Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Одноэтажные производственные железобетонные здания

22.12.2018

Одноэтажные производственные здания — распространенный тип зданий производственных предприятий (их доля составляет 75...80% промышленного строительства). Одноэтажные здания удобны для рациональной организации технологического процесса, но их строительство требует большей территории (по сравнению с многоэтажными), и больших затрат на инженерную подготовку строительной площадки. В строительстве преобладают одноэтажные бескрановые и крановые многопролетные производственные здания прямоугольной в плане формы, с верхним естественным освещением и проветриванием с помощью аэрационных устройств или систем механической вентиляции. Светоаэрационные фонари в зданиях не показали высокую надежность в эксплуатации (они создают повышенные нагрузки на покрытие ввиду формирования снеговых и пылевых «мешков», их стекла покрываются трудно удаляемыми загрязнениями, а устройства для открывания ненадежны). Поэтому чаще применяют бесфонарные здания, с освещением через светопрозрачные колпаки или участки в покрытии. Иногда такие здания имеют искусственное освещение, механическую вентиляцию и кондиционирование воздуха. Одноэтажные здания имеют пролеты 12...36 м, шаг колонн 6...12 м, высоту помещений 5...12 м в бескрановых и 10...20 м в крановых зданиях. В отдельных случаях применяются укрупненные сетки колонн, что обеспечивает рациональное использование производственной площади и лучшие условия эксплуатации оборудования. Когда по условиям производства необходимы большие размеры пролетов и большая высота помещений, могут применяться одноэтажные здания с пролетами до 100 м. В ряде отраслей промышленности целесообразны одноэтажные здания с размещением технологического оборудования на этажерках, получившие название зданий павильонного типа. Размеры сеток колонн одноэтажных производственных зданий чаще всего кратны 6 м, их высота кратна 0,6 м.

Одноэтажные производственные здания являются зданиями каркасного типа. Каркасы устраивают в виде поперечных рам с заделанными в фундаменты колоннами и шарнирно (или жестко) связанными с ними ригелями. Поэтому поперечная прочность, устойчивость и жесткость обеспечивается поперечными жесткими рамами. Типы поперечных рам могут отличаться наличием жестких или шарнирных узлов стыка ригелей, колонн и фундаментов; во всех типах рам конструкции стыков обеспечивают жесткость рам в поперечном направлении (рис. 8.21).

Продольная устойчивость каркаса обеспечивается системой вертикальных связей (между колоннами), и вертикальных и горизонтальных связей (в покрытии). Технологичность этих типов рам различна: наиболее технологичны рамы с жестким стыком колонн с фундаментами и шарнирным стыком ригелей с колоннами. Элементы железобетонных каркасов одноэтажных зданий состоят из железобетонных колонн, ригелей, плит; ограждающие конструкции покрытий таких зданий выполняют также из железобетонных оболочек. Каркас зданий воспринимает все вертикальные (собственный вес, снеговая нагрузка, и пр.) и все горизонтальные нагрузки (ветровые, крановые, и пр.), Ригели поперечных рам могут быть выполнены в виде балок, арок, ферм, оболочек, структур, с жестким или шарнирным соединением с колоннами рамы. Жесткое соединение ригелей и колонн рамы приводит к уменьшению изгибающих моментов в конструкциях. Шарнирное соединение более технологично, возможна типизация ригелей и колонн.

Колонны каркасных зданий могут быть одноветвевыми или двухветвевыми. Во всех типах каркасов устраивают систему вертикальных и горизонтальных связей, обеспечивающую жесткость покрытия, повышающую пространственную жесткость здания, устойчивость сжатых поясов ригелей поперечных рам (балки покрытия имеют малую жесткость из своей плоскости), воспринимающую действующие на торец здания горизонтальные ветровые нагрузки, и тормозные усилия от кранов (рис. 8.22). Вертикальные связевые фермы из стальных уголков устанавливают в крайних пролетах температурного блока между ригелями и связывают железобетонными распорками по верху колонн. Вертикальные связи между колоннами из стальных уголков выполняют в середине температурного блока в каждом продольном ряду колонн; они воспринимают действующие на каркас продольные горизонтальные силы. Для уменьшения расчетного пролета колонн торцовой стены покрытие используют как горизонтальную опору при действии ветровой нагрузки на торец здания. Горизонтальные связи по нижнему поясу выполняют из стальных уголков, образующих вместе с нижним поясом крайних ригелей связевую ферму с крестовой решеткой. Опорное давление горизонтальной связевой фермы передается через вертикальные связи на все колонны температурного блока. Устойчивость сжатого пояса ригеля поперечной рамы из своей плоскости обеспечивается конструкциями покрытия.

