Колонны здания имеют высоту на 900 мм больше, чем номинальная высота здания (высота до низа стропильных ферм). Для зданий применяются колонны по сериям 1.423.3-8 (выпуск 3) и 1.424.3-7 (выпуск 3) с уменьшением высоты на 450 мм. При применении ступенчатых колонн со сквозной нижней частью по действующим типовым сериям верхняя часть увеличивается на 900 мм. Привязка наружной грани стоек торцевого фахверка к осям рядов 250 мм.
Стропильные и подстропильные фермы рассчитаны как свободно опертые конструкции с учетом жесткости узлов элементов верхнего пояса по недеформированной схеме. При расчете конструкций покрытия приняты следующие постоянные
нормативные нагрузки, Па |
|
собственный вес ферм............................. |
190–280 |
стальной профилированный настил............... |
147 |
пароизоляция..................................................... |
49 |
утеплитель ........................................................ |
255 |
рулонный ковер ............................................... |
237 |
гравийная защита ........................................... |
392 |
Итого: ............ |
1270–1360 |
При определении погонной нагрузки на подстропильные фермы от массы кровли и снега учитывается неразрезная схема работы профилированного настила введением коэффициентов Ê =1,1 (ïðè øàãå ôåðì 4 ì) è Ê =1,25 (ïðè øàãå ôåðì 6 ì) .
Проектирование покрытия для эксплуатационных условий, отличающихся от принятых в расчете, осуществляется с помощью таблиц эквивалентных нагрузок. Подбор ферм проводится путем сравнения, с одной стороны, суммы эквивалентных нагрузок на конструкцию, принятых с соответствующими коэффициентами соче- таний, и расчетной несущей способности фермы – с другой. По данным института ВНИПИпромстальконструкция трудоемкость монтажа покрытия составляет 0,73 чел.час/м2. Расход стали на покрытие с шагом стропильных ферм 4 м в зависимости от расчетных эксплуатационных нагрузок и пролетов здания приведен в табл.11.12.
Таблица 11.12. Расход стали на покрытие со стропильными фермами из прокатных профилей типа «Житомир» (шаг ферм 4 м)
|
Расчетная нагрузка |
|
Расход стали на 1 м2 покрытия, кг |
|
|
на покрытие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пролет |
íà |
|
|
|
|
Связей, |
|
|
здания, |
единицу |
распреде- |
Ñòðî- |
Надко- |
Подстро- |
контурных |
Профили- |
|
ì |
длины |
ленная, |
пильных |
лонни- |
пильных |
балок и |
рованного |
Всего |
|
фермы, |
êÏà |
ôåðì |
êîâ |
ôåðì |
консолей |
настила |
|
|
êÍ/ïì |
|
|
|
|
продольного |
|
|
|
|
|
|
|
|
фахверка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
5,0 |
11,97 |
0,68 |
6,03 |
3,57 |
|
34,25 |
18 |
24 |
6,0 |
13,84 |
0,68 |
6,64 |
3,57 |
12 |
36,73 |
|
29 |
7,25 |
15,57 |
0,68 |
7,21 |
3,57 |
|
39,03 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16,5 |
4,13 |
13,26 |
0,53 |
4,60 |
3,18 |
|
33,57 |
24 |
19 |
4,75 |
14,78 |
0,53 |
5,03 |
3,18 |
12 |
35,52 |
22 |
5,5 |
16,97 |
0,53 |
5,43 |
3,18 |
|
38,11 |
|
|
|
26 |
6,5 |
19,84 |
0,53 |
5,87 |
3,18 |
|
41,42 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
17,3 |
4,3 |
20,10 |
0,43 |
4,06 |
3,22 |
12 |
39,81 |
20 |
5,0 |
24,15 |
0,43 |
4,78 |
3,22 |
|
44,58 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П р и м е ч а н и е : Расход стали на покрытие определен для температурного отсека размером 144× 144 м при пролетах 18 и 24 м и размером 144× 150 м при пролете 30 м.
