Третья ЧАСТЬ ЖБК. Краткий курс лекций

Лекция 1

Железобетонные конструкции промышленных и гражданских зданий и сооружений. Общие принципы проектирования железобетонных конструкций. Деформационные швы.

Конструктивные схемы зданий, общие принципы компоновки. Системы связей.

1. Конструктивные схемы

Конструкции промышленных и гражданских зданий состоят из отдельных элементов, связанных в единую систему. Здание в целом должно надежно сопротивлять­ся деформированию в горизонтальном направлении от действия различных нагрузок и воздействий, т. е. должно обладать достаточной пространственной жесткостью. При загружении одного из элементов здания в работу вклю­чаются и другие элементы, происходит пространственная работа. Отдельные элементы зданий — плиты и балки пе­рекрытий, колонны, стены и др.— должны обладать проч­ностью и устойчивостью, достаточной жесткостью и трещиностойкостью и участвовать в общей работе здания.

Конструктивные схемы зданий, могут быть каркасными и па­нельными (бескаркасными), многоэтажными и одно­этажными. Каркас многоэтажного здания образуется из основных вертикальных и горизонтальных элементов — колонн и ригелей (рис. Х.1). В каркасном здании гори­зонтальные воздействия (ветер, сейсмика и т. п.) могут восприниматься совместно каркасом и вертикальными связевыми диафрагмами, соединенными перекрытиями в единую пространственную систему, или же только карка­сом, как рамной конструкцией, при отсутствии верти­кальных диафрагм. В многоэтажном панельном здании горизонтальные воздействия воспринимаются совместно поперечными и продольными стенами, также соединен­ными перекрытиями в пространственную систему. Каркас одноэтажного здания образуется из колонн, заделанных в фундамент, и ригелей, шарнирно или жестко соединен­ных с колоннами.

2. Деформационные швы

В большинстве случаев железобетонные конструкции представляют собой статически неопределимые системы, и поэтому от изменения температуры, усадки бетона, а также от неравномерной осадки фундаментов в них воз­никают дополнительные усилия, что может привести к по­явлению трещин или к разрушению части конструкции.

Чтобы уменьшить усилия от температуры и усадки, железобетонные конструкции делят по длине и ширине температурно-усадочными швами на отдельные части — деформационные блоки. Если расстояние между темпе­ратурно-усадочными швами при температуре выше минус 40°С не превышает пределов, указанных в табл. Х.1, то конструкции без предварительного напряжения, а также предварительно напряженные, к трещиностойкости которых предъявляются требования 3-й категории, на темпе­ратуру и усадку можно не рассчитывать.

Для железобетонных конструкций одноэтажных кар­касных зданий допускается увеличивать расстояния меж­ду температурно-усадочными швами на 20 % сверх зна­чений, указанных в таблице. Расстояния между темпе­ратурными швами, указанные в таблице, допустимы при расположении вертикальных связей каркасных зданий в середине деформационного блока. Если же связи распо­ложены по краям деформационного блока, то работа здания при температурно-усадочных деформациях при­ближается по характеру к работе сплошных конструкций

Рис. Х.1. Железобетонный кар­кас многоэтажного здания Таблица Х.1.

Наибольшие допустимые расстояния между температурно-усадочными швами в железобетонных конструкциях

.

Температурно-усадочные швы выполняются в надзем­ной части здания — от кровли до верха фундамента, раз­деляя при этом перекрытия и стены. Ширина темпера­турно-усадочных швов обычно составляет 2—3 см, она уточняется расчетом в зависимости от длины температур­ного блока и температурного перепада. Наиболее четкий температурно-усадочный шов конструкции здания созда­ется устройством парных колонн и парных балок по ним (рис. Х.2, а).

Осадочные швы устраивают между частями зданий разной высоты или в зданиях, возводимых на участке с разнородными грунтами; такими швами делят и фунда­менты (рис. Х.2, б). Осадочные швы можно устраивать также с помощью вкладного пролета из плит и балок (рис. Х.2,в). Осадочный шов служит одновременно и температурно-усадочным швом здания.

Рис. Х.2. Деформационные швы

а — температурный шов на парных колоннах; б — осадочный шов на парных колоннах; в — осадочный шов с вкладным пролетом

§ Х.2. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СБОРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

1. Типизация сборных элементов

Производство сборных железобетонных элементов на­иболее эффективно в том случае, когда на заводе изго­товляют серии однотипных элементов. Технологический процесс при этом совершенствуется, снижается трудоем­кость изготовления и стоимость изделий, улучшается их качество. Отсюда вытекает важнейшее требование, что­бы число типов элементов в здании было ограниченным, а применение их — массовым (для возможно большего числа зданий различного назначения).

С этой целью типизируют элементы, т. е. для каждо­го конструктивного элемента здания отбирают наиболее рациональный, проверенный на практике, тип конструк­ции с наилучшими по сравнению с другими решениями технико-экономическими показателями (расход материа­лов, масса, трудоемкость изготовления и монтажа, стои­мость). Выбранный таким образом тип элемента прини­мается для массового заводского изготовления.

2. Унификация размеров и конструктивных схем зданий

Чтобы одни и те же типовые элементы можно было широко применять в различных зданиях, расстояния между колоннами в плане (сетка колонн) и высоты эта­жей унифицируют, т. е. приводят к ограниченному числу размеров.

Основой унификации размеров служит единая мо­дульная система, предусматривающая градацию разме­ров на базе модуля 100 мм или укрупненного модуля, кратного 100 мм.

Для одноэтажных промышленных зданий с мостовы­ми кранами расстояние между разбивочными осями в продольном направлении (шаг колонн) принято равным 6 или 12 м, а между разбивочными осями в поперечном направлении это расстояние (пролеты здания) принято кратным укрупненному модулю 6 м, т. е. 18, 24, 30 м и т. д. (рис. Х.З, а). Высота от пола до низа основной несу­щей конструкции принята кратной модулю 1,2 м, напри­мер 10,8; 12 м и т. д. до 18 м.

Рис. Х.З. Унифицирован­ные размеры промыш­ленных зданий

Рис. Х.4. Номинальные и конструктивные раз­меры сборных элементов

а — панелей; б — риге­лей

3. Укрупнение элементов

Сборные железобетонные элементы конструкций зда­ний в процессе проектирования необходимо укрупнять. При монтаже зданий из укрупненных элементов сокра­щается число монтажных операций по подъему и укладке элементов, уменьшается число стыковых сопряжений, выполняемых во время монтажа, по­вышается степень заводской готовности элемен­тов, а следовательно, уменьшается объем от­делочных работ на площадке. Так, для гражданских зданий рационально панели перекрытий выполнять раз­мером на комнату, панели стен — высотой в этаж и ши­риной на комнату.

КОНСТРУКЦИИ ОДНОЭТАЖНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИИ

§ XIII.1. Конструктивные схемы зданий

1. Элементы конструкций

Для металлургической, машиностроительной, легкой и других отраслей промышленности возводятся одно­этажные каркасные здания (рис. XIII.1,а). Конструк­тивной и технологической особенностью таких зданий яв­ляется оборудование их транспортными средствами — мостовыми и подвесными кранами. Мостовые краны пе­ремещаются по специальным путям, опертым на колонны; подвесные краны перемещаются по путям, подвешенным к элементам покрытия.

Рис' X1U.1. Одноэтажное промышленное здание с мостовыми кранами

а - конструктивный поперечный разрез; б - схема поперечной ра­мы, в- схема продольной рамы

Рис. XI 11.2. Одноэтажные промышленные здания с плоским покры­тием

1 — длинномерные плиты покрытия; 2 — продольные балки

Покрытие одноэтажного производственного здания может быть балочным из ли­нейных элементов или пространственным в виде оболо­чек.

К элементам конструкции одноэтажного каркасного здания с балочным покрытием относятся колонны (стой­ки), заделанные в фундаментах, ригели покрытия (балки, фермы, арки), опирающиеся на колонны, панели покрытия, уложенные по ригелям, подкрановые балки, световые или аэрационные фонари. Основная конструкция Каркаса — поперечная рама, образованная колоннами и ригелями.

Пространственная жесткость и устойчивость одно­этажного каркасного здания достигаются защемлением колонн в фундаментах. В поперечном направлении про­странственная жесткость здания обеспечивается поперечными рамами, в продольном — продольными рамами, образованными теми же колоннами, элементами покрытия, подкрановыми балками и вертикальными связями (рис. XIII.1,6, в).

Одноэтажные производственные здания могут быть также с плоским покрытием без фонарей. Примером может служить конструктив­ная схема здания, в кото­рой длинномерные панели покрытия на пролет уло­жены по продольным балкам и служат ригелями поперечной рамы (рис. XIII.2).

2. Мостовые краны

Рис. XII1.3. Схема мостового кра­на и тележки с крюком на гибком подвесе

1- ригель; 2 - колесо крана; 3 - подкрановый рельс; 4 - под­крановая балка; 5 - крюк; 6 - тележка; 7 - мостовой кран; 8 - колонна.

Перемещение груза по­перек пролета производ­ственного здания осущест­вляется движением по мо­сту крана тележки с крю­ком на гибком или жест­ком подвесе (рис. XIII.3). Перемещение же груза вдоль пролета производ­ственного здания осуще­ствляется движением мос­та крана на колесах, чис­ло которых при грузо­подъемности до 50 т рав­но четырем (по два коле­са на каждом подкрано­вом пути).

Мостовые краны различают по режиму работы, т.е. интенсивности эксплуатации и грузоподъемности. Лег­кий режим работы крана характеризуется редкой несистематической работой, малой скоростью передвиже­ния— до 60 м/мин (машинные залы тепловых электро­станций, ремонтные цехи и т.п.); средний режим работы крана характеризуется интенсивной работой крана, нор­мальной скоростью передвижения—до 100 м/мин (ме­ханические и сборочные цехи заводов, формовочные це­хи заводов сборных железобетонных изделий и т.п.); тяжелый режим работы крана характеризуется весьма интенсивной трехсменной работой крана, высокой скоро­стью передвижения — более 100 м/мин (литейные, про­катные, ковочные цехи и т.п.). Грузоподъемность мос­тового крана может быть 10 .. 50 т и выше.