Металевий каркас будівлі

1. Загальна характеристика металевих каркасів виробничих будівель і основні вимоги, що пред'являються...
2. Розміщення колон в плані

Загальна характеристика металевих каркасів виробничих будівель і основні вимоги, що пред'являються до їх конструкцій

Металевий каркас промислових будівель. Сучасні виробництва розміщуються в багатоповерхових і одноповерхових будівлях, схеми і конструкції яких досить різноманітні. За кількістю прольотів одноповерхові будівлі підрозділяються на однопрогонові і багатопролітні (з прольотами однакової і різної висоти). В даний час будується більше багатопролітних (з числом прольотів два і більше) будівель.

Огороджувальні конструкції, що захищають приміщення від впливу зовнішнього середовища, шляхи внутрішньоцехового транспорту, різні майданчики, сходи, трубопроводи та інше технологічне обладнання кріпляться до каркасу будівлі.

Каркас, тобто комплекс несучих конструкцій, що сприймає і передає на фундаменти навантаження від ваги огороджувальних конструкцій, технологічного обладнання, атмосферні навантаження і впливу, навантаження від внутрішньоцехового транспорту (мостові, підвісні, консольні крани), температурні технологічні впливи і т.п., може виконуватися із залізобетону, змішаним (тобто частина конструкцій - залізобетонні, частина - сталеві) і сталевим. Вибір матеріалу каркаса є важливою техніко-економічним завданням.

Багато сучасні виробничі будівлі з сендвіч-панелей характеризуються великими прольотами, великою висотою приміщень, великими навантаженнями від мостових кранів.

Сталевий каркас промислової будівлі повинен повністю задовольняти призначенням споруди, бути надійним, довговічним і найбільш економічним.

Відповідно до металевих конструкцій каркасних будинків пред'являються різні вимоги, а саме:

• експлуатаційні;
• надійності і безпеки;
• довговічності і стійкість до агресивних середовищ;
• економічні;
• архітектурні.

1. Експлуатаційні вимоги, вимоги надійності і довговічності

У промислових будівлях в порівнянні з іншими найбільш істотний вплив технології виробництва на конструктивну схему каркаса, і тому часто конструктивна форма повністю визначається габаритами і розташуванням устаткування, внутрішньоцеховим транспортом, шляхами переміщення деталей і готової продукції. Технології виробництва різної продукції досить різноманітні, а експлуатаційні вимоги майже завжди конкретні, специфічні саме для даного виробництва.

Однак деякі вимоги є загальними для всіх виробництв будівель з металоконструкцій:

• зручність обслуговування і ремонту виробничого устаткування, що вимагає відповідного розташування колон, підкранових колій, зв'язків і інших елементів каркасних будинків;
• нормальна експлуатація кранового устаткування та інших підйомних механізмів, включаючи доступність його огляду і ремонту;
• необхідні умови аерації і освітлення будівель;
• довговічність каркасних металоконструкцій, яка залежить в основному від ступеня агресивності внутрішньоцеховий середовища;
• відносна безпека при пожежах та вибухах.

Надзвичайно великий вплив на роботу каркаса будівлі надають крани. Будучи динамічними, багаторазово повторюваними і великими за величиною, кранові впливу часто призводять до раннього зносу і пошкодження конструкцій каркасу, особливо підкранових балок. Тому при проектуванні каркаса будівлі необхідно особливо враховувати режим роботи мостових кранів, який залежить від призначення будівлі та виробничого процесу в ньому.

Режим роботи кранів і тип підвісу вантажу враховуються при проектуванні каркасів. Наприклад, при кранах вельми важкого режиму роботи повинні бути забезпечені велика поперечна і поздовжня жорсткість каркаса, велика надійність і витривалість підкранових балок.

У зв'язку з цим перед початком проектування каркасних будинків повинні бути, отримані вичерпні дані про транспортний обладнанні і підраховано число циклів навантаження конструкцій за нормативний термін їх експлуатації (цикл навантаження - зміна напруги від нуля через максимум до нуля). За кількість циклів для підкранових конструкцій можна приймати число підйомів вантажу за термін служби.

На роботу і довговічність будівельних конструкцій будівель великий вплив робить внутрицеховая середу. Ступінь агресивного впливу внутрішньоцеховий середовища на сталеві конструкції визначається швидкістю корозійного ураження незахищеній поверхні металу, мм / рік. Залежно від концентрації агресивних газів і відносній вологості встановлені чотири ступеня агресивності середовища для сталевих конструкцій: неагресивна (швидкість корозії незахищеного металу до 0,01 мм / рік), слабка (до 0,1 5 мм / рік), середня (до 0, 1 мм / рік) і сильна (понад 0,1 мм / рік).

