Общие принципы проектирования конструктивных элементов

ПРОМЫШ­ЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

На первом этапе проектирования определяют функцио­нальное назначение и место конст­руктивного элемента в здании.

На втором этапе решения поставленной задачи возникает необходимость всю совокупность воздействий, которым подвергается проектируемый элемент в процессе изготовления, доставки на постройку, монтажа и последую­щей эксплуатации, схематизировать и представить в виде системы про­стейших воздействий. Такая схема­тизация может быть справедливой в том случае, если последствия схе­матизированных воздействий будут аналогичны последствиям, возникаю­щим в действительных условиях.

По природе возникновения могут быть выделены следующие внешние воздействия:

воздействия, определяемые местом рассматриваемого элемента в общей конструктивной схеме здания;

воздействия, вытекающие из при­родно-климатических условий и др. осо­бенностей района строительства;

воздействия, вызываемые условия­ми эксплуатации помещений и работой расположенного в них технологиче­ского оборудования;

воздействия, возникающие в про­цессе производства строительных ра­бот, изготовления и монтажа деталей.

Различные воздействия могут быть разовыми или повторяющимися в те­чение всего периода эксплуатации зда­ния, могут накладываться одно на другое или действовать независимо, быть главными, определяющими и ма­лозначительными. Выявление всех воздействий, играющих основную роль в решении рассматриваемого конст­руктивного элемента,— главная зада­ча этого этапа.

Основная задача третьего этапа кон­струирования - выявить все последствия, обусловлен­ные основными видами воздействий, с учетом вероятности их возникнове­ния, повторяемости и совпадения. Все воздействия, как силовые, так и несиловые (температура, влаж­ность, солнечная радиация и др.), способны вызвать в рассматриваемом элементе различные деформации, пе­ремещения, изменения физико-меха­нических свойств материалов, из которых состоит элемент. Последствия перечисленных воздействий могут но­сить обратимый характер, когда после прекращения их влияния на элемент или материалы последние восстанав­ливают свои первоначальные каче­ства, и необратимые, навсегда видо­изменяющие первоначальное положе­ние элемента, его размеры, свойства, структуру.

На четвертом этапе устанавливают требования, которым должен удов­летворять конструируемый элемент. Эти требования вытекают из функ­ционального его назначения и осно­вываются на опыте строительства и эксплуатации подобных конструкций и рекомендаций, полученных по итогам научных исследований в этой обла­сти. Указанные требования устанав­ливают допустимые пределы возмож­ных последствий, нормируют сроки службы и эксплуатационные качества элемента, его эстетические качества, степень индустриальности.

Требования, предъявляемые к эле­менту, предопределяют его прочность и устойчивость, изолирующую способ­ность, долговечность, огнестойкость, гигиеничность, художественную вы­разительность, строительную техно­логичность, технико-экономическую целесообразность. Устанавливают их исходя из значимости и капиталь­ности строящегося здания в соответст­вии с действующими нормами проек­тирования, указаниями, инструкциями и другой технической документацией. После того, как четко выявлены и схематизированы все воздействия, которым подвергается проектируемый элемент, определены последствия, ими вызываемые, а также уточнены предъ­являемые к нему требования, предо­ставляется возможным подойти к ос­новному, пятому, этапу решения зада­чи — выбору замысла конструкции на основе сопоставления различных ва­риантов ее решения и с использо­ванием различных строительных ма­териалов.

Принципиальное решение конст­рукций, включая выбор материалов, требующихся для ее осуществления, должно сопровождаться проведением необходимых расчетов для установле­ния размеров как самой конструк­ции, так и составных ее частей. При этих расчетах используют все знания в области строительной физики, сопро­тивления материалов и др.

После определения всех размеров и графического отображения конст­руируемого элемента важно дать ему всестороннюю технико-экономическую оценку и сравнить с другими имею­щимися решениями.

КАРКАСЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

Каркас одноэтажного промышлен­ного здания обычно состоит из попе­речных рам, образованных колоннами и несущими конструкциями покрытия (балки, фермы, арки и др.) и про­дольных элементов: фундаментных, подкрановых, обвязочных балок, под­стропильных конструкций, плит пок­рытия и связей. Когда несущие кон­струкции покрытий выполняют в виде пространственных систем — сводов, куполов, оболочек, складок и др., они одновременно являются продольными и поперечными элементами каркаса.

Материалом для устройства кар­каса служат преимущественно желе­зобетон и реже сталь. При выборе материала каркаса руководствуются характером силовых и несиловых воз­действий, воспринимаемых каркасом, а также учитывают размеры пролетов, шага колонн, высоту здания, место строительства, требования огнестой­кости и технико-экономические сооб­ражения.

В одноэтажных производственных зданиях допускается применять сталь­ные несущие конструкции:

а) для стропильных и подстро­пильных конструкций: в отапливаемых зданиях с пролетами 30 м. и более; в неотапливаемых зданиях и навесах различного назначения с асбестоцементной кровлей с пролетами до 12 м включительно при грузоподъемности подвесного подъемно-транспортного оборудования более 2 т, с пролетом 18 м; при грузоподъемности подвес­ного подъемно-транспортного обору­дования более 3,2 т; в зданиях и навесах пролетом 24 м и более; в неотапливаемых однопролетных зда­ниях с рулонной кровлей с проле­тами 30 м и более, а в многопролет­ных зданиях — с пролетами 18 м и более; в зданиях с подвесным подъемно-транспортным оборудова­нием грузоподъемностью более 5 т либо другими подвесными устройст­вами, создающими нагрузки, превышающие предусмотренные для типо­вых железобетонных конструкций; в зданиях на участках с развитой сетью подвесного конвейерного тран­спорта; в зданиях с расчетной сей­смичностью 8 баллов с пролетами 24 м и более; в зданиях с расчетной сейсмичностью 9 баллов с пролетами 18 м и более, а также в случаях возведения зданий в труднодоступ­ных районах строительства; в зда­ниях с большими динамическими нагрузками (копровые цехи, взрыв­ные отделения и др.); над горячими участками цехов с интенсивным тепло­излучением при температуре нагрева поверхности конструкций более 100° С (холодильники прокатных цехов, отде­ления нагревательных колодцев, печ­ные и разливочные пролеты и т. п.) и др.;

б) колонны: в зданиях при высоте их от пола до низа стропильных конструкций более 18 м; при наличии мостовых кранов общего назначения

грузоподъемностью 50 т и более неза­висимо от высоты колонн, а также при меньшей грузоподъемности кра­нов тяжелого режима работы; при шаге колонн более 12 м; при двухъ­ярусном расположении мостовых кранов;

в) для подкрановых балок, светоаэрационных фонарей, ригелей и стоек фахверка;

г) для типовых легких несущихи ограждающих конструкций комплек­сной поставки (в этом случае могут применяться стальные и железобетон­ные колонны).