.8. Схемы стальных каркасов одноэтажных промзданий Конструкции из пластмасс отличаются легкостью, стойкостью к коррозии, инду-стриальностью. Применяются в составе ограждающих конструкций.
Каркасы одноэтажных промышленных зданий массового строительства выполняются в основном из железобетона. Стальные конструкции применяют в особых случаях, а именно:
А) колонны: высотой более 18 м; в зданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью 50 т и более, независимо от высоты колонн; при тяжелом режиме работы кранов; при двухъярусном расположении мостовых кранов; при шаге колонн более 12 м; могут применяться в качестве стоек фахверка; в качестве несущих и ограждающих конструкций комплектной поставки; для зданий, возводимых в труднодоступных районах при отсутствии базы производства железобетонных конструкций.
Б) стропильные и подстропильные конструкции: в отапливаемых зданиях с пролетами 30 м и более; в неотапливаемых зданиях с легкой кровлей и подвесными кранами грузоподъемностью до 3,2 т с пролетами 12 м и 18 м; в зданиях с пролетами 24 м и более.
Использование в железобетонном каркасе одноэтажного здания линейных элементов. независимых по своему назначению (колонн от ферм, плит покрытия и т.д.) создает определенные преимущества как в изготовлении элементов на заводах ЖБИ, так и при монтаже на стройплощадке. Это также позволяет проводить их унификацию и типизацию.
Колонны каркаса опирают на отдельные фундаменты, в основном, стаканного типа. В некоторых случаях, - при слабых, просадочных грунтах, - устраивают фундаменты ленточные под ряды колонн или в виде сплошной плиты под все здание.
Элементы сборного фундамента укладываются на растворе и скрепляются друг с другом сваркой стальных закладных деталей.
В случаях, когда масса сборных элементов фундамента превышает грузоподъемность транспортных и монтажных средств, он сооружается из нескольких блоков и плит. При устройстве температурных швов на один фундаментный блок могут опираться от двух до четырех колонн. Одноблочные фундаменты заводского изготовления имеют массу до 12 т. Тяжелые фундаменты массой до 22 т обычно изготавливают монолитными непосредственно на стройплощадке.
Подошва блока фундамента имеет в плане квадратную или прямоугольную форму размерами от 1,5х1,5 м до 6,6x7,2 м с градацией 0,3 м. Площадь подошвы фундамента определяется расчетом и зависит от величины передаваемой нагрузки и несущей способности грунта основания.
Сборные фундаменты требуют большого расхода бетона и стали. В целях снижения этих расходов применяют сборные облегченные ребристые и пустотелые фундаменты. Широко применяются свайные фундаменты с монолитным или сборным ростверком, который используется и как подколонник.
Самонесущие стены промышленного здания опираются на фундаментные балки, которые устанавливают между подколонниками на специальные бетонные столбики сечением 300 х 600 мм. Фундаментные балки имеют высоту 450 мм для шага колонн 6м и 600 мм для шага 12 м. Поперечное сечение фундаментных балок бывает тавровым, прямоугольным и трапециевидным. Наибольшее распространение получили балки таврового сечения как более экономичные по расходу бетона и стали. Ширина балки поверху принимается 260, 300, 400 и 520 мм, исходя из толщины панелей наружных стен. Чтобы исключить возможную деформацию фундаментной балки под действием пучинистых грунтов балку на всю длину с боков и снизу засыпают шлаком. Эта мера также предохраняет пол от промерзания вдоль наружных стен.
Для одноэтажных зданий используют унифицированные колонны сплошного прямоугольного сечения высотой от 3,0 до 14,4 м бесконсольные (для зданий без мостовых кранов и с подвесными кранами), высотой от 8,4 до 14,4 м с консолями (для зданий с мостовыми кранами) а также двухветвевые высотой 15,6-18,0 м для зданий с опорными, подвесными кранами и бескрановых.
Подкрановые балки устанавливают в зданиях (пролетах) с опорными кранами для крепления к ним крановых рельсов. Они жестко крепятся (болтами и сваркой закладных деталей) к колоннам и обеспечивают пространственную жесткость здания в продольном направлении. Подкрановые балки выполняются из металла и железобетона. Последние имеют ограниченное применение, - при шаге колонн 6 и 12 м и грузоподъемности мостовых кранов до 30 т.
