Конструкции промышленных зданий
Производственные здания, как правило, строят по каркасной схеме. В качестве основных схем каркасов производственных зданий приняты стоечно-балочные системы, выполняемые из унифицированных изделий. Для одноэтажных однопролетных зданий получили распространение также рамные и арочные (распорные) каркасы. Если несущие конструкции покрытий выполняют в виде пространственных систем - сводов, куполов, оболочек, складок и других, то они одновременно являются продольными и поперечными элементами каркаса.
Это приводит к более быстрой сборке на строительной площадке. Модульная конструкция может обеспечить решение целого ряда неотложных потребностей. Краткосрочное размещение складские помещения расширение квартир и офисов санитарное оборудование. Из-за высокой коррозионной стойкости используемая нами сталь особенно подходит для опорных конструкций для солнечных систем. Структуры сделаны для измерения и очень просты в установке. Многие поставщики солнечных панелей заменяют свои алюминиевые профили сталью из-за ее сопротивления и способности переносить большие веса.
Выбирая материал, надо учитывать размеры пролетов и шаг колонн, высоту зданий, величину и характер действующих на каркас нагрузок, параметры воздушной среды производства, наличие агрессивных факторов, требования огнестойкости, долговечности и технико-экономические предпосылки. Стоимость материалов и конструкций, их транспортирование часто превышает 60% от общей стоимости строительства зданий. Поэтому одна из актуальных задач повышения технического прогресса в строительстве - снижение материалоемкости и массы конструктивных элементов зданий.
Используемая сталь имеет покрытие из цинка и магния. Это покрытие по меньшей мере в 10 раз более устойчиво к коррозии, чем оцинкованная сталь, даже в экстремальных погодных условиях. Дополнительная информация о нашей стали. Для ремонта особенно подходит холоднокатаный прокат. Детали предварительно настроены и предварительно собраны на заводе. Панели или решетки легкие и поэтому просты в установке, даже в труднодоступных местах.
Преимущества использования гипсокартона особенно важны для пола. Вода или бетон не нужны в конструкции, и вес почвы значительно уменьшается. Холоднокатаные стальные конструкции - отличное решение для строительства коммерческих зданий. Возможность достижения больших пространств и, следовательно, больших открытых площадок без опорных столбов. Гибкость в изменении здания с течением времени, обеспечение обширной сборной конструкции, поэтому сокращенная длительность строительства. Их цель состоит в том, чтобы противостоять нормально, эти значения найдены и передают заряды от 0, 2% до 0, 3%.
Варианты выполнения несущего каркаса
В производственном строительстве возможны три варианта выполнения несущего каркаса зданий: железобетонный, стальной и смешанный (колонны железобетонные, фермы или балки покрытия - стальные или деревянные).
В отдельных случаях при соответствующем обосновании может быть применен неполный каркас с несущими каменными стенами. Вариант каркаса выбирают с учетом параметров пролетов, вида и грузоподъемности внутрицехового подъемно-транспортного оборудования, степени агрессивности среды производства, противопожарных требований, технико-экономических показателей и других факторов.
Если сплав имеет здание к опорам, более высокая концентрация углерода, поддерживая объем в 2, 0%, производит плавильные печи, которые в архитектуре, не будучи противостоящими стали, являются хрупкими и не являются несовместимыми деформациями. можно их подделать, но их нужно формовать. Они имеют определенную степень движения, но по сравнению с размерами здания смещения этого здания настолько малы, что на первый взгляд кажется неподвижным и без деформации. Тело не движется в одном направлении, если применяются другие силы той же величины, и направление, направленное в противоположном направлении, отменяет его.
При выборе материалов и вида конструкций зданий учитывают также специфику местной строительной промышленности, геологические и климатические условия района строительства и архитектурно-художественные требования.
Детали конструкции каркаса
Каркас одноэтажного производственного 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 ит. п., они одновременно являются продольными и поперечными элементами каркаса. Каркасы многоэтажных производственных зданий из унифицированных железобетонных элементов заводского изготовления бывают с балочными или безбалочными перекрытиями.
Когда это происходит, говорят, что тело находится в равновесии. Когда ураганный ветер воздействует на высокое здание, и он неправильно укоренен в земле или уравновешен собственным весом, он может опрокинуться, не распадаясь. Здание нестабильно с точки зрения вращения, эта опасность также существует, когда здание плохо сбалансировано и опирается на пол неравномерного сопротивления. Здание, построенное на стороне крутого холма, может показать тенденцию скользить вниз своим собственным весом. Все эти случаи нестабильности связаны с землей и основами здания.
Каркасы с балочными перекрытиями состоят обычно из поперечных рам, на ригели которых укладывают плиты перекрытий. Рамы каркаса собирают из вертикальных элементов колонн и горизонтальных элементов ригелей, которые соединяют между собой в узлах. Поперечные рамы каркаса обеспечивают жесткость здания в поперечном направлении, а плиты перекрытий, подкрановые балки и стальные вертикальные связи между колоннами - в продольном.