2. Економічні чинники

До економічних факторів належать перш за все витрати, пов'язані зі зведенням споруди, що включають вартість матеріалів, виготовлення, перевезення та монтажу каркасних металоконструкцій. Необхідно, враховувати ефект, одержуваний від скорочення часу будівництва і більш раннього початку виробництва продукції, а також витрати, пов'язані з підтриманням споруди в стані, що забезпечує умови його нормальної експлуатації протягом всього терміну служби.

Типізація конструкцій відноситься як до конструктивних схем будівлі в цілому, так і до їх окремих елементів.

Початковий процес типізації конструктивних елементів визначається зведенням до обґрунтованого мінімуму розмірів основних параметрів будівлі (прольотів, кроків колон, висот). Це досягається уніфікацією габаритних схем будівель. Потім розробляються схеми типових конструктивних елементів (колон, кроквяних і підкроквяних ферм, підкранових балок, зв'язків, допоміжних конструкцій). Кінцевим етапом типізації є розробка робочих креслень сортаменту типових конструктивних елементів, з яких збирають каркас будівлі.

Основною передумовою типізації є принцип модульності, тобто сумірності розмірів елементів, кратності їх певній величині, званої модулем:

• зменшення числа монтажних елементів;
• зниження до мінімуму обсягу укрупненого на будівельному майданчику завдяки укрупненню відправних елементів;
• транспортабельність елементів конструкції;
• спрощення монтажних сполучень елементів;
• необхідну жорсткість елементів при транспортуванні і монтажі металевого каркаса;
• скорочення часу проектування.

Уніфікація об'ємно-планувальних і конструктивних рішень дозволяє різко скоротити число типорозмірів конструктивних елементів каркасів будівель і відкриває можливість розробки типових конструкцій для багаторазового застосування.

В даний час для виробничих будівель загального призначення розроблені креслення типових колон, ферм, підкранових балок, ліхтарів, допоміжних конструкцій.

Зниження вартості монтажу каркасних будинків з металоконструкцій досягається використанням конвеєрного складання, при якій окремі елементи каркаса на спеціальному майданчику збираються в жорсткі просторові блоки, цілком встановлюються в проектне положення. Блоковий метод монтажу найбільш доцільний для будівель великої площі, і при проектуванні каркасів таких будівель повинна бути врахована можливість його використання. Це вимагає деяких змін в конструкціях у порівнянні з конструкціями каркаса при поелементному монтажі каркасних будинків.

Склад каркаса металоконструкції і його конструктивні схеми

Каркаси виробничих будівель в більшості випадків проектуються так, що несуча здатність (включаючи жорсткість) поперек будівлі забезпечується поперечними рамами, а вздовж -продольнимі елементами каркаса, покрівельними і стіновими панелями.

Поперечні рами каркаса складаються з колон (стійок рами) і ригелів (у вигляді ферм або суцільностінчатих перетинів). Поздовжні елементи каркаса - це підкранові конструкції, підкроквяні ферми, зв'язку між колонами і фермами, покрівельні прогони (або ребра сталевих покрівельних панелей).

Крім перерахованих елементів в складі каркаса обов'язково є конструкції торцевого фахверка (а іноді і поздовжнього), майданчиків, сходів та інших елементів будівлі.

Конструктивні схеми каркасів досить різноманітні. В каркасах з однаковими кроками колон по всіх рядах найбільш проста конструктивна схема - це поперечні рами, на які спираються підкранові конструкції, а також панелі покриття або прогони. Таке конструктивне рішення забезпечує виконання експлуатаційних вимог в більшості машинобудівних цехів, в яких обладнання зручно розміщується при відносно невеликих кроків колон по внутрішнім рядах (6-12 м).

В цехах, де по середніх рядах крок колон повинен бути більше, ніж за крайньому ряду, встановлюються підкроквяні ферми, на які спираються ригелі рам. При кранах великої вантажопідйомності і з великою відстанню між колонами часто виявляється доцільним поєднати функції підкроквяних ферм і підкранових конструкцій і передбачити по середньому ряду підкранових-підкроквяні ферму, на верхній пояс якої спирається покрівля, а на нижній - крани.