11.3.7. Здания и покрытия из конструкций типа «Алма-Ата».
11.3.7.1. Здания из конструкций типа «Àëìà-Àòà». Конструкции типа «АлмаАта» представляют собой рамные каркасы из двутавров с тонкими гофрированными стенками для одноэтажных зданий многоцелевого назначения и разработаны институтом Казпроектстальконструкция (шифры 9-Ф88-КМ, 400-032.23.87, 400-033с.23.87). Они предназначены для применения в одноэтажных одно- и двухпролетных отапливаемых зданиях пролетами 18 м, возводимых в I–III снеговых и ветровых районах, в районах с сейсмичностью до 9 баллов, при расчетной температуре наружного воздуха -40°С и выше c неагрессивной и слабоагрессивной средой.
Каркас однопролетного здания представлен на рис.11.9. Размеры здания в плане 18×48 м. Высота рам 6600 мм; шаг колонн – 6,0 м. Здание может быть бескрановым или иметь один подвесной кран грузоподъемностью 3,2 т. Здание имеет поперечные рамы с жесткими узловыми соединениями колонн с ригелем и фундаментами. Колонны каркаса выполнены из широкополочных двутавров а ригели – из сварных двутавров с тонкой поперечно гофрированной стенкой сечением 720× 3 мм. В целях снижения металлоемкости и нагрузок на фундаменты предусмотрено регулирование изгибающих моментов в раме. В торцах здания роль поперечных рам выполняют колонны торцевого фахверка, двутавровые балки пролетом 6 м и вертикальные связи. Конструкции покрытия разработаны под мягкую кровлю с уклоном 1,5 % с минераловатным утеплителем, уложенным по профилированному настилу, который опирается на прогоны из горячекатаных швеллеров, расположенных с шагом 3 м.
6,600
1
-240 ×12 
-720 ×3 ãîôð
1-1
30Ø1
0,000
18000 / 2
Рис.11.9. Поперечная рама каркаса однопролетного здания типа «Алма-Ата»
Пространственная жесткость каркаса обеспечивается диском профилированного настила, а во время монтажа поперечными связями по верхним поясам ригелей у торцов здания, выполненными из гнутосварных замкнутых профилей.
Вертикальные связи по колоннам запроектированы из одиночных уголков и установлены в одной панели по длине здания. Сейсмостойкость зданий в продольном направлении обеспечивается установкой в крестовые связи по колоннам специальных энергопоглощающих элементов сдвигового типа, работающих в упругопластической стадии при землетрясениях расчетной интенсивности
Расчетная схема несущих конструкций каркаса – однопролетная рама с жесткими узловыми соединениями колонн с ригелем и фундаментами в процессе эксплуатации и с шарнирными соединениями ригеля с колоннами в начальной стадии монтажа, когда производится регулирование изгибающих моментов в элементах рамы. Расчетная вертикальная нагрузка от собственного веса покрытия составляет 1,39 кН/м2, от стеновых панелей – 72,5 êã/ì2 площади стены.
Расход стали на каркас здания с рамными конструкциями типа «Алма-Ата» приведен в таблице 11.13.
