КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ЗДАНИЙ ПОВЫШЕННОЙ ЭТАЖНОСТИ

В современных условиях возведение зданий повышен­ной этажности основано на использовании монолитного и монолитно-сборного железобетона.

Здания со стенами из монолитного железобетона (рис. 31, а) отличаются сложной конфигурацией в пла­не, группировкой квартир вокруг лифтовой шахты и не­редко криволинейными очертаниями наружных стен. Высота таких зданий достигает 35 этажей.

Здание с монолитным стволом, обстроенное сборны­ми железобетонными конструкциями (рис. 31, б, в). Монолитный ствол выполнен в виде шахты, в которой размещены лифты, лестницы и санитарно-технические коммуникации. Со всех сторон к шахте примыкают эта­жи, смонтированные из сборных конструкций. В таких зданиях монолитная шахта воспринимает горизонталь­ные нагрузки, а примыкающие отсеки здания из сборных конструкций - вертикальные нагрузки. Предельная вы­сота зданий с монолитным стволом - 50 этажей.

Тема: Здания из объёмных блоков

Объемными блоками называют крупные железобетонные коробки, представляю­щие отдельные помещения или квартиры и изготовляемые в заводских условиях. При изготовлении блоков в заводских условиях выполняют также все работы по отделке и внутреннему оборудованию помещений. Объемные элементы применяют для возведения жилых домов, гостиниц, пансионатов и других зданий с одинаковой комнатной структурой.

Изготовленные на заводе объемные блоки, полностью подготовленные к экс­плуатации, доставляют специальными транспортными средствами на строитель­ную площадку, где их монтируют. Опыт строительства зданий из объемных блоков показывает, что можно достичь значительного повышения каче­ства строительных работ, сокращения стоимости строительства и расхода мате­риалов, повышения производительности труда и сокращения сроков монтажа на строительной площадке по сравнению с крупнопанельными примерно в 5...6 раз. При этом около 85 % всех работ по возведению здания переносится в завод­ские условия. В настоящее время строи­тельство зданий из объемных блоков перешло из стадии массового экспери­ментирования к массовому поточному строительству.

По способу изготовления объемные блоки бывают составные из отдельных панелей и монолитные (Рис. 1). Со­ставные блоки изготовляют из крупно­размерных панелей и делят на каркасные и бескаркасные. Каркасные блоки состоят из каркаса (стоек и ригелей), навесных панелей и плит полов. Бескаркасные со­бирают в специальных кондукторах из отдельных панелей и затем соединяют между собой путем сварки закладных деталей.

Рисунок 1. Типы объемных блоков по способу изготовления:

1-составные,2-монолитные, а- бескаркасный, б- каркасный, в- монолитный блок типа "колпак",

г-то же, типа "стакан",д- то же, без торцовой наружной стены

По конструктивной схеме дома из объемных блоков условно подразделяют на три типа: блочные, панельно-блочные и каркасно-блочные (Рис 2).

При блочной схеме дома состоят из от­дельных блоков, устанавливаемых рядом и друг на друга. Эта схема наиболее индустриальна, так как позволяет большую часть работ перенести в заводские усло­вия. Недостатком этой схемы является наличие двойных внутренних стен и перекрытии, т. е. неоправданный расход мате­риалов.

При панельно-блочной схеме наряду с блоками применяют панели, которые позволяют получать однослойные стены. Для этой схемы характерным является необходимость производства более поло­вины отделочных работ на строительной площадке.

Каркасно-блочные схемы представляют собой сочетание каркаса из стоек и риге­лей и объемных блоков, опирающихся на каркас. Учитывая то, что каждый блок воспринимает незначительные нагрузки, их можно изготовлять из легких материа­лов. Однако для зданий с этой схемой ха­рактерным является увеличение числа монтажных элементов, причем резко от­личающихся по своим массе и габаритам. Учитывая изложенное, наиболее предпоч­тительными являются блочные схемы.

Конструктивные решения объемных блоков

По размерам и массе объемные блоки можно разделить на три группы.

Мелкие объемные блоки, к которым относят санитарно-технические блоки-ка­бины, имеющие широкое применение в строительстве многоэтажных зданий.

Объемные блоки средней величины размером на комнату (блок-комната) имеют следующие габариты: размеры в плане от 2,4 х 4,8 до 3,6 х 6 м и массу от 5 до 10ми более. В этих блоках-ком­натах размещаются жилые комнаты, спальни, кухни, лестница или комбина­ции: спальня + коридор, кухня + сан­узел + прихожая и др.

Крупноразмерные объемные блоки раз­мером на две комнаты или на квартиру

имеют размеры в плане по ширине от 2,4 до 6 м и по длине 8...Юм и более. Масса их зависит от размеров и колеблется от 15 до 25 т. Ха­рактер статической работы блоков и их конструкции зависят от способа опирания блоков друг на друга. Применяют сле­дующие способы опирания объемных блоков (Рис. 3): по четырем углам, по двум коротким сторонам, по двум длинным сторонам, по периметру. На­ибольшее распространение получил первый способ, так как в этом случае обеспечивается надежность передачи уси­лий, имеется возможность хорошего до­ступа к каждой из четырех опор.

На Рис. 4 показаны узлы сопряжения объемных блоков здания с несущими по­перечными стеновыми панелями (опирание по двум длинным сторонам) и само­несущими продольными (наружными и внутренними) панелями.

Вертикальные колодцы, образованные стыкованием наружных стеновых пане­лей, заполняют легким керамзитобетоном (рис. 13.6, в). Блоки между собой кре­пят с помощью сварки закладных дета­лей. Чаще всего для зданий из объемных блоков устраивают столбчатые сборные фундаменты.

