Конструктивные решения одноэтажных производственных зданий с железобетонным каркасом

1.

Конструктивные решения одноэтажных
производственных зданий с железобетонным
каркасом.
В подавляющем большинстве случаев конструкции
одноэтажных и многоэтажных производственных
зданий решается в каркасной конструктивной
системе.
Несущим
остовом
одноэтажных
каркасных
производственных зданий являются поперечные рамы
и связывающие их продольные элементы.
Поперечные рамы каркаса состоят из стоек, жестко
заделанных в фундаменты и ригелей (ферм или балок),
опертых на эти стойки.
Продольные элементы остова включают в себя
фундаментные, обвязочные и подкрановые балки,
несущие конструкции ограждающей части покрытия и
связи.
В массовом промышленном строительстве до
последнего времени наиболее широко использовались
сборные железобетонные конструкции. В настоящее
время значительно увеличилась также применение
стальных конструкций и монолитного железобетона.
Железобетонные конструкции производственных
зданий имеют следующие преимущества: высокую
огнестойкость и влагостойкость, малый расход металла,
наличие развитой базы стройиндустрии, возможность
применения местных материалов для заполнителей бетона,
возможность получения разнообразных пластических форм,
возможность снижения массы конструкций в результате
применения легких заполнителей.
К отрицательным сторонам железобетонных конструкций
относятся: малая ремонтопригодность, большая масса,
малая стойкость к щелочам и кислотам, сложность
устройства стыков при использовании сборных элементов.

2.

Деформационные швы в промышленных зданиях
Для
ограничения
усилий,
возникающих
в
конструкциях от перепада температур, здание
разрезается температурно-деформационными швами
на отсеки (температурные блоки), размеры которых
(длина А и ширина Б, см. рис. 4) зависят от материала
каркаса, теплового режима здания и климатических
условий района строительства. Эти размеры
определяются расчетом
Все деформационные швы, какие предусматривают в
промышленных зданиях, классифицируют:
По назначению:
- температурно-деформационные (ТДШ);
- осадочные;
- антисейсмические.
По расположению:
- продольные;
- поперечные.

3.

Железобетонный каркас одноэтажных промышленных
Железобетонный каркас одноэтажных зданий
включает систему фундаментов, колонн, стропильных и
зданий
подстропильных конструкций (если шаг колонн больше
шага стропильных конструкций), подкрановых и
обвязочных балок, а также связей жесткости.
Поперечную раму каркаса образуют колонны,
которые жестко связаны с фундаментом и шарнирно со
стропильными конструкциями (балками или фермами)
верхние
пояса
которых
развязаны
системой
горизонтальных связей (в прогонных покрытиях) или
сплошным плитным покрытием

4.

5.

Железобетонные колонны
Колонны в системе каркаса воспринимают вертикальные и
горизонтальные постоянные и временные
нагрузки. Для
массового индустриального строительства разработаны типовые
конструкции сборных железобетонных колонн для зданий с
опорными мостовыми кранами и для бескрановых зданий.
Колонны
сборного
железобетонного
каркаса
подразделяются на две группы:
– колонны для зданий, необорудованных мостовыми
кранами, или с подвесными кранами имеют сечение 300×300мм
или 300×400 мм и высоту до 14,4 м
– колонны для зданий, оборудованных мостовыми кранами
с консолями для опирания на них подкрановых балок. Колонна
для мостового крана состоит из надкрановой и подкрановой
частей. Надкрановая часть служит для опирания несущей
конструкции покрытия и называется надколонником.
Размеры сечения колонн зависят от нагрузки и длины
колонн, их шага и расположения (в крайних или средних
рядах).

6.

Фундаменты
По способу возведения фундаменты делят на
монолитные и сборные.
Под колонны каркасного здания устраивают, как правило,
столбчатые фундаменты с подколонниками стаканного типа,
а стены опирают на фундаментные балки.
Ступени плиты всех фундаментов имеют единую
унифицированную высоту 300 мм или 450 мм.
В верхней части подколонника устроен стакан для
установки в него колонны.
Обрез фундамента под железобетонные колонны
располагают на отметке -0.15 м независимо от грунтовых
условий. Такое решение дает возможность:
- осуществить монтаж конструкций наземной части
после того, как произведена обратная засыпка котлована,
- устроить подготовка под полы,
- проложить все коммуникации,
- предотвратить попадания воды в котлован в условиях
просадочных грунтов.

7.

Фундаментные балки
Наружные и внутренние самонесущие стены зд.
устанавливают на фундаментные балки, посредством
которых нагрузку передают на фундаменты колонн
каркаса
Сечение может быть тавровым, трапециевидным и
прямоугольным
На
поверхности
земли
вдоль
фундам.балки устраивают отмостку или
тротуар.

8.

Железобетонные подкрановые балки
Железобетонные подкрановые балки служат опорами
для рельсов, по которым передвигаются мостовые краны,
они также обеспечивают продольную пространственную
жесткость каркаса здания. Подкрановые балки для шага
колонн 6 м имеют тавровое сечение и высоту 1 м, а балки
для шага колонн 12 м имеют двутавровое сечение и высоту
1400 мм.

9.

Несущие конструкции покрытий
Подразделяют на :
- Стропильные: плоскостные - балки, фермы, арки и
рамы.
пространственные – оболочки, складки,
купола, своды и висячие системы.
- Подстропильные: - балки, - фермы.
- Несущие элементы ограждающей части покрытия:
– в виде: крупноразмерных плит.
Железобетонные балки
применяют для устройства покрытия в промышленных
зданиях при пролетах 6, 9, 12, 18м.

10.

Железобетонные фермы
Железобетонные фермы применяют обычно для
перекрытия пролетов 18, 24 и 30м, их устанавливают с
шагом 6 или 12м.
В номенклатуре типовых сборных ж/б конструкций
распространение получили:
- фермы сегментного очертания
- фермы с параллельными поясами.
Для зданий, где необходимо устройство в
межферменном пространстве вспомогательных помещений
или коммуникаций применяют безраскосные фермы со
стойками через 3м.
При плоском покрытии стойки фермы пропускают за
пределы верхнего пояса и они служат опорами для плит
покрытия.

11.

Подстропильные конструкции
применяют в промышленных зданиях, когда
технологический процесс требует широкого шага колонн
каркаса, то несущие конструкции покрытия опирают на
подстропильные конструкции.
Ж/б подстропильные конструкции изготавливают:
- в виде балок высотой 1500мм,
- или в виде ферм высотой 2200 или 3300мм

12.

Стальной каркас одноэтажных промышленных зданий
Стальные каркасы применяют в цехах при
больших пролетах 30м и более, при значительных
крановых нагрузках 32т, высоте 14,4м, в зданиях со
значительными динамическими нагрузками, при
сжатых сроках строительства, в труднодоступных и
отдаленных районах.
Преимущества: высокая механическая прочность,
технологичность.
Недостатки: малая коррозионная стойкость, малая
огнестойкость.
Стальной каркас одноэтажных промышленных
зданий имеет конструктивную схему аналогичную
железобетонному каркасу.
Стальные колонны
Стальные колонны состоят:
- из стержня, который является основной
несущей частью колонны,
- оголовка, выполняющего функцию опоры для
расположения вышележащих конструкций,
- базы, с помощью которой стержень колоны
надежно присоединяется к фундаменту.
Стальные колонны каркаса в зависимости от
из поперечного сечения разделяются на:
- сплошные постоянного сечения с консолью,
для пролетов с кранами гр. до 20т и высотой до 9,
6м,
- переменного сечения сплошные и решетчатые
(при большей высоте и грузоподъемности.
Воспринимают совместно нагрузки от покрытия и
от кранов.
- раздельные, в которых шатровая и подкрановые
ветвь воспринимают нагрузки независимо друг от
друга (в зданиях с кранами гр. 125т и более,
колонны раздельно воспринимают нагрузки от
покрытия и от кранов)

13.

Стальной каркас производственного здания со
стропильными и подстропильными фермами
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
- фундамент;
- стальная колонна;
- фундаментная балка;
- стойка фахверка;
- подстропильная ферма;
- стропильная ферма;
- металлические прогоны;
- металлический профилированный лист;
- утеплитель по пароизоляции;
- цементно-песчаная стяжка;
- кровельный рубероидный ковер;
- стальная подкрановая балка;
- ходовой мостик.

14.

15.

Нагрузку от колонн на фундаменты передают через
башмаки, которые крепят у фундаментам анкерными
болтами.
Конструкции базы зависят от способа опирания
колонны, сечения колонны, нагрузки.
Сплошного сечения с небольшим опорным моментом,
имеют базу из толстых опорных плит, при этом под торец
колоны укладывают стальной лист.
Для обеспечения равномерного давления по всей
площади листа и лучшего восприятия опорного момента у
колонны с внецентренно сжатые со значительными
опорным моментом устраивают опорную базу в виде
траверсы, размеры которой устанавливают расчетом.
Траверсы выполняют сварными из листов или швеллеров
Базы к фундаментам крепят анкерными болтами,
закладываемыми в фундамент при их изготовлении. Базу,
включая опорный лист и анкерные болты, заглубляют ниже
отметки чистого пола и обетонируют. Это освободит пол
вокруг колонны и защитит базу от коррозии.

16.

Фундаменты
Фундаменты под металлические колонны отличаются
от фундаментов под ж/б колонны тем, что жесткое их
взаимное соединение достигается не заделкой нижней
части колонны в стакан фундамента, а соединением их
анкерными болтами.
В связи с этим обрез фундамента в зависимости от
высоты базы закладывают на отметке -0,700 или -1,000мм.
При отсутствии развитой базы верх подколонника
располагают на отметке -0,200м
Балки.
Фундаментные балки при стальных каркасах
выполняют железобетонными.
Обвязочные балки в стальном каркасе устраивают из
одного профиля (швеллера, двутавра) или составного
сечения.
Подкрановые балки опирают на колонны постоянного
сечения через консоли, а в ступенчатых – на уступы колонн.

17.

Стальные несущие конструкций покрытий
В состав стальных несущих конструкций покрытий
входят прогоны, стропильные и при необходимости
подстропильные фермы, опорные стойки, горизонтальные и
вертикальные связи. Шаг стропильных ферм принимают 6
или 12 м.
Стальные фермы применяют:
- с параллельными поясами
- полигональные
- треугольные
Типы решеток:
- треугольная
- треугольная с дополнительной стойкой
- раскосные решетки: входящие раскосы, нисходящий,
крестовые решетки
Расстояние между уздами верхнего пояса ферм равна
3м.
При необходимости расстояние может быть уменьшено
до 1,5 м., благодаря установки дополнительных
шпренгельных стоек.
Стропильные конструкции выполняются без боковых
стоек, т.к. они уже смонтированы на колоннах. Крепление к
стойке осуществляется с помощью накладных деталей.

18.

19.

Конструктивное решение свотоаэрационных фонарей
Фонарями называют остекленные или частично
остекленные надстройки на покрытии здания,
предназначенные
для
верхнего
освещения
производственных площадей, удаленных от оконных
световых проемов, а также для необходимого
воздухообмена в помещениях.
По назначению фонари подразделяют на световые,
аэрационные и комбинированные (светоаэрационные)
выполняющие функции освещения и проветривания.
Светопропускающие
ограждения
фонарей
выполняют одно-, двух-, трех- и даже четырехсложными,
что определяется теплотехническими условиями,
исключающими появление конденсата на внутренних
поверхностях стекол в холодное время года.

20.

По
профилю
сечения
фонари
бывают
прямоугольные, трапециевидные, треугольные, Мобразные, шедовые и зенитные.

21.

Основными элементами каркаса фонаря являются
стальные конструкции в виде фонарных панелей,
фонарных ферм, торцовых ферм-панелей и
связей по фонарям.
Фонарные панели с навешенными на них
переплетами образуют световой фронт. Их длина
соответствует шагу стропильных ферм, а высота —
количеству ярусов переплетов. Световые проемы
ограничены сверху обвязочным швеллером, а снизу
— специальным гнутым профилем борта фонаря
Шаг вертикальных стоек 3 м. Фонарная
ферма надстраивается над стропильной фермой, в
ее плоскости и образует поперечник фонаря. Она
состоит из верхнего пояса, стоек и раскосов.
Торцовая ферма-панель усилена соответствующими
фермам раскосами.

22.

Зенитные фонари
Зенитные фонари бывают точечные (устанавливаемые отдельно
по площади покрытия) и секционного типа. Секции к несущим
элементам прикрепляют шурупами. Купола зенитных фонарей
имеют размеры 1400X1600 мм, а панели из органического стекла г—
1600мм х 6200 мм.
Для аэрации можно использовать зенитные фонари, в которых
колпаки устраивают открывающимися или в стаканной части
предусматривают щели с регулируемыми жалюзи.
Светопроницаемые купола устанавливаются над отверстиями
в плитах покрытия; своды — над отверстием, образованным
пропуском плиты.
Фонари состоят из стального стакана трапециевидного сечения,
установленного над отверстием в покрытии; деревянной опорной
рамы, заведенной в верхнюю часть стакана, и светопроницаемого
ограждения в виде двухслойных куполов или сводов.
Теплоизоляционные свойства покрытия сохраняются

23.

24.

Конструктивное решение ограждающей части покрытия
Покрытия промышленных зданий состоят из
несущей и ограждающей частей.
Несущие элементы ограждающей части
покрытия.
При плоских и скатных несущих конструкциях
покрытия
промышленных
зданий,
несущие
элементы ограждающей части покрытий могут
быть выполнены с применением
прогонов,
по
которым
укладывают
мелкоштучные плиты,
и в виде крупноразмерных плит.

25.

Беспрогонные покрытия
Для устройства беспрогонных покрытий
используют крупноразмерные панели, которые
опирают непосредственно на несущие
конструкции покрытия.
Крупноразмерные плиты служат не только
ограждающей частью покрытия, но и
обеспечивают пространственную жесткость
покрытия в целом.
Длину панелей принимают равной шагу
стропильных конструкций покрытия (6 и 12 м).
Ширину панелей увязывают с размерами
несущей конструкции покрытия и с учетом
нагрузки, действующей на покрытие.
Ширина ребристых плит 3м, доборных –
1,5м.
Ребристые плиты выполняют из тяжелого
железобетона,
- с основными продольными ребрами
расположенными по краям,
- с поперечными ребрами
- и армированной полкой.
Эти плиты наиболее универсальны их
применяют в утепленных и холодных покрытиях
неотапливаемых зданий.
Плиты из легкого бетона (керамзитобетонные
…) применяют для устройства теплых покрытий.
Плиты
из
армопенобетона
и
из
легкого
армированного бетона, размером: 1.5х6м.
Они
одновременно
и
несущие
и
теплоизоляционные элементы. В зависимости от
теплотехнических
требований
толщину
плит
назначают различной. Эти плиты применяют в
зданиях с нормальным температурно-влажностным
режимом.

26.

Покрытия по прогонам.
Прогоны воспринимают нагрузку от кровли и передают ее на стропильные конструкции.
Прогоны выполняют сплошного сечения и решетчатые.
А) – стальные прогоны из гнутых и прокатных
профилей.
Б) – железобетонные прогоны.
При прогонной схеме покрытия применяют легкие эффективные
крупноразмерные панели, плиты, настилы и листовые конструкции. Двухслойные
панели (монопанели) представляют собой конструкцию, состоящую из
профилированного стального листа (настила), утеплителя и покровного слоя.
Ширина 1м, длина 12м.

27.

1 – стальной прогон,
2 – стальной профилированный настил,
3 – слой кровельного материала насухо,
жесткие минераловатные плиты, кровля.

28.

Конструктивное решение ограждающей части покрытия
Покрытия промышленных зданий состоят из несущей и ограждающей частей.
В состав ограждающей части покрытия могут входить:
несущий настил, поддерживающий ограждающие вышерасположенные элементы;
пароизоляция, предохраняющая вышерасположенный теплоизоляционный слой от
увлажнения водяными парами, проникающими в ограждающую конструкцию покрытия из
помещений;
теплозащитный слой, устраиваемый для защиты помещений от теплопотерь зимой
и перегрева летом. Толщина теплозащитного слоя из эффективных теплоизоляционных
материалов (легких бетонов, минераловатных плит и др.) определяется по расчету;
выравнивающий слой (стяжка), предназначенный для выравнивания нижерасположенного слоя из цементного раствора или асфальта;
кровля (водоизоляционный слой из рулонных или листовых материалов), служащая
для защиты помещений от атмосферных осадков;
защитный слой, устраиваемый из крупнозернистого песка или мелкозернистого
гравия на битумной смазке для защиты кровли от воздействия прямых солнечных лучей.

29.

В зависимости от температурно-влажностного режима помещений покрытия могут быть утепленные и
холодные.
Утепленные покрытия устраивают в отапливаемых помещениях, а также в зданиях с незначительными
избыточными тепловыделениями (термические цехи, цехи горячей штамповки и др.).
Над неотапливаемыми помещениями, а также в горячих цехах со значительными тепловыделениями
устраивают холодные покрытия, в которых отсутствуют теплоизоляционный слой и пароизоляция.
В зависимости от эксплуатационного режима
ограждающая
часть
покрытий
может
быть
вентилируемой, частично вентилируемой и
невентилируемой.
Вентилируемые покрытия устраивают также в
южных районах для обеспечения защиты помещений
от перегрева. Кроме того, вентиляционные продухи
обеспечивают
повышение
надежности
и
эксплуатационных качеств покрытия.

30.

Стены производственных зданий
Стены должны удовлетворять следующим
основным требованиям:
- обеспечить поддержание необходимого
температурно-влажностного режима в здании;
- быть прочными и устойчивыми под
воздействием
статических
и
динамических
нагрузок;
- быть огнестойкими и долговечными,
стойкими к агрессивным средам;
- быть технологичными в устройстве и иметь
хорошие эксплуатационные качества; иметь,
возможно, меньшую массу и хорошие техникоэкономические показатели.
- быть индустриальными,
- быть эстетичными.
Стены
зданий
с
взрывоопасными
производствами
должны
быть
легкосбрасываемыми от воздействия взрывной волны.
Стены производственных зданий могут
быть:
- из мелкоразмерных элементов,
- - на основе бетона,
- - на основе металла.

31.

Стены на основе бетона
Стены из железобетонных и легкобетонных
панелей.
Стены из железобетонных и легкобетонных
панелей являются наиболее индустриальными. Их
устраивают в отапливаемых и неотапливаемых зданиях
независимо от материала конструкций каркаса при шаге
колонн 6 и 12 м.
Высота панелей 1,2 и 1,8 м, используются также
панели высотой 0,9 и 1,5 м.
Низ первой (цокольной) панели совмещают, как
правило, с отметкой пола здания.
Верхний ряд панелей в пределах высоты помещения
рекомендуется
устанавливать
ниже
несущих
конструкций покрытия на 0,6м.

32.

Конструкция
панелей
может
быть
однослойной
или
слоистой.
Для неотапливаемых зданий применяют железобетонные ребристые,
часто-ребристые и плоские панели.
Однослойные панели выполняют обычно из легкого или ячеистого бетона.
Панели ж\б толщина 80мм, используются для неотапливаемых зданий, высота
1,2м, 1,8м, длина 6м, 12м.

33.

Стены на основе металлов
Облегченные вертикальные ограждения
Для неотапливаемых зданий и зданий с избыточными тепловыделениями в качестве конструкций
облегченных стен используют асбестоцементные, алюминиевые и стальные листы.
Асбестоцементные листы применяют: усиленного профиля длиной 1200 и 2500 мм, шириной 994,
волнистые. Листы навешивают рядами снизу вверх на стальные или деревянные ригели с напуском друг па
друга в 100 мм и по ширине — на одну волну. Листы к ригелям крепят крюками или шурупами с прокладкой
шайб для водонепроницаемости и эластичности креплений.
Волнистые, ребристые и плоские алюминиевые и стальные листы толщиной 0,7—1,8 мм имеют длину
от 2 до 12 м.
Для
отапливаемых
зданий
применяют
асбестопенопластовые,
асбестодеревянные,
асбестометаллические, алюминиевые, каркасные и бескаркасные (типа «сэндвич») панели.
1 тип. Двухслойная стена, состоящая из из наружного оцинкованного
и окрещенного
профилированного листа и теплоизоляционного из минероловатного мата или другого трудносгораемого
материала. Применяют в однопролетныхскладскиъ зданиях, к которым не предъявляют ни каких
эстетических требований.
2 тип. Каркасные панели шириной 3 м и длиной 3—12 м. Они состоят из стальной рамы, обшивки из
стального профилироного листа, утеплителя из минваты, внутреннего - цементно-стружечной плиты.
Стыки закрываются нащельниками.
3. тип. Устройство стен из бескаркасных панелей типа «сэндвич» является весьма эффективным. При
этом обшивки из профилированных листов соединяются между собой утеплителем. Панели крепят к
ригелям болтами за внутреннюю обшивку. Длина 6 м.
При этом цокольная часть выполняется из цокольной стеновой панели или из кирпичной кладки.

34.

35.

Разрезка стен
определяется характером остекления, которое
может быть ленточным или проемным
Для навесных панелей характерна
горизонтальная разрезка, позволяющая
крепить панели непосредственно к
колоннам каркаса или фахверка.
Вертикальная разрезка стен из
панелей характерна
для самонесущих
стен.
По расположению панелей на фасаде
они подразделяются на цокольные,
рядовые, простеночные и карнизные.