Таблица 11.13. Расход стали на каркас однопролетного здания с рамными конструкциями типа «Алма-Ата»
|
|
|
Масса стали, кг/м2 площади здания |
|
Пролет |
Крановое |
|
|
профилированный настил, |
|
ì |
оборудование |
ðàìû |
|
фахверк, связи, прогоны, ригели, |
Всего |
|
|
|
|
пути подвесных кранов |
|
|
|
|
|
|
|
|
без крана |
22,0 |
|
24,2 |
46,2 |
18,0 |
с краном |
22,0 |
|
32,7 |
54,7 |
|
Q=3,2 ò |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Каркас двухпролетного здания изображен на рис.11.10. Размеры здания в плане |
|
(2× 18)× 72 м, высота рамы 8400 мм, шаг колонн 6 м. Кровля двухскатная с зенит- |
|
|
|
ными фонарями. Каждый |
|
|
-200 ×10 |
пролет оборудован |
двумя |
|
|
-720 ×3 ãîôð |
подвесными кранами гру- |
|
|
зоподъемностью |
|
|
3,2 ò |
|
|
|
|
|
|
|
|
группы |
режимов |
|
работы |
|
8,400 |
|
ЗК, или двумя мостовыми |
|
|
|
кранами |
грузоподъемно- |
|
|
Q = 10 ò |
ñòüþ 10 ò |
|
общего |
назна- |
|
|
|
чения |
группы |
режимов |
|
|
-480 ×3 ãîôð |
работы |
1K–5Ê. |
|
Каркас |
|
|
здания выполнен из двух- |
|
|
|
|
0,000 |
500 |
пролетных рам с жестки- |
|
|
ми защемлениями колонн |
|
|
|
|
|
18000 |
в фундаментах, жесткими |
|
|
|
соединениями |
крайних |
|
|
|
колонн с ригелем и шар- |
|
Рис.11.10. Поперечная рама каркаса двухпролетного здания |
нирным |
|
опиранием |
íå- |
|
разрезного |
ригеля |
íà |
|
|
òèïà «Àëìà-Àòà» |
|
|
|
среднюю колонну. |
|
|
|
Кровля здания двухскатная с уклоном 1:10 выполняется из трехслойных пане- |
|
лей, уложенных по прогонам из горячекатаных швеллеров. Система связей по по- |
|
крытию состоит из поперечных горизонтальных связей у торцов здания, располо- |
|
женных в плоскости верхних поясов ригелей рам и распорок по каждому ряду ко- |
|
лонн, выполняемых из замкнутых гнутосварных профилей. Нижние пояса ригелей |
|
раскреплены из плоскости подкосами. Продольная жесткость каркаса обеспечива- |
ется вертикальными связями по каждому ряду колонн, выполненными из угловой стали и из замкнутых гнутосварных профилей. В сейсмических районах в связях по колоннам устанавливаются энергопоглотители сдвигового типа. Ригель и колонны рамы с тонкими гофрированными стенками рассчитаны на прочность и устойчивость по методике, разработанной в Казпроектстальконструкция. Расход стали на каркас зданий, строящихся в III снеговом районе приведены в таблице 11.14.
Таблица 11.14. Расход стали на каркас здания с рамными конструкциями типа «Алма-Ата»
|
|
|
Масса стали, кг/м2 площади здания |
|
|
|
Пролет |
Крановое |
|
|
профилированный настил, |
|
|
|
ì |
оборудование |
ðàìû |
|
фахверк, связи, прогоны, ригели, |
Всего |
|
|
|
|
пути подвесных кранов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
подвесные |
21,8 |
|
|
214, * |
|
|
432,* |
|
2× 18,0 |
краны |
|
22,0 |
|
438, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мостовые |
21,0 |
|
22,9* |
|
|
439,* |
|
|
|
235, |
|
44,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*) В числителе масса стали для зданий, строящихся в несейсмических районах, в знаменателе – в 9 бальном сейсмическом районе.
Изготовление конструкций системы «Алма-Ата» осуществляется на обычном оборудовании заводов строительных металлоконструкций с введением в технологическую линию установки для ротационного гофрирования стенки балок – ригелей рам.
11.3.7.2. Покрытия со стропильными балками системы «Алма-Ата». Как показали проектные разработки, весьма экономичная и технологичная конструктивная форма ригеля в виде сварного двутавра с тонкой гофрированной стенкой, использованная в рамных каркасах одно- и двухпролетных зданий пролетом 18 м, может быть успешно применена при возведении покрытий одноэтажных производственных зданий с широким диапазоном строительных параметров.