Каркас многоэтажного здания должен обладать долговечностью, прочностью, устойчивостью, огнестойкостью. Этим требованиям отвечает железобетон, из которого и выполняют каркасы большинства промышленных многоэтажных зданий. Стальной каркас применяется при больших нагрузках, при динамических воздействиях от работы оборудования, при строительстве в труднодоступных районах; каркас требует защиты от воздействия огня жаропрочной футеровкой, обкладкой кирпичом.
Для производственных зданий с небольшой нагрузкой на перекрытия (до 145 кН/м) и вспомогательных зданий(бытовых, административных, лабораторных, конструкторских бюро и т.п.) используется связевой каркас межвидового назначения. Каркас имеет сетку колонн 6x6, (6+3+6)х6 и (9+3+9)х6 м; высоты этажей от 3,6 до 7,2 м. Разработаны единые унифицированные элементы - колонны, плиты междуэтажных перекрытий, лестницы, стеновые панели.
Рис. 25.9. Схема многоэтажного здания с безбалочным каркасом Колонны многоэтажных зданий по типу разделяют на крайние и средние, высотой в два этажа. Для зданий с нерегулярными, разными по высоте этажами разработана дополнительная номенклатура колонн - на один этаж, которые можно применить начиная с третьего этажа. При этом стыки колонн размещают на 600 — 1000 мм выше уровня перекрытия, что делает более удобным их выполнение. Сечение колонн 400x400 мм и 400x600 мм, плиты перекрытий плоские с пустотами высотой 220 мм и ребристые высотой 400 мм, шириной 1,0; 1,5 и 3,0 м (основные) и 750 мм (доборные). Ригели - прямоугольного и таврового сечения с полками понизу, соответственно, высотой 800 мм и 450 и 600 мм.
Балки железобетонные стропильные принимают: таврового сечения для пролета 6 м, двутаврового сечения для пролетов 9, 12, 18 и 24 м, а также подстропильные балки пролетом 12 м. Фермы используют для пролетов 24 м. Плиты покрытий ребристые плоские имеют размеры Зх6 м и Зх12 м.
Безбалочный каркас состоит из колонн высотой на один этаж сечением 400x400 и 500x500 мм с квадратными капителями с размерами 2,7x2,7 м; 1,95х2,7 м и высотой 600 мм, а также пролетных надколонных плит с размерами 3,1x3,54x0,18 м; 2,15x3,54x0,18 м и 3,08x3,08x0,15 м. Капители опираются на четырехсторонние консоли колонн и крепятся к ним сварными соединениями. Пролетные плиты укладывают на капители или консоли колонн и также крепят сваркой стальных элементов с последующим замоноличиванием швов бетоном. Используются квадратная сетка колонн 6x6м и высоты этажей 4,8 м и 6,0 м (рис. 25.9).
Toggle navigation
Ремонт в регионах
Сборный каркас
Сборный каркас модулируется в продольном и поперечном направлениях кратно 3 м. Наиболее экономичны размеры композиционной ячейки для многоэтажного здания — 6X6 м, 6x3 м и доборная 3x3-и, которые хорошо увязываются с размерами и формой помещений таких зданий, как школы, детские учреждения, административные здания, столовые, библиотеки и др.
Жилые здания хорошо компонуются в тех же осевых размерах: для продольного шага жилой секции 6+3+6 м для ширины здания 6+6 м. Каркас проектируется по стоечно-ригельной или безригельной схемам. Выбор схемы, а также формы стоечно-ригельного каркаса (продольной или поперечной) связан с вопросами экономического и композиционного порядка.
Поперечный стоечно-ригельный железобетонный каркас
Поперечный стоечно-ригельный железобетонный каркас, решенный в виде жестких рам, не требует в поперечном направлении диафрагм жесткости, тогда как при продольном или безригельном каркасе они обязательны. С другой стороны при безригельном каркасе потолок помещений освобождается от выступающих ригелей и сокращается количество монтажных элементов. Выбор продольного или поперечного стоечно-ригельного каркаса связан также с весом перекрытий и размерами осевой сетки. При поперечном каркасе с сеткой 6X3 м перекрытия имеют пролет 3 м и получаются значительно легче, чем при сетке 6x6 м или при продольном каркасе с любой сеткой (рис. 1).
