Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

МК_Справочник_том_2

.pdf
Скачиваний:
157
Добавлен:
08.05.2015
Размер:
7.77 Mб
Скачать

В торцах здания рамы не предусмотрены, их заменяют угловые и рядовые стойки фахверка, жестко заделанные в фундаменты и связанные по верху балками, на которые опираются прогоны.

Конструкции каркаса рассчитаны на следующие нагрузки: постоянные (от собственной массы конструкций, покрытия и стен), кратковременные (от снеговых и ветровых нагрузок), технологические (приложенные к покрытию) и сейсмиче- ские. Суммарная расчетная вертикальная нагрузка на покрытие без учета собственной массы ригелей рам и прогонов составляет 2400 и 3200 Па. При применении в I ветровом районе расчетная вертикальная нагрузка соответственно увеличи- вается до 2500 и 3300 Па.

Серийное изготовление рамных конструкций с элементами переменной жесткости применительно к зданиям физкультурно-оздоровительных комплексов (ФОК) организовано на заводах концерна «Легконструкция» без использования специализированного оборудования. При применении механизированной установки по роспуску и сборке прокатных двутавров в элементы переменной жесткости, разработанной в ЦНИИСК им. Кучеренко, можно снизить трудоемкость по переделу прокатного профиля до 40 %.

Расход стали на рядовую секцию каркаса здания размером 6×24 м с рамными конструкциями переменной жесткости из прокатных двутавров по чертежам КМД приведен в таблице 11.21.

Таблица 11.21. Расход стали на рядовую секцию 6×24 м (без профилированного листа)

Пролет

Высота

Расчетная

Масса стали в кг на 1 м2 площади здания

 

 

 

 

здания,

äî íèçà

вертикальная

 

распорки

 

 

ì

конструкции

нагрузка,

ðàìû

ïî ñòîé-

прогоны

всего

 

покрытия, м

êÏà

 

êàì

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

7,4

2,35

22,92

1,07

6,73

30,73

24

7,3

3,14

27,45

1,07

7,71

36,24

 

 

 

 

 

 

 

Наряду с рабочей документацией по альбому шифр 828КM разработан также альбом технических решений (шифр 982ТР) стальных конструкций каркасов одноэтажных зданий с несущими рамами из двутавров переменной жесткости пролетами 18 и 24 м, с высотой до низа ригеля в карнизной зоне 6÷8,4 м с подвесным крановым оборудованием грузоподъемностью 3,2 т или мостовыми кранами грузоподъемностью 10 т на встроенных эстакадах.

Конструкции рам в зависимости от назначения и параметров зданий решены в трех вариантах:

для бескрановых зданий и зданий пролетом 18 м, оборудованных подвесными двухопорными кранами грузоподъемностью 3,2 т, все элементы рам имеют переменную высоту сечения и образованы роспуском прокатных двутавров;

для зданий с мостовыми кранами грузоподъемностью 10 т все элементы рам имеют переменную высоту сечения из прокатных двутавров, стойки встроенных эстакад соединены решеткой со стойками рам для придания рамам повышенной жесткости в своей плоскости. Совместная работа стоек рам и встроенных эстакад учтена расчетом;

для зданий пролетом 24 м, оборудованных подвесными трехопорными кранами грузоподъемностью 3,2 т, стойки рам имеют переменную высоту сечения из прокатных двутавров, ригели рам сварные с повышенной гибкостью стенки постоянного сечения.

241

Высокий уровень напряжений по периметру рамы с элементами переменной жесткости по сравнению с рамами, элементы которых имеют постоянное по длине сечение, вызывают повышенную деформативность ригеля и стоек. Это обстоятельство ограничивает применение в рамах, элементы которых образованы роспуском прокатных двутавров, мостовых кранов на консолях с существующими конструкциями реборд и жесткими требованиями по перемещению головок рельсов в процессе эксплуатации здания. Аналогичным образом затруднено применение в рамах пролетом 24 м трехопорных подвесных кранов, что потребовало применения в ригеле сварного двутавра с постоянным по длине сечением и гибкой стенкой. Отме- ченные ограничения по применению кранового оборудования для подобного типа рам могут быть сняты при освоении производством сварных элементов переменной жесткости из листовых деталей. Расход стали в этом случае снижается на 5÷ 12%.

