Основные элементы конструкции металлического каркаса и их параметры

Стальной каркас одноэтажного промышленного здания. Область применения, составные элементы каркаса

Уметь показывать расположение связей на продольном разрезе здания.

Рис. 37.1. Схемы расположения связей в каркасных зданиях: а – поперечный разрез; б – план связей; в – продольный разрез; 1 – прогон кровли; 2 – вертикальные связи в торцевой стене; 3 – горизонтальная ветровая ферма; 4 – продольная ветровая ферма в плоскости кровли; 5 – вертикальные поперечные связи; 6 – основные фермы, несущие покрытие; 7- вертикальные связи в стенах.

Каркас, основные конструктивные элементы которого выполнены из металло-конструкций называется стальным. Пространственную систему металлических конструкций, образованную колоннами, подкрановыми балками, фермами, прогонами и связями, называют стальным каркасом. Основой каркаса служат поперечные рамы, состоящие из колонн и стропильных ферм. Пространственная жесткость каркаса обеспечивается укладкой подкрановых балок, прогонов и связей между поперечными рамами.

1—колонны; 2 — подкрановые балки; 3 — вертикальные вязи между опорами ферм; 4 — стропильные фермы; 5—вертикальные связи (в коньке фермы); 6 — растяжки (в уровне нижнего пояса ферм); 7 — прогоны (в уровне верхнего пояса ферм); 8 — вертикальные крестовые вязи (между колоннами); 9— горизонтальные крестовые связи (в уровне нижнего пояса ферм) .

Сопряжение элементов стального каркаса осуществляют на болтах, сварке и заклёпках.

Каркасы одноэтажных промышленных зданий с пролётами 18,24,30,36 м и шагом колонн 6 и 12 м возводят из типовых металлических конструкций. Области применения:

– при высоте одноэтажных зданий более 14,4м

– при грузоподъёмности кранов 50 тонн и более

– при пролётах здания 30м и более, а в не отапливаемых зданиях 18м и более

– при двухярустном расположений крана

– при высоких динамических нагрузках

– при строительстве в труднодоступных районах.

Основные элементы из которых состоит здания:

1)фундамент (железобетонного пенькового типа) 2)колонны (металлические) 3)подкрановые (балки стальные) 4)фермы стальные 5)фундаментная балка (железобетонная) 6)стальные связи вертикальные и горизонтальные.

Стены как правило из панелей и стальных листов или других листовых материалов.

43. Колонны стального каркаса одноэтажных промышленных зданий: виды по типу сечения; соединение элементов колонн; опирание колонны на фундамент, отметка обреза фундамента.

Вертикальные несущие элементы стального каркаса называют колоннами. В колоннах различают следующие части:

-оголовок, воспринимающий нагрузку от вышележащих конструкций;

-стержень (ствол), имеющий надкрановую и подкрановую часть;

-башмак, передающий нагрузку на фундамент.

Классификация:1)по месту положению;- для крайних и средних рядов

2)по конструкций ствола;- постоянного и переменного сечения

3)по сечения стержня- сплошные и сквозные.

Колонны постоянного сечения представляют собой прокатные или сварные двутавры с консолями для опирания подкрановых балок. Их устанавливают в зданиях высотой 8,4 и 9,6 и т.д. метра. Высоту колонн среднего ряда уменьшают на 700мм.

Сквозные (двухветвевые) колонны, предназначенные для зданий с высотой этажа 10,8 – 18м.

Оборудована консолями под краны грузоподъёмностью до 125тонн. Над крановая часть колонны выполняется из сварного двутавра.

Подкрановая состоит из двух ветвей в 3-ёх вариантах:

1)ширина сечения до 400мм, наружная ветвь из прокатного швеллера и двутавра.

2)при ширине сечения 400-600мм из гнутого швеллера и прокатного двутавра.

3)при ширине сечения более 600мм из гнутого швеллера и прокатного двутавра.

Подкрановая часть колонны переходит в базу.База состоит из опорной плиты и траверс на которые ложатся плиты с анкерными болтами утопленными в бетон. Решётка подкрановой части колонны двухплоскостная из прокатных уголков. По сечению дополнительно выполняются диафрагмы, не реже чем через 4 раскоса по высоте. Опирание на фундамент осуществляют через слой цементно-песчаного раствора или бетона на мелком заполнителе.

а — для крайних рядов; б — для средних рядов; 1 — железобетонный фундамент;2 — анкерные болты диаметром 20—56 мм; 3 — анкерная плита; 4 — ствол колонны;5 — подкрановая консоль; 6 — оголовок;7 — отверстия для болтов; 8 — траверса башмака; 9— опорная плита;10 — надопорная стойка (при подстропильных фермах).

Рисунок 19. Стальные двухветвевые колонны

а — для крайних рядов; б — для средних рядов; 1 — база (башмак); 2— подкрановая часть;

3— надкрановая ветвь; 4 — оголовок; 5 — ребра жесткости; 6 — подкрановая траверса; 7 — решетка из уголков; 8 — анкерный болт; 9 — анкерная плитка; 10 — траверса башмака.

Обрез фундамента располагается на отметке -0,7 -1,0м под стальные колонны, таким образом, обеспечивается заглубление в бетон развитой базы металлических колонн.

44. Виды стальных подкрановых балок по способу работы и сечению; «плюсы» и «минусы»; типы крепления кранового рельса к подкрановой балке(на рисунке определять тип крепления).

1)Двутаровые балки применяются в пролётах 6 – 12м, грузоподъём-ностью в кранах до 200тонн, сечение может быть:

– симметричным или ассиметричным, с уширенным верхним поясом.

Высота от 600 до 2050мм. Выполняются из прокатного металла сварными из стальных листов или тавров соединённых листовой сеткой. По статической работе подкрановые балки делят на:

-разрезные подкрановые балки, разрезные стыкуются на опорах.