Рис. 1. Пролеты в сборных перекрытийв каркасном здании
а — при стоечно-ригельном поперечном каркасе с осевой сеткой 6 X 6 м; б — то же, с осевой сеткой 6X3 м; в — при стоечно-ригельном продольном каркасе с осевой сеткой 6X6 м; е — то же, с осевой сеткой 6X3 м
Стойки каркаса изготовляются в один или несколько этажей сечением от 200x200 до 400x400 мм. Ригели могут быть однопролетными и многопролетными сечением от 200x400 до 300x600 мм. При расчете каркаса только на вертикальные нагрузки соединения стоек и ригелей не рассчитываются на восприятие моментов и делаются шарнирными или частично защемленными, при этом возможно применение многоэтажных стоек (рис. 2, а и в),
Более просты в изготовлении и монтаже унифицированные стойки на один этаж с платформенным опиранием ригелей или перекрытий (рис. 2, б и г). При соответствующем расчете и конструировании полного каркаса и его стыков без излишней затраты средств можно иметь жесткие в своей плоскости рамы, вполне обеспечивающие в этом направлении устойчивость здания средней этажности. Неполный каркас в любом случае конструируется со связевой системой устойчивости
Рис.2. Схемы каркасно-панельного здания
а — с полным поперечным стоечно-ригельным каркасом с шарнирным сопряжением элементов; 6 — то же, с платформенным опиранием; в — с неполным поперечным стоечноригельным каркасом; г — то же, с безригельным каркасом; 1 — стойка; 2 — ригель; 3 — перекрытие; 4 — наружные ограждающие панели; 5 — платформенный стык; 6 — частично защемленный стык; 7 — стык стоек; 8 — наружные несущие панели
Для удобства монтажных работ при строительстве железобетонного каркаса соединение многоэтажных стоек делается на 500—600 мм выше верха ригелей с помощью стальных оголовников, привариваемых к арматуре стоек и свариваемых по контуру. Ригелиопираются на выпускные закладные консоли и тоже привариваются к ним и к столикам (рис. 3, а и б).
Платформенный стык осуществляется путем опирания ригелей (при стоечно-ригельном каркасе) или непосредственно перекрытий (при безригельном) на стойки нижележащего этажа и стоек вышестоящих на этот узел сверху. Оголовники стоек свариваются с закладными пластинками элементов перекрытия (рис. 3, в и г).
Внутренние стены, выполняющие роль диафрагм жесткости, ставятся друг на друга по всей высоте здания. Они делаются из железобетона по типу несущих поперечных стен и прочно соединяются с элементами каркаса. Горизонтальные стыки панелей проверяются на действие нормальных и скалывающих напряжений.
Рис.3. Детали каркаса
а — стык стоек; б — частично-защемленный стык ригеля со стойкой; в — платформенный егык в стоёчно-рнгёльном каркасе; s— платформенный стык перекрытий со стойкой в безри-гельном каркасе; 1 — стойка; 2 — ригель; 3 — сварка; 4 — закладные стальные части; 5 — панель перекрытия; 6 — стальной оголовник стойки; 7 — обетоненная консоль из двутавра; 8 — раствор; 9 — обетонка стыка
Ограждающие панели при полном железобетонном каркасе делаются самонесущими или навесными в зависимости от этажности здания, материалов и конструкции панелей. Разрезка стены на отдельные элементы может быть различна по размеру и форме, а сами элементы различаются по материалу, фактуре и цвету.
Рельефно выступающая простеночная панель позволяет полностью или частично скрыть стойки каркаса (рис. 4, а). При панелях на целый шаг каркаса или более стойки делают полностью выступающими в помещение (рис.4, б—г). Материалы и конструкции панелей применяются такие же, как при поперечных несущих стенах. Самонесущие панели устанавливаются с гибкой анкеровкой к элементам каркаса или перекрытиям (рис. 4, б), а навесные — с жесткой анкеровкой (навеской) или непосредственным опиранием на элементы железобетонного каркаса (рис. 4, в и г).
