Лекция № 26 Железобетонные конструкции промышленных зданий

1. 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.
Железобетонные колонны для зданий с мостовыми кранами имеют консоли для опирания подкрановых балок. Для бескрановых зданий применяют колонны без консолей.
По расположению в системе здания колонны делят на крайние (расположенные у наружных продольных стен), средние и торцовые (расположенные у наружных поперечных (торцовых) стен).
Для бескрановых зданий высотой от 3 до 14.4 м разработаны колонны постоянного сечения (рис. 7). Размеры сечения колонн зависят от нагрузки и длины колонн, их шага и расположения (в крайних или средних рядах) и могут быть квадратными (300х300, 400х400 мм) или прямоугольными (от 500х400 до 800х400 мм). В фундаменты их заглубляют на 750 - 850 мм
Для зданий с опорными мостовыми кранами легкого, среднего и тяжелого режимов работы и грузоподъемностью до 300кН разработаны колонны переменного сечения высотой от 8.4 до 14.4 м (рис.8), а для зданий с кранами грузоподъемностью до 500кН – двухветвевые колонны высотой от 10.8 до 18 м (рис.9).

Размеры колонн переменного сечения в подкрановой части составляют от 400х600 до 400х900 мм, в надкрановой – 400х280 и 400х600 мм. Колонны двухветвевые имеют размеры в подкрановой части 500х1400 и 500х1900, а отдельных ветвей – 500х200 и 500х300 мм.

Рис. 8. Типы сплошных железобетонных колонн для зданий с мостовыми опорными кранами.

В зданиях с тремя и более кранами в пролете для безопасности персонала, обслуживающего краны и подкрановые пути, предусматривают сквозные проходные галереи вдоль подкрановых путей в уровне верха подкрановых балок размером 0.4х2.2 м (рис.10).

Рис. 10. Двухветвевые железобетонные колонны.

Двухветвевые железобетонные колонны.с проходами в уровне крановых путей

В железобетонных колоннах имеются стальные закладные элементы для крепления стропильных конструкций, подкрановых балок, стеновых панелей (в крайних колоннах) и вертикальных связей (в связевых колоннах). В местах опирания стропильных конструкций и подкрановых балок через стальные листы пропущены анкерные болты.
В зданиях с подстропильными конструкциями длину колонн принимают на 600 мм меньше (см рис. 8,9,10).
Колонны фахверков
Помимо основных колонн в зданиях предусматривают фахверковые колонны, устанавливаемые в торцах зданий и между основными колоннами крайних продольных рядов при шаге 12 м и длине стеновых панелей 6 м. Предназначены они для восприятия ветровых усилий и массы стен.
Фахверковые колонны шарнирно крепят к фундаменту сваркой закладных деталей колонны и опорного листа, установленного поверху фундамента строго по осям (узел 2, рис.11). Колонны фахверка крепят к конструкциям покрытия с помощью листового шарнира (узел 1, рис.11). Такое соединение обеспечивает передачу ветровых нагрузок на каркас здания и устраняет вертикальные воздействия покрытия на колонны фахверка.
Унифицированные железобетонные колонны для торцового фахверка двух типов (I и II) применяются в случаях, приведенных в таблице 1. В остальных случаях применяют стальные колонны фахверков. Конструкции колонн приведены на рис. 11.
Колонны типа I имеют постоянное поперечное сечение по высоте (h = 300 мм), что позволяет размещать их верхнюю часть в зазоре между торцовой стеной и пристенной балкой покрытия и крепить их к верхнему поясу балки с помощью листового шарнира (узел 1, рис. 11).
Колонны типа II имеют переменное сечение по высоте (Н_в и Н_н, рис. 11) . Верхняя часть колонны (Н_в) имеет такое же сечение, как и колонны типа I (h=300мм) и крепится к верхнему поясу стропильной балки аналогично колоннам типа I (узел 1, рис.11).

Лекция № 27 Стальные конструкции одноэтажных промышленных зданий.

Вопросы.

1. Стальные колонны.

Стальные колонны одноэтажных зданий имеют постоянное и переменное сечения по высоте. Кроме того, колонны делят на сплошного, сквозного и смешанного типов сечений. В смешанном типе колонн надкрановая часть имеет сплошное сечение (в виде одного профиля), а подкрановая – сквозное (в виде двух профилей, соединенных решеткой).

В зданиях бескрановых и с кранами грузоподъемностью до 200 кН высотой до 8.4 м применяют стальные унифицированные колонны постоянного сечения из сварных двутавров с высотой стенки 400 и 630 мм (рис.1а, б). В бескрановых зданиях высотой Н = 9.6 – 18 м используют колонны двухветвевые (рис.1б).
В зданиях высотой 10.8 – 18.0 м, оборудованных кранами грузоподъемностью до 500 кН используют унифицированные двухветвевые колонны ступенчатого очертания, состоящие из двух частей: подкрановой (решетчатой) и надкрановой (из сварного двутавра) (рис.2).
Для зданий, имеющих высоту более 18 м и оборудованных кранами грузоподъемностью 750 кН и более, стальные колонны проектируют индивидуально.
Двухветвевые колонны по типам сечения ветвей проектируют в трех вариантах:
1. При ширине сечения до 400 мм – наружная и подкрановая ветви из прокатных швеллера и двутавра, соответственно;
2. При ширине сечения 400 – 600 мм – наружная ветвь из гнутого швеллера, подкрановая – из прокатного двутавра;
3. При ширине сечения более 600 мм – наружная ветвь из
гнутого швеллера, подкрановая - из сварного двутавра.
Надкрановая часть колонны проектируется из сварного двутавра с высотой стенки 400 мм в крайних и 710 мм – в средних колоннах.

