Привязка колонн к разбивочным осям

Привязку конструктивных элементов к координационным осям здания и определение размеров вставок в местах деформационных и температурных швов осуществляют в соответствии со следующими правилами [3, 6, 8].

Привязка крайних колонн к продольным координационным осям.

1 «Нулевая» привязка – совмещение координационной оси с наружной гранью колонн. «Нулевую» привязку имеют конструкции покрытий и наружных стен. В этом случае внутренняя грань продольной стены и наружная грань стропильной конструкции условно совпадает с координационной осью (фактически между стеной и координационной осью имеется зазор, равный 30 мм, устраиваемый для размещения деталей крепления стены к колоннам).

Нулевая привязка крайних продольных рядов применяется для многоэтажных и одноэтажных бескрановых зданий и в зданиях с кранами грузоподъемностью до 30 т при шаге крайних колонн 6 м и высоте от пола до низа стропильных конструкций не более 14,4 м. Нулевая привязка исключает применение в покрытии доборных элементов.

Унифицированные размеры привязки приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 – Размер привязки колонн крайнего ряда к продольной разбивочной      

                    оси в одноэтажных зданиях

 

Основной показатель	Привязка
1 Здания (пролеты) со сборным железобетонным и смешанным каркасом без мостовых кранов и подстропильных конструкций: во всех случаях	Нулевая
2 Здания (пролеты) со сборным железобетонным и смешанным каркасом с мостовыми кранами: Ш = 6 м; Н < 14,4 м	»
3 Здания с цельнометаллическим каркасом: без мостовых кранов высотой Н = 6…8,4 м	»

2 Привязка «250» – смещение наружной грани колонны с продольной координационной оси на 250 мм наружу. Она применяется при любой из указанных ниже характеристик: грузоподъемность кранов – 50 т, шаг крайних колонн – 12 м, высота здания – 16,2 и 18 м.

Унифицированные размеры привязки приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 – Размер привязки колонн крайнего ряда к продольной разбивочной

                   оси в одноэтажных зданиях

 

Основной показатель	Привязка
1 Здания (пролеты) со сборным железобетонным и смешанным каркасом с мостовыми кранами: Ш = 6 м; Н > 14,4 м Ш = 12 м (при любой высоте)	а = 250 мм а = 250 мм
2 Здания (пролеты) со сборным железобетонным и смешанным каркасом без мостовых кранов и с мостовыми кранами: при наличии подстропильных конструкций	а = 250 мм
3 Здания с цельнометаллическим каркасом: без мостовых кранов высотой Н = 9,6…18 м с мостовыми кранами	а = 250 мм а = 250 мм

 

Привязка средних колонн за исключением колонн, расположенных у деформационных швов, осуществляется по их геометрическим осям (т. е. продольные и поперечные модульные координационные оси здания совмещаются с геометрическими осями колонн).

Привязка крайних колонн к поперечным (торцовым) координационным осям выполняется смещением геометрической оси колонны по отношению к координационной оси на 500 мм внутрь здания. Такое смещение колонн в торцах здания дает возможность разместить верхнюю часть колонн торцевого фахверка между стеной и пристенной несущей конструкцией покрытия и этим обеспечивает возможность удобного крепления торцевой стены к колоннам фахверка по всей высоте от пола до настила покрытия. Для крепления торцевой стены к основным колоннам каркаса в зазор между колонной и стеной устанавливаются приколонные стальные стойки фахверка, привариваемые к стальным колоннам или к закладным деталям железобетонных колонн. Колонны торцевого фахверка устанавливаются с нулевой привязкой к торцевой оси. Привязка колонн продольного фахверка назначается такой же, как основных колонн данного ряда.

Привязка колонн к разбивочным осям представлена в приложении А.

 

Привязка колонн

в местах температурных и деформационных швов

Привязка колонн в местах устройства температурных швов. Продольные температурные швы в зданиях с железобетонным каркасом выполняют обычно на парных колоннах с применением вставки в виде доборного элемента покрытия. Размер вставки принимают 500; 1000 или 1500 м в зависимости от принятой привязки оси колонн к разбивочной оси. Продольные температурные швы в зданиях с металлическими несущими конструкциями покрытий выполняют обычно на одной колонне.