Рис. 4. Детали узлов сопряжений панелей с каркасом
а — решение с пилястрами; б — с самонесущими панелями на комнату (разрез и планов — с навесными панелями на комнату; г — с навесными панелями поясной разрезки; / — панель стены; 2 — стойка каркаса; 3 — панель пилястры; 4 — эффективный утеплитель; Б — ригель каркаса; 6 — легкий бетон; 7 — теплоизоляция; 8 — раствор; 9 — пороизол; 10 — синтетическая мастика; 11 — пароизоляция; 12 — стальные уголки; 13 — стальной анкер; 14 — декомпрессионная полость; 15 — тяжелый бетон; 16 — перекрытие; 17 — сварка; 18 — стальной оголовник стойки; 19 — стальные закладные части; 20 — подклинка; 21 — простенок
Вертикальные швы между панелями и каркасом тщательно уплотняются эффективными теплоизолирующими полосами и покрываются слоем легкого раствора, наносимого для прочности по сетке.
Неполный железобетонный каркас
При неполном железобетонном каркасе для наружных стен применяются несущие панели. Разрезка стены на панели при поперечном стоечноригельном каркасе может быть как на комнату и более, так и с простеночными элементами. При этом нужно иметь в виду, что на опорах ригелей создаются большие сосредоточенные нагрузки, что требует повышенной прочности панелей. При продольном или безригельном каркасе панели делаются не менее чем на комнату, а опирание перекрытий дает нагрузку более распределенную по периметру наружных стен. Несущие панели рекомендуется делать однослойными из легкого бетона, так как в многослойных панелях при опирании ригелей или перекрытий на их железобетонную основу создаются тепловые мостики, ведущие к промерзанию мест опирания.
В одноэтажных зданиях железобетонные каркасы выполняются в виде рам с жестким защемлением стоек в фундаментах и с шарнирным соединением с фермой или балкой покрытия, распертых в продольном направлении.
Фундаменты под сборный железобетонный каркас
Фундаменты под сборный железобетонный каркас делаются в виде отдельных опор стаканного типа (рис.5, а и б), обеспечивающих жесткую заделку колонн.
Сборные фундаментные балки изготовляются трапецеидального сечения шириной по верху 520, 500 и 300 мм и высотой 450 мм. При большей ширине нижней части стены укладываются две узкие балки рядом. Монолитные железобетонные балки в целях экономии бетона имеют тавровое сечение и опираются на уступ фундамента колонны. Верх фундаментной балки устанавливается на 50 мм ниже пола первого этажа.
Колонны сборного железобетонного каркаса
Колонны сборного железобетонного каркаса (рис. 6, а и б) изготовляются прямоугольного сечения одноветвевые и двухветвевые — при больших крановых нагрузках более экономичные и менее деформативные.
Подкрановые, обвязочные и фундаментные балки делаются обычно разрезными. Подкрановые балки выполняются железобетонными или металлическими. Железобетонные подкрановые балки изготовляются тавровогосечения высотой от 800 до 1200 мм для кранов грузоподъемностью от 5 до 30 т пролетом в 6 м; двутавровые или в виде шпренгельной фермы — пролетом 12 м.
Для кранов большей грузоподъемностью сечение железобетонных балок и их вес настолько увеличивается, что они становятся неэкономичными и заменяются стальными, имеющими двутавровый прокатный или сварной профиль с усилением верхней полки.
Крепление железобетонных подкрановых балок(рис. 6, в) осуществляется при помощи закладных деталей, причем на время монтажа устанавливаются съемные болты.
При опирании стальных подкрановых балок на кирпичные столбы они крепятся к столбу и к железобетонной (бетонной) подушке хомутами.
В конце подкранового пути устанавливаются упоры, которые предохраняют кран от падения и защищают стены от ударов крана при запоздалом его торможении.
Обвязочные балки имеют прямоугольное сечение с небольшим выступом для опирания кладки, отепляющей балку.
Установку обвязочных балок по высоте целесообразно согласовывать с расположением окон, чтобы они одновременно могли служить и оконными перемычками. Крепление балки (рис. 6, г) осуществляется при помощизакладных металлических планок и накладок, которые свариваются между собой. На время монтажа устанавливаются съемные болты.