Тема: Деревянные здания

Типы деревянных зданий

Строительство деревянных зданий осу­ществляется преимущественно в тех рай­онах, где лес является местным материа­лом. Деревянные здания обычно возво­дят не более чем в два этажа. По конструктивным решениям стен эти зда­ния делят на бревенчатые (рубленые), брусчатые, щитовые, каркасные и каркасно-щитовые.

Стены бревенчатых (рубленых) домов (Рис. 1) представляют собой горизон­тально уложенные ряды бревен, которые связываются друг с другом в углах вруб­ками. Каждый ряд бревен называется венцом. В совокупности венцы образуют сруб. Нижний венец, который опирается непосредственно на фундаменты, назы­вается окладным венцом. Для защиты от продувания в швы между бревнами про­кладывают теплоизолирующую прокладку.

Применяют тщательно обработанные круглые бревна диаметром 200...240 мм. В каждом бревне с нижней стороны вы­тесывают паз, которым бревно уклады­вают на круглую поверхность нижележа­щего венца. Внутреннюю поверхность чисто отесывают, образуя гладкую стену.

Основными типами конструкции угло­вого стыка бревен являются врубки с остатком (Рис. 2,6) и без остатка («в лапу») (Рис. 2, в).

Бревенчатые стены дают значительную (до 5%) осадку, поэтому их оштукатури­вают по штукатурной драни через 1...2 года после устройства. Над дверными и оконными коробками оставляют зазор на величину расчетной осадки стены.

Стены из бревен весьма трудоемки в устройстве, требуют значительного рас­хода материала и не индустриальны в изготовлении.

Стены брусчатых домов позволяют для их изготовления использовать инду­стриальные методы, сократить расход материалов и трудозатраты (Рис. 3). Выполняют их из брусьев, т. е. опиленных на четыре канта бревен сечением 180 х 180 и 150 х 150 мм для наружных и 100 х 150 или 100 х 180 мм для вну­тренних стен. Брусья соединяют между собой на шкантах (шипах), а углы и со­пряжения соединяют с внутренними сте­нами в шпунт или «в лапу». При устрой­стве стен из брусьев стремятся, чтобы свободная длина не превышала 6,5 м. При большей длине против выпучивания стен по вертикали устраивают сжимы.

При укладке бревен между ними про­кладывают паклю, а после устройства стены пазы тщательно проконопачивают. Стены из бревен также дают значитель­ную осадку, поэтому через 1...2 года швы окончательно проконопачивают и производят обшивку или оштукатури­вание поверхностей. Обшивают на­ружные поверхности стен строгаными до­сками толщиной 16 мм по рейкам, прикрепляемым к стенам.

Фундаменты под стены бревенчатых и брусчатых домов выполняют бутовы­ми, бутобетонными, бетонными и дере­вянными. В зависимости от особенностей грунтов и района строительства фунда­менты могут быть ленточными или столбчатыми. Цоколь деревянных зданий обычно устраивают из того же материа­ла, что и фундаменты, или из обожжен­ного керамического кирпича. При устрой­стве столбчатых фундаментов расстояние между столбами принимают 2,5...3 м с обязательным устройством столбов в углах здания и в местах примыкания внутренних стен. Между столбами по пе­риметру здания устраивают забирку из кирпича, укладываемого на песчаное ос­нование.

Для защиты от загнивания окладные венцы располагают выше планировочной отметки поверхности грунта на 40 см и тщательно антисептируют 2 %-ным рас­твором фтористого натрия, а также про­кладывают между фундаментом и брев­нами или брусьями два слоя толя или ру­бероида. Обязательно устройство по пе­риметру здания отмостки. В случае устройства столбчатых фундаментов из бревен забирку делают деревянной.

Балки перекрытий в бревенчатых зда­ниях врубают в наружные стены или делают врубку типа ласточкина хвоста. На Рис. 2 показано опирание балок перекрытия на внутренние стены. Полы первого этажа для беспод­вальных зданий устраивают по лагам и кирпичным Столбикам. В случае необ­ходимости устройства подполья его вы­сота должна быть не менее 60 см; для обеспечения хорошей вентиляции необхо­димо предусматривать открывающиеся на лето продухи в цоколе.

Перегородки устраивают из досок или деревянных щитов. Для обеспечения сво­бодной осадки стен между потолком и перегородкой устраивают зазор, обра­зующийся с помощью прибиваемого к потолку направляющего бруска и при­крепляемых к нему щековых досок.

Лестницы состоят из площадок и лест­ничных маршей. Марши устраивают из двух тетив, ступеней и перил. Тетивы своими концами врубаются в площа­дочные балки. Марши и площадки снизу подшивают рейками и иногда оштукату­ривают.

Одноэтажные промышленные здания сооружают в основном каркасного типа. Каркас состоит из железобетонных колонн, фундаментов под ними, несущих элементов покрытия и системы связей (между колоннами и элементами покрытий). Кроме того, в состав каркаса входят фундаментные, обвязочные и подкрановые балки.

В современном промышленном строительстве каркасы выполняют преимущественно из сборного железобетона, иногда из монолитного, а при значительных крановых нагрузках или при крупных пролетах - из стальных балок и ферм по железобетонным или стальным колоннам.

Каркас из сборного железобетона состоит из колонн, защемленных нижними концами в фундаменты и шарнирно соединенных поверху балками или фермами покрытия.