Расстояние между температурными швами определяется специальным расчетом на действие температурных деформаций и условия прочности крайних колонн отсека. В железобетонных сборных каркасных зданиях это расстояние обычно принимается 60–72 м.

При металлическом каркасе температурные швы располагаются через 120–140 м, но расстояния между ними могут достигать и 200 м.

Привязка колонн в местах устройства деформационных швов. Швы, как правило, устраиваются на двух колоннах (со вставкой и без нее).

При устройстве деформационных швов парные колонны располагаются на расстоянии 0,5 м от разбивочных осей, чтобы не нарушать общей кратности размеров здания в плане укрупненному модульному размеру 6 м (60 М). Однако возможно и сохранение деформационного шва пролетов и шагов колонн, кратных 60 М, с раздвижкой колонн в месте шва 1 м. В этом случае размеры здания в плане получаются не кратные 6 м, что вызывает необходимость в устройстве дополнительных нетиповых стеновых конструкций в месте шва.

В металлическом каркасе допустимо выполнять швы на одинарных колоннах между параллельными пролетами одной высоты, в зданиях без мостовых кранов в примыкающих к шву пролетах, имеющих высоту не более 7,2 м и пролет не более 18 м. В этом случае колонна имеет осевую привязку, а в одном из пролетов устраивают подвижное опирание ферм покрытия.

1 Поперечный температурно-деформационный шов (Т. Д. Ш.):

а) при длине температурного отсека до 144 м шов устраивается на двух колоннах с привязкой последних к координационной оси, равной 500 мм относительно их геометрических осей;

б) при длине температурного блока более 144 м шов устраивается на двух осях со вставкой, равной 100 мм, а колонны смещаются относительно геометрических осей на 500 мм от каждой координационной оси внутрь блока.

2 Продольный температурно-деформационный шов − (Т. Д. Ш.) без перепада высот между смежными параллельными пролетами. Такие Т. Д. Ш. устраиваются на двух осях со вставкой (C), а колонны привязываются по правилам привязки крайних колонн. Размеры вставок (С) определяются в зависимости от вида каркаса и привязок его элементов к координационным осям, требуемых температурных зазоров, а в местах перепада высот учитывают также толщину стен.

3 Швы в перепадах высот параллельных пролетов в зданиях с железобетонными колоннами выполняются на двух колоннах со вставкой между координационными осями. Размер вставки между осями этих колонн принимается 500, 1000 или 1500 мм для перепада высот между пролетами одного направления.

4 Швы в перепадах высот взаимно перпендикулярных пролетов выполняются на двух колоннах со вставкой между координационными осями размером 500 или 1000 мм; при этом ось колонн продольных пролетов смещается с поперечной разбивочной оси на 500 мм.

Привязка колонн к разбивочным осям в местах расположения температурных и деформационных швов представлена в приложении Б.

 

Требования к компоновке помещений цеха

 

В соответствии с принципиальной компоновкой технологического потока цеха и основными параметрами производственного здания определяются площади помещений цеха, уточняется связь между планировкой отделений, принятой сеткой колонн и взаимным расположением пролетов в здании.

Площадь каждого отделения цеха может занимать несколько пролетов или один пролет, а также часть его по длине. Следует добиваться того, чтобы границы отделений совпадали с сеткой колонн здания. Частичное несовпадение границ отделений с сеткой колонн допускается только в зданиях ячейкового типа.

По границам соприкосновения основного производства с подсобно-производственными складами, вспомогательными и бытовыми зонами в производственном здании делаются проезды шириной не менее 4 м с воротами в противоположных концах здания. По условиям противопожарной безопасности эти одновременно эксплуатируемые проезды устраиваются не реже чем через 50 − 75 м.

На плане цеха показываются границы отделений, ход технологического процесса, ворота для въезда грузового транспорта, пути движения рабочих из административно-бытовых помещений к рабочим местам, а также пункты питания. Намечаются на плане места для размещения помещений и устройств внутрицехового обслуживания рабочих. Основные пешеходные пути могут проектироваться подземными, на уровне пола или на антресолях. Аналогичным образом могут располагаться объекты внутрицехового обслуживания или часть из них.

Конструктивные решения цеха

 

Конструктивные решения зданий зависят от требований, предъявляемых производством (степень агрессивности внутрицеховой среды, огнестойкость и др.), а также от района строительства (климатические условия, нагрузки, наличие соответствующих материалов и конструкций и т.д.). Они тесно связаны с объемно-планировочными решениями зданий.

Проектируемое производственное здание должно быть каркасного типа. Каркас одно- и многоэтажных промышленных зданий состоит из поперечных рам, образованных колоннами и несущими конструкциями покрытия (балки, фермы, арки и др.), и продольных элементов: фундаментных, подкрановых и обвязочных балок, подстропильных конструкций, плит покрытия и перекрытия и связей. Если несущие конструкции покрытий выполнены в виде пространственных систем – сводов, куполов, оболочек и др., то они одновременно являются продольными и поперечными элементами каркаса.

Конструктивная система несущего остова здания, форма и размеры конструктивных элементов зависят от применяемых для строительства материалов [3, 6, 8].

Выбор материалов для конструкций зданий определяется предъявляемыми к ним требованиями прочности, экономичности, долговечности, удобства возведения, стойкости к эксплуатационным воздействиям и воздействиям атмосферной среды. При выборе материалов необходимо учитывать также размеры пролетов и шаг колонн, высоту зданий, величину и характер действующих на каркас нагрузок.

Каркасы промышленных зданий монтируют в основном из сборных железобетонных конструкций, стали и реже из монолитного железобетона, древесины.

Основным материалом несущих конструкций одноэтажных промышленных зданий в настоящее время служит  железобетон. Это один из наиболее долговечных и стойких материалов для несущих конструкций; он хорошо сопротивляется действию огня и коррозии. С течением времени его прочность не только не уменьшается, но даже возрастает. Железобетонные конструкции дороже металлических, однако для их изготовления требуется меньше капиталовложений в производство, чем для металлических конструкций. В условиях эксплуатации железобетонные конструкции выгоднее металлических, поскольку железобетон устойчивее против коррозии, обычно не требует защитной отделки и окраски, вызывающей значительные ежегодные затраты. Лишь в отдельных случаях при очень агрессивной среде железобетонные конструкции приходится защищать пленками или окраской.

При выборе каркаса из  стальных элементов необходимо учитывать величину пролетов, режим работы кранов, величи­ну нагрузок от кранов и покрытия и другие факторы. Стальные конструкции элементов каркаса применяют главным образом в цехах заводов, в которых используют краны тяжелого и непрерывного режима работы. При этом необходимо широко применять легкие конструкции массового изготовления. Разработаны трубчатые фермы пролетом 24, 30 и 36 м, а также колонны с применением труб и широкополочных двутавров.

Цельнометаллические конструкции для каркаса одноэтажных зданий применяют главным образом при строительстве зданий металлургической промышленности или, например, заводов тяжелого машиностроения, где железобетон нецелесообразен из-за специфических условий работы конструкций: здесь велики крановые нагрузки, неравномерны интенсивные тепловые воздействия на конструкции лучистого тепла от печей или расплавленного металла.

Несущий металлический каркас целесообразен также при большой высоте одноэтажных зданий, превышающей 15–18 м. В этих условиях затруднителен монтаж железобетонных колонн, а возведение их из монолитного железобетона неэкономично из-за потребности большого расхода леса на подмости и опалубку.

При больших размерах пролетов (свыше 24 м) обычно применяются металлические конструкции покрытий. Они в этом случае легче и дешевле железобетонных и хорошо сочетаются с железобетонными колоннами, образуя смешанную каркасную систему.

Кроме того, стальные конструкции широко используются в виде отдельных элементов зданий с железобетонным несущим каркасом: в подкрановых балках, монорельсах, подвесных крановых путях, площадках под технологическое оборудование, пожарных и служебных лестницах, огнестойких дверях и воротах, оконных и фонарных переплетах, а также в виде элементов связей для создания пространственной жесткости зданий.

Деревянные несущие конструкции дешевы и просты в изготовлении, но недолговечны, так как подвержены возгоранию и гниению. Поэтому они применяются только в небольших подсобных зданиях, в производственных зданиях для сельского хозяйства. Деревянные несущие конструкции также эффективно используются в сборно-разборных зданиях, применяемых при производстве строительных работ на вновь осваиваемых территориях, при строительстве временных сооружений.

