Классификация промышленных зданий

Исходя из функциональных, экономических и архитектурных требований, размеры пролетов Lo , шагов Bo и высот этажей Ho объемно-планировочных элементов зданий назначают кратными укрупненным модулям. Основные линейные размеры унифицированных объемно-планировочных элементов принимаются в зависимости от этажности здания и наличия в нем подъемно-транспортного оборудования для трех основных случаев:

§Для одноэтажных зданий без кранов и с подвесными кранами грузоподъемностью до 5 тонн;

§Для одноэтажных крановых зданий;

§Для многоэтажных промзданий.

Для первого случая высота колонн Ho обычно принимается от 3 до 18 м; пролет основных несущих конструкций Lo от 6 до 30 м; шаг Bo от 6 до 18 метров. Наиболее часто используется Lo=18 и 24 м и Bo=6 м.

Для второго случая принимается Ho от 6 до 18 м; Lo от 12 до 36 м и Bo также от 6 до 18 метров. Наиболее часто используется Lo=18 и 24м и Bo=6 м.

Для третьего случая высота этажа Ho принимается от 3,6 до 7,2 м; пролет Lo - от 6 до 12 м и шаг Bo=6м. Наиболее часто распространены сетки колонн 6х6 и 9х6м и высота этажа 4,8 и 6,0м. Кроме того, в многоэтажных зданиях выбор размеров пролета и шага колонн (сетки колонн) производят с учетом нормативной полезной нагрузки на 1 м2 перекрытия.

Укрупненные модули лежат в основе назначения номинальных размеров конструктивных элементов зданий (стеновые блоки и панели, плиты покрытий и перекрытий и др.).

 

.3 Привязка конструктивных  элементов зданий к разбивочным  осям

 

Использование унифицированных объемно-планировочных и конструктивных решений промышленных зданий требует соблюдения единых правил привязки конструктивных элементов к разбивочным осям. Под размером привязки понимают расстояние от разбивочной оси до грани или геометрической оси сечения конструктивного элемента.

Рассмотрим основные правила привязок для одноэтажного многопролетного промздания с различным расположением в пространстве смежных пролетов.

Одноэтажное промышленное здание может иметь разное число параллельных пролетов, отделенных друг от друга рядами колонн. Иногда по условиям технологического процесса требуется взаимно перпендикулярное расположение пролетов. В этом случае пролеты одного направления, составляющие большую часть от общего числа пролетов в здании, являются продольными, а перпендикулярные им пролеты - поперечными (рис. 4.1)

Рис. 4.1. Аксонометрическая схема одноэтажного промышленного здания с разновысокими параллельными и взаимно перпендикулярными пролетами.

 

Перепады высот в многопролетных зданиях менее 1,2 м обычно не устраивают, поскольку они значительно усложняют и удорожают решение здания. Перепады более 1,2 м, необходимые по технологическим условиям, обычно совмещают с температурными швами.

Основные размеры в плане измеряются между разбивочными осями, которые образуют геометрическую основу плана здания.

Оси, идущие вдоль пролетов здания и располагаемые параллельно нижней кромке чертежа, называются продольными; оси, пересекающие пролеты, называются поперечными.

Система пересекающихся осей здания в плане образует сетку модульных разбивочных осей, которая служит системой координат для плана здания (рис.4.2).

 

Рис.4.2. Схематический план сетки координационных осей и расположения колонн одноэтажного трехпролетного промышленного здания с одним поперечным пролетом.

 

В одноэтажных каркасных зданиях при привязке колонн крайних и средних рядов, наружных продольных и торцевых стен, колонн в местах устройства температурных швов, а также в местах перепада высот между пролетами и примыкания взаимно перпендикулярных направлений пролетов используют привязки «0», «250» и «500».

«Нулевая» привязка должна быть преимущественной, так как при ней исключается применение доборных ограждающих и несущих элементов в местах устройства температурных швов, высотных перепадов и примыкания пролетов различного направления. Ее используют при всех видах материалов каркаса в бескрановых зданиях и в зданиях с подвесными и опорными мостовыми кранами, если высота от пола до низа несущих конструкций не превышает 14,4 м, грузоподъемность кранов - 30 т, а шаг колонн - 6м.

При «нулевой» привязке внешние грани колонн крайних продольных рядов совмещают с разбивочными (координационными) осями (рис.4.3, а,б).

При привязке «250» и более (кратной 50) внешние грани колонн смещают наружу с разбивочной оси на 250 мм. Такая привязка допускается в зданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью более 32 т, при высоте пролета более 14,4 м и шаге колонн 12 м. В таких зданиях использование привязки «250» и более вызвано увеличением размеров сечения колонн и подколонников, а в ряде случаев необходимостью устройства проходов для ремонта и обслуживания подкрановых путей мостовых кранов (рис. 4.3, в).