Розміщення колон в плані

Проектування каркаса виробничої будівлі починають з вибору конструктивної схеми і її компонування. Вихідним матеріалом є технологічне завдання, в якому даються розташування і габарити агрегатів і устаткування цеху, кількість кранів, їх вантажопідйомність і режим роботи. Технологічне завдання містить дані про район будівництва, умовах експлуатації цеху (освітленість, температурно-вологісний режим і т.п.).

Після вибору конструктивної схеми одночасно з компонуванням вирішуються принципові питання архітектурно-будівельної частини проекту (визначаються огороджувальні конструкції, призначається розташування віконних, комірних отворів і т.п.).

При компонуванні конструктивної схеми каркаса вирішуються питання розміщення колон будівлі в плані, встановлюються внутрішні габарити будівлі, призначаються і взаємопов'язані розміри основних конструктивних елементів каркаса.

Розміщення колон в плані приймають з урахуванням технологічних, конструктивних і економічних чинників. Воно повинно бути пов'язане з габаритами технологічного обладнання, його розташуванням і напрямком вантажопотоків. Розміри фундаментів під колони пов'язують з розташуванням і габаритами підземних споруд (фундаментів під робочі агрегати, кнурів, колекторів тощо). Колони розміщують так, щоб разом з ригелями вони утворювали поперечні рами, тобто в багатопрогонових цехах колони різних рядів встановлюються по одній осі.

Згідно з вимогами уніфікації промислових будівель, відстані між колонами поперек будівлі (розміри прольотів) призначаються відповідно до укрупнених модулем, кратним 6 м (іноді 3 м); для виробничих будівель l = 18, 24, 30, 36 м і більше. Відстані між колонами в поздовжньому напрямку (крок колон) також беруть кратними 6 м. Крок колон однопрогонових будівель, а також крок крайніх (зовнішніх) колон багатопрогонових будинків зазвичай не залежить від розташування технологічного обладнання та його приймають рівним 6 або 12 м. Питання про призначення кроку колон крайніх рядів (6 або 12 м) для кожного конкретного випадку вирішується порівнянням варіантів. Як правило, для будівель великих прольотів (l> 30 м) і значної висоти (H> 14 м) з кранами великої вантажопідйомності (Q> 50 т) виявляється вигідніше крок 12 м і, навпаки, для будівель з меншими параметрами економічніше виявляється крок колон 6 м. у торців будівель колони зазвичай зміщуються з модульної сітки на 500 мм для можливості використання типових огороджувальних плит і панелей з номінальною довжиною 6 або 12 м. Зміщення колон з розбивочних осей має і недоліки, оскільки у торця будівлі поздовжні елементи сталевого каркаса виходять меншою довжини, чт призводить до збільшення типорозмірів конструкцій.

В багатопрогонових будинках крок внутрішніх колон виходячи з технологічних вимог (наприклад, передача продукції з прольоту в проліт) часто приймається збільшеним, але кратним кроку зовнішніх колон.

При великих розмірах будівлі в. плані в елементах каркаса можуть виникати великі додаткові напруги від зміни температури. Тому в необхідних випадках будівлю розрізають, на окремі блоки поперечними і поздовжніми температурними швами. Нормами проектування встановлені граничні розміри температурних блоків, при яких вплив кліматичних температурних впливів можна не враховувати (табл. 11.1).

Найбільш поширений спосіб пристрою поперечних температурних швів при монтажі металевого каркаса полягає в тому, що в місці розрізу будівлі ставлять дві поперечні рами (не пов'язані між собою будь-якими поздовжніми елементами), колони яких зміщують з осі на 500 мм в кожну сторону, подібно до того як це роблять у торця будівлі.

Поздовжні температурні шви вирішують або розчленуванням багато-пролітної рами на дві (або більше) самостійні, що пов'язано з встановленням додаткових колон, або з рухомим в поперечному напрямку опертям одного або обох ригелів за колону за допомогою котків або іншого пристрою. У першому рішенні передбачається додаткова разбивочная вісь на відстані 1000 або 1500 мм від основної. Іноді в будівлях, що мають ширину, що перевищує граничні розміри для температурних блоків, поздовжню разрезку не роблять, вважаючи за краще деякий обваження рам, необхідне за розрахунком на температурні впливи.

У деяких випадках планування будівлі, обумовлена ​​технологічним процесом, вимагає, щоб поздовжні ряди колон двох прольотів цеху розташовувалися у взаємно перпендикулярних напрямках.

