Системы несущих остовов
В качестве вертикальных опор используются колонны, реже стены. Распространены две конструктивные системы
– балки, прогоны, фермы, т.е. – стропильные конструкции, которые опираются непосредственно на колонны.
– те же стропильные конструкции опираются на балки, фермы расположенные вдоль здания. Эти балки или фермы называются подстропильными, применяются при увеличении шага колонн с 6,0м до 12,0м.
Колонны
По расположению в плане делятся на крайние и средние. Различают также колонны бескрановых и крановых зданий. Для бескрановых зданий высотой до 9,6м колонны постоянного сечения.При большей высоте – переменное.
По материалу колонны делятся на железобетонные и стальные. Железобетонные при больших высотах – сборные, состоят из двух, трех элементов.
Рис.7 Основные типы колонн производственных зданий
а,д – ж/бетонные колонны; ж,к – стальные; б – сборные крановые колонны; в – то же крайние и средние для бескрановых пролетов; д – центрофугированная кольцевого сечения; е – элементы колонны; ж – постоянного по высоте сечения; и,к – то же переменного сечения; л – оголовок колонны кольцевого сечения; м – оголовок колонны при безанкерном креплении стропильных конструкций; 1 – ствол колонн; 2 – консоль; 3 – анкерные болты; 4 – закладные стальные пластины; 5 – оголовок; 6 – крановая консоль; 7 – ветвь; 8 – кольцо из полосовой стали; 9 – стальная опорная пластина
Металлические колонны применяют для крановых и высоких зданий.
При увеличении высоты растет опорный момент и форма сечения колонны изменяется – двухветвевая.
Размеры ж/б колонн – 300х300; 400х400; 400х600; 400х800. Крепятся к фундаменту – заходят в стакан фундамента
Металлические колонны крепятся к фундаментной плите стальной базой, состоящей из опорного листа и ребер жесткости.
Рис. 8 Базы стальных колонн
а – база из стальной плиты; б – то же с ребрами; в – то же с траверсами; г – то же с траверсами из швеллеров; д – раздельные базы ветвей колонны; е – фундамент под стальную колонну; ж – опирание стальной колонны на фундамент; 1 – колонна; 2 – фундаментная балка; 3 – подбетонка; 4 - обетонка
Подкрановые балки
Предназначаются для движения мостовых кранов по уложенным на них рельсам.
Рис. 8 Типы, опирания и крепления подкрановых балок и рельса
а – виды ж/бетонных подкрановых балок; б,в – опирание ж/б балок; г – крепление кранового рельса; д – и – стальные балки; д – ж – сплошного сечения; и – решетчатая; к – крепление к ж/б колонне; л,м – крепление рельса; 1 – подкрановая балка; 2 – закладные детали; 3 – то же колонны; 4 – отверстия для крепления рельса; 5 – опорный лист балки; 6 – стальные пластины для соединения балок; 7 – стальная накладка; 8 – анкерные болты; 9 – лапка; 10 – упругая прокладка; 11 – болт; 12 – рельс; 13 – бетон для замоноличивания стыка; 14 – крепежная планка; 15 – тормазная балка; 16 – опорное ребро; 17 – крюк
Форма их сечений тавровая или дутавровая с развитой верхней полкой. В зависимости от размеров пролета и нагрузки балки делают сплошного или сквозного сечения. Высоту сплошных балок принимают: – 650 – 2050мм.
Вертикальные связи
Устанавливают для обеспечения геометрической неизменяемости здания в продольном направлении.
В одноэтажных зданиях – выполняют стальных прокатных профилей в виде раскосов, крестов, ферм и т.д. Их устанавливают вдоль каждого продольного ряда. Крепят болтами или сваркой. Основные связи ставят всегда в середине температурного отспка.