Каркас одноэтажных промышленных зданий состоит из поперечных рам, образованных колоннами и несущими конструкциями покрытия (балки, фермы, арки и др.), и продольных элементов: фундаментных, подкрановых и обвязочных балок, подстропильных конструкций, плит покрытия и связей. Если несущие конструкции покрытий выполнены в виде пространственных систем – сводов, куполов, оболочек, складов и других, то они одновременно являются продольными и поперечными элементами каркаса [6, 8].

Элементы каркаса подвергаются силовым и несиловым воздействиям. Силовые воздействия возникают от постоянных и временных нагрузок. В связи с этим элементы каркаса должны отвечать требованиям прочности и устойчивости.

При несиловых воздействиях внешней и внутренней среды в виде положительных и отрицательных температур, тепловых ударов, жидкой и парообразной влаги, воздуха и содержащихся в воздухе химических веществ элементы каркаса должны отвечать требованиям долговечности.

Восприятие ветровых нагрузок, действующих вдоль зданий, осуществляется системой продольных связей, устанавливаемых в каждом ряду колонн примерно в середине температурного блока.

Поперечная жесткость каркаса обеспечивается жесткостью заделки колонн в стакан фундаментов.

Совместная пространственная работа конструкций зданий обеспечивается созданием в их верхней части жесткой диафрагмы из плит покрытия, стыки между которыми для этой цели замоноличиваются цементным раствором, а сами плиты привариваются к основным несущим конструкциям.

Сетки колонн одноэтажных промышленных зданий принимаются, как правило, кратными 6 м (60 М). Наиболее распространенные размеры пролетов одноэтажных зданий без мостовых кранов 12, 18 и 24 м, а для зданий, оборудованных мостовыми кранами, − 18, 24, 30 м и более, кратные 6 м.

Стеновые ограждения проектируются самонесущими или навесными. Материалом стен могут служить железобетон в виде панелей различных конструкций, металл в виде стеновых панелей с эффективным утеплителем типа «сэндвич», естественные и искусственные камни и др.

Конструкции современных стеновых «сэндвич-панелей» и панелей для покрытия промышленных зданий представлены на рисунке 5.1.

Покрытие, играющее важную роль в архитектуре одноэтажных производственных зданий, может проектироваться из плоскостных, пространственных или смешанных конструкций.

При применении сборных железобетонных стропильных конструкций для покрытий одноэтажных зданий, в которых не требуется устройство верхней разветвленной сети коммуникаций, рекомендуется при пролетах L ≤ 18 м применять железобетонные балки. При наличии разветвленной сети коммуникаций значительных габаритов, располагаемых в межферменном пространстве, а также при больших нагрузках на несущие конструкции от покрытия и подвесного транспорта рекомендуется применять железобетонные или стальные фермы.

При 12-метровом шаге колонн стропильные конструкции покрытия могут быть расположены как с шагом 12 м, так и с шагом 6 м; в последнем случае в состав каркаса вводят подстропильные конструкции. Первая схема характерна для зданий с мостовыми кранами, вторая – для зданий с подвесным транспортом или подвесным потолком.

Пути мостовых кранов должны проектироваться с учетом условий их обслуживания. Осмотр и ремонт крановых путей в обычных условиях (при малой напряженности работы мостовых кранов) выполняются с тормозных устройств или подкрановых балок в перерывах работы крана.

Рисунок 5.1 – Конструкция «сэндвич-панелей»

В пролетах промышленных зданий, оборудованных мостовыми кранами весьма тяжелого режима работы (независимо от их числа) или кранами тяжелого и среднего режимов работы (при числе их в пролете более двух) либо круглосуточной непрерывной работе, должен быть обеспечен безопасный проход людей вдоль крановых путей и во время работы мостовых кранов. Для этого поверх тормозных устройств делают настил, огражденный со стороны крана перилами. В этих случаях конструкция колонн и их привязки к разбивочным осям должны обеспечивать возможность прохода (при работе крана) между гранью колонны и концом крана (или через проем в колонне). Проход должен иметь ширину не менее 400 и высоту не менее 1800 мм.

Пути мостовых кранов должны быть оборудованы лестницами, расположенными не реже чем через 200 м, и посадочными площадками для кранов. При большой высоте здания лестницу делают из нескольких маршей с промежуточными площадками.