Используемые в городских зданиях, а также на больших мостах и футбольных стадионах металлические конструкции обеспечивают большую производительность и конструктивную скорость для проектов. По сравнению с обычными процессами, такими как кладка, можно сократить время выполнения работ до 40%.
Диалогизируя с другими материалами, сталь - материал металлических конструкций - не следует рассматривать как антагонистический к бетону. Фактически, их можно применять вместе в так называемых «гибридных» или «смешанных» структурах, где будут использоваться качества каждого элемента.
При значительных горизонтальных нагрузках в продольном направлении здания устанавливают ригели, жестко соединенные с колоннами, которые образуют продольные рамы каркаса. Железобетонный каркас с безбалочными перекрытиями состоит из вертикальных элементов колонн с капителями и плит, опертых на эти капители, образующих междуэтажные перекрытия.
Для любого типа конструкции требуется сталь, либо в небольших компонентах, таких как винты и петли, либо встроена в другую систему зданий для удовлетворения особых требований, таких как структурные формы и химические свойства. Элементы изготавливаются по разным типам и формам. «Профили холодного формования, прокатываемые, сварные, бесшовные сварные трубы, стальная рама, стальная палуба, уплотнительные панели, среди прочего, представляют собой элементы в стальной конструкции», - уточняет Каролина Фонсека, исполнительный директор бразильского сталелитейного центра.
Рис.2.1– Каркасы многоэтажных промышленных зданий: а - балочный, при оперании ригелей на консоли колонн (І - вариант перекрытий с опиранием ребристых плит на полке ригелей; ІІ – то же, с опиранием плит по верху ригелей); б - балочный, при бесконсольном опирании ригелей (ІІІ - перекрытия с ребристыми плитами; ІV - то же, с многопустотными); в - безбалочный с надколонными плитами, расположенными в двух направлениях; г - то же, с надколонными плитами, расположенными в одном направлении; 1 - ригель продольной рамы; 2 – сантехническая панель
Процент использования этих структур в средних и малых проектах составляет 11, 5% и 9, 2% соответственно. В Бразилии есть несколько архитектурных ссылок из стали. Марии, старый столетний город государственной столицы, имел металлическую структуру, которая сохранила собственность и превратила ее в привлекательное здание, ориентированное на коммерческую нишу. Конструктивный фасад демонстрирует легкую металлическую раму, основанную на натянутой системе холста. Посмотрите больше конструкций, построенных из стали в галерее архитектуры.
Основным соединительным средством, используемым между стальными элементами, являются сварные швы, винты и резьбовые стержни, такие как анкеры. Болты чаще используются на строительных площадках, поскольку потребность в квалифицированной рабочей силе ниже, чем при сварке. Кусок также обеспечивает крепление к связующим, экономичность по отношению к используемой энергии и большую устойчивость к усталости.
Несущий остов. Различные системы несущего остова
Несущие конструкции производственных зданий образуют несущий остов, предназначенный для восприятия и передачи действующих нагрузок на основание здания. Поперечные рамы могут иметь либо жесткие, либо шарнирные сопряжения элементов. В одноэтажных зданиях, как правило, применяют конструктивную систему с шарнирным сопряжением ригеля рамы с колонной и жесткой заделкой колонны в фундаментах, например, двухшарнирную систему. Могут применяться и другие системы (трех- и безшарнирная). Пространственная жесткость здания в продольном направлении обеспечивается фундаментными балками, дисками покрытия и перекрытия, а также связями. В распорных каркасах сопряжение рам и арок с фундаментами также может быть выполнено по шарнирной схеме.
Уже на фабриках «связующая среда, как правило, используется для сварки», классифицирует Каролину. Он обеспечивает более легкие элементы и структуры; с более простыми соединениями. Кроме того, Каролина подчеркивает, что сварка является предпочтительной при обслуживании материалов. «Это позволяет объединениям со сложными геометриями и гарантирует идеальную непрерывность деталей», - объясняет он.
Короче говоря, сварные соединения считаются постоянными. Они должны выдерживать растягивающие, компрессионные и сдвиговые напряжения. Винтовые соединения, однако, характеризуются как съемные или съемные, и должны выдерживать растягивающие и сдвиговые напряжения.
В многоэтажных зданиях применяют различные системы несущего остова: рамную, связевую и рамно-связевую. Железобетонный каркас многоэтажных зданий рекомендуется проектировать главным образом по рамной системе, т. е. в виде рамного каркаса в обоих направлениях.
Хотя рамная система требует большого расхода материалов, однако она обеспечивает большую свободу и вариантность планировочного решения этажей. Она нашла применение в сейсмических районах, на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах. Связевая и рамно-связевая системы упрощают решение сопряжения узлов ригелей и колонн. Можно применять и смешанное конструктивное решение.
Стальные конструкции производятся в промышленности и приходят к строительной площадке, где они должны быть собраны. «То есть, в то время как создается фундамент, например, конструкции сфабрикованы», - объясняет Каролина. «Этот процесс требует меньше труда на месте и ускоряет выполнение проекта», - объясняет он.