Выявленные технические возможности практического использования таких покрытий приведены в табл.11.15.
Таблица 11.15
|
Òèï |
снеговаяНормативная Панагрузка, |
Сейсмичность,балл |
температура,Расчетная С° |
краны,Подвесныет |
краны,Мостовыет |
Светоаэрационные фонари |
пропускаВозможность коммуникацийв пределах покрытиявысоты |
перепадовНаличие зданияпрофилев |
вентиляторыКрышные |
Разделительные наперегородкивсю помещениявысоту |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
конструкций |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Покрытия системы |
500– |
6 |
äî |
äî |
äî |
– |
äî |
+ |
+ |
– |
|
«Àëìà-Àòà» |
2500 |
-40°Ñ |
5,0 |
50 |
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
Рамные каркасы |
500– |
6–9 |
äî |
äî |
10,0 |
– |
äî |
– |
+ |
– |
|
системы «Алма-Ата» |
1000 |
-40°Ñ |
3,2 |
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подстропильные балки разработаны также как и ригели сварными двутаврового сечения с параллельными поясами пролетом 12 м. Высота гофрированной стенки балок 1710 мм при толщине 3,0 и 4,0 мм. Опорные стойки запроектированы из сварных двутавров. По верхним поясам балок с шагом 3 м укладываются прогоны сполошного сечения из горячекатаных швеллеров. Крепят их к балкам болтами при помощи коротышей из уголка или листа.
Устойчивость конструкций покрытия обеспечивается системой вертикальных и одним ярусом горизонтальных связей в плоскости нижних поясов балок, а также диском профилированного настила, который в связевых шагах покрытия, где расположены поперечные горизонтальные связевые фермы, прикрепляется метизами на всех опорах в каждой волне и с шагом комбинированных заклепок в продольных стыках настила через 250 мм. Вертикальные связи по крайним рядам колонн и в пролетах располагаются в местах размещения поперечных связевых ферм по нижним поясам стропильных балок.
При расчете конструкций применялись следующие значения расчетных нагру-
зок (Па) от веса покрытия при γ = 0,95: |
|
на профилированный настил............................. |
1250 |
на прогоны.......................................................... |
1350 |
на стропильные балки ....................................... |
1450 |
(без массы стропильных балок) |
|
на подстропильные балки ................................. |
1750 |
(без массы подстропильных балок) |
|
Допускаемые расчетные нагрузки и сортамент стропильных и подстропильных балок определены исходя из несущей способности стенки на срез, расчетная длина верхнего пояса из плоскости стропильных балок принята 3 м.
Верхние пояса подстропильных балок развязаны сплошным диском профилированного настила покрытия.
Расход стали на покрытие приведен в таблице 11.16.
Таблица 11.16. Расход стали на покрытие со стропильными балками с гофрированными стенками (шаг балок 6 м)
|
|
Расчетная нагрузка |
|
|
Расход стали в кг/м2 |
|
|
|
|
на покрытие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пролет |
íà |
|
|
|
|
|
|
профи- |
|
|
здания, |
единицу |
распреде- |
ñòðî- |
подстро- |
прого- |