-неразрезные подкрановые балки стыкуются в четверти пролёта. Вертикальную стенку балок пролётом 24м усиливают с обеих сторон горизонтальны-ми рёбрами.

Могут быть по длине постоянное сечение и могут состоять из различных сечений.

2)Решётчатые балки пролёты от 18м и более применяют при кранах грузоподъёмность 20 – 30тонн. Верхний пояс балки – прокатный или сварной двутавр, нижняя часть – треугольная решетка из уголков.

3)Подкраново-подстропильные фермы устраиваются в зданий пролётом 36 и более метров под тяжёлые краны. Они одновременно являются опорами для стропильных ферм.

4)Тормозные балки и фермы обеспечивают устойчивость подкрано-вых балок и воспринимают тормозные усилия мостовых кранов. Закрепляются к поясам подкрановых балок и в верху приваривается стальной лист для прохода вдоль подкрановых путей. При шаге колонн 6 м верхние пояса подкрановых балок связывают тормозными балками только в связевых шагах колонн. При шаге колонн 12 м при устройстве проходов при кранах грузоподъемностью более 75 т по всей длине подкрановых балок устанавливают тормозные фермы. При тяжёлом режиме работы кранов к подкрановым балкам средних колонн приваривают крестовые связи.

5)Крановые пути для кранов грузоподъёмностью до 20тонн крановые пути из железнодорожных рельсов закреплённых планками с вертикальными рёбрами. Для крапов грузоподъемностью свыше 20 т укладывают рельсы типа КР-50 до КР-140, закрепляемые болтами с прижимными лапками. Концевые упоры приваривают к подкрановой балке и снабжают брусчатым амортизатором.

Стальные подкрановые балки, предусмотренные номенклатурой для массового строительства, применяются при шаге колонн и пролетах цехов 18, 24 и 30 м под мостовые крапы легкого, среднего и тяжелого режима работы грузоподъемностью от 10 до 50 т. Недостатки: большой собственный вес утяжеляющий несущие конструкции здания; затруднения в креплении подкрановых рельсов; чувствительность к ударам; трудности усиления балок при увеличении нагрузок или при механических повреждениях. Преимущества стальных подкрановых балок: конструктивная простота; возможность применения под крапы большой грузоподъемности и использования в зданиях с тяжелыми и особо тяжелыми условиями работы; большая стойкость при воздействии высоких температур; меньшая подверженность механическим повреждениям; простота усиления при росте нагрузок и повреждениях.

Способ крепления крановых рельсов к верхнему поясу подкрановых балок зависит от вида рельсов. Существует два способа крепления рельсов: неподвижное; подвижное;

Неподвижное крепление рельса к подкрановой балке, выполняемое при помощи сварки, допустимо для кранов с легким режимом работы.

Основным рекомендуемым способом крепления считается подвижное. Это крепление позволяет осуществлять рихтовку (выравнивание) пути и обеспечивает удобную и сравнительно простую замену изношенных рельсов.

Крановые рельсы часто закрепляют на подкрановой балке парными тяжами , а специальные – боковыми накладками. Рельсы прямоугольного и квадратного профилей могут прикрепляться к балкам при помощи планок, вставляемых в пазы бруса.

45. Крепление подкрановых балок к колоннам стального каркаса(на рисунке определять тип крепления).

Способ крепления зависит от его типа. Брус­ковые квадратные рельсы, применяе­мые при кранах малой грузоподъем­ности, могут быть при­варены к верхним поясам балок. Же­лезнодорожные рельсы широкой колеи подкрановых путей для кранов грузо­подъемностью 10—50 т крепят к верх­ним поясам балок крюками и гайками с пружинными шайбами (г). Для кранов грузоподъемностью более 50 т применяют крановые рель­сы специального профиля, которые зак­репляют стальными планками и при­жимными болтами. Рельсы из прокат­ного квадратного профиля приварива­ют к коротышам уголков, прикреп­ляемых к верхнему поясу подкрановой балки болтами. Для восприятия гори­зонтальных сил от торможения теле­жки и от перекосов крана, а такжедля общей устойчивости подкрановых балок устраивают тор­мозные балки или фермы. Их закреп­ляют сваркой к верхним поясам под­крановых балок (рис. 25.6).Ширину тормозной балки или фермы назнача­ют с учетом необходимой жесткости и возможности прохода по подкрано­вым путям.

Нижний пояс подкрановых балок крепят к колонне анкерными болтами (рис. 25.7, а), а верхний — тормозны­ми фермами или накладками (рис. 25.7, б). При высоте подкрановых ба­лок более 1200 мм дополнительно вво­дят диафрагмы. В качестве стальных несущих конструкций покрытия приме­няют прокатные или составные балки, фермы, рамы, арки, пространственные и висячие системы.

Стальные про­катные или составные балки имеют чаще всего двутавровое сечение, их применяют при пролетах 6—12 м.

Дата добавления: 2015-04-24 ; Просмотров: 11758 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Сайт инженера-проектировщика

Металлические каркасы одноэтажных зданий.

Стальной каркас одноэтажных производственных зданий имеет такую ​​же конструктивную схему, что и железобетонный каркас. Применяют стальные каркасы при строительстве предприятий металлургии, машиностроения и других производств с большими пролетами и значительными крановыми нагрузками. Наиболее целесообразно применять такие каркасы в сейсмических районах.

Главными элементами каркаса (рис. 1) являются поперечные рамы, которые выполняют из колонн, ферм, ригелей и балок.

Рис. 1. Элементы стального каркаса: 1 — колонны; 2 — подкрановые балки; 3 — вертикальные связи между фермами; 4 — стропильные фермы; 5 – вертикальные связи (в гребне фермы) 6 — растяжки (на уровне нижнего пояса ферм) 7 — прогоны; 8 — вертикальные крестовые связи (между колоннами) 9 – горизонтальные крестовые связи (на уровне нижнего пояса ферм)

Принцип работы несущего каркаса состоит в том, что пространственная жесткость обеспечивается системой связи и наличием жестокости узлов. Современные программы позволяют выполнять пространственный расчет каркаса целиком, что более полно отражает работу конструкций.