Несущие элементы покрытия - балки или фермы, соединенные связями и приваренными к балкам или фермам плитами покрытия (швы между которыми замоноличеиы), образуют жесткую диафрагму, работающую в горизонтальной плоскости. Поперечная жесткость здания обеспечивается жесткостью конструкций, образованных колоннами с защемленными опорами и ригелями (балками пли фермами покрытия), шарнирно соединенными с колоннами.

Продольная жесткость здания обеспечивается жесткой системой, образованной защемленными в опорах колоннами, вертикальными связями между ними и горизонтальными ригелями в виде жесткого диска покрытия, а также системой горизонтальных и вертикальных связей покрытия.

Рис. 1. Общий вид каркаса из сборного железобетона одноэтажного промышленного здания: 1 - фундаменты под колонны; 2 - колонны каркаса наружные; 3 - то же, внутренние; 4 - несущие конструкции покрытия; б - плиты покрытия; 6 - самонесущая стена; 7 - фундаментные балки; 8 - подкрановые балки; 9 - колонны торцовой стены

Сборные железобетонные колонны подразделяют на 2 группы: применяемые в пролетах без мостовых кранов и в пролетах с кранами. Те и другие бывают крайними, которые располагают вдоль наружных стен, и средними.

Типовые сборные железобетонные колонны для зданий без мостовых кранов изображены на рис. 2, а, для зданий с мостовыми кранами на рис. 2, б, д, причем эти колонны в зависимости от высоты здания, величины пролета и грузоподъемности крана могут быть одно- или двухветвенными.

Под колонны каркаса здания устраивают отдельно стоящие железобетонные фундаменты ступенчатой формы, имеющие в верхней части стакан, в который при монтаже вставляют стержень колонны (рис. 3). Все зазоры, остающиеся после установки и закрепления колонны в проектном положении, заделывают раствором. Фундаменты железобетонных колонн имеют отметку верхней плоскости - 0,15 м, т. е. на 150 мм ниже уровня пола. В этом случае имеется возможность весь комплекс работ нулевого цикла, включая изготовление бетонной подготовки пола, выполнить полностью до монтажа колонн, что приводит к повышению темпов работ и к снижению стоимости строительства. Фундаменты небольших размеров (весом до 5 Т) могут быть сборными. Фундаменты большого размера иногда бетонируют на месте. Возможно применение составных фундаментов большого размера, состоящих из стакана и одной или нескольких опорных плит.

Рис. 2. Типы сборных железобетонных колонн одноэтажных промышленных зданий: а - для бескрановых пролетов крайняя и средняя; б - для крановых пролетов одноветвевые крайняя и средняя; в - для крановых пролетов двухветвевые ступенчатые крайняя и средняя; г - для крановых пролетов двухветвевая ступенчато-консольная под мостовые краны грузоподъемностью до 200 Г; 0 - расположение в колонне закладных деталей и рисок; 1 - стальной лист с анкерами для крепления несущих конструкций покрытия; 2 - стальной лист с анкерами для крепления подкрановых балок; 3 - стальной лист для крепления подкрановых балок поверху; 4 - детали из полосовой стали в колоннах наружных рядов для крепления элементов стен; 5 - газовая труба я 40 мм для подъема колонны; 6 - риска оси крана; 7 - риска разбивочной оси; s - проход по подкрановым путям; 9 - ограждение прохода; 10 - настил по тормозной ферме

Стены каркасных промышленных зданий опираются на фундаменты колонн через фундаментные железобетонные балки, которые укладывают на бетонные столбики, бетонируемые на уступах фундаментов, а при малой глубине заложения фундаментов - непосредственно на их уступы.

Рис. 3. Сборные железобетонные фундаменты и фундаментные балки: а - фундамент стаканного типа; б - опирание фундаментных балок на фундамент колонны; в - поперечный разрез фундаментного узла; 1 - бетонный столбик; 2 - железобетонная колонна; з - заделка бетоном; 4 - подливка раствором; 5 - гидроизоляция; 6 - стена; 7 - подсыпка; s - фундаментная балка; г - крепление рельса к сборной железобетонной подкрановой балке; 1 - крановый рельс; 2 - прижимной болт 0 20-22; з - стальная шайба; 4 - лапка-прижим; 5 - упругие прокладки; в - подкрановая балка

Рис. 4. Несущие конструкции покрытий из сборного железобетона: а - Валки двухскатные; б- балки односкатные (с параллельными поясами); в - фермы сегментные; г - фермы арочные; в - фермы с параллельными поясами; е - фермы полигональные (в фермах элементы с предварительным напряжением показаны пунктиром)

Подкрановые балки служат для передвижения по ним мостовых кранов. Для кранов грузоподъемностью до 30 Т применяют унифицированные подкрановые балки из сборного предварительно напряженного железобетона. Балки имеют при шаге колонн 6 м тавровое сечение и высоту 1000 мм, а при шаге колонн 12 м - двутавровое сечение и высоту 1400 мм.

Рис. 5. Опираиие ферм покрытия на подстропильные фермы: 1 - стропильная ферма; 2 - подстропильная ферма

Рис. 6. Элементы стального каркаса одноэтажных промышленных зданий: а - колонна постоянного сечения с консолью; б - ступенчатая сплошного сечения; в -то же, сквозного; г - раздельная; 1 - стропильная ферма; 2 - шатровая ветвь

В качестве несущих конструкции покрытий применяют сборные железобетонные одно- и двухскатные балки таврового и двутаврового сечения, а также фермы сегментные, арочные, с параллельными поясами и полигональные. Балки и фермы располагают с шагом 6 и 12 м. При шаге колонн 12 м и расстоянии между фермами или балками покрытия 6 м промежуточные из них опирают на подстропильные фермы или балки, как показано на рис. 5. Стальной каркас применяют главным образом в цехах металлургической и машиностроительной промышленности при крупных пролетах и значительных нагрузках.

Стальные колонны по конструкции бывают сплошные и сквозные. Первые имеют сплошное поперечное сечение, состоящее из прокатных профилей или листов, сваренных между собой по всей высоте; вторые состоят из нескольких отдельных ветвей, соединенных планками или решетками. Колонны могут быть постоянного сечения по высоте, ступенчатые пли раздельного типа, состоящие из шатровой и подкрановой ветвей, соединенных между собой, но раздельно воспринимающих нагрузки от покрытия и кранов.

Несущими конструкциями покрытий в промышленных зданиях со стальным каркасом являются стальные фермы. В промышленных зданиях с рулонной кровлей наибольшее распространение получили фермы полигональные.

Конструкции одноэтажных промышленных зданий выполняют по каркасной схеме. Каркасные системы наиболее рациональны при значительных статических и динамических нагрузках, характерных для промышленных зданий, и значительных размерах перекрываемых пролетов.

Несущим остовом одноэтажных каркасных промышленных зданий являются поперечные рамы и связывающие их продольные элементы. Поперечные рамы каркасов состоят из стоек, жестко заделанных в фундаменты и ригелей (ферм или балок) , опертых на стойки каркаса.

Продольные элементы каркаса обеспечивают его устойчивость в продольном направлении и воспринимают кроме нагрузок от собственного веса продольные нагрузки от торможения кранов и нагрузки от ветра, действующего на торцевые стены здания. К этим элементам относятся: фундаментные, обвязочные, и подкрановые балки, несущие конструкции ограждающей части покрытия и связи между стойками и несущими конструкциями покрытия.

Студенты самостоятельно, зная габаритные размеры здания, применяя приемы унификации и типизации, пользуясь каталогами типовых конструкций и изделий одноэтажных промышленных зданий и сооружений, подбирают основные конструктивные элементы здания: фундаменты, колонны, стойки фахверка, стропильные и подстропильные элементы покрытия промышленного здания, подкрановые балки, стеновые конструкции, элементы горизонтального ограждения покрытия.

3.3.1 Фундаменты

Конструкция фундамента здания зависит от конструктивной системы здания. Фундаменты под каркасное здание – отдельно стоящие столбчатые. Фундаментымогут выполняться монолитными и сборными.

Сборные фундаменты выполняют из подколонника и одной или нескольких плит. Фундаменты имеют квадратное или прямоугольное очертание в плане. Глубина заложения фундаментов зависит от технологических требований, механических свойств грунта, глубины его промерзания и нагрузок на основание.

Отметка верхнего обреза фундамента под железобетонные колонны, независимо от вышеперечисленных условий, должна быть на 150 мм ниже отметки чистого пола производственного здания.

Размеры подошвы фундамента при проектировании определяются расчетом. В курсовом проекте в зависимости от габаритов здания, назначения фундамента и крановой нагрузки она может быть принята равной 1200×1200 мм; 1500×1800 мм; 1800×2100 мм и т.д.

Фундаменты должны быть защищены от внешних атмосферных воздействий асфальтовой или бетонной отмосткой. В случае заложения подошвы фундаментов ниже уровня грунтовых вод необходимо устройство специальной гидроизоляции. Конструкции фундаментов, соприкасающиеся с грунтом, покрываются двумя слоями окрасочной гидроизоляции (два слоя горячего битума).

1 - стакан; 2 - обрез фундамента; 3 - подколонник стаканного типа; 4 - плитная часть одно-, двух- или трехступенчатая

Рисунок 1 - Монолитный железобетонный фундамент стаканного типа

Рисунок 2 - Сборный фундамент под железобетонные колонны

а - со стальной плитой; б - с траверсой; 1 - стальная колонна; 2 - стальная опорная плита; 3 - анкерные болты; 4 – анкерная шайба; 5 - цементный раствор; 6 - бетонный фундамент; 7 - траверса

Рисунок 3 - Опирание стальной колонны на фундамент

3.3.2 Железобетонные колонны промышленных зданий

Сборные колонны формуют из тяжелого бетона класса В15-В30. Для наиболее распространенных объемно-планировочных решений зданий с сетками координационных осей до 12х36 м железобетонные колонны унифицированы для бескрановых зданий, зданий с подвесными кранами и для зданий с опорными мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 т.

Для бескрановых зданий и зданий с подвесными кранами применяют колонны сплошного и постоянного по высоте сечения. Ступенчатые колонны зданий с опорными мостовыми кранами имеют верхнюю надкрановую часть, воспринимающую нагрузки от стен и покрытия, и нижнюю - подкрановую, воспринимающую нагрузки от стен и крана. Колонна может быть сплошной или сквозной (двухветвевые колонны). Номенклатура конструкций колонн сплошного сечения промышленных зданий представлена в таблице 3. Номенклатура конструкций двухветвевых колонн промышленных зданий представлена в таблице 4.

Таблица 3 - Основная номенклатура колонн сплошного постоянного сечения и ступенчатых колонн

Таблица 4 - Основная номенклатура двухветвевых колонн

3.3.3 Железобетонные несущие конструкции покрытия промышленного здания

Железобетонные несущие конструкции покрытий проектируют из стержневых элементов (ферм, балок, арок или рам) в сочетании с плоскостными (панелями или настилами). Стержневые стропильные и подстропильные балки и фермы - проектируют преимущественно предварительно напряженными из бетона класса В22,5-В40.