связей |
опорных |
Всего |
|
лирован- |
|
ì |
длины |
ленная, |
пильных |
пильных |
íîâ |
|
стоек |
íîãî |
|
|
|
фермы, |
êÏà |
ôåðì |
балок |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
настила |
|
|
|
êÍ/ì |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
14,3– |
2,38– |
12,50 |
6,62 |
5,79 |
3,08 |
1,04 |
9,90 |
38,93 |
|
|
19,5 |
3,25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
23,5– |
3,92– |
13,108 |
6,93 – |
6,71 |
3,08 |
1,04 |
9,90 |
40,84– |
|
|
28,2 |
4,70 |
|
7,13 |
|
|
|
|
41,04 |
|
18 |
31,5– |
5,25– |
13,78– |
7,33 – |
6,71 |
3,08 |
1,04 |
9,90 |
41,84– |
|
|
36,8 |
6,13 |
19,85 |
7,62 |
|
|
|
|
43,3 |
|
|
40,6– |
6,77– |
15,55– |
8,67 – |
6,71 |
3,08 |
1,04 |
9,90 |
44,95– |
|
|
46,4 |
7,73 |
17,64 |
9,21 |
|
|
|
|
47,58 |
|
|
50,7 |
8,45 |
18,48 |
9,60 |
6,71 |
3,08 |
1,04 |
9,90 |
48,81 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл.11.16
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
11,7– |
1,95– |
12,96– |
5,14 – |
5,31– |
2,6 |
0,81 |
9,90 |
36,67– |
|
18,6 |
3,10 |
13,92 |
5,52 |
6,08 |
|
|
|
38,78 |
|
20,6– |
3,43– |
14,63– |
5,66 – |
6,08– |
2,55 |
0,81 |
9,90 |
39,63– |
|
28,4 |
4,73 |
17,39 |
6,62 |
7,05 |
|
|
|
38,32 |
24 |
30,4– |
5,07– |
18,23– |
6,94 – |
7,05 |
2,55 |
0,81 |
9,90 |
45,48– |
|
37,2 |
6,20 |
21,25 |
7,30 |
|
|
|
|
48,86 |
|
40,2– |
6,70– |
22,28– |
7,54 – |
7,05 |
2,55 |
0,81 |
9,90 |
50,13– |
|
47,0 |
7,83 |
26,50 |
7,60 |
|
|
|
|
54,41 |
|
50,0 |
8,33 |
27,55 |
7,65 |
7,05 |
2,55 |
0,81 |
9,90 |
55,51 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10,8– |
1,80– |
15,08– |
4,52 – |
5,50– |
2,85 |
0,67 |
9,90 |
38,51– |
|
14,7 |
2,45 |
16,92 |
4,74 |
6,25 |
|
|
|
41,53 |
|
15,7– |
2,62– |
17,25– |
4,74 – |
6,25 |
2,85 |
0,67 |
9,90 |
41,66– |
|
17,6 |
2,93 |
18,81 |
5,36 |
|
|
|
|
43,84 |
30 |
19,6– |
3,27– |
19,70– |
5,36 – |
6,25– |
2,85 |
0,67 |
9,90 |
44,73– |
|
21,6 |
3,60 |
21,39 |
5,62 |
7,25 |
|
|
|
47,68 |
|
23,5– |
3,92– |
22,44– |
5,62 – |
7,25 |
2,85 |
0,67 |
9,90 |
48,73– |
|
27,4 |
4,57 |
25,90 |
6,04 |
|
|
|
|
52,61 |
|
29,4– |
4,90– |
26,52– |
6,04 – |
7,25 |
2,85 |
0,67 |
9,90 |
53,23– |
|
30,4 |
5,07 |
27,67 |
6,10 |
|
|
|
|
54,44 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11.3.8. Здания из арочных конструкций с применением гнутых профилей. В отече- ственной практике строительства гнутые профили применяются в арочных покрытиях двух типов: каркасных с различным видами кровли и бескаркасных, совмещающих несущие и ограждающие функции покрытия.
Каркасные здания. В ЦНИИпроектстальконструкция им. Мельникова разработаны стальные конструкции неотапливаемых зданий многоцелевого назначения пролетом от 9 до 30 м с каркасом из арок составного двутаврового сечения с объ- емно-формованной стенкой (рис.11.12). Стенка арок выполняется из оцинкованной (алюминированной) стали толщиной 1 мм, пояса – из листовой стали толщиной 5 мм. По аркам устанавливаются холодногнутые прогоны зетообразного сече- ния из оцинкованной (алюминированной) стали толщиной 1 мм.