Для предварительных расчетов допускается выполнение расчета каркаса по упрощенной схеме, когда отдельно рассчитываются рамы в поперечном и продольном направлении здания.

Читайте также:  Цинкование металла в домашних условиях

Предварительной расчет поперечной рамы позволяет определить основные сечения каркаса и назначить тип узлов соединения. Жесткость поперечной рамы должна обеспечиваться жесткостью узлов, т.к. система связей в поперечной раме, как правило, не предусматривается. Самая распестрённая схема поперечной рамы: жесткое крепление колонн к фундаментом и шарнирное крепление ригелей к колоннам. В некоторых случаях, ригеля имеют жесткое крепление к колонне, что приводит к уменьшению сечения ригеля и увеличению сечения колонны. Такая схема целесообразна при небольшой высоте колонн или при наличии мостовых кранов.

Предварительный расчет продольной рамы позволяет определить систему продольных связей, которые воспринимают ветровую нагрузку, а также выполнить расчет прогонов покрытия, стеновых прогонов, подкрановых балок и подстропильных ферм.

Конструкции световых и аэрационных фонарей должны учитываться при расчете поперечных рам, т.к. их наличие влияет на схему снеговых нагрузок и оказывает влияние на передачу нагрузок на ригель. Основное назначение фонарей – естественное освещение и естественная вентиляция, что особенно актуально в многопролетных зданиях с большими пролетами.

Помимо основных несущих конструкций, металлические каркасы включают в себя различные вспомогательные площадки, лестницы, кронштейны и другие элементы, учет которых зависит от значений передаваемых нагрузок.

Подкрановые конструкции воспринимает основные усилия от мостовых кранов, они могут быть выполнены в виде дополнительных ветвей колонн. При небольшой грузоподъемности, подкрановые конструкции совмещают с основными колоннами, при этом подкрановые балки или фермы опираются на консоли, приваренные к основным несущим колоннам здания.

Подстропильные фермы применяют при большом шаге колонн, который может быть продиктован технологическими процессами предприятия, а длина панелей или прогонов не позволяет перекрыть весь пролет. В таких случаях устанавливают подстропильные фермы, на них устанавливают стропильные фермы, а на них уже кладут прогоны или плиты покрытия.

Система связей устанавливается вдоль здания и по покрытию здания. Стеновые и кровельные панели создают дополнительную жесткость, но их работу в расчетах, обычно, не учитывают. Иногда дополнительно предусматривают монтажные связи, которые устанавливаются на период монтажа.

Система фахверка служит для крепления стенового ограждения. Различают фахверковые колонны, фахверковые стойки и прогоны. Фахверк воспринимает ветровую нагрузку, нагрузку от стенового ограждения и затем передает их на существующий каркас и фундаменты.

Сопряжения элементов в узлах выполняют с помощью болтов, сварки и заклепок (при высоких значениях динамических нагрузках).

Типовой пролет имет длину — 18, 24, 30, 36 м и шагом колонн 6 и 12 м.

Конструкция металлического каркаса: основные преимущества

В современном строительстве предпочтение отдается быстровозводимым технологиям, к числу которых относятся конструкции металлического каркаса. Мы функционируем в данной сфере на протяжении нескольких лет и осуществляем конструкторско-проектировочные, производственные и монтажные работы на высоком уровне качества и надежности. Исходя из особенностей поставленной заказчиком задачи, предлагаем различные архитектурные формы и конфигурации металлического каркаса для гражданских и промышленных объектов.

Стальные конструкции “ВСО ПРОФИЛЬ” решают индивидуальные задачи бизнеса

  • Полная заводская готовность значительно сокращает сроки строительства
  • Легкие точечные фундаменты – снижение стоимости материалов
  • Оцинкованные конструкции – высокая степень защиты от коррозии
  • Разборные конструкции-экономия на доставке
  • Полный пакет документов для строительства и прохождения экспертизы
  • Болтовые соединения обеспечивают быстрый монтаж

Основные элементы металлической конструкции

Конструкция стального каркаса выполняет несущую функцию и призвана обеспечивать устойчивость здания в процессе эксплуатации. Исходя из целевого назначения, металлическая конструкция состоит из следующих элементов, каждый из которых выполняет определенную функцию – поперечных (перекрытия и кровельные покрытия) и продольных (балки, колонны, ригели, стропильные и подстропильные системы). Поперечные системы нередко называют рамой, независимо от геометрических параметров и конфигурации.

Схема стальной конструкции может отличаться по типу сопряжения элементов, что определяет гибкость и возможности изменяемости готовой конструкции:

  • шарнирные системы – наиболее подверженные к изменению и дополнению при необходимости;
  • жесткие – с прочным соединением элементов и пространственной стабильностью;
  • смешанные – сочетание шарнирного и жесткого напряжения.

Преимущественно в строительстве используются металлические каркасы смешанного типа, что позволяет максимально рационализировать технологический процесс и добиваться эффективности производства. Наша компания занимается изготовлением каркасов любой конструкции для всех отраслей промышленности и гражданского строительства. В своей деятельности мы руководствуемся принципами целесообразности и максимальной отдачи, что позволяет выбрать оптимальную конфигурацию для каждого конкретного объекта.

Преимущества металлического каркаса

Металлический каркас из стального материала – оптимальный выбор в пользу удобства, надежности и безопасности. Именно его рекомендуют специалисты для строительства промышленных предприятий, складских и торговых объектов, спортивных сооружения и жилых домов. Преимущества таких конструкций очевидны и не подвергаются сомнению:

  • прочность, легкость;
  • износоустойчивость, долговечность;
  • пожаро и взрывобезопасность;
  • стойкость к колебаниям грунта;
  • оперативность возведения;
  • доступная стоимость.

