1.26. Конструкции одноэтажных производственных зданий со стальным каркасом

Рациональные области применения. Конструктивные схемы. Состав конструкций каркаса.

По своей конструктивной схеме стальной каркас в целом подобен железобетонному и представляет собой основную несущую конструкцию промышленного здания, поддерживающую покрытие, стены и подкрановые балки, а в некоторых случаях – технологическое оборудование и рабочие площадки. Основными элементами несущего стального каркаса, воспринимающими почти все действующие на здание нагрузки, являются плоские поперечные рамы, образованные колоннами и стропильными фермами (ригелями) (рис. 16.14, I, а). На поперечные рамы, расставленные согласно принятому шагу колонн, опирают продольные элементы каркаса – подкрановые балки, ригели стенового каркаса (фахверка), прогоны покрытия и в некоторых случаях фонари. Пространственная жесткость каркаса достигается устройством связей в продольном и поперечном направлениях, а также (при необходимости) жестким закреплением ригеля рамы в колоннах.

Типовые стальные колонны сплошного и сквозного сечения.

Колонны постоянного сечения устанавливают в зданиях бескрановых и с кранами небольшой грузоподъемность (до 20 т), как правило, высотой до 9,6 м; а в остальных случаях предусматривают колонны переменного сечения. Сплошные колонны выполняют из широкополочных прокатных или парных двутавров, а двухветвевые — из простых и сварных двутавров, прокатных и холодногнутых швеллеров. Ветви соединяют решеткой и горизонтальными стержнями (только в крайних ко юннах).

Для увеличения площади опирания колонн и соединения с фундаментом в нижней части колонн предусматривают стальные базы. Центрально-сжатые колонны рекомендуется устанавливать на базы из одной стальной плиты (рис. 88 а) или усиленной ребрами жесткости (рис. 88 б).

   Нижняя часть (башмак) колонны опирается на железобетонный фундамент и крепится к нему анкерными болтами, заделанными в фундамент при его изготовлении (рис. 81). Башмак колонны, соприкасающийся с грунтом, для защиты от коррозии бетонируется.

Подкрановые конструкции. Узел опирания подкрановой балки па колонну.

Стальные подкрановые балки по статической схеме подразделяют I на разрезные и неразрезные. Более распространены разрезные балки, шк как они просты по конструкции, менее чувствительны к осадкам и пор, несложны в монтаже. Однако по сравнению с разрезными они имеют большую высоту и более металлоемки.

По сечению подкрановые стальные балки подразделяют на сплошные и решетчатые. Балки сплошного сечения, устанавливаемые при таге колонн 6 м и небольшой грузоподъемности кранов, изготовляют из прокатного двутавра с усилением верхнего пояса стальным листом пли уголками (рис. 94 а). Чаще применяют балки сплошного двутаврового сечения, сваренные из трех листов (рис 94 б).

Решетчатые подкрановые балки в виде шпренгельных систем более экономичны по сравнению со сплошными, т. к. стали требуется на 20% меньше. Их можно устанавливать в зданиях с шагом колонн более 6 м под краны среднего и легкого режимов работы (рис. 94 г). Высоту сечения сплошных балок принимают от 650 до 2050 мм (через 200 мм). Стенки балок усиливают поперечными ребрами жесткости, располагаемыми через 1,2—1,5 м.

Подкрановые балки опирают на консоли колонн и крепят анкерными болтами и планками (рис. 94 д, е). Между собой балки соединяют болтами, пропущенными через опорные ребра. На концах подкрановых путей устанавливают упоры-амортизаторы, как и при железобетонных балках.

Пути движения подвесных кранов монтируют из специальных или обычных двутавровых балок и крепят к несущим конструкциям покрытия или междуэтажным перекрытиям хомутами, сваркой закладных элементов, скобами и т. п. (рис. 95).

Стропильные и подстропильные фермы.

Стропильные фермы изготовляют трех основных типов: с парил лельными поясами, полигональные и треугольные (рис. 90, 91 а). Под рулонные кровли устанавливают первые два типа ферм с уклоном вер хнего пояса соответственно 1,5% и 1:8, а под кровли из асбестоцемен тных и металлических листов — треугольные с уклоном 1:3,5.

Унифицированные стальные фермы изготовляют пролетами 18, 24, 30 и 36 м. Применяют их при шаге колонн 6, 12 м и более. Панели верхнего пояса ферм приняты длиной 3 м. При необходимости в фор мах устраивают шпренгельные решетки, что позволяет уменьшить длину панелей до 1,5 м (в треугольных фермах длина панелей верхнего пояс» равна 1,5 м).

Пояса и решетки ферм выполняют чаще всего из уголков и соединя ют между собой сваркой с помощью фасонок из листовой стали. Весьм.) рациональна конструкция ферм с поясами из широкополочных тавроп.

С колоннами фермы соединяют, как правило, шарнирно с помп щью надопорных стоек двутаврового сечения. Стойки крепят к ко лоннам анкерными болтами, а пояса ферм к стойкам — черными болтами (рис. 90 б). Треугольные фермы крепят к колоннам анало гично железобетонным.

Подстропильные фермы отличаются наличием параллельных поясои, в остальном же они аналогичны стропильным. Изготовляют их длиной 12, 18 и 24 м (рис. 92 а) и высотой 3130, 3270 и 3750 мм (в зависимо сти от типа стропильных ферм и их пролета).

Подстропильные фермы соединяют с колоннами посредством надопорных стоек, служащих одновременно опорами стропильных ферм.  Рис. 90. Стальные стропильные фермы:

а — основные типы ферм; б — узлы ферм с параллельными поясами; 1 — надопорная стойка; 2 — железобетонная или стальная колонна

Подкраново-подстропильные фермы.

П одкраново-подстропильные фермы проектируются с ездовым нижним поясом коробчатого сечения и восходящим (сжатым) опорным раскосом. Высоту подкраново-подстропильных ферм рекомендуется принимать в пределах 1/5-1/8 пролета, причем высотой фермы считается расстояние от оси верхнего пояса до оси центрации решетки на нижний пояс.

Подкраново-подстропильная ферма

В узлах ферм коробчатый пояс подкраново-подстропильных ферм должен быть укреплен сплошными диафрагмами. Совмещает функции подкрановой и подстропильных ферм. Ограждающие конструкции. Легкие покрытия. Эффективные панели покрытия.

Для снижения нагрузок от покрытия в последнее время находят применение металлические панели шириной 1,5 и 3 м и длиной 6 и 12 м. Масса таких панелей в 4-5 раз меньше, чем железобетонных. По сравнению с кровлей по прогонам металлические панели более индустриальны и позволяют значительную часть работ по устройству кровли перенести на заводы металлических конструкций или в специализированные мастерские. Однако расход стали на них по сравнению с прогонным решением несколько больше за счет дополнительных элементов, необходимых для обеспечения жесткости панелей при транспортировке и монтаже. Утепленные стальные панели обычно состоят из каркаса, профилированного настила, эффективного утеплителя и гидроизоляционного слоя. Поперечный разрез панели пролетом 12 м с каркасом из гнутых профилей приведен на рис. 13.5. Для пролета 12 м разработаны также панели со шпренгелем, с предварительно напряженной обшивкой и другие решения. Неутепленные стальные панели применяются в покрытиях зданий со значительными тепловыделениями. Возможные конструктивные решения таких панелей показаны на рис. 13.6. Панели с использованием алюминиевых сплавов отличаются малой массой и высокой коррозионной стойкостью.

Стеновые панели типа "Сендвич".

Стальные стеновые панели типа «сэндвич»