В торцах зданий геометрические оси сечения основных колонн средних и крайних рядов смещают с разбивочной оси внутрь на 500 мм. Такое правило привязки позволяет производить конструктивно оправданное размещение фахверковых колонн у торцевых стен и стропильных и подстропильных конструкций без доборных элементов (рис. 4.3, г).

Поперечный температурный шов. Поперечные температурные швы в зданиях с пролетами равной высоты устраивают на спаренных колоннах с использованием привязки колонн к одной или двум разбивочным осям. Привязки к двум разбивочным осям применяют в зданиях со сборным железобетонным каркасом и при расстоянии между поперечными температурными швами более 144 м. В обоих случаях привязка предусматривает смещение геометрических осей сечения колонн на 500 мм в обе стороны от разбивочных осей (рис. 4.3, д, е).

 

Рис. 4.3. Привязка элементов одноэтажных промзданий к продольным и поперечным разбивочным осям. а, б - нулевая привязка колонн и наружных стен к продольным разбивочным осям; в- то же, привязка «250»; г - привязка к поперечным разбивочным осям в торцах зданий; д, е - то же, в местах поперечных температурных швов.

 

Продольный деформационный шов. В зданиях с пролетами равной высоты осуществляют, предусматривая две разбивочные оси со вставкой между ними. Размер вставки зависит от способов привязок в примыкающих пролетах (рис.4.4)

 

Рис. 4.4. Привязка колонн и вставки между продольными осями в местах продольных температурных швов в зданиях с пролетами одинаковой высоты.

 

Если в здании с железобетонным или смешанным каркасом соседние параллельные пролеты имеют разную высоту, то по линии их сопряжения устанавливается два ряда колонн, поскольку конструкции типовых железобетонных колонн не допускают опирания покрытия на одну колонну на разных уровнях (рис. 4.5). Следует отметить, что для стальных колонн это требование не является безусловным.

Размер вставки в продольном температурном шве зависит от способов привязок в примыкающих пролетах и может составлять 500, 750 и 1000 мм.

 

Рис. 4.5. Привязка колонн и вставки между разбивочными осями в местах перепада высот параллельных пролетов.

промышленный строительство здание унификация

Привязку колонн к осям в месте сопряжения двух разновысоких пролетов осуществляют к двум продольным разбивочным осям со вставкой между ними. Привязка колонн к этим осям должна соответствовать правилам привязок «0» или «250». Размер вставки С (мм) должен быть кратным 50 мм (но не менее 300 мм) и равняться сумме следующих размеров:

 

С = «0» («250») х 1(2) + d + е + 50,

 

где d - толщина стены;

е - зазор между наружной гранью колонн повышенного пролета и внутренне плоскостью стены, мм (обычно 30 мм);

мм - зазор между наружной плоскостью стены и гранью колонн пониженного пролета.

Рис. 4.6. Привязка колонн и вставки между разбивочными осями при взаимном примыкании пролетов.

 

В местах примыкания взаимно перпендикулярных пролетов привязку колонн осуществляют также к двум разбивочным осям со вставкой между ними (рис. 4.6). Размер вставки С (мм) зависит от способа привязки в поперечном (более высоком) пролете («0» или «250») и может быть определен из выражения

 

С = 0(250) + е + d + 50.

 

Этот размер округляют до кратности 50 мм, но не менее 300 мм.

При наличии продольного температурного шва между пролетами, примыкающими к перпендикулярному пролету, этот шов продлевают до пролета, где он будет поперечным швом. При этом вставка между разбивочными осями в продольном и поперечном швах должна иметь одинаковую величину (500, 750 или 1000 мм), а каждую из парных колонн по линии поперечного шва смещают с ближайшей парной оси на 500 мм.

В многоэтажных зданиях с балочными перекрытиями размер привязки колонн крайних рядов к продольным разбивочным осям зависит от нормативных нагрузок на покрытия. Так, в зданиях с нагрузками на них 5-10 кН/м2 внешнюю грань колонн смещают с разбивочной оси наружу на 200 мм (рис. 4.7).

В зданиях с нагрузками на перекрытия 10-25 кН/м2 внешние грани колонн совмещают с разбивочной осью (рис.4.8).

В торцах многоэтажных зданий внешние грани колонн относят от крайних поперечных разбивочных осей на 200 мм или геометрические оси сечения крайних колонн смещают с разбивочных осей внутрь на 500 мм.