Сооружения на основе металлического каркаса идеальны для строительства на слабых грунтах, поскольку не требуют закладки мощного фундамента. При этом способны вынести без малейших изменений нагрузку веса здания и влияние производственных факторов (вибрации, давления технологического оборудования, шума, выбросов агрессивных веществ и соединений).

Использование каркасных конструкций целесообразно для предприятий, удаленных от транспортных магистралей и основного производства. Легкие конструкции удобны для транспортировки и быстрого монтажа без применения специального оборудования.

Наши возможности

Наша компания предлагает комплексные услуги по строительству каркасных конструкций:

  • конструирование и проектирование;
  • изготовление деталей и элементов;
  • монтаж и сборка.

Все работы ведутся с привлечением опытных специалистов и использованием современной производственной базы. Современная автоматизированная техника существенно сокращает сроки выполнения работ и повышает качество готовых изделий. Постоянный контроль качественных показателей осуществляется на универсальном дефектоскопическом оборудовании в соответствии с требованиями соответствующей нормативной документации. Таким образом, мы создаем условия для взаимовыгодного и плодотворного сотрудничества с нашими заказчиками.

Планируете строительство? Оставляйте заявку в специальной форме расчета зданий под этой новостью. Наши специалисты свяжутся с вами, дадут рекомендации, составят выгодное коммерческое предложение с учетом особенностей вашего объекта и ответят на все имеющиеся вопросы.

Сортамент металлопроката “Линейка – S”

Конструкции металлического каркаса

Жесткие конструкции, объединенные в лежачие системы, широко применяются в промышленных и гражданских зданиях самого различного назначения. Особую область применения жестких металлических конструкций составляют висячие покрытия зданий и сооружений больших пролетов. Эффективность применения металла возрастает также с увеличением этажности зданий, и в высотных зданиях металлические конструкции являются в настоящее время основной формой несущих конструкций. Большую роль играют жесткие металлические конструкции в различного рода открытых сооружениях.

Существуют два принципа формообразования конструкций зданий—дифференциальный и интегральный. Первый принцип предполагает разделение конструкций на несущие и ограждающие, второй — совмещение несущих и ограждающих функций в одних и тех же конструкциях.

Для металла до последнего времени основным был дифференциальный принцип формообразования, реализуемый в форме несущего каркаса с заполнением. Металлический каркас представляет собой совокупность несущих конструкций здания, воспринимающих нагрузки от собственной массы, массы кровельного и стенового ограждений, атмосферного воздействия (снег, ветер), массы оборудования и другие полезные нагрузки. Объединенные в решетчатую трехмерную систему, эти несущие конструкции образуют жесткий скелет (остов) здания. Способный воспринимать большие нагрузки, хорошо сочетающийся с любыми материалами наружного ограждения, металлический каркас получил широкое распространение в гражданских и, особенно, в промышленных зданиях.

Свыше половины всей стали, затрачиваемой на металлоконструкции, приходится на каркасы промышленных зданий. Металлический каркас такого здания включает в себя следующие группы конструкций:

вертикальные (стойки) и горизонтальные (балки, ригели, фермы) несущие конструкции, жестко или шарнирно соединенные между собой в одном или двух направлениях;

покрытие (шатер) здания, образующее остов горизонтальной ограждающей поверхности (кровли);

стеновой каркас (фахверк), образующий остов вертикальной ограждающей поверхности (стены);

вертикальные и горизонтальные связи, обеспечивающие пространственную устойчивость сооружения.

Основными конструкциями металлического каркаса промышленных зданий являются одно- или многопролетные плоские поперечные рамы, образованные колоннами и стропильными фермами (ригелями). На поперечные рамы в продольном направлении опираются подкрановые балки, прогоны покрытия, фонари, ригели стенового фахверка. Общая устойчивость и геометрическая неизменяемость каркаса в продольном направлении обеспечиваются горизонтальными и вертикальными связями между поперечными рамами.

В современном промышленном строительстве выделяются два основных типа зданий: с тяжелым и легким режимом работы, или, как их иногда называют, тяжелые и легкие промышленные здания.

Каркасы тяжелых зданий (мартеновские, бессемеровские, конверторные цехи, цехи заводов тяжелого машиностроения, прокатные цехи и др.) образуются двух, трех- и многопролетными рамами со сложным профилем. На стойки рам (колонны), несущие большие нагрузки от кранового оборудования и многочисленных технологических площадок-перекрытий, приходится свыше 35%, а вместе с мощными подкрановыми балками до 75% всего веса металла каркаса. Развитие конструкций тяжелых зданий идет преимущественно по пути совершенствования системы колонн и подкрановых балок. Здания тяжелого типа проектируются, как правило, для определенного производства со стабильным технологическим процессом и конкретным технологическим оборудованием, с которым неразрывно связаны конструкции металлического каркаса. Эти два фактора — технология и оборудование — определяют, в конечном счете, и пространственную форму тяжелых производственных зданий.

Каркасы легких одноэтажных промышленных зданий (предприятия легкого и среднего машиностроения, текстильной, отчасти химической промышленности), как правило, не связаны с технологическим оборудованием. Здания такого типа представляют собой более или менее универсальную «коробку» со свободным внутренним пространством, рассчитанным на мобильность технологического процесса и периодическую модернизацию относительно небольшого по габаритам оборудования. Каркасы таких зданий обычно проектируются как многократно повторяемые поперечные многопролетные рамы относительно простого профиля, образованные стальными или железобетонными колоннами и фермами покрытия. В настоящее время наиболее распространены трапецеидальные фермы с продольными фонарями в коньковой части каждого пролета. Применяются также фермы с параллельными поясами, шедовые покрытия и другие формы шатра. Развитие конструкций легких промышленных зданий идет главным образом по пути укрупнения планировочных ячеек и совершенствования шатра, на который приходится свыше 60% всей массы металла каркаса.

Новый этап в развитии многопролетных одноэтажных зданий в нашей стране связан с быстрым ростом автомобилестроения. Большие размеры производственных зданий (механосборочный корпус Горьковского автозавода имеет 18 пролетов по 24 м каждый и занимает общую площадь 200 тыс. м2), скоростные методы строительства, технологические особенности автомобильного производства, разветвленная сеть подвесного транспорта, в том числе цепных и толкающих конвейеров, потребовали новых конструкторских решений. При строительстве зданий Волжского автозавода впервые были применены фермы с параллельными поясами повышенной жесткости и легкая кровля из профилированного стального настила и эффективного утеплителя. В проекте завода автомобильных прицепов предусмотрены стропильные фермы из трубчатых профилей.

Читайте также:  Пробковые обои для стен в рулонах, цена

В последние годы в каркасы многопролетных одноэтажных промышленных зданий все активней внедряются легкие конструкции из гнутых профилей. В шатрах используются также объемные конструкции в виде трех- и четырехпоясных ферм, системы поверхностей двоякой кривизны, пространственные решетчатые конструкции.

Многократная повторяемость планировочной ячейки одноэтажных промышленных зданий и независимость строительной оболочки от технологического процесса позволяют унифицировать элементы металлического каркаса и организовать поточное производство металлоконструкций «на склад». В нашей стране серийно изготавливаются не только унифицированные составные части металлического каркаса (колонны, фермы, подкрановые балки и т. д.), но и целые здания комплектной промышленной поставки. Примером таких унифицированных промышленных зданий из легких конструкций серийного заводского изготовления могут служить однопролетные здания-секции (типа «Плауэн»), в цельнометаллических рамах которых применен профилированный стальной лист, а также секции для многопролетных зданий с покрытиями из легких трубчатых ферм и пространственных стержневых конструкций типа ЦНИИСК, «Берлин» и «МАрхИ — Кисловодск».

На строительство поставляются конструкции каркаса, все элементы ограждения, оконные переплеты и панели фонарей, конструкции перегородок изделия для наружной и внутренней отделки здания. Комплексность — одна из важнейших отличительных особенностей новой отрасли строительной индустрии.

По расчетам специалистов, суммарный эффект от внедрения легких индустриальных конструкций будет заключаться в снижении к 1980 г. по сравнению с уровнем 1975 г. массы зданий и сооружений производственного назначения в целом на 10—15%, сокращении затрат труда на изготовление конструкций для них в 1,3—1,5 раза и сметной стоимости на 8—10%.

Массовое поточное серийное производство и комплектная поставка металлических конструкций развиваются в настоящее время и в большинстве зарубежных стран.

В последние 10—15 лет металлический каркас наряду с традиционным использованием его в промышленном строительстве все шире используется в гражданских зданиях. Он стал уже обычной формой несущих конструкции многоэтажных административных зданий, а во многих странах Европы широко применяется в одно-двухэтажных зданиях школ, детских садов, плавательных бассейнов, торговых павильонов и жилых домов типа коттеджей.

Внедрение металлического каркаса в общественные здания массового строительства стимулировало развитие за рубежом так называемого модульного способа проектирования и строительства, основанного на унификации пространственных параметров зданий, аналогично тому, как это принято в Советском Союзе. К 1970 г. модульное строительство в Англии составило половину общего объема строительства средних и высших школ, причем 75% этого объема приходилось на здания с металлическими конструкциями. Во Франции модульное строительство, наполовину осуществлявшееся в металлоконструкциях, составило 90% общего объема строительства школ. Модульное строительство зданий школ, детских садов, вузов с металлическими несущими конструкциями быстро развивается в Италии, Австрии, ФРГ.

Унификация и заводское изготовление металлоконструкций, внедрение в строительство легких конструкций, переход от линейных и плоскостных форм к пространственным усиливают преимущества металлического каркаса перед другими несущими конструкциями. Однако в канонической форме многопролетных промышленных зданий и в гражданских зданиях массового строительства металл обычно выступает лишь как более технологичный и менее массивный заменитель железобетона. Собственные формообразующие возможности металла остаются за пределами традиционных каркасных систем и, следовательно, архитектурной формы.

Более активно возможности жестких металлических элементов используются в зданиях со сложной объемно-пространственной структурой, в крупных уникальных общественных зданиях, как, например, Дворец съездов в Кремле. К сожалению, металлические конструкции зачастую не получают соответствующего выражения во внешнем облике и интерьерах таких зданий. И. А. Бартенев обращает внимание, на эту конструкционную обезличенность многих современных сооружений, сравнивая с Дворцом съездов новые аэровокзалы Москвы Внуково и Шереметьево, в которых использованы сборные железобетонные конструкции. «В архитектуре Дворца мало внешних признаков металлической основы здания. В пилонах фасадов, балконе зрительного зала можно скорее «заподозрить» железобетонную конструкцию. Единственно, что наталкивает на мысль о металле, — это огромные пролеты и плоскостность плафонов главного и банкетного залов».

Может быть, именно стремление преодолеть эту нивелировку в архитектурной форме двух основных конструкционных материалов способствовало развитию тенденции композиционного акцентирования металлических конструкций, использования их как средства архитектурной выразительности зданий. Идущая еще от фабрики Менье и залов Анри Лабруста «обнаженность» металлического каркаса в работах Мис ван дер Роэ была утверждена как эстетическая концепция и в качестве таковой развивается в современной архитектуре. Концентрированным воплощением этой концепции представляется здание Национального центра искусств на плато Бобур в Париже. Его рамный каркас с ригелями в виде легких трубчатых большепролетных ферм раскрывается снаружи и в интерьерах здания, сливаясь с технологическим оборудованием и коммуникациями в единую пространственную структуру. Правда, слияние несущего каркаса с оборудованием и коммуникациями здесь только композиционное. Задача совмещения в одних и тех же формах несущих и технологических функций, которая выдвигается современным развитием архитектуры и находит в металле предпосылки своего решения, в здании Национального центра искусств не решена, да, очевидно, и не ставилась.

Технологичность жестких металлических элементов, возможность изготовления их любой длины и формы, простота соединений, допускающая практически совершенно произвольное сочетание элементов в пространстве, позволяют компоновать самые разнообразные по размерам и форме пространственные ячейки, руководствуясь функциональными и композиционными соображениями. Наиболее полно эта архитектурно-композиционная «гибкость» конструкций металлического каркаса раскрывается в сооружениях типа выставочных павильонов. Здесь и строгие прямоугольные объемы павильонов Чехословакии на выставках «ЭКСПО-58» в Брюсселе и «ЭКСПО-67» в Монреале, и треугольные призмы павильона Югославии («ЭКСПО-67»), и сложная полусферическая форма павильона Франции («ЭКСПО-67»). Особый интерес вызывает главный павильон Канады на выставке «ЭКСПО-67». Здание представляло собой перевернутую вверх основанием пирамиду, которая поддерживалась четырьмя V-образными опорами. Размеры основания 58X58 м, высота от уровня земли 30 м. Ребра пирамиды были образованы четырьмя мощными угловыми консолями длиной 41 м переменного коробчатого сечения размерами 2,6X0,75 м в нижней части и 1,5X0,37 м поверху. Каждая грань пирамиды создавалась 20 промежуточными консолями двутаврового сечения. Жесткость всей системы обеспечивалась верхней и нижней бортовыми балками-обвязками, соединявшими ребра пирамиды, и плитой из предваодним из основных направлений развития металлоконструкций и существенно повлияло на архитектурную форму зданий и сооружений с конструктивным металлическим каркасом.

Металл становится незаменимым материалом в особых условиях строительства при ограниченности площади основания. Так, двухэтажное здание, имеющее форму замкнутого каре общим размером в плане 60X80 м, с административными помещениями, холлами, залами собраний, поднято над зданием Национального собрания в Праге на четырех стальных колоннах. Появился новый тип зданий— здание-мост, как, например, ресторан над автострадой около Монтепульчано (Италия), подвешенный к двум несимметричным Т-образным стальным рамам. Свободный для проезда транспорта пролет между опорами под рестораном составляет 48 м.

11. Каркас и его элементы. Конструктивные схемы каркасов.

Каркас представляют собой систему, состоящую из стержневых несущих элементов – вертикальных (колонн) и горизонтальных балок (ригелей), объединенных жесткими горизонтальными дисками перекрытий и системой вертикальных связей. Каркасы, применяемые в гражданском строительстве, можно классифицировать по следующим признакам:1. По характеру статической работы: 1)рамные – с жестким соединением несущих элементов (колонны, ригели) в узлах в ортогональных направлениях плана здания. Каркас воспринимает все вертикальные и горизонтальные нагрузки. 2) рамно-связевые – с жестким соединением в узлах колонн и ригелей в одном направлении плана здания (создание рамных конструкций) и вертикальными связями, расставленными в перпендикулярном направлении рамам каркаса. Связями служат стержневые элементы (крестовые, портальные) или стеновые диафрагмы., соединяющие соседние ряды колонн. Вертикальные и горизонтальные нагрузки воспринимаются рамами каркаса и вертикальными пилонами жестких связей. 3)связевые – отличаются простотой конструктивного решения соединений колонн с ригелями, дающее подвижное (шарнирное) закрепление. Каркас (колонны, ригели) воспринимает только вертикальные нагрузки. Горизонтальные усилия передают на связи жесткости – ядра жесткости, вертикальные пилоны, стержневые элементы. 2. По материалам: 1)железобетонный каркас, выполняемый в сборном, монолитном или сборно-монолитном вариантах.; 2) металлический каркас, часто применяемый при строительстве общественных имногоэтажных гражданских зданий, возводимых по индивидуальным проектам ; 3). деревянный каркас в зданиях не выше двух этажей. Выбор материала каркаса является важной технико-экономической задачей. В массовом строительстве каркас, как правило, проектируют из сборного ж/б, реже из стали., и в редких случаях деревянные( малоэтажном сельском строительстве. В отечественном строительстве для зданий 16-20 эт получил унифицированный ж/б сборный каркас, выполненный по связевой схеме. Значительно реже проектируют здания с монолитным ж/б каркасом. Применение стального каркаса по экономическим расчетам наиболее оправдано для высоких зданий.

Конструктивные элементы

Колонны имеют высоту в 2 – 4 этажа, что позволяет в зданиях, с соответствующей этажностью, применять бесстыковые колонны. Наряду с бесстыковыми колоннами в номенклатуру включены следующие типы колонн: – нижние высотой в два этажа и расположением низа колонны ниже нулевой отметки на 1,1м.; средние – высотой в три-четыре и верхние в один-три этажа. Предусмотрены колонны сечением 30×30 см для зданий высотой до 5-ти этажей и колонны сечением 40х40см для всех остальных. Колонны выпускаются двухконсольнымии и одноконсольными. Ригели – таврового сечения с полкой понизу для опирания плит перекрытия, что уменьшает его конструктивную высоту. Стык ригеля с колонной выполняет со скрытой консолью и приваркой к закладным деталям консоли и колонны (частичное защемление).Перекрытия – многопустотные плиты высотой 220 мм и пролетом до 9,0м.. Плиты типа 2Т применяют для пролетов 9 и 12м. Элементы перекрытий разделяют на рядовые и связевые (плиты распорки). Связевые плиты перекрытия устанавливают между колоннами в направлении перпендикулярном ригелям, обеспечивая их устойчивость.Перекрытия испытывают поперечный изгиб от вертикальных нагрузок и изгиб в своей плоскости от горизонтальных (ветровых, динамических) воздействий.Стены – диафрагмы жесткости монтируют из бетонных панелей высотой в этаж, толщиной 140мм. и длиной, соответствующей расстоянию между колоннами в преде¬лах, которых они установлены. При шаге колонн 7,2 и 9,0м стены-диафрагмы проектируют составными из двух-трех панелей, с координационными размерами по ширине 1,2, 3,0 и 6,0 м. Они могут быть глухими или с одним дверным проемом. Элементы диафрагм жесткости между собой и элементами каркаса соединяют сваркой закладных деталей, не менее чем в двух местах по каждой стороне панели с последующим замоноличиванием.Шаг диафрагм определяется расчетом, но не превышает 36,0 м.Панели наружных стен могут быть запроектированы самонесущими или ненесущими (навесными) конструкциями. Разрезка стен на панели – двухрядная. В номенклатуру входят поясные простеночные, под карнизные, парапетные, цокольные панели.Панели самонесущих стен устанавливают по цементно-песчаному раствору на цокольные или простеночные панели и крепят поверху к закладным деталям колонн. Панели ненесущих стен навешивают на ригели, консоли или опорные металлические столики колонн и закрепляют в плоскости перекрытия.

Читайте также:  Все, что нужно знать о сварке

Привязка панелей самонесущих и несущих стен к каркасу единая – с зазором 20 мм между наружной гранью колонны и внутренней гранью панели наружной стены.

Основные элементы легких металлических конструкций

Начало применения стальных конструкций в строительстве относится к 1880-м гг. В то время были окончательно разработаны и освоены промышленные способы производства литого железа (стали). К концу XIX в. и в России, и за рубежом был возведен целый ряд зданий и инженерных сооружений, основные конструкции которых были выполнены из стали.

За последнее время изменились строительные технологии, но металл, несмотря на широкое использование железобетона, кирпича и других материалов, по-прежнему продолжает играть в строительстве значительную роль. В настоящее время получили распространение Л МК, используемые в несущих каркасах общественных зданий и производственных зданий для различных отраслей промышленности.

Здания из Л МК имеют ряд неоспоримых преимуществ: они надежны в эксплуатации, у них небольшая масса и разнообразие конструктивных форм, их можно быстро смонтировать-демонтировать в любой сезон. Изготовление конструктивных элементов для них в заводских условиях наименее трудоемко. Стоимость этих зданий невысокая по сравнению со стоимостью аналогичных сооружений из кирпича и железобетона. Правда, есть у этих конструкций и недостатки, основным из которых является подверженность коррозии, поэтому для увеличения срока эксплуатации зданий из ЛМК часто используют специальные покрытия или красители.

Основные несущие компоненты зданий из ЛМК представляют собой стальные прокатные элементы различного профиля, изготавливаемые металлургической промышленностью по определенному сортаменту. В качестве исходных материалов используются трубчатые и гнутые профили, из которых производят следующие конструктивные элементы: балки, фермы, колонны, стойки, а также листовую прокатную сталь.

Для образования отдельных конструктивных элементов, блоков и целых металлоконструкций применяют болтовые и сварные соединения. Болтовые соединения применяют главным образом при монтаже для объединения отдельных блоков в одно целое. Кроме обычных болтовых, используются также соединения с помощью высокопрочных болтов фрикционного типа с большой несущей способностью. Сварные конструкции имеют ряд преимуществ: при их применении экономия металла в результате более полного использования сечения и меньшего веса соединительных элементов достигает 25%, а надежность сварных швов выше, чем болтовых соединений.

Небольшой вес зданий из ЛМК существенно облегчает и удешевляет и такой непростой процесс, как строительство фундамента под них. Чаще всего фундамент устраивается монолитным столбчатым, в виде монолитной железобетонной ленты или буронабивных свай. Под стены здания могут быть выполнены цоколь и отмостка.

Основные типы зданий из Л МК — арочные, шатровые и здания с вертикальными стенами.

Здания арочного типа используются, как правило, под небольшие складские или производственные помещения, при этом размещаемые в них производства должны иметь неагрессивную или слабоагрессивную среду. Благодаря относительно небольшому расходу металла арочные ангары самые дешевые. Их каркасы выполнены из арок с решетчатой структурой, соединяемых болтами, а сами арки установлены на фундамент и приварены к закладным элементам. При такой конструкции воротные, дверные и оконные проемы предпочтительнее располагать в торцовых частях здания.

В зданиях шатрового типа арки каркаса изготавливают из прокатных балок. Полезный объем помещений при этом можно увеличить, используя более устойчивые несущие конструкции арок.

Здания с вертикальными стенами универсальны в эксплуатации. Их каркас представляет собой плоские стальные рамы, установленные на железобетонный фундамент и раскрепленные между собой распорками и металлическими погонами. Необходимые проемы могут быть выполнены с любой стороны здания.

Современные производства размещаются в много- и одноэтажных зданиях, схемы и конструкции которых достаточно разнообразны. По числу пролетов одноэтажные здания подразделяются на одно- и многопролетные (с пролетами одинаковой и разной высоты). В настоящее время строится больше многопролетных (с числом пролетов 2 и более) зданий. Ограждающие конструкции, защищающие помещение от влияния внешней среды, пути внутрицехового транспорта, различные площадки, лестницы, трубопроводы и другое технологическое оборудование крепятся к каркасу здания.

Каркас — это комплекс несущих конструкций, воспринимающий и передающий на фундаменты нагрузки от веса ограждающих конструкций, технологического оборудования, атмосферные нагрузки и воздействия, нагрузки от внутрицехового транспорта (мостовые, подвесные, консольные краны), температурные технологические воздействия и т.п. Каркас может выполняться из железобетона, смешанным (т.е. часть конструкций железобетонная, часть — стальная) и стальным. Выбор материала каркаса является важной технико-экономической задачей.

Многие современные производственные здания характеризуются большими пролетами, большой высотой помещений, большими нагрузками от мостовых кранов, и в этом случае преимущество имеет металлический каркас.

В промышленных зданиях по сравнению с другими наиболее существенно влияние технологии производства на конструктивную схему каркаса, и поэтому часто конструктивная форма полностью определяется габаритами и расположением оборудования, внутрицеховым транспортом, путями перемещения деталей и готовой продукции. Технологии производства различной продукции весьма разнообразны, а эксплуатационные требования почти всегда конкретны, специфичны именно для данного производства (рис. 13.1).

На работу и долговечность строительных конструкций зданий большое влияние оказывает внутрицеховая среда. Степень агрессивного воздействия внутрицеховой среды на стальные конструкции определяется скоростью коррозионного поражения незащищенной поверхности металла, мм/год. В зависимости от концентрации агрессивных газов и относительной влажности установлены четыре степени агрессивности среды для стальных конструкций: неагрессивная (скорость коррозии незащищенного металла — до 0,01 мм/год), слабая (до 0,15 мм/год), средняя (до 0,1 мм/год) и сильная (свыше 0,1 мм/год).

Унификация объемно-планировочных и конструктивных решений позволяет резко сократить число типоразмеров конструктивных элементов каркасов зданий и открывает возможность разработки типовых конструкций для многократного применения.

В настоящее время для быстровозводимых производственных зданий общего назначения разработаны чертежи типовых колонн, ферм, подкрановых балок, фонарей, вспомогательных конструкций. Снижение стоимости монтажа конструкций каркаса достигается использованием конвейерной сборки, при которой заранее изготовленные отдельные элементы каркаса на строительной площадке собираются в жесткие пространственные блоки, целиком устанавливаемые в проектное положение. Блочный метод монтажа наиболее целесообразен для зданий большой площади, и при проектировании каркасов таких зданий должна быть учтена возможность его использования. Это требует некоторых изменений в кон-

Рис. 13.1. Схема металлического каркаса здания:

а — план; б — продольный разрез; в — поперечный разрез;

/ — стропильные фермы; 2 — продольные горизонтальные связи в уровне верхнего пояса; 3 — то же, в уровне нижнего пояса;

4 — поперечные связи; 5 — вертикальные связи жесткости струкциях по сравнению с конструкциями каркаса при поэлементном монтаже.

Каркасы производственных зданий в большинстве случаев проектируются так, что несущая способность (включая жесткость) поперек здания обеспечивается поперечными рамами, а вдоль — продольными элементами каркаса, кровельными и стеновыми панелями. Поперечные рамы каркаса состоят из колонн (стоек рамы) и ригелей (в виде ферм или сплошностенчатых сечений). Продольные элементы каркаса — это подкрановые конструкции, подстропильные фермы, связи между колоннами и фермами, кровельные прогоны (или ребра стальных кровельных панелей).

Проектирование каркаса производственного здания начинают с выбора конструктивной схемы и ее компоновки. Исходным материалом является технологическое задание, в котором даются расположение и габариты агрегатов и оборудования цеха, число кранов, их грузоподъемность и режим работы. Технологическое задание содержит данные о районе строительства, условиях эксплуатации цеха (освещенность, температурно-влажностный режим и т.п.). После выбора конструктивной схемы, одновременно с компоновкой решаются принципиальные вопросы архитектурно-строительной части проекта, определяются ограждающие поперечные рамы (не связанные между собой какими-либо продольными элементами), колонны которых смещают с оси на 500 мм в каждую сторону, подобно тому, как это делают у торца здания.

Наибольшее распространение получила рамно-связевая схема каркаса, основу которой составляют поперечные рамы, размещаемые вдоль здания друг за другом обычно с одинаковым расстоянием (шагом). Шаг колонн по крайним рядам принимают 6 м, а по середине — 6 и 12 м (рис. 13.2).

Двутавровые балки — важная составляющая для рабочих площадок, колонн, перекрытий, подкрановых балок и прочих металлоконструкций. Они чаще всего используются в большепролетных конструкциях для промышленных зданий и могут не только принимать большую нагрузку, но и характеризуются уменьшением расхода материала.

Элементы несущего каркаса здания из металлоконструкций выполняются, как правило, из сварных двутавров, а соединение элементов рам между собой фланцевое на высокопрочных болтах с предварительной затяжкой.

Рис. 13.2. Рамно-связная схема каркаса здания из легких металлических конструкий:

  • 1 — колонны двутавровые И = 630 мм, b = 400 мм; 2 — подкрановые балки; 3, 5— металлические фермы с параллельным поясом;
  • 4— металлические стропильные фермы; 6— плиты потолочные; 7— потолочные прогоны, покрытие сталь, И = 200 мм;
  • 8,9 — рамы связевые

Все элементы каркаса выполняются с антикоррозийным покрытием.

Обычно существенная статья расходов при строительстве — это устройство фундамента. При возведении промышленных зданий из традиционных материалов требуются мощные столбчатые или монолитные фундаменты. Строительство конструкций на основе легкого металлического каркаса минимизирует затраты на фундаменты, которые чаще всего точечные, соединенные с колоннами через специальные блоки специальными анкерными болтами (рис. 13.3).

Рис. 13.3. Узел крепления колонны к фундаменту:

  • 1 — двутавровая колонна; 2 — анкерные болты; 3 — металлические фланцы; 4— металлические плиты; 5— выравнивающий слой;
  • 6 — бетонное основание

Колонны — это металлические широкополочные двутавры высотой 630 мм и шириной полок 400 м, двутавровые ригели имеют высоту 630 мм, ширину полок 155 мм. Для укладки ригелей к металлическим колоннам заранее привариваются консоли (рис. 13.4).

При устройстве кровли используются металлические стропильные фермы, которые служат основой для двускатного покрытия здания (рис. 13.5).

Рис. 13.4. Узел крепления консолей для укладки ригелей

Рис. 13.5. Стропильные фермы

Добавить комментарий