Унифицированные конструкции балок применяют для покрытий с пролетами 6, 9. 12 и 18 м с наружным и внутренним водоотводом и выполняют односкатными, двухскатными и с параллельными поясами (рисунок 4).

Фермы полигональные, с параллельными поясами и треугольные служат для перекрытия пролетов 18, 24, и реже 30 м. Широкое распространение имеют сегментные фермы с раскосной или безраскосной решеткой.

Подстропильные балки и фермы применяют при шаге колонн 12 или 18 метров, превышающем шаг стропильных конструкций. Для уменьшения строительной высоты покрытия стропильные конструкции опирают па нижний пояс подстропильных.

а - решетчатые балки для скатных кровель; б - сплошные балки для плоской и скатной кровли

Рисунок 4 - Железобетонные стропильные балки

а - сегментная раскосная; б – сегментная безраскосная, для малоуклонных кровель пролетом 18 м; в - варианты сегментных безраскосных ферм пролетом 24 м. для малоуклонных и уклонных кровель; г - с параллельными поясами; д - полигональные двускатные сборные; 1 - стальная стойка; 2 - закладные детали для плит шириной 1,5 м; 3 - то же, 3 м

Рисунок 5 - Железобетонные фермы

а - подстропильная балка; б - подстропильная ферма для малоуклонных кровель; в - то же, для скатных кровель

Рисунок 6 - Подстропильные конструкции

Плоские элементы покрытия проектируют в виде панелей из тяжелого бетона, легкого или автоклавного ячеистого бетона, непосредственно опирающихся на стропильные конструкции. Панели из легкого или ячеистого бетона применяют для утепленных покрытий при шаге стропильных конструкций 6м. Железобетонные предварительно напряженные панели и настилы в виде тонкостенных ребристых конструкций изготовляют из тяжелого бетона класса В20 - В40 в утепленных и неутепленных покрытиях. Ширина панелей составляет 3 и 1,5 м.

Рисунок 7 - Железобетонные ребристые панели покрытия

3.3.4 Подкрановые балки для промышленного здания

Железобетонные предварительно напряженные подкрановые балки применяют при легком и среднем режиме работы и грузоподъемности мостовых кранов до 30 т. Они унифицированы, имеют тавровое сечение высотой 0.8 и 1 м при шаге колонн 6м и двутавровое высотой 1.4; 1.6; и 2 м при шаге 12 м.

Рисунок 8 – Балки подкрановые

3.3.5 Стальные колонны одноэтажных промышленных зданий

В зависимости от высоты зданий и величины крановых нагрузок применяют колонны сплошной, сквозной или раздельной конструкции.

Сплошные колонны постоянного сечения применяют в зданиях с шагом колонн до 12 м, высотой до 9,6 м при грузоподъемности кранов до 20 т. Но наиболее широко применяются сквозные колонны, обеспечивающие существенную экономию в расходе стали. Раздельные колонны применяют преимущественно при кранах грузоподъемностью свыше 100 т или при двухъярусном их расположении.

а - одноветвевые без опорных кранов; б - одноветвевые с опорными кранами до 20 т; в - двухветвевые с опорными кранами до 50 т; г - двухветвевые с опорными кранами и проходом

Рисунок 9 - Типы стальных колонн

3.3.6 Стальные конструкции покрытия одноэтажных промышленных зданий

Ригели поперечных рам каркасов выполняют в виде стропильных конструкций из балок двутаврового сечения или ферм. Балки применяются для перекрытий пролетов 12 и 18 м. Стальные фермы типизированы для пролетов 18, 24, 30, и 36 м и шагов колонн 6 и 12 м. Типизированы три очертания ферм: полигональные, с параллельными поясами, и треугольные.

Конструкции ферм сварные, из стержней открытого (утолки, швеллеры, двутавры) или закрытого трубчатого профиля.

Подстропильные фермы изготавливают с параллельными поясами для пролетов 12, 18 и 24 м.

Рисунок 10 - Малоуклонные фермы из горячекатаных профилей (в скобках указаны размеры ферм пониженной высоты)

Рисунок 11 – Треугольные стальные фермы из горячекатаных профилей

3.3.7 Стальные подкрановые балки и связи одноэтажных промышленных зданий

Подкрановые балки проектируют, как правило, разрезными, сплошными или сквозными. При шаге колонн 6 м и 12 м подкрановые балки могут быть выполнены из прокатных двутавров или составного сплошного сечения. Сквозные подкрановые балки применяют при шаге колонн 18 м, их выполняют в виде ферм с треугольной решеткой.

Рисунок 12 – Балки подкрановые, серия I.426.2-7, марка Б12-230Ш2

Связи, обеспечивающие пространственную устойчивость стальных каркасов, устраивают между колоннами и в покрытиях. Между колоннами устанавливают вертикальные продольные связи, аналогично применяемым в железобетонном каркасе, в покрытиях горизонтальные (продольные и поперечные) и вертикальные.

а - по верхним поясам; б - по нижним поясам; 1 - распорки; 2 - растяжки; 3 - раскосы; 4 - вертикальные связи; 5 - стропильная ферма; 6 - связевые фермы

Рисунок 13 - Связи по стропильным фермам покрытия

3.3.8 Вертикальные наружные ограждения промышленных зданий

К вертикальным наружным ограждениям относятся наружные стены. Они должны удовлетворять общим эстетическим и экономическим требованиям, прочности, жесткости, долговечности, теплозащиты, а также водо- и воздухонепроницаемости.

Конструкции наружных стен проектируют: несущими, самонесущими и ненесущими. Их выполняют из несгораемых материалов. Несущие и самонесущие стены - из бетонных панелей, блоков или кирпича, ненесущие из бетонных или кирпичных панелей и конструкций из небетонных материалов. Наиболее распространенной является конструкция ненесущих и самонесущих стен из бетонных панелей горизонтальной разрезки.

Панели из тяжелого бетона применяют для стен неотапливаемых зданий, панели из легкого и ячеистого бетона - для отапливаемых зданий.

Размеры панелей всех видов типизированы: длина - 1,5; 3; 6 и 12 м, высота - 0,9; 1,2; 1,5; и 1,8 м. Стыки бетонных панелей изолируют по методу «закрытого стыка» с герметизацией вертикальных и горизонтальных швов синтетическими мастиками по упругим прокладкам.

Углы здания при утепленных стенах закрывают специальными угловыми блоками, при неутепленных – удлиненными до 6,15 или 6,35 м панелями торцевых стен.

Панели и проемы размещают в плоскости стен в соответствии с требованиями естественной освещенности и статической функции стены, с учетом требований унификации и условий монтажа. Самонесущие стены проектируют с замкнутыми проемами, чередующимися с несущими простенками Они состоят из рядовых, простеночных и перемычечных панелей. Последние отличаются от остальных усиленным армированием, дополнительными закладными деталями, а при необходимости и повышенным классом бетона. При раскладке стеновых панелей по фасадам руководствуются единым укрупненным модулем 600 мм по высоте здания. Нижний ярус стен проектируют самонесущим с установкой панелей на фундаментные блоки по слою гидроизоляции.

Торцевые стены обычно имеют большую площадь, мало нагружены по вертикали, но воспринимают большие ветровые нагрузки. Для обеспечения их устойчивости фахверковый каркас усиливается ветровыми фермами, работающими в горизонтальном положении.

Легкие ненесущие наружные стены проектируют утепленными и неутепленными с применением металлических листов или асбоцементных плит. Утепленные легкие металлические стены принимают преимущественно в зданиях, все конструкции которых выполняют из металла. Материалами для легких стен служат: профилированные листы из стали или алюминиевых сплавов, легкие утеплители с объемной массой 300…60 кг/м 3 .

Внутренние стены промышленного здания принимают толщиной 80…120 м. Это обусловлено акустическими или теплоизоляционными требованиями. Внутренние стены выполняются из однослойных железобетонных или гипсобетонных панелей.

Рисунок 14 – Стеновые панели: железобетонные и типа «сэндвич»

3.3.9 Ограждения покрытий промышленных зданий

Покрытия включают в себя глухую часть ограждения, конструкции фонарей и элементы организации водоотвода - парапеты, карнизы, ендовы, лотки, водоприемные воронки и др. Основная часть ограждения (глухая) проектируется утепленной (для отапливаемых зданий) или неутепленной (для отапливаемых и теплоизбыточных зданий). Неутепленные конструкции должны удовлетворять требованиям прочности, долговечности и гидроизоляции, утепленные, кроме того, требованиям тепло и пароизоляции.

Утепленные покрытия проектируют, как правило, совмещенными невентилируемыми или вентилируемыми. Конструкция покрытия по железобетонным панелям содержит пароизоляционный слой, утепляющий слой, выравнивающий слой и гидроизоляцию. Для утепляющего слоя используются разнообразные материалы от легких бетонов до пенопластов с объемной массой от 600 до 30 кг/м 3 . Основание под гидроизоляцию выполняют в виде монолитной стяжки из асфальта или цементного раствора. Гидроизоляционный слой состоит из многослойного рулонного ковра или безосновных мастик. В качестве рулонных покрытий применяются различные материалы, в том числе битумно-рубероидные и синтетические.

Существенное уменьшение массы покрытия обеспечивает применение конструкций из асбоцементных или стальных профилированных листов. Эти настилы опираются на прогоны либо непосредственно на фермы. Между собой листы стыкуются внахлестку и соединяются комбинированными заклепками. По настилу укладываются остальные слои покрытия. При утеплении полиуретаном масса такой конструкции (без учета прогонов) не превышает 40 кг.

Водоотвод применяется наружный или внутренний. Применение наружного водоотвода имеет ограничения по высоте здания (отметке карнизного свеса относительно поверхности земли). Внутренний водоотвод является универсальным и применяется наиболее часто.

Воронки внутренних водостоков размещают в пониженных участках (ендовах) покрытий, а при плоских покрытиях регулярно вдоль каждого ряда колонн. Их количество определяется по нормативной площади водосброса на одну воронку в м 2 (от 600 до 1200 м 2). Расстояние между воронками в скатных крышах не должно превышать 48 м, в малоуклонных – 60 м.

3.3.10 Светопрозрачные и аэрационные элементы в покрытиях

Под аэрацией промышленных зданий понимают организованный управляемый и регулируемый воздухообмен.

Для этих целей в плоскости покрытий одноэтажных промышленных зданий встраивают фонарные надстройки (фонари). В некоторых случаях конструкцию фонарей выполняют в расчете на совместное освещение и аэрацию помещений. Такие фонари называются светоаэрационными.

Фонари обычно размещают на покрытии вдоль здания, в середине пролета, не доводя их до торцов здания для более удобного тушения пожара на кровле и очистки снега с покрытия фонаря и всего здания. При большой протяженности цехов предусматриваются разрывы их по длине, обычно в пределах температурного блока.

По форме поперечного сечения различают фонари прямоугольные с вертикальным остеклением, трапецеидальные, зенитные и зубчатые (шедовые) с односторонним, преимущественно вертикальным остеклением.

Продольные фонари состоят из несущих и ограждающих элементов. Несущим является стальной каркас, ограждающими – покрытия, стены и светопрозрачные элементы. Ширина рам унифицирована: 6 м при пролете стропильных конструкций 12 и 18 м; 12 и более метров при пролетах 24, 30 и 36 м.

Поперечные рамы состоят из стоек, верхнего пояса и раскосов. Продольную устойчивость рам фонаря обеспечивают стальные продольные распорки между узлами рам и вертикальные и горизонтальные связи, устанавливаемые в крайних панелях каркасов фонарей. Конструкция покрытия фонарей принимается такой же, как и конструкция покрытия всего здания.

Прямоугольные фонари являются наиболее распространенными, но им присущи эксплуатационные и экономические недостатки. Они обеспечивают сравнительно малую интенсивность освещения.

3.3.11 Ненесущие второстепенные элементы промышленных зданий (окна, двери, ворота, полы, перегородки)

В промышленных зданиях светопроемы проектируют в виде отдельных окон или витражей. Размеры и размещение проемов определяют светотехническим расчетом и корректируют по требованиям архитектурной композиции и унификации.

Наиболее распространенная система устройства светопроемов – переплетная, с одинарным, смешанным (двойным – в рабочей зоне, одинарным – на высоте более 2,4 м от уровня пола) и двойным остеклением.

Конструкция переплетов – из дерева, стали и алюминия (первая в последние годы применяется редко). Размеры оконных панелей унифицированы. В качестве беспереплетных заполнений применяются стеклопрофили и стеклоблоки.

Двери промышленных зданий аналогичны применяемым в гражданских зданиях. Ворота для безрельсового и рельсового транспорта чаще всего по конструкции распашные или раздвижные. Применяются также подъемные, складные и шторные конструкции.

В промышленных зданиях, в отличие от гражданских, полы подвергаются более широкому кругу силовых и несиловых воздействий.

К силовым воздействиям относятся статические, динамические, вибрационные и ударные воздействия, к несиловым – тепловые, агрессивные (вода, растворы, кислоты, щелочи) и др.

Наибольшее распространение в одноэтажных промышленных зданиях получили полы по грунту. Отметка уровня чистого пола располагается на 150 мм выше спланированной поверхности территории. Конструкция включает в себя подстилающий слой, устраиваемый по подготовленному основанию, гидроизоляционный слой, прослойку под покрытие и покрытие пола. В полах по перекрытиям несущие конструкции служат одновременно основанием и подстилающим слоем.

Подстилающий слой распределяет нагрузку от пола на основание, выполняется несвязанным в виде песчаной, шлаковой или щебеночной подсыпки или связанным жестким из бетона. Гидроизоляционный слой устраивают для защиты основания от сточных, грунтовых вод и других производственных жидкостей. Гидроизоляция от грунтовой влаги обычно выполняется из литого асфальта или дегтебетона. Рулонная оклеечная изоляция применяется только при расположении низа подстилающего слоя пола в зоне опасного капиллярного поднятия вод.

Прослойка из цементно - песчаного раствора или клеевого состава – тонкий промежуточный слой между покрытием и нижележащим слоем пола. Служит для связи между слоями или создания упругой постели для покрытия. Прослойку применяют при покрытии пола штучными, рулонными или плитными материалами.

Покрытия пола воспринимают все нагрузки и воздействия от техноло-гического оборудования и результатов его действия, внутрицехового транспорта, рабочих. Различают три основных вида покрытия полов: сплошные (бесшовные), из штучных материалов и из рулонных материалов. Среди бесшовных широко распространены полы из различных бетонов с добавками, повышающими их сопротивление различным воздействиям. Для повышения сопротивления истиранию – сталебетон (бетон со стальными стружками или опилками крупностью до 5 мм), тепловым ударам – жароупорный бетон с армированием сеткой верхнего слоя, кислотам – кислотоупорный бетон на вяжущем из жидкого стекла и др. Применяются также шлифованные бетонные мозаичные полы.

В промышленных зданиях находят применение стационарные и сборно-разборные перегородки – выгораживающие и ограждающие. Выгораживающие – предназначаются для выгородки отдельных подсобных производств, ограждающие – для ограждения пространства, отличающегося особым акустическим или температурно-влажностным режимом.

Выгораживающие перегородки проектируют сборно-разборными с вертикальной разрезкой на сборные элементы – перегородочные щиты. Ограждающие перегородки часто выполняют панельными или кирпичными.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

“Омский Государственный Технический Университет”

Кафедра “Безопасность жизнедеятельности” Реферат на тему: «Конструктивные элементы здания и их назначения»

Выполнила:

ст. гр. ПБ-414 Комлев И.Г.

Проверил:

профессор Кельнер А.Г.

Конструктивные элементы зданий

Каждое здание состоит из элементов, которые по крупности можно разделить на три группы:

Объемно-планировочные элементы - крупные части, на которые можно разделить все здания (подвал, этаж, лестничная клетка, чердак и т. д.);

Конструктивные элементы - части здания, имеющие определенное назначение и определяющие структуру здания (фундамент, стены, отдельные опоры, перекрытия, лестницы, перегородки, полы, крыши, окна, двери и др.);

Мелкие элементы - строительные изделия (кирпичи, ступени, косоуры, плиты, балки и т. д.), из которых собирают конструктивные элементы.

По назначению все конструктивные элементы подразделяют на несущие (фундаменты, опоры, стены, перекрытия) и ограждающие (внутренние стены, покрытия, полы, перегородки, двери), а некоторые из них выполняют обе функции.

Все нагрузки, возникающие в здании, воспринимают несущие элементы, а ограждающие отделяют помещения здания друг от друга и от внешнего пространства.

Здание имеет подземную часть, расположенную ниже уровня тротуара (земли) или отмостку и наземную. Отмостка представляет собой узкую полосу вокруг здания, покрытую каменными материалами, бетоном или асфальтобетоном. Она имеет небольшой поперечный уклон для отвода воды от здания. Конструкция здания состоит из следующих элементов.

Конструктивная схема двухэтажного дома.

1 - фундамент; 2 - пол подвала; 3 - гидроизоляция; 4 - стены подвала; 5 - отмостка; 6 - наружные стены;

7 - внутренние стены; 8 - междуэтажные перекрытия; 9 - перегородки; 10 - стропила; 11 - чердачное перекрытие.

Фундамент.

Фундаменты - подземные части здания, воспринимающие всю нагрузку от здания и внешних сил (ветер, снег и т. д.), передающие и распределяющие давление на грунт.

Нагрузка от здания воспринимается основанием - массивом грунта, расположенного под фундаментом. Основания могут быть естественными и искусственными, т. е. с укреплением грунтов.

По материалу, из которого их изготовляют, различают фундаменты бутовые, бутобетонные, бетонные или железобетонные; по конструктивным типам - ленточные, столбчатые, сплошные и свайные.

Верхняя плоскость фундамента, на которую опираются стены или опоры, называется поверхностью (обрезом) фундамента; нижняя плоскость, соприкасающаяся с основанием,- подошвой фундамента. Расстояние от низшего уровня поверхности земли до подошвы называют глубиной заложения фундамента. Оно должно быть не менее 0,5 м, считая от уровня природного грунта.

Наиболее распространены сборные ленточные бетонные и железобетонные фундаменты из крупных фундаментных железобетонных блоков, устраиваемые под стены зданий. Железобетонные блоки (подушка) укладывают на утрамбованную песчаную подготовку. На них возводят вертикальную стенку из блоков.

Столбчатые фундаменты устраивают под несущие стены при небольших нагрузках на них.

Сплошные фундаменты из монолитных железобетонных ребристых или безбалочных плит устраивают под всей площадью здания, когда грунты основания слабые, а нагрузка на фундамент значительна.

Свайные фундаменты делят на сваи-стойки, которые проходят слабый грунт до опоры на прочный грунт, и висячие сваи, которые частично опираются на грунт. Сваи делают из дерева, железобетона, бетона, стали или комбинированными.

По обрезу фундамента устраивают изоляционные слои, часто из двух слоев рубероида, склеенных битумной мастикой, для преграждения доступа влаги к стенам. Гидроизоляционный слой укладывают выше уровня отметки тротуара на 150-250 мм. Стены и полы подвалов также изолируют от поверхностных вод.

Стены - вертикальные конструкции, выполняющие ограждающую, а иногда и несущую функцию, поэтому их делят на несущие, самонесущие и ненесущие (навесные).

По своему расположению и назначению подразделяются на два вида. Наружные стены ограждают и защищают помещение от воздействий внешней среды. Внутренние разделяют помещения между собой. По степени приходящейся на них нагрузки стены бывают несущими, самонесущими и ненесущими. На несущие стены (6, 7) приходится нагрузка не только от собственного веса, но и от веса прочих конструкций (крыш, перекрытий и т. п.). Самонесущими называют стены, которые передают фундаменту нагрузки не только от собственного веса, но еще и от ветра; на них не опираются перекрытия и прочие конструкции здания. Стоны, ограждающие помещения здания от внешнего пространства и передающие свой собственный вес в пределах каждого этажа на прочие несущие конструкции, называют ненесущими.

Стены - каменной кладки, монолитные или из сборных крупноразмерных элементов. Каменную кладку выполняют из кирпича, легких бетонных блоков или естественных камней (известняк, песчаник, туф, ракушечник и др.), которые укладывают горизонтальными рядами на растворе с перевязкой (смещением) вертикальных швов. Швы заполняют известковыми, цементными и смешанными растворами. Стандартные размеры керамического одинарного кирпича 250 Х 120 Х 65 мм. Длинные боковые поверхности кирпича называют ложками, короткие - тычками, отсюда соответственно и ряды кирпичей называют ложковыми и тычковыми. Стены кладут в 1; 1,5; 2; 2,5 и 3 кирпича.

Кладка бывает сплошной (из однородного материала) и облегченной (из двух материалов). Распространены двухрядная (цепная) система кладки (один тычковый, один ложковый ряды) и шестирядная (ложковая). Для сплошной кладки используют пористые и пустотелые кирпичи, пустотелые бетонные блоки. При облегченной кладке с наружной или внутренней стороны стены или в качестве заполнения внутри стены применяют эффективные в теплотехническом отношении материалы (утеплители).

Рис. 2. Конструктивные схемы бескаркасных зданий с несущими стенами:

а - продольными, б – поперечными

Р

ис. 3. Конструктивная схема крупноблочного здания с поперечными и продольными несущими стенами:

1 - угловой блок, 2 - простеночный, 3 - подоконный, 4 - перемычечный, 5 - блок внутренней стены, 6 - панели перекрытия

Рис. 4. Конструктивная схема крупнопанельного дома с несущими стенами-перегородками:

1 - наружные стеновые панели, 2 - санитарно-технические кабины, 3 - несущие перегородки, 4 - внутренние несущие поперечные стены (перегородки), 5 - панели перекрытия, 6 - цокольные панели, 7 - блоки фундаментов

Главная » Технологии » Конструктивное решение промышленного здания. Особенности конструктивного решения промышленных здании