Поперечная жесткость каркаса при воздействии ветровых нагрузок обеспечивается жесткостью колонн, заделанных в фундаментах; кроме того, для обеспечения совместной пространственной работы всех конструкций здания стыки элементов покрытия замоноличиваются с обязательной сваркой закладных деталей балок или ферм.
Рис.5. Сборные железобетонные фундаменты
а — фундамент стаканного типа: план и разрез; 6 — фундамент стаканного типа с опорными плитами; в — схема размещения фундаментных балок; 1 — колонна; 2 — цементный раствор — 50 мм; 3 — петли для подъема; 4 — фундаментная балка; 5 — стена;
6 — бетонный столбик
При проектировании сборных железобетонных каркасов одноэтажных производственных зданий необходимо также обеспечить жесткость и устойчивость конструкции и в продольном направлении. Для этого устраивают специальные связи, используемые для восприятия ветровых нагрузок и тормозных усилий кранов. Связи подразделяются на вертикальные и горизонтальные. Между колоннами в продольном направлении для обеспечения жесткости каркаса устраиваются крестовые или портальные связи
Крестовые связи применяются при шаге колонн 6,0—12,0 м и высоте до головки подкранового рельса 6,0—14,0 м; портальные — при шаге колонн 12,0—18,0 м и высоте до головки подкранового рельса 8,0—14,0 м. Портальные связи дают возможность устроить ворота для прохода транспорта. Вертикальные связи изготовляют из прокатных профилей на сварке и крепят к колоннам при помощи закладных деталей. Эти связи следует размещать в середине температурного блока, чтобы они не препятствовали температурным деформациям конструкций. В крайних пролетах температурного блока, ограниченного температурными швами или торцом здания, между несущими элементами покрытий устанавливаются вертикальные связи в виде диафрагм, прикрепляемых к поясам балок или ферм покрытия и к верху колонны. Во всех средних пролетах по верху колонн устанавливаются распорки.
Рис. 6. Элементы железобетонного каркаса одноэтажного производственного здания
а — колонна прямоугольного сечения; б — двухветвевая колонна; в — деталь соединения подкрановой балки с колонной; г — деталь крепления обвязочной балки-ригеля к колонне; 1 — фундамент; 2 — колонны; 3 — фундаментная балка; 4 — бетонный столбик под фундаментную балку; 5 — стена; 6 — парапетная плитка; 7 — отмостка; 8 — подкрановая балка; 9 — консоль подкрановой балки-10 — анкерные болты для крепления подкрановой балки; 11 — сварка; 12— обвязочная балка-ригель; 13 — монтажный болт; 14 — стальные накладки, приваренные к монтажным петлям обвязочных балок и к закладным деталям в колоннах; 15 — бетон
Горизонтальные связи устанавливаются по нижнему поясу ригелей поперечных рам, расположенных по торцам здания. Совместно с несущими элементами покрытий и настилами они образуют пространственный блок, воспринимающий ветровую нагрузку на торец здания. Эти связи выполняются из прокатной стали и устанавливаются на двух крайних ригелях покрытия, образуя ветровую ферму.
По верхнему поясу ригелей поперечных рам при беспрогонном покрытии горизонтальные связи не устраиваются, так как крупнопанельные настилы покрытия, прикрепленные сваркой к ригелям, обеспечивают требуемую жесткость конструкции. При прогонной системе покрытия жесткость в горизонтальной плоскости получается меньшей, чем в беспрогонной, поэтому под прогонами по всей ширине крайних пролетов температурных блоков устраивают горизонтальные связи крестовой системы.
Фонарные фермы объединяют в жесткий пространственный блок вертикальными связями по крайним стойкам в плоскости остекления и горизонтальными — в плоскости покрытия фонаря.
Здания с железобетонным каркасом протяженностью больше 60 м
Здания с железобетонным каркасом протяженностью больше 60 м разрезаются на отдельные участки деформационными швами, разделяющими их от верха покрытия до подошвы (осадочные швы) или до верха фундамента (температурные швы). В месте образования деформационного шва шаг колонн уменьшается с 6 ж до 5,5 м, причем на оси шва устанавливаются уже не одна, а две колонны на расстоянии 1 м друг от друга. По колоннам с обеих сторон шва устанавливаются самостоятельные стропильные фермы, на которые опираются прогоны или плиты крупнопанельных настилов с консольными свесами.
Читайте также: