МК_Справочник_том_2

Таблица 10.3. Допускаемые пролеты переходных площадок, мм

Детали конструкции и методы расчета площадок, лестниц, стремянок и ограждений приведены в работе «Металлические конструкции, т.1. Элементы стальных конструкций», − под ред. д.т.н. проф. В.В.Горева, − М., Высшая школа,1997.

201

ГЛАВА 11

ЛЕГКИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ ОДНОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ

11.1. ÎБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Понятие легкие металлические конструкции одноэтажных зданий включает в себя несущие и ограждающие конструкции, изготовляемые на современных поточных и механизированных линиях, которые поставляются на строительную площадку комплектно и обеспечивают скоростной монтаж. Для легких металличе- ских конструкций характерно использование эффективных марок сталей и профилей проката, современных монтажных соединений на высокопрочных болтах, самонарезных винтах, фланцевых соединений, других современных строительных материалов и изделий.

В мировой практике легкие металлические конструкции составляют до 50 % общего объема строительства зданий промышленного и общественного назначе- ния. В России и странах СНГ объем строительства зданий из этого вида конструкции оценивается не более 20 % общего объема строительства.

Из легких металлических конструкций в основном возводятся здания комплектной поставки (ЛМК КП). Здания из ЛМК КП могут иметь высоту до 18 м, пролеты 18, 24 и 30 м, постоянные нагрузки на покрытия в пределах 50 –140 êã/ì2, суммарный расход металла на несущие и ограждающие конструкции колеблется в пределах 50 −100 êã/ì2. В зданиях из ЛМК КП могут применяться подвесные краны грузоподъемностью до 5 т и мостовые опорные краны грузоподъемностью до 50 т. Здания из ЛМК КП теплые, они поставляются совместно с ограждающими конструкциями покрытия и стен, включая здания (модули) различного назначе- ния.

Здания из ЛМК КП поставляются по индивидуальным проектам, а также как здания (модули) заданных габаритов, из определенных типов конструкций. Здания (модули) многоцелевого назначения поставляются как промышленное изделие совместно с инженерным оборудованием, обеспечивающим электроосвещение, отопление и вентиляцию здания.

Здания (модули) могут быть и целевого назначения – физкультурно-оздорови- тельные, бистро, рынки, станции техобслуживания и др. Освоено шесть основных типов ЛМК КП: «Молодечно», «Канск», «Кисловодск», «Орск», «Алма-Ата», «Москва». Изготовляются здания и других разновидностей из конструкций типа «Мархи», «Тагил», «Житомир» и др.

Перечень легких несущих и ограждающих металлоконструкций и комплектующих металлоизделий для промышленных зданий, освоенных производством, приведен в отраслевом каталоге ЛМК КП, 1989 г., часть I «Конструкции» [29]. Во второй части этого каталога приведены здания (модули) промышленного, спортивнооздоровительного и социально-общественного назначения.

В отличие от традиционных строительных металлоконструкций зданий область деятельности, связанная с разработкой и применением легких металлических конструкций, сравнительно молода. Ее совершенствованию и развитию будет способствовать приведенное далее описание некоторых конструктивных систем зданий из ЛМК различного назначения и в том числе находящихся в стадии поиска и апробации.

202

11.2. ÎБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

ЛМК КП рекомендуются для применения с соответствующим технико-эконо- мическим обоснованием при проектировании и строительстве отапливаемых зданий предприятий машиностроения, приборостроения, легкой, пищевой, мясомолочной, радиоэлектронной, деревообрабатывающей промышленности, сельскохозяйственных зданий, зданий технического обслуживания автотранспорта и сельскохозяйственных машин, зданий компрессорных, производственно-отопительных котельных, других зданий различного назначения: физкультурно-оздоровительных комплексов, предприятий общественного питания быстрого обслуживания, выставочных и рыночных павильонов, кафе и др. Технические возможности ЛМК КП позволяют применять их практически во всех климатических зонах страны, вклю- чая труднодоступные районы.

В основу формирования зданий, проектируемых из ЛМК КП, положены габаритные и конструктивные схемы зданий, разработанные рядом ведущих научноисследовательских и проектных институтов России и стран СНГ.

Параметры зданий (размеры пролетов, шагов колонн, высот, грузоподъемность подвесных и опорных мостовых кранов) и их сочетания, принятые в унифицированных габаритных схемах, выбраны из числа наиболее часто повторяющихся в строительстве и соответствуют условиям изготовления конструктивных элементов на поточных технологических линиях специализированных заводов ЛМК КП. В табл.11.1 приведены технические возможности использования ЛМК КП различных типов. При выборе того или иного типа конструкции следует руководствоваться не только экономией металла и уменьшением трудозатрат на изготовление и монтаж, но и производить оценку приведенных затрат на здание в целом с учетом затрат на стены, на возмещение потерь тепла и вентиляцию. Для анализа рекомендуется использовать целевую функцию общей стоимости (приведенных затрат) всех элементов [30].

Анализ технико-экономических показателей производственных зданий из ЛМК КП и зданий с традиционным железобетонным каркасом с учетом приведенных затрат показывает, что расход стали в здании из этих конструкций, приведенный к стали Ст3, в 1,7–2,4 раза выше, чем для варианта из железобетона. В то же время трудоемкость изготовления и монтажа зданий из ЛМК КП на 20–30 % меньше. При этом затраты труда на изготовление конструкций в 2–3 раза ниже, благодаря высокому уровню механизации и автоматизации производства. Продолжительность монтажа зданий из ЛМК КП, вследствие больших возможностей совмещения работ, на 25–40 % меньше, чем при сборном железобетоне. Масса здания из ЛМК КП в 3–5 раз меньше массы здания из сборного железобетона.

В результате улучшенных теплотехнических качеств металлических ограждающих конструкций с эффективным утеплителем годовые эксплуатационные расходы на отопление по зданиям из ЛМК КП в 1,5 раза меньше по сравнению с однослойными легкобетонными панелями стен и железобетонными плитами покрытий с минераловатным утеплителем. Народнохозяйственный эффект от применения ЛМК КП в ценах 1984 г. составляет в центральных районах до 6 pуб/м2, а в восточных районах – äî 11 ðóá./ì2 здания. Следует учитывать, что в настоящее время в соответствии с изменением ¹3 к СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника» из соображений энергосбережения возросли требования к теплотехническим показателям ограждающих конструкций.

203

Таблица 11.1. Технические возможности использования ЛМК КП

204

11.3.ÇДАНИЯ МНОГОЦЕЛЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ

11.3.1.Здания из конструкций типа «Молодечно» (рис.11.1). Институтом Ленпроектстальконструкция разработана система несущих металлоконструкций зданий типа «Молодечно», включая элементы покрытия, колонн, фахверка, связей, подкрановых балок, подвесных путей, лестниц и площадок. Несущие конструкции взаимоувязаны с ограждающими.

Рис.11.1. Каркас здания из конструкций типа «Молодечно»

Конструкции разработаны для применения в отапливаемых одноэтажных производственных зданиях, возводимых в I–VI снеговых и ветровых районах при шаге ферм 4 м и I–III è I–IV соответственно при шаге 6 м, для расчетных температур

–40°С и выше, при расчетной сейсмичности до 9 баллов. Здания могут быть как однопролетными, так и многопролетными, бесфонарными и с зенитными фонарями, без перепадов высот и с перепадом, с пролетами 18, 24 и 30 м, при высоте здания не более 18 м, шагом колонн 12 м по средним рядам и 6 м или 12 м по крайним рядам. Здания могут быть бескрановые, с мостовыми кранами групп режимов

205

работы 6К, грузоподъемностью до 50 т, а также с подвесными кранами грузоподъемностью до 5 т. Около 75 % объема зданий типа «Молодечно» составляют здания с пролетами 24 м, с мостовыми кранами грузоподъемностью до 20 т с высотой 10,8 м и бескрановые с высотой 8,4 м.

11.3.1.1. Покрытие. Металлоконструкции покрытия предназначены для беспрогонного решения кровли с непосредственным опиранием профилированного настила на верхние пояса стропильных ферм. В проектной документации предусмотрен единый сортамент ферм, используемый при шаге ферм 4 и 6 м. При шаге ферм 4 м применяется настил по ГОСТ 24045-94 Н57-750-0,7-0,8 и Н75-750-0,8-0,9. При шаге ферм 6 м – настил по ГОСТ 24045-94 Н114-750-0,8-1.

Настил, закрепленный к верхним поясам стропильных ферм, передает вертикальную нагрузку с кровли на стропильные фермы, развязывает верхние пояса из плоскости и выполняет роль горизонтальных связей покрытия, обеспечивая пространственную жесткость здания в целом.

Применение двух шагов ферм – 4 и 6 м позволяет использовать преимущества 6 м шага в тех случаях, когда он экономически обоснован (табл.11.2, 11.3).

Таблица 11.2. Расход стали на 1 м2 покрытия, кг, (шаг ферм 4 м, пролет 24 м)

Таблица 11.3. Расход стали на 1 м2 покрытия, кг, (шаг ферм 6 м, пролет 24 м)

Ï ð è ì å ÷ à í è ÿ ê òàáë.11.2 è 11.3.

1.Подсчет расхода стали произведен на температурный отсек 144× 144 ì.

2.Профилированный настил и фонари применяются по конкретному проекту.

Преимущества конструкции покрытия с 6 м шагом ферм следующие:

∙cокращается в 1,5 раза количество стропильных ферм на перекрываемую площадь;

∙ликвидируются подстропильные конструкции по крайним рядам колонн;

∙значительно сокращается общее количество элементов;

∙уменьшается трудоемкость изготовления и монтажа.

Вертикальная и горизонтальная нагрузки от веса кровли и климатического воздействия передаются через стропильные и подстропильные фермы на колонны, связи и фундаменты. Опирание стропильных и подстропильных ферм на колонны принято шарнирным.

206

Стропильные фермы запроектированы из замкнутых гнутосварных профилей с параллельными поясами с уклоном – 1,5 %, треугольной решеткой с нисходящими опорными раскосами. Высота ферм по наружным граням поясов 2000 мм, расстояние между узлами по верхнему поясу 3000 мм.

Фермы пролетом 18 и 24 м выполняются из двух отправочных марок, фермы пролетом 30 м – из трех марок. Монтажные узлы стропильных ферм осуществлены на фланцах с болтами нормальной точности. Снижение расхода стали по сравнению с традиционными уголковыми решениями на 15 % достигается за счет применения эффективного замкнутого тонкостенного коробчатого профиля, безфасоночного крепления решетки к поясам, использованием безпрогонного решения.

Подстропильные фермы с параллельными поясами имеют пролет 12 м, высота ферм по наружным граням поясов составляет 1700 мм. Пояса ферм выполнены из широкополочных двутавров. Все заводские соединения элементов стропильных, подстропильных ферм и оголовков колонн сварные. При расчете конструкции покрытия приняты следующие расчетные нагрузки (табл.11.4).

Таблица 11.4. Расчетные нагрузки

При определении нагрузок на стропильную ферму от массы кровли и снега неразрезность профилированного настила учитывается коэффициентом К=1,1.

Разработаны также чертежи конструкций покрытий типа «Молодечно» из гнутых сварных профилей (ГСП) с уклоном кровли 10 % (серия 1.460.3-23). Эти конструкции предусматривают применение более современных типов кровель полистовой сборки, панелей с металлическим или полимерным листом по верху кровли. Шаг стропильных ферм 6 м, с высотой на опоре 1200 мм.

Таблица 11.4à. Сравнение весовых показателей покрытий для здания 24×60 м из ГСП с уклоном кровли 1,5 % и 10 %

207

11.3.1.2. Колонны и вертикальные связи. Колонны выполняются сплошностенчатыми из широкополочных прокатных двутавров. В некоторых случаях допускается замена заводом-изготовителем прокатных двутавров на сварные, равноценные по несущей способности. Шаг колонн для крайних рядов – 6, для средних 12 м. Колонны состоят из собственно колонн и надколонников, входящих в состав покрытия. Колонны бескрановых зданий состоят из трех деталей – верхней и нижней плит и двутаврового стержня.