Другим преимуществом является универсальность и гибкость, обеспечиваемые металлическими конструкциями для проектов, поскольку они позволяют получить пространство с созданием больших пролетов и качелей без перерыва на столбах или структурных стенах. «Эта свобода от стали заставляет архитекторов больше осмеливаться в своих проектах», - говорит исполнительный директор.
|
Стены. Типы стен и требования к ним |
|
Стены как важный конструктивный элемент здания в общей стоимости одноэтажных зданий составляют 10% и в многоэтажных – до 20%. Стены должны удовлетворять следующим требованиям: обеспечивать поддержание необходимого влажно-температурного режима в здании; быть прочными и устойчивыми под действием статических и динамических нагрузок; быть огнестойкими и долговечными; быть технологическими в устройстве и иметь хорошие эксплуатационные качества; иметь возможно меньшую массу и хорошие технико-экономические показатели. Стены зданий с взрывоопасными производствами должны быть легко сбрасываемыми от воздействия взрывной волны. К ним относятся ограждения из асбестоцементных, алюминиевых и стальных листов. Толщину материала стены определяют по расчету, при этом надо принимать во внимание особенности района строительства. Так, для районов Севера они должны надежно защищать помещение от переохлаждения, а для районов Юга - от перегрева в летнее время. По характеру работы стены подразделяют на несущие, самонесущие и навесные. Несущие стены устраивают в зданиях бескаркасных и с неполным каркасом и делают из кирпича, мелких или крупных блоков. Учитывая специфику планировки промышленных зданий, когда проектируют помещения больших размеров, стены имеют значительную длину. Для стойкости их устраивают пилястры с наружной или внутренней стороны. Для повышения устойчивости стен при значительном шаге колонн делают фахверк (система стоек и ригелей), который является как бы связующим каркасом стены на отдельном участке. Ненесущие (самонесущие) стены выполняют в основном ограждающие функции и несут только свою массу, опираясь на фундамент. Они могут быть кирпичные, из мелких и крупных блоков и панелей. Навесные стены выполняют только ограждающие функции и передают свою массу на колонны каркаса, за исключением стен нижнего яруса (цокольного), опирающегося на фундаменты. Стальные здания часто имеют устойчивую привлекательность, поскольку материал подлежит вторичной переработке и снижает воздействие на окружающую среду. Металлические конструкции используют меньше воды и дерева. С более быстрым выполнением они требуют, чтобы строительная площадка работала и работала на меньшее время, - говорит Каролина. «Эти системы также уменьшают энергию, используемую в работе, логистический приток материалов и выход отходов», - добавляет он. Архитектурный дизайн, состоящий из стальных деталей, требует точности в структурном расчете, чтобы избежать чрезмерного или чрезмерного размера. Кроме того, необходимо проанализировать место работы для определения наиболее подходящего типа материала и оценить необходимость антикоррозионной защиты.
|
||
|
Облегченные вертикальные ограждения |
||
|
В связи с тем, что современные промышленные здания в основном сооружают каркасными, целесообразно применение облегченных вертикальных ограждений. 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 мм, высотой волны 50 и толщиной 8 мм; унифицированные волнистые длиной от 1750 до 2500 и толщиной 6 и 7,5 мм; волнистые с профилем периодического сечения от 6 до 8 мм, длиной от 1750 до 2500 и высотой волны 32, 50 и 54 мм. Листы навешивают рядами снизу вверх на стальные или деревянные ригели с напуском друг на 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, стальные листы толщиной 0,7-1,8 мм имеют длину от 2 до 12м. Крепят их так же, как и асбестоцементные, или с помощью самонарезающих винтов. Для отапливаемых зданий применяют асбестопенопластовые, асбестодеревянные, асбестометаллические, алюминиевые, каркасные и бескаркасные (типа "сэндвич") панели. Асбестопенопластовые панели имеют размеры 1180х5980 и толщину 136 мм, состоят из асбестоцементных листов, обрамляющего профиля и пенопласта с воздушной прослойкой. Места стыков панелей тщательно проклеивают и промазывают водостойкой мастикой. Асбестодеревянные панели состоят из асбестоцементных листов, деревянного каркаса, утеплителя и пароизоляции. Асбестометаллические панели состоят из алюминиевого каркаса, асбестоцементных обшивок и утеплителя из минераловатных полужестких плит и пароизоляции. Размеры панелей 1190х5980х147 мм. Алюминиевые панели применяют размером 1190х5990х102 мм. Они состоят из рамы, плоских обшивных листов толщиной 1 мм и эффективного утеплителя. Успешно используют каркасные панели шириной 3 м и длиной 3-12 м. Они состоят из стальной рамы, обшивки из профилированных листов и утеплителя из пенопласта. Устройство стен из бескаркасных панелей типа "сэндвич" является довольно эффективным. При этом обшивки из профилированных листов соединяют между собою утеплителем. Панели крепят к ригелям болтами за внутреннюю обшивку. |
|
Внутрицеховые конструкции и лестницы |
|
Для создания нужных условий эксплуатации и ремонта технологического оборудования в промышленных зданиях устраивают технологические обслуживающие площадки, антресоли и этажерки. Технологические площадки предназначены для обслуживания установленного в цехе оборудования, складирования материалов и сырья. Чаще всего такие площадки нужны в цехах, технологический процесс в которых организован по вертикали (пищевое, химическое и другие виды производства). Площадки могут опираться на основные конструкции каркаса здания, на самостоятельные опоры или технологическое оборудование и нередко представляют собой многоэтажные ярусы. Антресоли предназначены для размещения оборудования, вспомогательных помещений (служебных и бытовых). Они представляют собой как бы полуэтаж, что позволяет увеличить производственную площадь цеха. Этажерки (рис.2.5) представляют собой многоярусные сооружения внутри производственного здания, на которые устанавливают крупногабаритное оборудование.
Рис.2.5 – Этажерка промышленного здания: 1 - колонна; 2 - ригель; 3 - рабочая площадка; 4 - технологическое оборудование Все эти виды устройств выполняют из железобетонных, металлических сборных или монолитных конструкций. Их пространственную жесткость обеспечивают установкой стальных связей. На уровне каждого яруса обязательно устраивают ограждения высотой не менее чем 1 м. Сообщение между ярусами осуществляют с помощью металлических лестниц. Лестницы промышленных зданий служат для связи между этажами многоэтажных зданий, а также для антресольных этажей, обслуживающих площадок и этажерок. Соответственно назначению лестницы бывают основные, служебные, пожарные и аварийные. Основные лестницы по своему конструктивному решению аналогичны лестницам гражданских зданий. Лестничные марши и площадки (рис.2.6) изготовляют в виде цельных железобетонных элементов и реже из отдельных ступеней по косоурам и плоских площадочных плит. Уклон маршей принимают 1:2 с размерами ступеней 300х150 мм. Марши имеют ширину 1350, 1500 и 1750 мм, высоту подъема – от 1,2 до 2,1 м. Рядом с лестничными клетками устраивают пассажирские и грузовые лифты. Если лестница предназначена для эвакуации людей из здания, то расстояние от наиболее удаленного рабочего места до ближайшего эвакуационного выхода может составлять от 30 до 100 м в зависимости от категории производства, степени огнестойкости зданий и их этажности. Двери, ведущие из производственных помещений наружу или в лестничную клетку, должны отворяться в сторону выхода. Служебные лестницы устраивают для осмотра и обслуживания оборудования и наиболее ответственных строительных конструкций. Чаще всего их выполняют из металлических профилей (швеллеров и уголков) и крепят к строительным конструкциям, полу и оборудованию. Служебные лестницы для интенсивного пользования ими монтируют из маршей и переходных площадок. Угол наклона к горизонту 450 и 600, ширина маршей 600-1000 мм, шаг проступей 200 и 300 мм. Высота маршей – от 600 до 6000 мм. Марши имеют ограждения с поручнями. Если лестница предназначена для индивидуального пользования, то ставят вертикально стремянки шириной 600 мм. Шаг проступей из стержней 300 мм. Пожарные лестницы устраивают для зданий высотой более 10 м, а также в местах перепадов высот смежных пролетов. Их обычно размещают на глухих участках стен через 200 м по периметру здания. Для зданий высотой до 30 м лестницы размещают вертикально, а при большей высоте – наклонно с маршами под углом не более 800, шириной 0,7 м и промежуточными площадками не реже чем через 8 м по высоте. Лестницы оборудуют перилами. Крепят лестницы к стенам или каркасу анкерами из уголков или швеллеров через 2,4-3,6 м по высоте. Аварийные лестницы предназначены для эвакуации людей из здания во время пожара или аварии. Их размещают снаружи здания. Лестницы имеют многомаршевую конструкцию и сообщаются с помещениями через площадки или балконы, устраиваемые на уровне эвакуационных выходов. Ширину лестниц принимают не менее 700 мм, уклон маршей – не более чем 1:1. Ограждения должны иметь высоту не менее 0,8 м. Делают их из стали или железобетона, как и пожарные лестницы.
Рис.3.6– Лестницы многоэтажных домов: а - двухмаршевая с цельными маршами; б - трехмаршевая с отдельными ступенями по косоурам; 1 - косоур; 2 - ограждение; 3 - балка; 4 - лифт |
|
|
Противопожарные преграды |
|
|
Чтобы предотвратить распространение огня при пожаре по всему производственному зданию, устраивают противопожарные преграды. К ним относятся противопожарные стены (брандмауеры), зоны и перекрытия. Противопожарные стены возводят на всю высоту здания из несгораемых материалов с пределом огнестойкости не менее 2,5 ч. Эти стены опирают на самостоятельные фундаменты. Если имеется необходимость устройства проемов в противопожарных стенах, то они должны иметь площадь, которая не превышает 25% площади стены. Заполнение проемов осуществляют из несгораемых или трудносгораемых элементов с пределом огнестойкости не менее 1,2 ч. Проемы оборудуют самозакрывающимися устройствами и водяными занавесами. Материалом для заполнения проемов дверей и ворот служат стальные полотна с прослойкой из воздуха или минерального войлока. Оконное заполнение устраивают из пустотелых стеклянных блоков с армированием швов стержневой арматурой или из армированного стекла, которое вставляют в стальные или железобетонные переплеты. Противопожарные стены должны возвышаться над кровлей на 30-60 см. Противопожарные зоны устраивают в случаях, когда по технологическим соображениям противопожарные стены возводить нельзя. Противопожарные зоны представляют собой несгораемую полосу (вставку) в стенах и покрытиях, ограниченную выступающими гребнями. Несгораемые перекрытия делают в большинстве случаев над подвалами и цокольными этажами, а также над этажами, в которых имеется повышенная пожарная опасность производства. Люки в таких перекрытиях предусматривают из несгораемых или трудносгораемых материалов с пределом огнестойкости не менее 1,5 ч. |
|
|
Фонари. Принципы проектирования, конструктивное решение |
|
|
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). По профилю сечения фонари бывают (рис.3.7) прямоугольные, трапециевидные, треугольные, М-образные, шедовые и зенитные.
Рис.3.7 – Основные профили световых и комбинированных фонарей: а - прямоугольный; б,в - трапециевидный; г - треугольный, д – М-подобный; е - шедовый; ж-к - зенитные Потребность устройства фонарей обосновывают путем тщательного технико-экономического сравнения и с учетом технологических и санитарно-гигиенических требований, а также природно-климатических условий района строительства. Так, для защиты помещений от попадания прямых солнечных лучей следует применять шедовые фонари с остеклением, обращенным на север. Комбинированные фонари для многопролетных зданий надо устраивать преимущественно одинаковой высоты во всех пролетах. В неотапливаемых зданиях с наружным водоотведением не рекомендуется применять М-образные фонари. Обычно фонари располагают вдоль здания, они не доходят до торцов наружных стен на 6 или 12 м. В световых фонарях предусматривают разрывы по длине не реже чем через 84 м и шириной не менее 6 м. Если нет возможности сделать такой разрыв, фонари оборудуют переходными пожарными лестницами. Отвод воды из фонарей проектируют наружный и внутренний. Наружный водоотвод устраивают при ширине фонаря до 12 м в случае вертикального остекления и до 6 м – при наклонном. Если водоотвод наружный, то в соответствующих местах надо защитить покрытие от повреждения стекающей с фонаря водой гравийной засыпкой по мастике или специальными бетонными плитами. Фонари (кроме зенитных) изготовляют из стали. Железобетон применяют редко. Несущий каркас фонаря состоит из поперечных конструкций (ферм) и боковых панелей. Для повышения поперечной жесткости в контур фонаря вводят раскосы и устанавливают связи между рамами фонаря (рис.3.8). Рамы применяют в основном стальные высотой 1250, 1500 и 1750 мм при шаге 6000 мм, которые по длине фонаря образуют ленточное остекление. В большинстве случаев фонарные переплеты оборудуют устройствами для механического открывания всей ленты переплетов или отдельных блоков. Переплеты должны отворяться до 70°. При наклонных переплетах целесообразно применять армированное листовое стекло, которое устанавливают на месте. Крепят его специальными кляммерами. Учитывая, что рамные фонари имеют сложное строение, требуют больших эксплуатационных затрат, а здания много теряют тепла, такие фонари не всегда обеспечивают нужную освещенность вследствие загрязнения стекол или больших снеговых отложений в межферменных зонах. Разработаны эффективные конструкции зенитных фонарей (рис.3.10), представляющие собой конструкцию для светопропускания в покрытии.
Рис.3.8 – Конструкции стального фонаря: а - фонарная панель; б - фонарные фермы; в - панели торцов; г - фонарный переплет; 1 - ось узла стропильной фермы; 2 - фонарная панель; 3 - монорельс; 4 - резиновый профиль; 5 - металлический профиль; 6 – кляммер Светопрозрачные конструкции, которые делают из пластмасс, индустриальные в изготовлении, имеют незначительную массу, высокую прочность, простоту монтажа и удобство эксплуатации. Зенитные фонари бывают точечные (их устанавливают отдельно по площади покрытия) и секционного типа. Секции к несущим элементам прикрепляют шурупами. Купола зенитных фонарей имеют размеры 1400х1600 мм, а панели с органического стекла - 1600х6200 мм. Учитывая, что поступление и удаление воздуха при аэрации происходит вследствие разности давлений по одну и вторую стороны приточных и вытяжных отверстий, проектируют аэрационные фонари (рис.3.11). Для обеспечения одновременной работы вытяжных отверстий с обеих сторон фонаря применяют так называемые незадуваемые аэрационные фонари с вертикальным остеклением. Устанавливают также специальные ветрозащитные панели (щиты) на некотором расстоянии от фонаря. Незадуваемые аэрационные фонари работают на вытяжку при любом направлении ветра, так как с подветренной стороны создается разрежение воздуха благодаря срыву струй ветра с ветрозащитных панелей. Высота проемов фонарей 1,25; 1,75; 2,4 и 3,4 м. Для аэрации можно использовать зенитные фонари, в которых колпаки устраивают открывающимися или в стаканной части предусматривают щели с регулируемыми жалюзи.
Рис.3.9– Конструкции зенитного фонаря с куполом из стеклопластика: а - продольный разрез; б - деталь опорного узла; 1 - купола; 2 - плита покрытия; 3 - керамзитобетонная плита; 4 - обрамляющая металлическая рама; 5 - резиновая прокладка; 6 - болты крепления; 7 - опорная рама; 8 - фартук из оцинкованной стали; 9 - утеплитель
Рис.3.10– Деталь прямоугольного фонаря: 1 - кровельная оцинкованная сталь; 2 - слой теплоизоляции; 3 - бортовой элемент; 4 - деревянные бруски; 5 - переплет; 6 - асбестоцементная карнизная панель; 7 - железобетонная плита; 8 - крепежный анкер; 9 -швеллер; 10 - фонарная ферма; 11 - фонарная панель
Рис.3.11 – Типы аэрационных фонарей: а - световой фонарь с ветрозащитными панелями; б - фонарь КТИС; в - фонарь ПСК-2; г - фонарь Гипромеза; д - фонарь Батурина |
Каркас представляют собой систему, состоящую из стержневых несущих элементов - вертикальных (колонн) и горизонтальных балок (ригелей), объединенных жесткими горизонтальными дисками перекрытий и системой вертикальных связей.
Основное компоновочное преимущество каркасных систем в свободе планировочных решений, в связи с редко расставленными колоннами, имеющие укрупненные шаги в продольном и поперечном направлениях. Системе присуще четкое разделение на несущие и ограждающие конструкции. Несущий остов (колонны, ригели и диски перекрытий) воспринимает все нагрузки, а наружные стены выполняют роль ограждающих конструкций, иногда воспринимая только собственный вес (самонесущие стены). Это дает возможность применять материалы прочные и жесткие - для несущих элементов каркаса, и тепло - звукоизоляционные материалы - для ограждающих. Использование высокоэффективных материалов позволяет добиться снижение веса здания, что положительно сказывается на статических свойствах здания.
Каркасы, применяемые в гражданском строительстве, можно классифицировать по следующим признакам:
1. По характеру статической работы: (рис. 16.1)
- рамные - с жестким соединением несущих элементов (колонны, ригели) в узлах в ортогональных направлениях плана здания. Каркас воспринимает все вертикальные и горизонтальные нагрузки.
- рамно-связевые - с жестким соединением в узлах колонн и ригелей в одном направлении плана здания (создание рамных конструкций) и вертикальными связями, расставленными в перпендикулярном направлении рамам каркаса. Связями служат стержневые элементы (крестовые, портальные) или стеновые диафрагмы., соединяющие соседние ряды колонн. Вертикальные и горизонтальные нагрузки воспринимаются рамами каркаса и вертикальными пилонами жестких связей.
- связевые - отличаются простотой конструктивного решения соединений колонн с ригелями, дающее подвижное (шарнирное) закрепление. Каркас (колонны, ригели) воспринимает только вертикальные нагрузки. Горизонтальные усилия передают на связи жесткости - ядра жесткости, вертикальные пилоны, стержневые элементы.
- железобетонный каркас , выполняемый в сборном, монолитном или сборномонолитном вариантах.;
- металлический каркас , часто применяемый при строительстве общественных и многоэтажных гражданских зданий, возводимых по индивидуальным проектам;
- деревянный каркас в зданиях не выше двух этажей.
- с продольным, поперечным, перекрестным или безригелъным решением.
Рамная система
Рамная система каркасных зданий обладает большой жесткостью, устойчивостью и создает максимальную свободу планировочных решений. Система обеспечивает надежность в восприятии нагрузок и равномерность деформаций рам, расположенных в здании в продольном и поперечном направлениях. Недостаток (при сборном железобетонном каркасе) - сложность в унификации узловых соединений из-за разных величин усилий в них по высоте здания. Такое решение железобетонного каркаса наряду со стальным находит применение в сложных грунтовых условиях и в сейсмических районах.При изготовлении рамного каркаса из сборного железобетона применяется разрезка его несущих элементов на Г-Т-Н - образные элементы, позволяющая перенести узловые соединения в наименее напряженные участки - места нулевых изгибающих моментов от вертикальных нагрузок.
Рамно-связевая система
Рамно-связевая система обеспечивает пространственную жесткость за счет совместной работы поперечных рам, вертикальных диафрагм жесткости и перекрытий, выполняющих функцию жестких горизонтальных дисков. Вертикальные нагрузки передают на каркас как на рамную систему. Горизонтальные нагрузки, действующие перпендикулярно плоскости рам, воспринимают вертикальные диафрагмы жесткости и диски перекрытий, а нагрузки, действующие в плоскости рам, воспринимает рамно-связевой блок, состоящий из вертикальных диафрагм жесткости и рам каркаса.В результате проведенных теоретических исследований доказано, что рамно-связевая система удовлетворяет условию минимального расхода материала в несущих вертикальных конструкциях при нулевой жесткости поперечных рам, то есть когда система превращается в чисто связевую.
Связевая система
Связевая система все вертикальные нагрузки передает на стержневые элементы каркаса (колонны и ригели), а горизонтальные усилия воспринимают жесткие вертикальные связевые элементы (стеновые диафрагмы и ядра жесткости), объединенные между собой дисками перекрытий. В связевом каркасе ограничена прочность и жесткость стыков ригелей с колоннами. Узлы конструируют податливами с помощью стальных связей («рыбок»), ограничивающих защемление.Внедрение связевой системы в производство элементов сборного железобетонного каркаса позволило провести широкую унификацию его основных элементов (колонн и ригелей) и их узловых соединений.
Разработана номенклатура индустриальных железобетонных изделий серии 1.020-1 (рис. 16.2), позволяющая возводить как гражданские, так и промышленные каркасно-панельные здания любой конфигурации и этажности.
В состав номенклатуры серии помимо колонн и ригелей, включены панели перекрытий, диафрагм жесткости и наружных стен.
Из унифицированных элементов могут быть запроектированы каркасы с продольным и поперечным расположением ригелей.
Габаритные схемы
Габаритные схемы компонуются на следующих условиях:- оси колонн, ригелей и панелей диафрагм жесткости совмещены с модульными осями здания;
- шаг колонн в направлении пролета плит перекрытий равен 3,0; 6,0; 7,2, 9,0 и 12,0 м.
- шаг колонн в направлении пролета ригелей соответствует 3,0; 6,0; 7,2 и 9,0м,
- высота этажей в соответствии с назначением и укрупненным модулем ЗМ составляет 3,3; 3,6; 4,2; 6,0 и 7,2 м.
Компоновка диафрагм жесткости может быть разнообразной, но предпочтительнее устройство пространственных связевых систем открытого или замкнутого сечений.
Конструктивные элементы
Колонны имеют высоту в 2-4 этажа, что позволяет в зданиях, с соответствующей этажностью, применять бесстыковые колонны. Наряду с бесстыковыми колоннами в номенклатуру включены следующие типы колонн: - нижние высотой в два этажа и расположением низа колонны ниже нулевой отметки на 1,1м.; средние - высотой в три-четыре и верхние в один-три этажа. Предусмотрены колонны сечением 30x30 см для зданий высотой до 5-ти этажей и колонны сечением 40x40см для всех остальных. Колонны выпускаются двухконсольнымии и одноконсольными. Двухконсольные колонны устанавливают по средним и крайним рядам при навесных панелях наружных стен. Одноконсольные колонны располагают по крайним рядам при самонесущих наружных стенах и по средним рядам при одностороннем примыкании стен-диафрагм жесткости в лестничных клетках. Стык осуществляется на сварке выпусков арматуры с последующим омоноличиванием и расположением его выше плоскости консоли на 1050 мм.Ригели - таврового сечения с полкой понизу для опирания плит перекрытия, что уменьшает его конструктивную высоту. Стык ригеля с колонной выполняет со скрытой консолью и приваркой к закладным деталям консоли и колонны (частичное защемление).
Перекрытия - многопустотные плиты высотой 220 мм и пролетом до 9,0м,. Плиты типа 2Т применяют для пролетов 9 и 12м. Элементы перекрытий разделяют на рядовые и связевые (плиты распорки). Связевые плиты перекрытия устанавливают между колоннами в направлении перпендикулярном ригелям, обеспечивая их устойчивость,
Перекрытия испытывают поперечный изгиб от вертикальных нагрузок и изгиб в своей плоскости от горизонтальных (ветровых, динамических) воздействий.
Необходимая жесткость горизонтального диска перекрытия, собираемого из сборных железобетонных элементов, достигается установкой связевых плит-распорок между колоннами, сваркой закладных соединительных элементов и устройством шпоночных швов из цементного раствора между отдельными плитами. Полученный жесткий горизонтальный диск, воспринимая все нагрузки, включает в совместную работу вертикальные диафрагмы жесткости.
Стены - диафрагмы жесткости монтируют из бетонных панелей высотой в этаж, толщиной 140мм. и длиной, соответствующей расстоянию между колоннами в пределах, которых они установлены. При шаге колонн 7,2 и 9,0м стены-диафрагмы проектируют составными из двух-трех панелей, с координационными размерами по ширине 1,2, 3,0 и 6,0 м. Они могут быть глухими или с одним дверным проемом. Элементы диафрагм жесткости между собой и элементами каркаса соединяют сваркой закладных деталей, не менее чем в двух местах по каждой стороне панели с последующим замоноличиванием.
Шаг диафрагм определяется расчетом, но не превышает 36,0 м.
Панели наружных стен могут быть запроектированы самонесущими или ненесущими (навесными) конструкциями, (рис. 16.3). Разрезка стен на панели - двухрядная. В номенклатуру входят поясные простеночные, под карнизные, парапетные, цокольные панели.
Панели самонесущих стен устанавливают по цементно-песчаному раствору на цокольные или простеночные панели и крепят поверху к закладным деталям колонн. Панели ненесущих стен навешивают на ригели, консоли или опорные металлические столики колонн и закрепляют в плоскости перекрытия.
Привязка панелей самонесущих и несущих стен к каркасу единая - с зазором 20 мм между наружной гранью колонны и внутренней гранью панели наружной стены.
Изоляция стыков панелей решена по принципу закрытого стыка.
Московская строительная индустрия создала серию КМС-К1, также основанную по принципу работы связевой системы.
Компоновка каркаса здания может осуществляться как с продольным, так и поперечным расположением ригелей (рис. 16.4).
Компактные в плане отапливаемые здания длиной до 150 м проектируют без температурных швов. Здания с изрезанным очертанием плана, приводящее к ослаблению горизонтальных дисков перекрытий, расчленяют на температурные блоки, длина которых увязана с членением объемной формы здания, но не превышает 60 м.
Как и в серии 1.020.1 каркас KMC-KI собирают из колонн, ригелей, плит перекрытий, панелей жесткости и навесных панелей наружных стен.
Колонны - выполняют одно- и двух-этажными, единого сечения 400x400 мм, а их несущая способность меняется с изменением марок бетона и процента армирования переходом от гибкой (стержни) к жесткой (стальные профили) арматуре. В серии предусмотрены колонны рядовые, фасадные и колонны с вылетом консолей до 1,2 или 1,8 м., служащие опорами для плит балконов и лоджий.
Стык колонны располагают на 710 мм выше плиты перекрытия, что упрощает монтаж. При монтаже колонн применяют специальные кондукторы, обеспечивающие соосность. Соединение осуществляется ванной сваркой плоских торцов колонн, с последующей инъекцией цементного раствора.
Ригели - таврового сечения высотой 450, 600 и 900 мм (последний для пролетов в 12,0 м). Колонну соединяют с ригелем при помощи его опирания на скрытую (в высоте ригеля) консоль и с частичным защемлением установленной по верхней полки ригеля специальной фасонки - «рыбки », а также сваркой с закладными элементами консоли колонны. Значения воспринимаемых таким узлом изгибающих моментов и растягивающих усилий ограничены пределом текучести « рыбки». Поэтому в расчетах при восприятии вертикальных нагрузок защемление ригеля на опоре не учитывают, рассматривая его как шарнирное соединение.
Различают ригели рядовые и фасадные. Ригель фасадный имеет Z-образную форму, которая диктуется особенностью его работы - опирание плит перекрытий на нижнюю полку с одной стороны и навеской наружных стеновых панелей на верхнею полку с другой стороны.
Перекрытия - выполняют из многопустотных настилов высотой в 220 мм. Настилы различают в соответствии с размещением в плане - рядовые, фасадные, настилы-распорки, сантехнические и доборные.
Для создания единого диска перекрытия боковые поверхности настилов имеют шпоночные углубления, которые (после их раскладки) замоноличивают, создавая шпоночные швы, воспринимающие сдвигающие усилия.
Стены жесткости - проектируют из железобетонных панелей высотой на этаж и толщиной в 180 мм. Они имеют одну или две полки для опирания настилов перекрытий. Соединение с несущими элементами каркаса осуществляют при помощи стальных сварных связей числом не менее двух по каждой стороне.
Панели наружных стен - могут иметь горизонтальную или вертикальную разрезку по фасадной плоскости здания (рис. 16.5).
При двухрядной (горизонтальной) разрезки панели наружных стен подразделяют на поясные (ленточные), простеночные и угловые.
Координационные размеры панелей наружных стен горизонтальной разрезки по длине соответствуют шагу колонн, а по высоте составляют - 1,2; 1,5; 1,8 и 3,0 м. Простеночные панели могут быть высотой в - 1,5; 1,8 и 2,1 м, а шириной кратны модулю 300 мм.
При вертикальной разрезке - все размеры панелей по длине и высоте кратны модулю 300 мм.
Узел опирания панелей наружных стен унифицирован для разных систем разре-зок на панели фасадных плоскостей. Панели опирают на несущую конструкцию перекрытия (ригель, или настил) на глубину в 100 мм и приваривают при помощи закладных и соединительных элементов на расстоянии 600 мм в плане от оси колонны. Верх панели крепят к колонне, так же с помощью сварки соединительных элементов.
Горизонтальные стыки панелей наружных стен осуществляются в четверть с нахлесткой в 75 мм. Изоляция вертикальных и горизонтальных сопряжений панелей выполняется по принципу закрытого стыка.
Система позволяет создать многовариантные объемно-планировочные решения за счет применения колонн с консолями больших вылетов (1,2-1,8 м) для создания лоджий, консольных ригелей с вылетом до 3,0 м, образуюипгх выступающие объемы. Возможно устройство зальных помещений с пролетами в 18,0-24,0 м. Разнообразие архитектурных композиций зданий достигается применением двухрядной (горизонтальной) и вертикальной разрезки, так же различных вариантов защитно-отделочных слоев наружных стеновых панелей.
