МК_Справочник_том_2

Разработка типовых стальных конструкций производственных зданий ведется в двух направлениях: создание типовых проектов отдельных зданий, приспособленных к различным отраслям промышленности, и разработка конструкций и их сортаментов. Наибольшее распространение получило второе направление – типизация массовых элементов стальных конструкций производственных зданий межотраслевого применения с созданием сортаментов типовых конструкций.

1.3.1. Типизация элементов конструкций. Типизация стальных конструкций производится с учетом технологии изготовления и монтажа конструкций, потребности в них, а также эксплуатационных требований. Основные требования, предъявляемые к типовым конструкциям, предназначенным для компоновки каркасов производственных зданий различного назначения, возводимых в различных климатиче- ских зонах страны, – это оптимальность конструктивной формы, оптимальность сортаментного ряда.

Оптимизация конструктивной формы элементов конструкций включает в себя: выбор основных параметров конструкций, соответствующих их функциональному назначению; выбор оптимальной марки стали и оптимального сечения элементов профилей с целью минимальной затраты металла, при этом должны быть достигнуты возможно меньшие трудоемкость изготовления и монтажа конструкций, а также минимальные сроки возведения. В оптимизацию сортамента типовых конструкций входят выбор оптимального числа типоразмеров и установление их оптимальной градации.

Теоретически при применении типовых конструкций в различных конкретных условиях общий расход материала больше, чем на соответствующие индивидуальные конструкции. Это увеличение массы конструкций компенсируется повышением повторяемости (серийности) типовых конструкций и деталей, что приводит к снижению трудовых затрат при изготовлении, к уменьшению их стоимости и сокращению потерь металлопроката при заказе металлопродукции и в процессе производства.

За обобщающий критерий технико-экономической оценки сортамента типовых конструкций, заменяющего индивидуальные конструкции, принимаются приведенные затраты. Они позволяют количественно учитывать эффект повышения серийности изготовления конструкций и совершенствования технологии их изготовления и монтажа, различную стоимость проектирования зданий из индивидуальных и типовых конструкций, а также изменение (в зависимости от степени индустриализации изготовления) капиталовложений в базу производства конструкций.

Замена индивидуальных конструкций со средневзвешенной массой mè на типовые конструкции со средневзвешенной массой mò обоснована при условии, если приведенные затраты на типовые конструкции nò не будут больше приведенных затрат на индивидуальные nè:

Использование приведенных затрат в качестве обобщающего критерия оценки оптимальности сортамента типовых конструкций позволяет установить:

коэффициент оптимальности

ãäå n0è , n0ò – удельные приведенные затраты на индивидуальные и типовые конструкции (на 1 т);

предельно допустимую массу средневзвешенной типовой конструкции ( mäòîï):

11

Предельно допустимое относительное превышение расхода стали на типовые

При этом в приведенных затратах учитываются следующие компоненты: стоимость проектирования (чертежи КМ), стоимость конструкций в деле, включая стоимость разработки чертежей КМД, металлопроката, изготовления конструкций, транспортировки и монтажа; капитальные вложения в базу производства металлоконструкций; капитальные вложения в базу производства металлопроката; эксплуатационные расходы.

Приведенные затраты и удельные приведенные затраты связаны зависимостями:

ãäå Ñïðè , Ñïðò – стоимость проектирования (КМ) 1 т конструкций при индивидуальном исполнении и при привязке типовых конструкций; ÑÄè , Ñ Äò – стоимость в деле 1т индивидуальных и типовых конструкций; Åí.ñòð , Eí.ìåò – нормативные коэффициенты эффективности капиталовложений в строительной и металлургиче- ской промышленности; Kñòðïð.è , Kñòðïð.ò – приведенные капиталовложения в произ-

водство индивидуальных и типовых стальных конструкций; Ê ìåòïð – то же, в произ-

водство металлопроката; Эè, Ýò – годовые эксплуатационные расходы на 1 т индивидуальных и типовых конструкций; Åí – нормативный коэффициент эффективности капиталовложений; Åí.ñòð, Åí.ìåò, Åí, Kñòðïð.è , Kñòðïð.ò , Ê ìåòïð принимаются по нор-

мативным документам.

Задача оптимизации сортамента типовых конструкций в зависимости от допустимого превышения расхода стали на типовые конструкции состоит в отыскании такого числа типоразмеров и соответствующих ему оптимальных градаций, при которых превышение расхода стали на типовые конструкции по сравнению с расходом на индивидуальные будет меньше допустимого или равно ему.

Для решения этой задачи необходимо иметь данные о характере распределения числа элементов по определяющему геометрическому параметру (пролет, высота здания и т.д.) и плотности распределения повторяемости расчетных нагрузок. Кроме этого необходимо знать предельно допустимое относительное превышение расхода стали на типовые конструкции по сравнению с индивидуальными и закономерности изменения массы (стоимости) типовых конструкций в зависимости от изменения нагрузки.

12

Градация типоразмеров в сортаменте элементов конструкций может быть принята по арифметической прогрессии, характеризуемой постоянной величи- ной приращения массы двух смежных типоразмеров, или по геометрической прогрессии с постоянным отношением массы последующего типоразмера к массе предыдущего, или из условий равенства перерасходов (по сравнению с индивидуальными конструкциями) в каждом интервале. Последнее условие приводит к наименьшим потерям стали при оптимальном числе типоразмеров конструкций в сортаменте. Исследования, выполненные в ЦНИИпроектстальконструкции, показали, что максимально допустимые превышения массы типовых конструкций в сравнении с массой индивидуальных составляют: при индивидуальном изготовлении типовых конструкций 4,5%; при поточном изготовлении 10%.

1.3.2.Номенклатура типовых стальных конструкций. Разработанные в ЦНИИпроектстальконструкции и в других организациях и утвержденные Госстроем

СССР типовые стальные конструкции колонн, подкрановых балок покрытий производственных зданий (стропильные и подстропильные фермы, светоаэрационные

èаэрационные фонари, прогоны, связи), лестниц, площадок и их ограждений, стоек фахверков, фонарных и оконных переплетов и механизмов для их открывания позволяют комплектовать каркасы одноэтажных производственных зданий с унифицированными параметрами целиком из типовых конструкций. Кроме пере- численных типовых конструкций разработаны также типовые узлы.

Строительный каталог З.01.П «Общесоюзный каталог типовых строительных конструкций и изделий» содержит паспорта серий типовых конструкций, который по мере утверждения новых серий дополнялся соответствующими паспортами, а в случае исключения серий из числа действующих, соответствующие паспорта изымались из каталога.

Чертежи типовых стальных конструкций распространяет Центр проектной продукции массового применения (ГП ЦПП).

1.3.3.Применение типовых конструкций при проектировании рекомендуется во всех случаях, когда геометрические размеры конструкций (пролет, высота и т.п.) и действующие на них нагрузки находятся в пределах параметров, для которых разработаны типовые конструкции. В рабочих чертежах КМ реальных объектов должны быть ссылки на материалы, приведенные в сериях типовых конструкций. Перечерчивание из альбомов серий элементов конструкций, узлов, деталей и т.п. не допускается.

В тех случаях, когда необходимо применить конструкции, незначительно отли- чающиеся от типовых, измененные типовые элементы следует вычерчивать полностью, причем часть типовой конструкции, не подвергшуюся изменению, вычерчи- вают тонкими линиями, а измененную часть – жирными линиями. На чертеже измененного типового элемента указывают усилия и сечения для новой его части. Для части конструкции, которая остается без изменений, делают примечание, что она выполняется в соответствии с типовым элементом, приведенным в альбоме типовых конструкций (указывают ¹ серии, ¹ выпуска). Измененному типовому элементу присваивать марку типового элемента, принятого за основу, с добавлением буквы И.

Если применение конструкций индивидуального проектирования обоснованно, то следует максимально использовать решения, принятые в типовых конструкциях (геометрические параметры, марки сталей, решения узлов, соединений и т.п.).

Альбомы серий типовых конструкций, используемых в рабочих чертежах КМ реальных объектов, к этим чертежам не прикладываются. Их приобретают заводы (организации) – составители чертежей КМД и изготовители конструкций.

13

Применение типовых конструкций должно находить отражение в разделе «Общие данные» комплекта чертежей КМ следующим образом:

∙в «Ведомость примененных и ссылочных документов» вносят серии использованных типовых конструкций, указывая в графе «Обозначение» номер серии и выпуска, а в графе «Наименование» полное наименование серии;

∙в общих указаниях оговаривают, для каких элементов применены типовые конструкции;

∙в «Ведомости металлоконструкций» указывают номера серий, выпусков и массу типовых конструкций, а также общую массу типовых конструкций, примененных в объекте.

Если в комплект чертежей КМ требуется включить чертежи общего вида, планов и разрезов, то типовые конструкции изображают на них, как и все прочие конструкции.

Маркировочные схемы составляют по форме и в объеме, обычно принятым для чертежей КМ, но при этом маркировку примененных типовых конструкций и их узлов обозначают буквами или марками, которыми они замаркированы в соответствующей серии (выпуске) типовых конструкций (КМ или КМД) или типовых узлов.

Если марка типового элемента содержит много букв или цифр и неудобна для написания на чертеже, возможно, применение условных марок, состоящих из меньшего числа знаков, но при этом в таблице «Характеристика элементов» указывают, какой марке из серии типовых конструкций соответствует данная условная марка.

В таблице «Ведомость элементов», помещаемой на листах маркировочных схем, указывают марки типовых конструкций, соответствующие номера серий и выпусков. Состав сечений и действующие усилия для типовых элементов не приводят. Пример маркировки узлов сопряжений элементов, заимствованных из серий типовых конструкций:

1.4. ÑТАНДАРТИЗАЦИЯ

Основные цели стандартизации применительно к стальным строительным конструкциям:

∙ускорение технического прогресса, повышение эффективности общественного производства и производительности труда, в том числе инженерного и управленческого;

∙улучшение качества продукции и обеспечение его оптимального уровня;

∙установление рациональной номенклатуры выпускаемой продукции;

∙развитие специализации в области проектирования и производства продукции;

∙рациональное использование производственных фондов и экономия материальных и трудовых ресурсов.

При выполнении работ по стандартизации следует руководствоваться указаниями стандартов Государственной системы стандартизации (ГОСТ 1.0-92*, 1.5-93*). В настоящее время применительно к стальным конструкциям производственных зданий действуют следующие государственные стандарты:

ГОСТ 21096-75. Панели оконные стальные из горячекатаных и гнутых профилей для производственных зданий;

ГОСТ 23118-78. Конструкции металлические строительные. Общие технические условия;

14

ГОСТ 23119-78. Фермы стропильные стальные сварные с элементами из парных уголков для производственных зданий. Технические условия;

ГОСТ 23120-78. Лестницы маршевые, площадки и ограждения стальные. Технические условия;

ГОСТ 23121-78. Балки подкрановые стальные для мостовых электрических кранов общего назначения грузоподъемностью до 50 т. Технические условия;

ГОСТ 23344-78. Окна стальные. Общие технические условия; ГОСТ 23682-79. Колонны стальные ступенчатые для зданий с мостовыми элек-

трическими кранами общего назначения грузоподъемностью до 50 т. Технические условия;

ГОСТ 24741-79. Узел крепления крановых рельсов к стальным подкрановым балкам. Технические условия;

ГОСТ 24839-81. Конструкции строительные стальные. Расположение отверстий в прокатных профилях. Размеры;

ГОСТ 25579-83*. Фермы стальные стропильные из гнутосварных профилей прямоугольного сечения. Технические условия.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Бахмутский В.М. Состояние и перспективы типизации стальных конструкций одноэтажных производственных зданий// Материалы по металлическим конструкциям, вып.19.

– Ì.: 1977.

2.Бахмутский В.М., Кузнецов В.В., Павлов Б.Г. Стальные конструкции для массового строительства в СССР. – Доклад на симпозиуме по производству массовых стальных конструкций. – Прага, 1971.

3. Бахмутский В.М. Экономия стали при применении типовых стальных конструкций

// Экономика строительства. –1979. –¹3.

4.Беляев В.Ф., Березин В.В., Вроно Б.М. и др. Анализ стальных каркасов одноэтажных производственных зданий из типовых конструкций. – Строительство и архитектура. Сер.8. Строительные конструкции. Экспр.–èíô., âûï.2. – ВНИИИС. –Ì.: 1986.

5.Беляев В.Ф., Березин В.В., Вроно Б.М. и др. Анализ экономичности конструкций и шага типовых стропильных ферм покрытий производственных зданий //Строительство и архитектура Сер.8. Строительные конструкции. Экспр.–èíô., âûï.4.– ВНИИИС. –Ì.: 1986.

6.Беляев В.Ф., Березин В.В., Вроно Б.М. и др. Анализ и выбор типовых стальных конструкций производственных зданий для строительства в XII пятилетке //Типизация и стандартизация металлических конструкций. –Ì.: 1987.

7.Кузнецов В.В. Пути увеличения серийности типовых стальных конструкций одноэтажных производственных зданий// Материалы по металлическим конструкциям, вып.10.

–Ì.: 1965.

8.Кузнецов В.В. Итоги и задачи типизации стальных конструкций// Металлические конструкции. Работа школы проф. Н.С.Стрелецкого. –М.: Стройиздат, 1966.

9.Павлов Б.Г. Допустимое увеличение веса стальных конструкций при типизации и методика его определения// Проектирование металлических конструкций, вып.11. –Ì.: 1969.

10.Павлов Б.Г. Типизация – один из факторов повышения эффективности строительных металлоконструкций// Материалы по металлическим конструкциям, вып.18. –Ì.: 1975.

11.Павлов Б.Г. Стандартизация металлических конструкций.– Всесоюзное совещание «Об усилении роли строительных норм и правил и стандартов в повышении эффективности и качества строительства в свете решений XXVI съезда КПСС»(14–16 октября 1981, г.Че- лябинск). Тезисы докл. и сообщ.

12.Павлов Б.Г. Эффективность типизации строительных металлических конструкций //Развитие металлических конструкций. Работы школы проф. Н.С.Стрелецкого.–М.: Стройиздат, 1987.

13.Шувалов Л.К., Ватман Я.П., Островский М.Е., Павлов Б.Г. Состояние унификации промышленных зданий и сооружений// Строительное проектирование промышленных предприятий. Вып.5 (132). –Ì.: 1978.

15

ГЛАВА 2

КАРКАСЫ ОДНОЭТАЖНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ

2.1.ÊЛАССИФИКАЦИЯ КАРКАСОВ

Êкаркасам относят связанные между собой конструкции, обеспечивающие нормальную работу размещенного в здании оборудования, восприятие крановых, технологических, атмосферных и других нагрузок и геометрическую форму сооружения. Каркас используется для крепления ограждающих конструкций. Конструкции каркаса разделяются на две системы – поперечную, называемую обычно рамой, и продольную, состоящую из колонн и конструкций, обеспечивающих их устойчивость и воспринимающих нагрузки, возникающие в продольном направлении. Первичное представление о многовариантности возможных конструктивных решений и расчетных схем поперечника зданий, построенных в разное время в России, дает рассмотрение рис.2.1– 2.9. Приведенные здесь примеры охватывают

здания пролетом от 12 до 120 м, обслуживаемые кранами грузоподъемностью до 450 т, работающими на высоте до 60 м при шаге колонн от 6 до 36 м и различной общей протяженности объекта.

Обе упомянутые системы могут рассматриваться как отдельно – при плоской конструктивной схеме, так и совместно – при пространственной схеме. Независимо от принятых предпосылок в любом каркасе при наличии диска покрытия и тормозных конструкций реализуется пространственная схема работы, при которой смещения соседних плоских рам связаны между собой дисками. Расчет по плоской схеме для большинства каркасов условен.

К поперечной раме относятся связанные между собой в единую систему ригели кровли, колонны, а к продольным конструкциям – подкрановые балки, продольные вертикальные связи по колоннам, а также связи и распорки, обеспечивающие устойчивость каркаса в продольном направлении.

Конструкции, включаемые в работу каркаса, называют обычно основными, а остальные – второстепенными. К последним относятся, например, фонари, элементы фахверка, площадки, не включаемые в расчет поперечной и продольной рам и др. В зависимости от принятой конструктивной и расчетной схем роль тех или иных конструкций может измениться. Так, ригели и колонны встроенных площадок, включенные в работу поперечной рамы, могут стать основными.

В зависимости от характера сопряжений, различают следующие схемы поперечных рам:

∙шарнирные, в которых ригеля соединяются с колоннами шарнирно, а колонны (все, либо часть из них) соединяются с фундаментами жестко;

∙жесткие, в которых ригели с колоннами соединены жестко;

∙смешанные, в которых часть узлов выполнена жестко, а часть – шарнирно.

Если по технологическим соображениям вдоль здания устраивается технологи- ческая вставка, ее целесообразно использовать для организации «ядра жесткости» (рис.2.1 и 2.3), при этом в элементы поперечной жесткости рамы включаются стойки и ригели этажерки вставки.

Устойчивость и жесткость конструкций в поперечном направлении может обеспечиваться как рамой, образованной жестким сопряжением ригелей с колоннами, так и постановкой поперечных связей (связевая схема). В случае, когда по условиям конструктивного оформления узлов примыкания ригелей и связей к колоннам эти узлы передают опорные моменты, образуется комбинированная схема, которая называется рамно-связевой (рис.2.1). Использование связевых и рамно-связевых схем каркаса позволяет существенно увеличить их поперечную жесткость, уменьшить

16

габариты колонн, а в некоторых случаях упростить монтажные соединения. Эффективность применения этих схем возрастает с увеличением горизонтальных нагрузок и высоты здания. В таких схемах связи воспринимают до 95% поперечных нагрузок.

Наряду с каркасами, в которых поперечная жесткость и устойчивость обеспечи- вается работой плоских рам, применяются пространственные схемы, в которых горизонтальные реакции поперечных конструкций рам передаются на диски, образованные в уровне кровли, тормозных конструкций и перекрытий, и воспринимаются жесткими конструкциями, устанавливаемыми по торцам зданий. Указанные схемы целесообразно применять в зданиях ограниченной длины (не более 120 м) при условии отсутствия перспективы расширения. В зданиях значительной протяженности при наличии вставок поперечные связи можно устанавливать по длине через 2– 3 шага колонн (36–48 м), используя для передачи горизонтальных усилий диски перекрытий.

17

22,800

8,400

РАСЧЕТНАЯ СХЕМА

18

19

20