Колонны крановых зданий высотой до низа фермы 9,6 м разработаны аналогично бескрановым с добавлением консоли для опирания подкрановых балок из прокатного двутавра, приваренного угловыми швами к стержню колонны. Колонны зданий высотой до низа фермы 10,8 м выполнены одноступенчатыми. Подкрановая и надкрановая части колонн приварены встык к полкам горизонтально расположенного двутавра, образующего крановые консоли. Для обеспечения точности установки анкерных болтов и выверки их в горизонтальном и вертикальном направлениях анкерные болты рекомендуется устанавливать в виде унифицированных жестких блоков. При монтаже колонны устанавливаются на заранее выверенные нижние гайки и шайбы. Окончательное закрепление колонн производят верхними гайками и шайбами. Для вертикальных связей предусматриваются фасонки, которые привариваются к колонне на монтаже для сокращения количества марок колонн. Связи запроектированы из гнутосварных профилей, крепление их предусмотрено на сварке и болтах. В крановых зданиях для предотвращения скручивания колонны в связевых панелях предусмотрены горизонтальные связи.

11.3.1.3. Подкрановые балки. Конструкции подкрановых балок разработаны для кранов групп режимов работы 1К-6К (в том числе 1К-3К – облегченного типа легкого режима работы; 4К-6К – нормального типа или среднего режима работы) грузоподъемностью 5–50 т. В конструкции подкрановых балок применен ряд оригинальных решений:

∙отсутствуют трудоемкие в изготовлении и монтаже тормозные конструкции;

∙балки запроектированы в виде сварных двутавров с безреберной стенкой и более развитым верхним поясом;

∙ликвидированы ненадежные крепления балок к колоннам в уровне верхних поясов;

∙пoпepeчнoe торможение кранов передается через опорные ребра и сварные элементы таврового сечения на подкрановые консоли колонн;

∙унифицированы высоты подкрановых балок;

∙рихтовка рельсов предусмотрена совместно с балками за счет овальных отверстий во фланцах опорных элементов;

∙обеспечена возможность выверки балок по вертикали с помощью анкерных гаек под опорной плитой колонны.

Для всех примененных подкрановых балок приняты крановые рельсы по ГОСТ 4121-76*.

11.3.1.4. Стойки фахверка. Стойки торцевого фахверка запроектированы ступенчатыми, состоящими из двух марок, соединенных между собой шарнирно в уровне низа стропильных ферм. Нижняя марка принята двутаврового сечения, верхняя – коробчатого. Отметка низа опорной плиты башмака – 0,150.

Âуровне верхнего и нижнего поясов стропильных ферм ступенчатые стойки крепятся к конструкциям покрытия с помощью планок, обеспечивающих податливость в вертикальном направлении и передающих горизонтальные реакции на конструкции покрытия. Распорки по стойкам запроектированы из гнутосварных профилей прямоугольного сечения, сплющенных по концам.

Âтаблице 11.5 приведены технико-экономические показатели здания из металлоконструкций типа «Молодечно» для пролетов 18 и 24 м. Из конструкций типа «Молодечно» было изготовлено здание (модуль) площадью 4146 м2, с мостовыми кранами Q=10 т. Технико-экономические показатели такого здания приведены в табл.11.6.

208

Таблица 11.5. Технико-экономические показатели на 1 м2 одноэтажных зданий типа «Молодечно»

1) Сметная стоимость в ценах 1984 г.

Таблица 11.6. Технико-экономические показатели

209

11.3.2. Здания из конструкций типа «Канск» (ðèñ.11.2)

Рис.11.2. Каркас здания из конструкций типа «Канск»

В ЦНИИпроектстальконструкция им. Мельникова разработаны конструкции каркасов типа «Канск» – одноэтажных производственных зданий с применением несущих рам из прокатных широкополочных и сварных двутавровых балок с шагом

210