Разработана рама со сварными элементами переменной жесткости из листовых деталей под снеговую нагрузку, соответствующую VI району, ветровую VII району с сейсмичностью до 9 баллов включительно. Конструктивные решения узлов рамы принимались аналогичными узлам по альбому 828КМ. Наибольшая высота сечений в стойке и вутовой части ригеля в карнизной зоне составляет 900 мм, в пролетной зоне ригеля 850 мм. Изготовление ФОКов со сварными элементами переменной жесткости из листовых деталей освоено Кулебакским ЗМК.

11.4. ÌЕМБРАННЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ ПОКРЫТИЙ

Мембранные покрытия представляют собой пространственную конструкцию из тонкого маталлического листа, закрепленного на контуре. Особенностями конструкции являются снижение расхода материала за счет наиболее полного использования несущей способности металлического листа, совмещающего одновременно и ограждающие функции, снижение трудоемкости и стоимости возведения, сокращение сроков строительства, благодаря уменьшению собственного веса конструкции и относительной простоты монтажа с использованием укрупненных полотнищ.

Областями применения мембранных систем являются покрытия производственных зданий, складских помещений, гаражей, различных сооружений, а также общественных зданий массового строительства: физкультурно-оздоровительных комплексов, магазинов, рынков и т.п. Тонколистовые покрытия благодаря их малому весу, транспортабельности и технологичности имеют преимущества при строительстве в труднодоступных и северных районах, а также в районах с повышенной сейсмичностью.

Для изготовления пролетной конструкции применяются стали малоуглеродистые, низколегированные или нержавеющие. Пролетная конструкция собирается из полотнищ заводского изготовления шириной до 12 м, доставляемых на строительную площадку свернутыми в рулоны. Полотнища толщиной 3 мм и выше изготавливаются на специализированных установках для резервуарных конструкций. Наиболее индустриальным методом получения полотнищ толщиной до 2 мм вклю- чительно является разрезка по прямолинейной образующей тонкостенных труб большого диаметра, свариваемых из металлических лент спирально-навивным методом на установках по изготовлению вентиляционных труб. Изготовление мембраны возможно в построечных условиях из рулонных лент, свариваемых внахлестку. Стальные мембраны допускаются к эксплуатации без специальных мероприятий по огнезащите.

242

ЦНИИСК им. Кучеренко разработан альбом технических решений конструкций мембранных покрытий производственных многопролетных зданий пролетом 24, 30 и 36 м (шифр 88 СК 006). Каждая ячейка перекрывается самостоятельной квадратной оболочкой, объединяемой со смежной только в углах (рис.11.25). Это позволяет унифицировать элементы покрытия вне зависимости от расположения ячейки (рядовая, угловая, крайняя). Блок покрытия по продольным сторонам опирается на колонны, идущие с шагом 6 м. В поперечном направлении устанавливаются фермы, верхним поясом которых служат элементы контура. Опорный контур из стали марки 16Г2АФ принят в виде сварного двутавра, расположенного вертикально.

3000

 

2

 

À

 

 

 

 

 

 

3000

 

 

Á

 

 

 

 

1

 

 

 

 

Â

 

 

 

 

12000

12000

12000

12000

6000

30000

30000

 

1

 

2

2

3

 

 

 

 

по проекту

1-1

 

 

 

 

 

 

5 × 6000 = 30000

5 × 6000 = 30000

1

2

3

 

План колонн

À

 

 

Á

 

 

1

 

 

Â

 

 

 

5 × 6000 = 30000

5 × 6000 = 30000

1

2

3

 

 

2-2

 

 

2000

 

30000

30000

1

2

3

Рис.11.25. Металлические мембранные конструкции производственных зданий

Жесткость углов контурных рам по периметру здания обеспечивается установкой распорок на расстоянии 1/10 пролета от угла блока. В местах сопряжения четырех блоков смежные контурные элементы объединяются в тех же сечениях болтами. Конструкция покрытия разработана под нагрузку, соответствующую IIII снеговым районам. Расход стали на конструкцию покрытия приведен в табл.11.22.

Разработана конструкция тонколистового покрытия из прямоугольных панелей с размером 64 ÷18 ì.

243

Таблица 11.22. Расход металла на мембранное покрытие, кг/м2

Тип здания

 

Снеговой район

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

II

III

 

 

 

 

Однопролетное

26,7

26,8

26,9

Трехпролетное

24,0

24,1

24,2

 

 

 

 

Мембрана крепится по периметру к верхнему или нижнему поясу опорного контура с помощью точечной сварки проплавлением, угловых сварных швов или дюбелей. Панель покрытия площадью 36215 ì2, состоящая всего из 4 типов элементов заводского изготовления, проходит укрупнительную сборку на стенде на уровне земли. Здесь же можно выполнить все кровельные работы с последующей заделкой стыков на проектной отметке. При традиционной конструкции кровли (по мембране укладывается утеплитель, а затем рулонный ковер) ее масса обеспе- чивает стабилизацию тонколистового покрытия. В случае применения облегченной кровли стабилизация покрытия осуществляется введением в систему оттяжек. Перспективным является размещение утеплителя под мембраной, используя ее в каче- стве гидроизоляции. Стальная мембрана может служить гидроизоляцией и в покрытиях неотапливаемых зданий. При этом для мембраны рационально применять атмосферостойкую сталь марки 10ХНДП. Панели соединяются между собой только в углах, в местах опирания на стойки. Для организации наружного водоотвода покрытие может иметь уклон 1015 %.

Мембранные покрытия применены в крытых зернотоках. Разработана техниче- ская документация для их строительства в IIII снеговых районах. Здание с сеткой колонн 12× 12 м, длиной 60 м и шириной 48 м перекрыто мембранными панелями 12×12 м, состоящими из тонкого листа (t =1,5 мм), прикрепленного к верхним поясам контурной рамы из прокатного швеллера ¹ 30 (рис.11.26). Мембрана является одновременно и кровлей, водонепроницаемость которой обеспечивается нахлесточным соединением свесов отдельных панелей друг с другом и применением герметика. Расход металла на покрытие составил 27,6 кг/м2.

Для одно- и многопролетных производственных зданий пролетом 1836 м с шагом колонн 612 м бескрановых, оборудованных опорными или подвесными кранами, разработана конструкция блока покрытия, состоящего из двух мембранных панелей шириной 6 ÷ 12 м и длиной 918 м, объединенных затяжкой или шпренгельной системой и образующих двухскатную кровлю с уклоном 1530 % (рис.11.27). Панели соединяются между собой только в углах. Эта конструкция, приближающаяся по компоновке к традиционным решениям, обеспечивает достаточно широкие возможности использования опорных кранов (МК-10, МН-15, МК-20), подвески кранового оборудования (ПК-2, ПК-3), прокладки воздуховодов диаметром до 1700 мм, что делает ее пригодной для зданий различных отраслей промышленности.

Разработана проектная документация совместно с институтом ЛенЗНИИЭП для здания производственного назначения пролетом 18 м (шифр Э-532.173-90 КМД) (рис.11.28) и здания физкультурно-оздоровительного комплекса пролетом 24 м (шифр Э-532.143-88 KM). Совместно с институтом УкрНИИпроектстальконструкция разработан альбом технических решений (шифр 17539КМ) «Конструкции мембранных покрытий производственных зданий массового применения (комплектной поставки)» пролетами 18 и 24 м. Расчет покрытий выполнен на суммарную (эквивалентную) нагрузку 3,6 кПа, в том числе 2,5 кПа в виде равномерно

244

распределенной нагрузки, приложенной непосредственно к мембране, а остальная часть (нагрузки от промпроводок и инженерных коммуникаций) к поперечным элементам контура в виде погонной нагрузки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12000 × 5

12000 × 4

×

 

1

1

 

12000

 

1-1

12000 × 5

Рис.11.26. Здание крытого зернотока с мембранными панелями

à)

 

 

 

 

1-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

по проекту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,000

9,12,15,18 ì

18, 24, 30, 36 ì

 

2

3

1

 

4

 

 

1

4

 

 

 

9,12,15,18 ì

 

 

 

18, 24, 30, 36 ì

 

á)

 

 

2-2

 

по проекту

25%

 

 

 

 

 

 

 

 

0,000

 

 

 

 

 

 

9,12,15,18 ì

 

 

 

 

 

18, 24, 30, 36 ì

 

 

 

 

2

3

1

 

 

5

 

 

 

1

2

 

 

 

2

 

 

9,12,15,18 ì

 

 

 

 

 

18, 24, 30, 36 ì

 

Рис.11.27. Конструктивная схема двускатного блока покрытия из мембранных панелей à - для зданий с мостовыми кранами; á - то же с подвесными кранами; 1 - мембрана; 2 - контур; 3 - распорка; 4 - затяжка; 5 - шпренгель

245

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1-1

 

 

 

9.750

 

 

 

 

7.200

 

 

 

 

0.000

Â

 

 

 

 

 

 

 

 

18000

6000

 

 

6000

 

 

 

 

1

 

900

 

2

A

 

 

 

2

 

2-2

 

 

Á

 

 

 

 

 

4500

4500

4500

4500

 

 

 

18000

 

 

 

A

 

Á

 

Â

 

3

3-3

3

 

 

 

 

 

 

 

80

 

 

 

80

80

 

 

 

250

250

Рис.11.28. Опытное здание склада пролетом 18 м с покрытием из мембранных панелей

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Стальные конструкции покрытий производственных зданий пролетами 18, 24 и 30 м с применением замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа «Молодечно». Чертежи КМ. Серия 1.460.3-14/90. Выпуск 2.

2.Стальные конструкции покрытий производственных зданий с применением грутосварных профилей. Серия 1.460.3-23.98.

3.Стальные колонны из широкополочных двутавров и связи из гнутосварных профилей для одноэтажных зданий с покрытием типа «Молодечно». Выпуск 2. Конструкции для

246

зданий высотой до низа ферм бескрановых - 4,8 м, 6,0 м, 7,2 м, 8,4 м с мостовыми кранами - 8,4 м, 9,6 м, 10,8 м. Чертежи КМ. Шифр 8397. Выпуск 2.

4.Пути мостовых кранов. Подкрановые балки стальные разрезные с несимметричными сечениями и монтажными соединениями на болтах под краны грузоподъемностью до 50 т. Выпуск 1. Подкрановые балки под краны режимных групп 1К÷6К. Чертежи КМ. Шифр 9460-КМ.

5.Стальные стойки фахверков для одноэтажных производственных зданий с применением конструкций типа «Молодечно». Выпуск 1. Конструкции для зданий высотой до низа ферм 6-10,8 м. Чертежи КМ. Шифр 8234 KM.

6.Стальные конструкции каркасов типа «Канск» одноэтажных производственных зданий с применением несущих рам из прокатных широкополочных и сварных двутавровых балок с шагом 12 м. Чертежи КМ. Шифр 11-2537 KM.

7.Стальные конструкции каркасов одноэтажных производственных зданий с применением несущих рам из двутавров переменной жесткости. Выпуск 1. Конструкции каркасов зданий пролетом 24 м с расчетной сейсмичностью до 9 баллов, возводимых в районах с расчетными температурами минус 40°С и выше. Чертежи КМ. Шифр 828 KM.

8.Секции с пространственной решетчатой конструкцией из труб типа «Кисловодск». Шифр 35102 .0.3

9.Секции с пространственной решетчатой конструкцией из труб типа «Кисловодск». Шифр 167.02.00.00.

10.Одноэтажные производственные здания из прокатных профилей с разреженной решеткой пролетами 18 и 24 м типа «Москва». Шифр 774-ÊÌ.

11.Рамные каркасы из двутавров с гофрированными стенками. Шифр 9-Ô88-ÊÌ, 400032.23.87, 400-033ñ.23.87.

12.А.с. 154012 СССР М.Кл.3 Е04В 2/46 Трехслойная стеновая панель /Ф.Ф.Томплон, В.Т.Крохалев, Т.А.СюткинОпубл. в Б.И. 1980 ¹ 29

13.Прицкер А.Я. Бескрановые складчатые здания из легких конструкций. Промышленное строитальство, 1974, ¹ 10.

14.Руководство по проектированию стальных конструкций из гнутосварных замкнутых профилей /ЦНИИпроектстальконструкция. М.,1987.

15.Гукова М.И., Иммерман А.Г., Тесленко Г.В. Работа и расчет узловых соединений гнутосварных профилей. Изв.вузов. Стр-во и архитек. 1979, ¹ 6.

16.Рекомендации по проектированию мембранных покрытий на прямоугольном плане для реконструируемых зданий и сооружений, М., ЦНИИСК, 1986.

17.Мембранные конструкции зданий и сооружений. Справочное пособие: в 2 ч. ЦНИИСК. - М., Стройиздат, 1990.

18.Трофимов В.И., Микулин В.Б., Прицкер А.Я. и др. Мембранные конструкции зданий и сооружений. - Киев: Будивельник, 1987.

19.Брудка Я., Лубински М. Легкие стальные конструкции. М., Стройиздат, 1974.

20.Кутухин Е.Г., Гольденгерш А.Ф. Перспективы развития легких металлических конструкций комплектной поставки /Промышленное строительство, 1987, ¹ 7.

21.Легкие металлические конструкции одноэтажных производственных зданий под редакцией И.И.Ищенко. М., Стройиздат, 1987.

22.Мембранные конструкции зданий и сооружений /В.И.Трофимов и др. Киев, Будивельник, 1986.

23.Мурашко Н.Н., Соболев Ю.В. Металлические конструкции производственных сельскохозяйственных зданий. Минск. 1987.

24.Трофимов В.И., Бегун Т.Е. Структурные конструкции (исследование, расчет и проектирование). М., Стройиздат, 1972.

25.Сахновский М.М. Легкие конструкции стальных каркасов зданий и сооружений. Киев: Будивельник,1984.

26.ÑÍèÏ II-23-81*. Стальные конструкции, 1991.

27.Э.Л.Айрумян, А.В.Рожков. Легкие стальные конструкции зданий с применением гнутых профилей.

28.Комплектные здания из легких металлических конструкций. Тезисы докладов Всесоюзного совещания, 1988.

29.Каталог легких несущих и ограждающих и комплектующих металлоизделий для промышленных зданий ММСС СССР ВПСО «Союзлегконструкция. М. 1989, Ч 1.

30.И.Л.Апарин и др. под редакцией проф. Чистякова А.М. Экономические аспекты развития производства легких металлических конструкций.

247

ГЛАВА 12

СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПОКРЫТИЙ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ

В ряде случаев архитектурно компоновочные, технологические или иные специальные требования диктуют разработку зданий и сооружений с крупными пролетами покрытий. К сооружениям подобного типа, имеющим пролеты 45200 м и более, относятся крытые стадионы, спортивно зрелищные залы, выставочные павильоны, рынки, ангары, вокзалы, сборочные цеха самолетостроения и некоторых машиностроительных заводов, эллинги для сборки судов, экспериментальнолабораторные корпуса некоторых видов производств и т.п. Большие пролеты обусловлены соображениями удобства размещения и эвакуации больших масс людей, крупногабаритных машин, аппаратов и громоздких изделий.

Различия в назначении крупнопролетных зданий и сооружений, особенностях технологических процессов, архитектурных и эстетических требованиях определяют применение разнообразных решений конструкций таких покрытий, осуществляемых как балочные, рамные, арочные, пространственные, висячие, мембранные и др. Балочные и рамные системы покрытий используются в основном при пролетах до 60120 м для зданий, имеющих прямоугольное очертание в плане и при обслуживании опорными или подвесными кранами.

Плоскостные арочные конструкции рационально применяются при пролетах 80 м и более преимущественно для бескрановых зданий. Многообразие пространственных систем покрытий в виде сетчатых, складчатых, сводчатых конструкций, плоских структур и куполов позволяет весьма экономично решать сооружения с любым планом и в том числе криволинейным при практически неограниченных размерах пролетов.

Имеется немало примеров эффективного применения висячих и мембранных систем для большепролетных покрытий с использованием тонких металлических листов или несущих вант, изготовляемых из стальных канатов, пучков высокопрочной проволоки или стального проката.

Крупнопролетные конструкции работают, в основном, на нагрузки от собственного веса, поэтому важнейшей задачей при их создании является радикальное уменьшение собственного веса несущих и ограждающих конструкций покрытия. Это элементарное соображение стимулирует использование высокопрочных сталей и легких сплавов, широкое применение для кровель профилированного металличе- ского настила, светопрозрачных синтетических тканей, пневмопанелей, особо легких эффективных утеплителей и других новейших материалов и изделий, определяет преимущественный выбор пространственных и висячих предварительно напряженных систем несущих конструкций.

Неизбежная новизна проектного решения, значительное скопление людей под большепролетными покрытиями сооружений общественного назначения или дорогостоящей техники в зданиях для размещения производств предопределяют повышенную степень ответственности проектировщика, обязанного обеспечить требуемую надежность уникального сооружения на всех этапах его проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации при оптимальном расходовании материалов, трудовых и финансовых ресурсов. При выборе конструктивной формы сооружения большого пролета особой заботы требует проблема организованного отвода воды и своевременной очистки снега с больших площадей кровли. По сравнению с покрытиями традиционных малых и средних пролетов повышенное значение приобретают здесь вопросы решения узловых соединений учет температурных перемещений и деформаций от собственного веса, а также обеспечение герметичности и долговечности кровли.

248

Уникальность размеров и формы некоторых типов большепролетных покрытий нередко вызывают необходимость экспериментального изучения ожидаемой неравномерности снеговых отложений и возможного распределения ветровой нагрузки, теоретического и модельного исследования поведения конструкции при сейсмических воздействиях, поиска адекватных гибким висячим и вантовым конструкциям нетрадиционных методов их расчета с учетом геометрической и физической нелинейности и др.

12.1.ÁАЛОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ

12.1.1.Характеристика. Балочные большепролетные покрытия состоят обычно из главных поперечных конструкций в виде плоских или пространственных блоч- ных ферм (балок) и промежуточной конструкции. Применяются при размере пролетов 45100 м, при дальнейшем увеличении пролета балочные покрытия стано-

вятся нерациональными, так как возрастает расход металла и значительно увели- чивается высота главных ферм.

Основные преимущества балочных покрытий: отсутствие распора от вертикальных нагрузок (чем достигаются наименьшие размеры колонн и фундаментов); простота статической схемы (упрощающей изготовление и монтаж основных несущих элементов); нечувствительность при разрезных схемах к осадкам опор. Недостатками являются сравнительно большой расход стали и значительная высота главных ферм, назначаемая из условий оптимального веса и допустимых прогибов. Улуч- шить показатели расхода материала возможно за счет применения предварительного напряжения, а при неразрезной схеме и регулирования напряжений.

Основными элементами балочных систем в зданиях с пролетами 5070 м и более, как правило, являются фермы, так как сплошностенчатые балки существенно уступают им по затрате металла.

12.1.2. Схемы. По характеру работы схемы ферм могут быть разрезными и неразрезными с консолями и без консолей. Применительно к очертанию различают фермы с параллельными поясами, трапециевидные, полигональные, треугольные и сегментные. Выбор того или иного очертания фермы определяется назначением и архитектурным решением здания, типом кровли, схемой промежуточных конструкций, наличием или отсутствием подвесного транспорта и потолка, а также принятой расчетной схемой и нагрузками.

Основные схемы балочных ферм с различными типами решеток показаны на рис.12.1. Фермы с параллельными поясами (рис.12.1à,á) применяются в основном при плоских и малоуклонных кровлях, в шедовых покрытиях при расположении освещения в габаритах ферм, в неразрезных схемах. Двускатные трапециевидные фермы (рис.12.1â) используются для покрытий с малым уклоном кровли (1/12 1/15) в однопролетных зданиях. Односкатные трапециевидные фермы (рис.12.1ã) целесообразны при необходимости одностороннего отвода воды и горизонтальном нижнем поясе. Рациональность по расходу металла обеспечивается лишь в случае двухпролетной неразрезной схемы. Полигональные фермы (рис.12.1ä.) из-за ломаного очертания верхнего пояса образуют переменный уклон кровли. Схема используется достаточно редко для зданий пролетом 6090 ì.

Треугольные фермы (рис.12.1å) применяются при более крутых уклонах кровли (1/5 1/7); наиболее удачное решение таких ферм в виде двух полуферм, соединенных затяжкой. Треугольные фермы имеют обычно излишнюю высоту посередине пролета и поэтому используются только для сравнительно небольших пролетов (до 60 м). Двускатные фермы с параллельными поясами с затяжкой (рис.12.1æ) могут применяться при пролетах до 90 м и легкой нагрузке.

249

Сегментные фермы (рис.12.1ç) целесообразны к применению для покрытий крупных пролетов (60 100 м) с преобладанием постоянной равномерно распределенной нагрузки. При параболическом очертании верхнего пояса усилия в поясах от постоянной нагрузки получаются постоянными, а усилия в решетке незначи- тельными, возникающими, в основном, от неравномерной временной нагрузки.

à)

å)

á)

æ)

â)

ã)

ç)

ä)

è)

.

.

.

.

.

Рис.12.1. Балочные фермы

В фермах с параболическим очертанием равной кривизны и равных площадей сечений поясов (рис.12.1è) длина пролета при прогибе фермы остается неизменной, что упрощает конструкцию опор. Замена параболы дугой круга упрощает изготовление ферм при незначительном увеличении усилий в решетке. При бóльших размерах панелей и внеузловой нагрузке выгиб верхнего пояса по дуге рационален для уменьшения влияния моментов от местной нагрузки в пределах панели.

Выбор схем решетки ферм зависит от характера приложения нагрузок, очертания и высоты ферм, а также примыкания поперечных конструкций. Решетка должна быть минимального веса и наименее трудоемка в изготовлении, для чего число стержней в ней должно быть по возможности наименьшим. Треугольная схема решетки с дополнительными стойками (рис.12.1à,â) наиболее полно отвеча- ет этим условиям. Опорные раскосы могут быть восходящими и нисходящими. Раскосная схема решетки (рис.12.1á) менее экономична, но в фермах с растянутыми раскосами большой длины применение ее может быть оправдано. Наиболее выгодные углы наклона раскосов к поясам в треугольной решетке 45°, в раскосной

около 35°. Поэтому в фермах больших пролетов, имеющих значительную высоту, для уменьшения гибкости раскосов в плоскости фермы часто выполняются шпренгели (рис.12.1ã,ä), которые хотя и увеличивают трудоемкость изготовления решетки, но снижают вес фермы.

Ромбическая схема решетки возможна в фермах большой высоты. Она позволяет членить конструкцию по высоте на габаритные для перевозки треугольные фермы, но из-за возрастания массы и трудоемкости изготовления такая решетка применяется редко. Полураскосная, крестовая, многорешетчатая и другие схемы решеток имеют большое число стержней, гораздо более трудоемки и поэтому не могут быть рекомендованы к применению. Однако в сегментных фермах с небольшими усилиями в раскосах замена треугольной решетки со сжатыми раскосами на крестовую с растянутыми раскосами (рис.12.1ç) может дать экономию расхода стали.

12.1.3. Компоновка. На рис.12.2 показаны наиболее характерные схемы балоч- ных покрытий в плане. Традиционная схема (рис.12.2à) состоит из ферм и прогонов или кровельных щитов. В этой схеме фермы располагаются поперек здания. Наиболее распространенный шаг фермы 12 м. Стропильные фермы опираются

250

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]