постоянного сечения из сварных двутавров для зданий с мостовыми опорными кранами

Рис. 1. Стальные колонны постоянного сечения
Для соединения ветвей сквозных колонн применяют решетки различного очертания: треугольные, раскосные, крестовые и полукрестовые. Решетку устраивают двухплоскостной, из прокатных уголков. Для восприятия действующих в горизонтальной плоскости моментов решетка усиливается диафрагмами, расположенными через четыре раскоса по высоте

Решетчатая часть колонны завершается одноплоскостной траверсой, соединяющей ее ветви с надкрановой частью, которая выполняется из сварного двутавра.
Сплошные колонны применяют при центральном сжатии или при малых эксцентриситетах продольной силы. Чаще используют колонны сквозного сечения, требующие меньшего расхода металла, хотя они и более трудоемки в изготовлении.
В зданиях с кранами тяжелого режима работы и при их двухъярусном расположении, а также при пролетах, со стороны которых предусматривают расширение цеха целесообразно применять раздельные колонны, позволяющие усиливать подкрановую ветвь (например, при увеличении грузоподъемности крана), не нарушая конструкции покрытия (рис.3).

2.Базы стальных колонн
В нижней части стальных колонн предусматривают стальные базы (башмаки) для увеличения площади опирания колонны и сопряжения ее с фундаментом. Конструкция базы определяется типом колонн (сплошные, сквозные или раздельные), величиной и характером нагрузки (центрально нагруженная, внецентренно нагруженная), а также способом опирания колонн (шарнирное, жесткое).
Базы центрально сжатых колонн рекомендуется устраивать из одной плиты или из плиты, усиленной ребрами жесткости (рис.4).

\

Рис. 4. База центрально сжатой колонны из одной плиты

Для увеличения ширины стержня колонны и усиления плиты базы устанавливают поперечные траверсы из листов (рис.5). Траверсы воспринимают нагрузку от стержня колонны и передают ее на опорную плиту.
Базы внецентренно сжатых колонн при небольших изгибающих моментах делают такими же, как и базы центрально сжатых колонн.
При малых расстояниях между ветвями и необходимости увеличения плеча анкерных болтов в сквозных колоннах допускается применять общую базу на обе ветви.

В большинстве случаев для внецентренно сжатых сквозных колонн устраивают раздельные базы (под каждую ветвь отдельную базу по типу баз центрально сжатых колонн, рис.6б).

Рис. 5. База центрально сжатой колонны с траверсами, а б

Рис.6. Базы стальных колонн:

а – под центрально сжатую колонну сплошного сечения
б - под внецентренно сжатую двухветвевую колонну
Стальные колонны опирают на железобетонные фундаменты через слой цементно-песчаной стяжки. Базы колонн крепят к фундаментам анкерными болтами, закладываемыми в фундаменты при их изготовлении.
Для защиты от коррозии подпольную часть колонн вместе с базой покрывают слоем бетона. Стены, как и в железобетонном каркасе, опирают на фундаментные балки, уложенные на уступы фундаментов.

3.Стальные стойки фахверка.

Фахверк располагают в плоскости продольных и торцовых стен для восприятия массы стен, ветровых нагрузок и передачи их на основной каркас здания. Устраивают фахверк при шаге колонн 12 м и длине панелей равной 6 м; при высоте пролетов свыше 30 м и в кирпичных зданиях с кранами тяжелого режима работы.
Фахверк состоит из стоек (колонн) и ригелей. Их количество и местоположение определяются шагом колонн, высотой здания, конструкцией стен, характером и величиной нагрузок. Изготавливают их из прокатных и составных профилей.
Унифицированные стальные стойки применяются в торцовых и продольных фахверках одноэтажных промышленных зданий высотой до 18 м как с мостовыми кранами, так и без них.
Стойки устанавливают с шагом 6 м. По конструктивному решению колонны фахверка делят на три типа: постоянного сечения по высоте, составные (основной ствол и шарнирно соединенный с ним оголовок) и ступенчатые (с изменением поперечного сечения в уровне низа конструкции покрытия). Поперечное сечение колонн может быть двутавровым или коробчатым, выполненным из прямоугольных труб или из горячекатаных или холодногнутых швеллеров.
К конструкциям каркаса бескрановых зданий стойки фахверка крепятся в уровне покрытия, а в зданиях с мостовыми кранами еще и к тормозным конструкциям подкрановых балок и переходным площадкам.
К покрытию и связям фахверковые колонны крепят с помощью листовых шарниров (изогнутых стальных пластин). Такое крепление обеспечивает передачу ветровых воздействий на основной каркас и исключает вертикальное воздействие покрытия на стойки фахверка.

На рисунке 7 приводятся узлы крепления фахверковых стоек к стальным фермам покрытия.

Рис. 7. Узлы крепления стоек фахверка к покрытию:
а – к верхнему поясу фермы;
б – к нижнему поясу фермы

Рис. 8. Узел крепления стойки

фахверка к фундаменту

В торцах зданий предусматривают при колонные стойк фахверка у колонн основного каркаса. Крепления стоек к основным колоннам по высоте осуществляют с шагом не более 4.8 м.
На фундамент стойки фахверка опираются шарнирно (рис. 8).