Поперечные температурные швы устраивают на двух рядах колонн со вставкой между ними 1000 мм или без нее. В первом случае геометрические оси сечения парных колонн совмещают с разбивочными осями, а во втором - температурный шов совмещают с одинарной разбивочной осью и каждую из парных колонн смещают с разбивочной оси на 500 мм.

Колонны средних продольных и поперечных рядов многоэтажных зданий различных конструктивных решений привязывают так, чтобы геометрические оси сечения колонн совпадали с разбивочными осями.

 

Рис. 4.7. Привязка колонн и наружных стен многоэтажных промзданий с нормативными нагрузками на перекрытия 5…10 кН/м2 к продольным и поперечным разбивочным осям и в местах температурных швов. 1 - торцовая стена; 2 - продольная стена.

 

Рис. 4.8. Привязка колонн и наружных стен многоэтажных промзданий с нормативными нагрузками на перекрытия 10…25 кН/м2 к продольным и поперечным разбивочным осям и в местах температурных швов. 1 - торцовая стена; 2 - продольная стена.

Лекция 3. Железобетонный каркас одноэтажных промышленных зданий

 

3.1 Железобетонный  каркас ОПЗ

 

Железобетонные каркасы одноэтажных промышленных зданий проектируют как плоскостные стоечно-балочные системы, монтируемые из сборных железобетонных элементов заводского изготовления. Они должны обладать необходимой прочностью и пространственной устойчивостью.

Сборный вариант железобетонного каркаса одноэтажного здания состоит из поперечных рам, объединенных в пространственную систему продольными конструктивными элементами - фундаментными, подкрановыми и обвязочными балками, несущими конструкциями ограждающей части покрытия и специальными связями (между стойками и между несущими конструкциями покрытия) (рис. 5.1, 5.2, 5.3).

 

Рис. 5.1. Железобетонный каркас со стропильными фермами: 1 - фундамент; 2 - колонна; 3 - подстропильная ферма; 4 - стропильная ферма; 5 - температурный шов; 6 - плита покрытия; 7 - утеплитель по пароизоляции; 8 - стяжка; 9 - кровельный ковер; 10 - стеновая панель; 11- простеночная панель; 12 - окно; 13 - подкрановая балка; 14 - фундаментная балка; 15 - связи по колоннам.

 

Рис.5.2. Железобетонный каркас со стропильными балками:

- фундамент; 2 - колонна; 3 - подстропильная  балка; 4 - стропильная балка; 5 - стойка  фахверка.

 

В поперечном направлении прочность и устойчивость обеспечиваются системой одно- или многопролетных рам, стойки которых чаще всего жестко защемлены в фундамент, а вверху имеют шарнирную связь с несущими элементами покрытия - ригелями (рис. 5.1, 5.2). Шарнирное крепление вверху обусловлено тем, что обеспечить жесткую связь ригеля с колонной значительно сложнее, чем шарнирную, и, кроме того, возникают большие возможности типизации элементов каркаса.

В продольную раму каркаса включаются все колонны поперечных рам температурного блока, находящиеся на одной оси, с расположенными по ним подкрановыми балками или распорками и вертикальными связями, установленными между колоннами (рис. 5.1). На устойчивость каркаса в продольном направлении оказывают влияние высота здания, наличие мостовых кранов, а также высота несущего элемента покрытия (ригеля) на опоре. Для придания покрытию свойств жесткого диска, обеспечивающего равномерное распределение горизонтальных усилий, возникающих при ветре и торможении мостовых кранов, железобетонные настилы, укладываемые по ригелям рам температурного блока, привариваются к их верхнему поясу. Швы между настилами замоноличиваются.

Членение каркаса на конструктивные элементы производится с таким расчетом, чтобы общее их количество и количество монтажных стыков были возможно меньшими, сечение экономичным, а изготовление, транспортировка и монтаж технологичны и удобны. Поэтому традиционное решение каркаса включает: фундаменты под колонны; фундаментные балки; колонны; подкрановые балки; подстропильные и стропильные конструкции; обвязочные балки, связи (рис.5.1 и 5.2). В зависимости от характера производства, вида внутрицехового транспорта, сетки колонн, характера ограждающих конструкций некоторые из перечисленных элементов могут отсутствовать или появляться дополнительные.

В интересах сокращения количества монтажных единиц и снижения материалоемкости каркаса могут применяться длинномерные настилы покрытия. Для их укладки непосредственно по колоннам крайних и средних рядов (рис. 5.3) используют ригели, играющие роль подстропильных конструкций.

 

Рис. 5.3. Железобетонный каркас с плитами на «пролет»:

- фундамент; 2 - колонна; 3 - ригель; 4 - длинномерный настил; 5 - светоаэрационный  фонарь; 6 - крановый рельс.