Промышленные здания

Промышленные здания

Преподаватель А.Н.Панина

По конструктивной системе здание относится к каркасным. Каркас здания состоит из поперечных П-образных рам, соединенных в продольном направлении. Поперечные рамы образованы колоннами, жестко защемленными в фундамент, и шарнирно опирающимися на них стропильными конструкциями – балками или фермами . В продольном направлении жесткость здания обеспечивается связями по колоннам, подкрановыми балками, подстропильными балками, а также жестким диском покрытия. Здание в плане имеет прямоугольную форму.Основа каркаса здания – колонны – расположены по определенной системе. Каждой колонне, как и любому несущему элементу, присваиваются координационные разбивочные оси – горизонтальная и вертикальная. Оси всех колонн при пересечении образуют так называемую сетку колонн. В поперечном направлении расстояние между колоннами равняется пролету, а в продольном – шагу колонн. Пролетом называется объем здания, ограниченный продольными рядами колонн и торцевыми стенами. Промышленные здания бывают однопролетными и многопролетными.Проектирование здания начинается с разработки плана, поскольку план раскрывает конструктивную схему здания, а также функциональную связь помещений. Разработка плана промышленного здания начинается с нанесения осей и прорисовки сетки колонн (рисунок 3.2). Колонны цеха по расположению в здании делятся на средние и крайние, а по назначению – на основные и фахверковые. Основные колонны здания воспринимают нагрузки от кранового оборудования, стропильных конструкций, стеновых панелей в продольном направлении здания, а фахверковые – нагрузку только от торцевых стеновых панелей. 

Каркас здания

Колонны на плане здания не всегда располагаются строго на пресечении разбивочных осей. Существует понятие «привязка элемента» - это расположение геометрических осей элемента или его граней относительно разбивочных осей здания. При проектировании цеха применяются следующие привязки колонн: центральная (узел 1,) – когда геометрические оси элемента совпадают с разбивочными осями здания; нулевая (узел 2,) – когда грань элемента совпадает с разбивочной осью; привязка «500» (узлы 3 и 4) – когда геометрическая ось элемента отстоит от разбивочной оси здания на 500 мм.

Для удобства проектирования все размеры здания (ширина и высота пролетов, шаг колонн, размеры элементов) унифицированы, т. е. кратны определенному числу – модулю.
В качестве основного принят модуль М, равный 100 мм, в качестве дополнительных – укрупненные модули: 3М (300 мм), 6М (600 мм), 12М (1200 мм), 15М (1500 мм), 30М (3000 мм), 60М (6000 мм). Ширина пролетов в здании принята кратной 60М (6 метрам): 12 м, 18 м и 24 м.

Все конструкции в промышленном строительстве унифицированы (от «уни» – единый), т.е. приведены к единообразию и взаимосочетанию размеров объемно-планировочных компонентов здания. Унификация необходима для обеспечения рентабельности производства конструкций, а также для сокращения сроков проектирования и строительства. Таким образом, существует ограниченный набор типоразмеров конструкций, размеры которых увязаны между собой. При проектировании промышленного здания необходимо только подобрать тип и размер конструкций, подходящих по назначению здания и объемно-планировочным параметрам. 

Каркас проектируемого промышленного здания, как было отмечено в предыдущей главе, образован поперечными рамами, соединенными между собой в продольном направлении. Рамы состоят из колонн, установленных в фундамент, и балок или ферм покрытия, опирающихся на колонны. Каркасы промышленных зданий бывают железобетонными, металлическими, деревянными и комбинированными. Для упрощения курсового проектирования рассмотрим только железобетонный каркас. По способу возведения железобетонные каркасы делятся на монолитные (конструкции изготавливают из привезенного бетона на строительной площадке), сборные (конструкции изготавливают на заводе и привозят готовыми на строительную площадку для сборки) и сборно-монолитные (конструкции частично изготавливают на заводе, частично – на строительной площадке). В проекте примем сборно-монолитный каркас, в котором фундаменты запроектированы монолитными, а все остальные конструкции – сборными. 

Общий вид промышленного здания представлен 

Колонны устанавливаются в фундаменты, которые представляют собой отдельные опоры под каждую колонну. Фундамент состоит из подколонника с отверстием (стаканом) для заделки колонны и одно-, двух- и трехступенчатой плитной части. Обрез (верхний край) фундаментов под железобетонные колонны располагается на отметке минус 0,15 м, высота уступов (ступеней) равна 0,3 и 0,45 м. Размеры конкретного фундамента, в том числе высоту подколонника и глубину стакана, выбирают в зависимости от вида колонны, ее размеров и нагрузки, передаваемой колонной на фундамент. Размеры фундамента также зависят от глубины заложения подошвы фундамента, характеристик грунта, наличия или отсутствия подвала.

Фундаментные балки

После монтажа колонн в фундаменты и их замоноличивания на фундаменты устанавливают фундаментные балки. Они необходимы для опирания стеновых панелей и обеспечения жесткости каркаса здания. Сборные железобетонные фундаментные балки опирают на бетонные столбики (приливы), устраиваемые в пределах подколонников. Фундаментные балки устанавливают по всему периметру здания. Длина фундаментных балок согласуется с шагом колонн, размерами подколонника и местом укладки. Поперечное сечение балки представлено на рисунке.




Верх фундаментных балок располагают на 30 мм (отметка –0,030) ниже уровня чистого пола (отметка 0,000). На этом уровне устраивают гидроизоляцию из одного-двух слоев рулонного материала на мастике или из цементно-песчаного раствора толщиной 30 мм. Для предохранения балок от деформации при пучении грунтов делают подсыпку из шлака и песка.По периметру здания с наружной стороны устраивают отмостку из асфальта или бетона шириной 0,9 – 1,5 м с уклоном от стены не менее 1:12

Опирание подкрановой балки на консоль колонны и конструкция концевого упора 

Подкрановая балка для шага колонн 6 м

В поперечном направлении устойчивость здания обеспечивается жесткостью заделанных в фундамент колонн и жестким диском покрытия, в продольном направлении дополнительно – стальными связями, устанавливаемыми по всем рядам между колоннами. Межколонные стальные связи располагаются в среднем шаге колонн здания. Связи представляют собой парные профили (как правило, уголки), свариваемые накладками и узловыми фасонками. К колоннам связи крепят сваркой закладных деталей и анкерными болтами. Межколонные связи устанавливают: в зданиях с подвесным краном – в пределах надземной высоты колонн; в зданиях с мостовым опорным краном – в пределах высоты подкрановой части колонн. Для шага колонн 6 м характерен крестовый тип связей .

При шаге колонн 6 м несущие конструкции покрытий из сборного железобетона состоят только из стропильных элементов. Стропильные конструкции необходимы для опирания плит покрытия и элементов кровли, они обеспечивают жесткость здания в поперечном направлении. Стропильные конструкции выполняют в виде балок и ферм.Двускатные балки решетчатого типа из сборного железобетона предназначаются для покрытий зданий с подвесными и опорными кранами при ширине пролета 12 и 18 м .Фермы из сборного железобетона предназначены для перекрытия пролетов 18 и 24 м. Для покрытий с малоуклонной кровлей применяется ферма безраскосного типа с дополнительными стойками над верхним поясом, которые служат опорами для плит покрытия шириной 3 м. Для покрытий со скатной кровлей предусмотрена ферма безраскосного типа без дополнительных стоек.

Стропильные фермы пролетом 18 и 24 м

Плиты покрытия 

Плиты покрытий промышленного здания относятся как к элементам каркаса, так и к элементам покрытий. В проекте здания используются плиты железобетонные ребристые длиной 6 м и шириной 1,5 и 3,0 м. Продольные ребра плиты служат для ее опирания на стропильные конструкции, а поперечные обеспечивают жесткость самой плиты. Плиты крепятся к балкам или фермам с помощью сварки закладных деталей, предусмотренных на концах продольных ребер плит. Швы между плитами заполняют бетоном, что обеспечивает совместную работу плит и, следовательно, жесткость диска покрытия.

Плиты перекрытий 

В проектируемом здании приняты стены, возводимые из стеновых панелей. По конструкции стены приняты ненесущие (навесные), которые выполняют в основном ограждающие функции. Их масса полностью передается на колонны каркаса и фахверка за исключением нижнего подоконного яруса, опирающегося на фундаментные балки. Колонны воспринимают массу навесных стен через ригели фахверка или через стальные опорные столики основных колонн.Согласно унификации, высоту основных стеновых и оконных панелей подчиняют модулю 300 мм и принимают равной 1,2 и 1,8 м (доборная 0,6 м).

Стеновые панели «набирают» по высоте, соблюдая определенные требования:

1.Цокольную (нижнюю) панель в основном принимают высотой 1,2 м. 
2.Далее, как правило, располагают две или более оконные панели высотой 1,8 и 1,2 м. 
3.Затем устанавливают одну или несколько глухих стеновых панелей, а потом еще одну – две оконные с таким расчетом, чтобы окно не оказалось напротив подкрановой балки. 
4.В верхней части здания горизонтальный шов основных стеновых панелей в целях удобства монтажа делают на 0,6 м ниже отметки низа несущих конструкций покрытия. 
5.Самая верхняя панель должна быть выше уровня кровли примерно на 600 мм. 
6.Оконные панели, как правило, не устанавливают в торцевых стенах и в крайних шагах колонн продольных стен здания. 
7.Длину оконных панелей следует брать, как правило, меньше 6,0 м (4,5 или 3,0 м), чтобы по возможности избежать ленточного (сплошного) остекления. 
8.Количество, длина и высота оконных панелей диктуется освещенностью внутри здания, то есть, в конечном итоге, зависит от ширины здания.

Стеновые и простеночные панели

В торцевых стенах здания в крайних пролетах предусмотрены ворота. При устройстве ворот вместо стеновых панелей устанавливается железобетонная или кирпичная рама ворот, и навешиваются полотна (створки) ворот. В месте устройства пандуса грунт дополнительно уплотняется и устраивается бетонная подготовка под пандус.Для перехода из здания цеха в здание административно-бытового корпуса запроектирована дверь. В месте устройства двери стеновые панели заменяются кирпичной кладкой, и устанавливается дверное полотно.

Фрагмент плана с изображением ворот