Поперечную раму одноэтажного каркасного здания рассчитывают на действие постоянных нагрузок от собственного веса рамы и временных нагрузок от снега, вертикального и горизонтального давления мостовых кранов, положительного и отрицательного давления ветра; могут учитываться сейсмические нагрузки. Как правило, соединения ригелей с колоннами принимают шарнирными, а соединение колонн с фундаментами — жесткими. В результате расчета поперечной рамы находят усилия в колоннах от расчетных нагрузок; далее подбирают их сечения и определяют боковой прогиб верха рамы от нормальной ветровой нагрузки. Предельный прогиб, установленный нормами fu =H/200 при H = 15 м; fu = H/300 при H = 30 м (Н — длина колонны от верха фундамента до низа ригеля рамы).

Постоянная вертикальная нагрузка от веса покрытия передается на колонны через опорные площадки ригелей; ее находят в соответствии с грузовой площадью, временными и постоянными нагрузками, действующими на 1 м2. Эта нагрузка приложена по оси опорной площадки ригеля, она передается на колонны при привязке наружной грани колонн к разбивочной оси на 250 мм с эксцентриситетом: в верхней надкрановой части е = 0,25/2 = 0,125 м; при нулевой привязке е = 0; в нижней подкрановой части е = (h1—h2)/2 — 0,125; при нулевой привязке е = (h1—h2)/2; нагрузка P приложена с моментом, равным M = Pe (h1, h2 — высоты поперечных сечений колонн в подкрановой и в надкрановой частях) (рис. 8.23). Временную нагрузку от снега определяют в соответствии с географическим районом строительства и профилем покрытия. Она передается на колонну в составе вертикального опорного давления ригеля Р.

Временную нагрузку от мостовых кранов определяют от двух мостовых кранов, работающих в сближенном положении. Коэффициент надежности для расчетных значений вертикальной и горизонтальной нагрузок от мостовых кранов уf = 1,1. Вертикальное давление от кранов передается через подкрановые балки на подкрановую часть колонны с эксцентриситетом, равным для крайней колонны е = 0,25 + Л — 0,5h2 (при нулевой привязке е = Л—0,5h2), для средней колонны е = Л. Соответствующие моменты от крановой нагрузки

где Dmax, Dmin — максимальное и минимальное давление на колонну от колеса моста крана.

Горизонтальная нагрузка на колонну от торможения двух мостовых кранов, находящихся в сближенном положении, передается через подкрановую балку по тем же линиям влияния, что и вертикальное давление

Ветровая нагрузка на стены здания действует с наветренной стороны (положительное давление) и с подветренной (отрицательное давление). Ветровую нагрузку на 1 м2 поверхности стен определяют в зависимости от географического района и высоты здания: Конструкции стен передают это давление на колонны в виде распределенной нагрузки р = wa, где а — шаг колонн. Неравномерную по высоте здания ветровую нагрузку приводят к равномерно распределенной, эквивалентной по моменту в заделке колонны в фундамент. Ветровое давление, действующее на часть стены, расположенную выше колонн, принимают в расчетной схеме как сосредоточенную силу W. При расчете рамы учитывают пространственную работу каркаса при крановых нагрузках. Покрытие здания из железобетонных плит, соединенных сваркой закладных деталей с замоноличиванием швов, представляет собой жесткую в своей плоскости горизонтальную связевую диафрагму. Колонны здания, объединенные горизонтальной связевой диафрагмой в поперечные и продольные рамы, работают как единый пространственный блок. Размеры такого блока в плане определяются расстояниями между температурными швами.