По прогонам укладывается кровля из криволинейных профилированных листов настила с высотой гофров 20 мм. Материал кровли – атмосферостойкая сталь толщиной 0,6 мм. Обшивка торцов и ворот – также из объемно-формованной атмосферостойкой листовой стали толщиной 0,6 мм. Фахверк торцевых стен и монтажные связи выполняются из холодногнутых профилей и унифицированных штампованных элементов из стали толщиной 2–3 мм. Общий расход стали на здание пролетом 15 м – 22,4 êã/ì2, в том числе 10,2 кг/м2 на каркас.
Все основные конструктивные элементы здания унифицированы. Арки пролетом 9 м имеют стрельчатое очертание, арки пролетом 12 м сегментное, пролетом 12 и 18 м – круговое, пролетом 21–30 ì – овальное, полученное в результате сопряжения нескольких круговых секций разных радиусов.
Арки пролетом 15 и 18 м имеют высоту сечения 360 мм, арки пролетом 24,27 и 30 м имеют высоту сечения 560 мм. Устойчивость нижних поясов арок и здания в целом обеспечивается системой подкосных связей. Пролеты настила и шаг прогонов приняты из условия равенства как опорных моментов, так и реактивных опорных давлений от настила. Погонная нагрузка на прогоны одинакова на всей площади покрытия. Выравнивание расчетного момента для настила и прогонов достигается
их неразрезностью, обеспеченной с помощью нахлеста в монтажных стыках. С этой же целью прогоны имеют консольные свесы после крайних арок.
Шаг арок принимается различным от 3 до 6 м в зависимости от снеговой нагрузки, что позволяет выполнять арки из одинаковых профилей. Регулирование шага арок, прогонов и несущей способности настила в зависимости от основного сочетания нагрузок для I–III снеговых и I–IV ветровых районов дает возможность снизить металлоемкость на 15–30% по сравнению с наиболее прогрессивными аналогами, освоенными в массовом строительстве, и одновременно предельно унифицировать все основные элементы здания (арки, прогоны, связи, настил кровли) и поставлять их комплектно.
Рис.11.12. Полуцилиндрические покрытия с каркасом из арок вверху - общий вид монтажа каркаса; внизу - элементы арок с гофрированной стенкой
Липецкий отдел ЦНИИпроектлегконструкция осуществил разработку и внедрение арочных неотапливаемых зданий пролетом 15 м площадью 920 м2 для хранения сельскохозяйственных продуктов и техники. Сооружение представляет собой полуцилиндрическое укрытие высотой 7,5 м в коньке (рис.11.13). Каркас покрытия выполнен из арок с тонкой гофрированной стенкой. Формообразование криволинейной стенки осуществляется за счет изменения ширины и высоты гофр по высоте стенки в процессе изготовления на специализированной линии.
Рис.11.13. Интерьер здания размером 15× 60 м в плане
Кровля выполняется из оцинкованной стали толщиной 0,8 мм по прогонам, расположенным через 3 м (разработаны два варианта прогонов – деревянные и стальные).
Расход стали для арочного здания приводится в табл.11.17.
|
|
Таблица 11.17 |
|
|
|
|
Вид конструкции |
|
Расход стали |
|
|
|
всего, т |
|
íà 1 ì2, êã |
|
|
Àðêè |
6,7 |
|
7,3 |
Стальные прогоны |
5,0 |
|
5,4 |
Кровля |
10,0 |
|
11,0 |
Торцевые стены |
2,1 |
|
2,3 |
Связи |
1,4 |
|
1,9 |
Всего: |
25,2 |
|
27,9 |
|
|
|
|
Для варианта с деревянными прогонами расход пиломатериалов на здание составит 15 м3, расход стали снизится на 5,0 т. Массовое производство таких зданий освоено на РТП «Сырское» в г. Липецке, где с 1987 г. ежегодно выпускается более 200 зданий, которые эксплуатируются в Ростовской и Липецкой областях, а также на Сахалине.