Таблиця 11.1. Граничні розміри, м, температурних блоків будівель

Характеристика будівлі Сталевий каркас Змішаний каркас
(залізобетонні колони) довжина блоку
уздовж будівлі ширина блоку
поперек будівлі довжина блоку
уздовж будівлі ширина блоку
поперек будівлі Опалюване 230 (160) 150 (110) 65 65 неопалюваних і гарячі цехи 200 (140) 120 (90) 45 45

При цьому також виникає необхідність у додатковій разбивочной осі. Відстань між віссю поздовжнього ряду колон одного відсіку і віссю торця примикає до нього іншого відсіку, приймається рівним 1000 мм, а колони зміщуються з осі всередину на 500 мм.

Каркаси промислових будівель підрозділяються на залізобетонні та сталеві. У 60% випадках будуються одноповерхові промислові будівлі з металевим каркасом. Це пояснюється більш низькою вартістю, простотою монтажу і розподілу навантажень, якщо на підприємстві використовується кран-балка. Найпоширеніший крок колон 12, 18, 24 і 36 метрів.

Сталеві колони одноповерхової будівлі мають постійне або змінне перетин. При висоті будівлі до 9,6 м і вантажопідіймальному обладнанні не більше 20 тонн застосовуються колони постійного перетину. Колони суцільного перетину застосовуються в каркасах виробничих будівель, якщо вони працюють на центральний стиск. Для суцільних колон застосовують широкополковий прокатний або суцільний двутавр, для наскрізних колон, крім двутавра, - швелера і куточки.

Стійкість каркасів промислових будівель досягається системою вертикальних і горизонтальних зв'язків. Вони приварюються до закладних частин колон.

В якості несучих конструкцій перекриття застосовуються каркасів промислових будівель застосовуються кроквяні залізобетонні та сталеві ферми, вантові конструкції, залізобетонні балки перекриття, дерев'яні конструкції і гібридні варіанти.

Основні властивості і робота матеріалів, що застосовуються в будівельних металевих конструкціях

• Стали і сплави алюмінію
• Робота стали під навантаженням

Основи металевих конструкцій

• Основні положення розрахунку металевих конструкцій

Основи розрахунку металевих конструкцій

• Робота під навантаженням і розрахунок елементів конструкцій

сортамент

• Характеристика основних профілів сортаменту
• сортамент

зварні з'єднання

• Види зварювання і їх характеристика
• Види зварних з'єднань, класифікація швів і їх характеристика
• Робота і розрахунок зварних з'єднань
• Особливості зварювання конструкцій з алюмінієвих сплавів

Болтові і заклепувальні з'єднання

• Види і загальна характеристика з'єднань
• Робота і розрахунок болтових з'єднань

Балки і балочні конструкції

• Загальна характеристика балкових конструкцій
• прокатні балки
• Компановка і підбір перерізу складових балок
• Перевірка міцності прогинів і стійкості складових балок
• Проектування конструкцій складових балок
• Шляхи вдосконалення балкових конструкцій

Колони і стержні, що працюють на центральний стиск

• Загальна характеристика
• суцільні колони
• наскрізні колони
• Вибір розрахункової схеми і типу колони
• Підбір перерізу і конструктивне оформлення стержня колони
• бази колон
• Оголовки колон і сполучення балок

ферми

• Системи ферм і область їх застосування в будівельних конструкціях
• Компановка конструкцій ферм
• Розрахунок і дійсна робота ферм
• Розрахункова довжина стислих стрижнів і гранична гнучкість
• Типи перетинів стрижнів ферм
• Підбір перерізів стержнів легких ферм
• Підбір перерізів стержнів важких ферм
• Конструкції легких ферм
• Попередньо напружені ферми

Основні питання проектування конструкцій каркасу виробничих будівель

• Загальна характеристика каркасів виробничих будівель і основні вимоги, що пред'являються до них
• Склад каркаса і його конструктивні схеми

Компановка конструктивної схеми каркаса

• Розміщення колон в плані
• Компановка поперечних рам
• зв'язки
• Фахверк і конструкції заповнення прорізів

Особливості розрахунку поперечних рам

• Дійсна робота каркаса під навантаженням і наближений розрахунок поперечних рам
• Навантаження, які діють на раму

конструкції покриття

• конструкція покрівлі
• прогони
• Кроквяні і підкроквяні ферми
• ліхтарі

колони

• типи колон
• Розрахунок і конструювання стрижня колони
• вузли колон

підкранові конструкції

• Загальні Відомості
• Суцільні підкранові балки
• Ґратчасті підкранові балки

Поетапне будівництво торгових центрів, ціни на послуги та приклади робіт тут .