Каркасы одноэтажных зданий, в том числе поперечные рамы, рекомендуется рассчитывать на все виды нагрузок с помощью известных компьютерных программ MicroFE&STARK ES, proFEt&STARK ES, «Лира», «Мономах», и др. Для этого необходимо выполнить чертеж каркаса и рамы в программе «Автокад», затем ввести чертеж в компьютерную программу, ответить на все задаваемые программным комплексом вопросы о нагрузках, геометрических размерах, физико-механических свойствах материалов, некоторых расчетных ограничениях (по ширине раскрытия трещин, прогибам, и пр.) и пр., и получить в итоге расчета сечения стальных элементов, или армирование железобетонных конструкций. Возможен и ручной расчет поперечной рамы на различные нагрузки и воздействия методом перемещений с одним неизвестным Д. Введя в направлении этого перемещения горизонтальный стержень — связь, получают основную систему (рис. 8.24, а); ее подвергают единичному воздействию неизвестного перемещения А = 1. В колоннах возникают реакции RA и изгибающие моменты (см. рис. 8.24, б). Основную систему загружают постоянными и временными нагрузками F, М, Н, р, вызывающими в стойках реакции и изгибающие моменты (см. рис. 824, в...е). Значение реакций R в ступенчатых колоннах переменного сечения при неподвижной верхней опоре могут быть определены по формулам, приведенным в прил. 12.

Для определения усилий в колоннах записывают уравнение

где r1 = ERA — реакция верха колонн поперечной рамы от единичного перемещения; R1p = ER — реакция верха колонн от нагрузки; положительные реакции направлены в сторону неизвестного перемещения; коэффициент cdim = 1 для различных случаев загружения, кроме крановой нагрузки.

Из этого уравнения находят неизвестное А и затем упругую реакцию

Если в раме три и более пролета, верхнюю опору колонн при действии крановых нагрузок рассматривают как неподвижную и принимают А = 0. Изгибающие моменты и поперечные силы в сечениях колонн определяют, как в консольной балке, загруженной внешней нагрузкой, и реакцией Re. Расчетными являются три сечения по высоте колонны: над крановой консолью, под крановой консолью, в месте крепления к фундаменту. Эпюры моментов строят для каждого вида нагрузки, действующей на раму, затем составляют таблицу усилий М, N, Q и в расчетных сечениях колонны устанавливают расчетные сочетания усилий или нагрузок. Постоянная нагрузка на колонны участвует во всех сочетаниях, временные нагрузки — в наиболее невыгодных сочетаниях. Сечения колонн поперечной рамы рассчитывают с учетом влияния прогиба на величину эксцентриситета продольной силы. Колонны из плоскости рамы проверяют на устойчивость как сжатые элементы. Колонны также проверяют на усилия при транспортировке и монтаже.

Значения расчетной длины l0 сборных железобетонных колонн зданий с мостовыми кранами для подкрановой и надкрановой части в плоскости поперечной рамы и из плоскости поперечной рамы принимают по табл. 8.2. Обозначения в табл. 8.2: H — высота колонны от верха фундамента до ригеля рамы; H1 — высота подкрановой части колонны от верха фундамента до низа подкрановой балки; H2 — высота надкрановой части колонны до ригеля рамы. Короткие консоли колонн рассчитывают на действие опорного давления от подкрановых балок. Угол наклона сжатой грани консоли к горизонтали < 45°. Консоли армируют горизонтальными или наклонными под углом 45° хомутами с шагом не более 150 мм и не более h/4. Высота сечения консоли у свободного края должна быть > h/2 (где h — высота опорного сечения). Площадь сечения продольной арматуры консоли Аs, подбирают по увеличенному на 25 % значению изгибающего момента, действующего в месте примыкания консоли к колонне. К продольной арматуре на концах приваривают анкеры.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: