"Стальной каркас одноэтажных промзданий, его элементы

Тема 1.2 Архитектура зданий

Тема урока:

«Стальной каркас одноэтажных промзданий, его элементы»

Тема урока: МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КАРКАСЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

План лекции:

• 1. Элементы металлического каркаса
• 2. Типовые металлокаркасные здания на основе ЛМК
• 3. Структурные покрытия

Область рационального применения стальных каркасов ОПЗ

С увеличением высоты, пролёта и нагрузки эффективность применения стальных конструкций повышается.

Стальные каркасы рационально применять:

• При высоте цеха 18 м и более;
• При грузоподъёмности кранов 50 т и более;
• При шаге колонн 12 м и более.

Смешанные каркасы (железобетонные колонны и стальные фермы) рационально применять:

• При пролёте 30 м и более;
• При использовании подвесных кранов;
• При строительстве неотапливаемых зданий с лёгкой кровлей.

В железобетонных каркасах некоторые элементы (подкрановые балки, связи, элементы фахверка) рационально выполнять стальными (кроме подкрановых балок пролётом 6 и 12 м под краны лёгкого и среднего режимов работы грузоподъёмностью не более 32 т ).

1. Элементы металлического каркаса

• 1 – стропильная ферма;
• 2 – колонна;
• 3 – подкрановая балка;
• 4 – фонарь;
• 5 – крестовая связь;

Колонны

Стальные колонны различают по следующим признакам :

По местоположению

по сечению ствола

по конструкции ствола

сплошные

постоянного сечения

крайних

сквозные

средних

переменного сечения

В колоннах различают следующие части:

оголовок

стержень

башмак (база)

воспринимающий нагрузку от вышележащих конструкций

имеет надкрановую и подкрановую части

передающий нагрузку на фундамент

Сплошные колонны

Сплошная колонна состоит из одного профиля, нескольких вертикальных листов, или профилей и листов, сваренных между собой по всей высоте. Эти колонны имеют сплошное, без разрывов, поперечное сечение.

5

Сквозные колонны

Сквозные колонны состоят из нескольких отдельных ветвей, соединенных между собой планками или решетками.

В зависимости от конструкции стержня колонны могут быть

Основные типы стальных колонн

а) постоянного сечения, б - г) переменного сечения, д) раздельная

Базы стальных колонн

Опирание базы стальных колонн

Стальные подкрановые балки

Стальные подкрановые балки изготовляют:

сплошными

решетчатыми

Сплошные балки состоят из прокатных двутавров или составного сечения на сварке

Решетчатые балки изготовляют в виде сварных шпренгеля или фермы.

Стальные подкрановые балки

а-в – сплошного сечения;

г – сквозного сечения;

д – крепление балок к железобетонной колонне;

е, ж – то же, к стальным;

з – крепление рельсов к балкам крюками;

и, к – то же, лапками:

1 – тормозная балка;

2 – хомут из полосы 8х100мм;

3 – упорные коротыши из уголков;

4 – торцевое опорное ребро;

5 – крепежные планки;

6 – фасонка;

7 – ребра жесткости через 1,5м;

8 – тормозная балка из рифленой стали;

9 – крюк;

10 – составные лапки через 0,6-0,75 м.

Рисунок – Крепление подвесных путей к стропильным конструкциям:

а – к железобетонной балке; б – к металлической ферме: 1 – подвесная балка; 2 – стропильная конструкция; 3 – лапка; 4 – стальное ребро толщиной 10 мм

Вертикальные связи между колоннами

Рисунок – Типы вертикальных связей между колоннами

Связи в покрытии со стальными фермами:

а – по верхним поясам стропильных ферм;

б – то же, по нижним;

1 – распорки;

2 – растяжки;

3 – раскосы;

4 – вертикальные связи;

5 – стропильные фермы;

6 – связевые фермы

11

Стропильные фермы

Фермы с параллельными поясами применяют в плоских покрытиях промышленных зданий при пролете 18—36 м и шаге колонн б и 12 м. Конструктивные преимущества ферм с параллельными поясами состоят в том, что длина элементов поясов и решетки одинаковая и, следовательно, имеется возможность применить стандартные элементы и типовые узлы, что способствует индустриализации изготовления ферм.

Треугольные фермы применяют в зданиях при крутых уклонах кровли, например, при устройстве кровли из асбестоцементных листов.

Полигональные фермы используют в покрытиях зданий с рулонной кровлей, с фонарями и без фонарей, с внутренним и наружным водостоком, с пролетом 18, 24, 30 и 36 м при стальных и железобетонных колоннах, с шагом 6 и 12 м. Эти фермы представляют собой сквозную (решетчатую) несущую конструкцию, состоящую из отдельных стержней, соединенных в узлах сваркой при помощи фасонок.

Стропильные фермы

В зависимости от очертания верхнего пояса фермы могут быть: с параллельными поясами, треугольные, полигональные

Подстропильные фермы

Стальные подстропильные фермы применяют в покрытиях промышленных зданий в тех случаях, когда колонны располагаются с шагом 12 м, а стальные стропильные фермы — с шагом 6 м. Фермы устанавливают на стальные или железобетонные колонны.

Подстропильные стальные фермы представляют собой сквозную решетчатую конструкцию, состоящую из стальных стержней, соединенных между собой в узлах сваркой при помощи фасонок. Все стержни фермы, кроме средних стоек, состоят из прокатных парных уголков. Средние стойки — из швеллеров. Номинальный пролет фермы 12 м.

2. Типовые металлокаркасные здания на основе ЛМК

основные свойства :

• простота и минимальные сроки монтажа;
• высокие эксплуатационные качества при низких текущих затратах;
• экологическая чистота и безопасность;
• возможность здания эстетично гармонировать с архитектурным обликом городской среды благодаря оригинальным дизайнерским решениям

В своей основе такие здания представляют собой стальной рамный каркас на облегченном фундаменте с ограждением из профилированного листа и синтетического утеплителя, хотя в зависимости от назначения строения и архитектурных требований, так же в ограждающих конструкциях применяются плиты, строительные блоки, кирпич, пеноблоки и т.п.

Производственные здания из легких металлических конструкций типа «Орск»

• Представляют собой рамные конструкции коробчатого сечения на основе легких металлических конструкций с легкими ограждающими конструкциями комплектной поставки. 
• Каркас здания состоит из двухскатных рам с уклоном ригелей 1,5%. Рама каркаса состоит из двух стоек и двух полуригелей, которые монтируются при помощи фланцевых соединений на высокопрочных болтах. Коробчатое сечение элементов рам образуются двумя швеллерами и листом с продольной гофрой.
• В качестве несущего элемента кровли используется профилированный стальной настил, укладываемый по прогонам.

Здания из легких металлических конструкций серии «Молодечно»

• Предназначены для одноэтажных производственных зданий пролетами 18, 24 и 30м, с использованием ферм и связей из гнутосварных профилей и рулонной кровли по стальному настилу без прогонов с уклоном 0,015.
• Колонны используются стальные и железобетонные,
• стены из сендвич или керамзитобетонных панелей, высота зданий до низа ферм не более 18 м.
• Покрытие состоит из стропильных ферм, на верхнем поясе стропильных ферм закрепляется профнастил.
• Стропильные фермы двухскатные с параллельными поясами и равномерной треугольной решеткой с нисходящими опорными распорками.

Производственные здания из легких металлических конструкций типа «Канск»

• Конструктивно каркасы зданий состоят из сплошностенчатых рам, прогонов и панелей кровли, так же в состав входят стойки торцового и продольного фахверков, пути подвесного транспорта и крановые эстакады.
• Колонны изготавливаются из прокатных широкополочных двутавров, ригеля из тонкостенных сварных балок, соединения между собой фланцевые на высокопрочных болтах. Прогоны запроектированы из прокатных профилей для шага рам 6 м, стойки фахверка из холодногнутых тонкостенных профилей коробчатого сечения и из сварных С-образных профилей.
• Стеновые ограждения легкие трехслойные сендвич-панели или железобетонные панели, кровля легкая из профилированного листа с утеплителем.

Как собирают металлокаркас

Назовите элементы стального каркаса одноэтажного промышленного здания в соответствии с цифровым обозначением на рисунке

Стальные облегченные конструкции покрытий

а – фермы из стальных труб; б – стальные тонкостенные балки;

в – балка со сквозной стенкой; г – рама с элементами коробчатого сечения: 1 – прогон; 2 – настил

3. Структурные покрытия

• Структурные конструкции представляют собой решетчатые системы покрытий на ячейку, соответствующую размерам сетки колонн: 12х12, 18х12, 24х12, 24х24 м и т. д.
• Их выполняют из линейных элементов, пирамид, а так же длинномерных плоских или пространственных ферм.
• Связующим звеном решетчатых систем является соответственно в первом случае - узловые элементы, во втором - плоские треугольники, в третьем - линейные элементы.

Структурные конструкции покрытий из прокатных профилей типа «ЦНИИСК»

Выполнены в виде пространственных конструкций из стержней в виде блоков размерами 18*12 и 12*24 м.

Структурный блок имеет вид складчатой конструкции из комбинации продольных наклонных ферм, опираемых на наклонные торцовые (подстропильные) фермы. Сечения элементов стержней выполнены из прокатных уголков, верхних поясов — из двутавровых балок. Элементы соединены на фасонках с применением стандартных болтов.

В каркасе здания с покрытием типа «ЦНИИСК» колонны жестко закреплены в фундаментах и соединены со структурными блоками шарнирно, стойки фахверка шарнирно опираются на фундаменты и на структурный блок

Структурная плита «Берлин»

Решетчатые пространственные конструкции этого типа выполняются из стержней трубчатого профиля, которые соединяются при помощи узловых элементов («коробок») в блоки размерами 12*18м и 12*24м.

Трубчатые стержни имеют на концах клиновидные наконечники, которые при сборке в узле фиксируются двумя крышками, соединенными шпильками и гайками.

Блок покрытия представляет собой, складчатую конструкцию, состоящую из наклонных ферм, имеющих общие верхние и нижние пояса.

"Кисловодск "

• Каркас здания состоит из секций с бескапительной пространственной решетчатой конструкцией из труб типа "Кисловодск" размерами в плане 27х27 м.
• Колонны – из стальных труб.
• Блок покрытия модуля - плоская пространственно-решетчатая плита. Блок покрытия секции консольно опирается на колонны (сетка колонн 18 х 18 м) через капители. Пространственно-решетчая конструкция блока состоит из трубчатых стержней одинаковой длины. 

Структурные покрытия

100   C). 4) при расчетной сейсмичности 9 баллов, и пролете не менее 18 м; при расчетной сейсмичности 8 баллов и пролете не менее 24 м. 5) при пролете не менее 24 м в неотапливаемых зданиях с легкой кровлей. 6) при пролете менее 24 м в зданиях с подвесным транспортом с Q 20 кН. 7) в многопролетных неотапливаемых зданиях с рулонной кровлей при пролете 18 м. " width="640"

4. Смешанные каркасы

Смешанным называется каркас, вертикальные эле­менты которого выполняют из железобетона или камня, а несущие элементы покрытия - из стали или дерева.

Смешанные каркасы, то есть состоящие из ж/б колонн и стальных стропильных и подстропильных допускается применять в следующих случаях:

• 1) при пролете не менее 30 м.
• 2) при подвесном транспорте Q 50кН, а также при конвейерном транспорте.
• 3) при тяжелых условиях эксплуатации (динамические нагрузки или нагрев конструкций доt100   C).
• 4) при расчетной сейсмичности 9 баллов, и пролете не менее 18 м; при расчетной сейсмичности 8 баллов и пролете не менее 24 м.
• 5) при пролете не менее 24 м в неотапливаемых зданиях с легкой кровлей. 6) при пролете менее 24 м в зданиях с подвесным транспортом с Q 20 кН. 7) в многопролетных неотапливаемых зданиях с рулонной кровлей при пролете 18 м.

Железобетонный каркас одноэтажного промышленного здания:

1 – фундамент;

2 – фундаментная балка;

3 – колонна;

4 – подкрановая балка;

5 – стропильная конструкция – ферма;

6 – подстропильная ферма;

7 – связи

Ответим на вопросы:

• сегодня я узнал...
• было трудно…
• я понял, что…
• я научился…
• я смог…
• было интересно узнать, что…
• меня удивило…
• мне захотелось… и т.д.

Домашнее задание:

• 1. Конспект;
• 2. Вильчик, Н. П. Архитектура зданий [Текст]: учебник /Н. П. Вильчик. - Изд. 2-е, перераб. и доп. Москва: НИЦ ИНФРА-М, 2013., с. 205-215
• 3. Буга, П. Г. Гражданские, промышленные и сельскохозяйственные здания [Текст]: учебник /П. Г. Буга. - Изд. 4-е, стереотип. М.: Альянс, 2008. – 351 с.