Рис. 9 Вертикальные связи несущего остова
1 – основные связи – крестовая решетка; 2 – то же портального типа; 3 – верхние связи; 4 – стропильная ферма; 5 – подстропильная ферма
Рис. 9а Детали крепления вертикальных связей к элементам каркаса
а – расположение связей на продольном разрезе здания; б – вертикальная связевая ферма; в – крепление ж/бетонной распорки к колонне; узел «А» - крепление вертикальной стальной связевой фермы к верхнему поясу несущей конструкции покрытия; узел «Б» - то же к верху колонны; 1 – колонна; 2 – верхний пояс несущей конструкции покрытия; 3 – закладные детали в колонне; 4 – вертикальная стальная связевая ферма; 5 – факверковая колонна; 6 – накладка; 7 – монтажные сварные швы; 8 – несущая конструкция покрытия; 9 – ж/бетонная распорка; 10 – анкерный болт
Колонны фахверка
Устанавливаются в плоскостях торцевых и продольных стен. Необходимость в фахверке диктуется большими расстояниями между стойками основного каркаса в продольных стенах при их шаге 6 – 9м, а также в торцевых стенах. Колонны фахверка устанавливают на собственных фундаментах.
а – ж/бетонные торцевого фахверка; б – стальные колонны продольного фахверка; в – стальные колонны торцевого фахверка; 1 – ж/б колонна торцевого фахверка; 2 – соединительные элементы торцевого фахверка; 3 – покрытие; 4 – стропильная конструкция; 5 – панели стен; 6 – стальная пластина; 7 – стальная колонна фахверка; 8 – ось распорки или вертикальной связи колонн фахверка; 9 – соединительный элемент; 10 – соединительный элемент; 11 – высокая решетчатая стальная колонна; 12 – горизонтальные ветровые связи; 13 - площадка
Покрытия
Все покрытия делятся на плоскостные и пространственные. Плоскостные – работающие только в одной вертикальной плоскости, проходящей через опоры. К ним относятся балки, фермы, арки и т.д.
Пространственные работают одновременно в двух направлениях. К ним относятся оболочки, своды, складки, висячие покрытия, купольные покрытия.
Железобетонные балки
Балки являются наиболее простыми несущими конструкциями, перекрывают пролет до 8м.
Рис. 10 Железобетонные балки
а – односкатная; б,в – двухскатная; г – горизонтальная; 1 – анкерный болт; 2 – закладные детали балки; 3 – металлическая пластинка для крепления балки к опоре болтами
Металлические балки
Балки перекрывают пролет до 15м.
рис.11
Составная металлическая балка
1 – верхний пояс двутавровой балки; 2 – нижний пояс; 3 – вертикальная стенка балки; 4 – уголки жесткости над опорой; 5 – ребра жесткости в пролете; 6 – места сварки элементов пояса и стенки; 7 – возможное усиление пояса из полосовой стали
Деревянные балки
Балки перекрывают пролет до 12м.
Если пролет превышает данные размеры, то применяют конструкцию ферм.
Железобетонные фермы покрытии
Если
пролет превышает 18м, то применяют фермы
для перекрытия пролета. Они сложнее в
изготовлении, но зато обладают меньшей
массой.
Рис. 12 Железобетонные фермы
а – стропильная сегментная; б – арочная бескаркасная; в – с параллельными поясами; г – треугольная; д – подстропильная ферма длиной 18м;
Материал сосредоточен только в верхнем и нижнем поясе, в балках распределен равномерно. Все элементы решетки фермы работают на сжатие и растяжение, тем самым материал используется полнее. Балки работают на изгиб.
Стальные фермы обычно применяют при пролетах 12м и выше. Очертание фермы – обычно применяют трапециевидные двухскатные. Обладают большей жесткостью в своей плоскости, и имеют недостаточную жесткость из своей плоскости.
Рис. 13 Металлические фермы
а – унифицированные стропильные фермы; б – способы опирания; в – облегченная ферма; 1 – монтажный стык; 2 – пояса ферм; 3 – раскос шпренгеля; 4 – раскос решетки; 5 – фасонка; 6 – опорная стойка ферм; 7 – колонна; 8 – опорный столик
При пролетах более 40м применяют конструкции ферм из трубчатого или коробчатого сечения.