Стропильные и подстропильные фермы покрытий

Стальные типовые фермы пролетом 18—36 м применяют в плос­ких и скатных покрытиях. Их изготовляют из углеродистых и низ­колегированных сталей.

Стропильные фермы с параллельными поясами (рис. 23) предна­значены для устройства плоской кровли из железобетонных плит или стального профилированного настила. Шаг ферм 6, 12 м.

Элементы фермы изготовляют из уголков, широкополочныхтав-ров, соединяемых в узлах электросваркой или высокопрочными болтами. Верхний и нижний пояса фермы имеют уклон 1,5%, что компенсирует провисание конструкции в процессе эксплуатации. При креплении путей подвесных кранов фермы усиливают допол­нительными подвесками. У опор ферм на колонны устанавливают опорные стойки двутаврового сечения, поэтому длина ферм, постав­ляемых заводом-изготовителем, будет на 400 мм меньше за счет уко­рочения крайних панелей поясов ферм.

В крайних рядах наружная линия стойки служит продолжением наружной грани колонны, что обеспечивает крепление наружных стен к каркасу по всей высоте.

Фермы шарнирно опирают на колонны. При шаге колонн край­них рядов 6 м, а средних 12 м и более возникает необходимость уста­новки подстропильных ферм.

Решетка ферм определяется целесообразным распределением усилий между раскосами и стойками. При этом расстояние между углами ферм принимают обычно по верхнему поясу 3 м, по нижне­му — 6 м. В фермах пролетом 24, 30, 36 м для удобства устройства монтажного стыка посредине пролета появляется дополнительный вертикальный элемент.

Рис. 24. Установка связей в покрытии (шатре) стального каркаса:

а — в уровне верхнего пояса стропильных ферм; б — в уровне нижнего пояса

стропильных ферм; в — продольный разрез (шатра) в коньке;

г — продольный разрез (шатра) по опорам стропильных ферм;

1 — фермы; 2 — горизонтальные связи; 3 — вертикальные связи

в виде фермы с параллельными поясами; 4 — распорки (в коньковых

узлах фермы); 5 — поперечная связевая ферма (в середине

температурного блока); 6 — продольная связевая ферма;

7 — растяжки (в уровне нижнего пояса фермы)

Связи в стальном каркасе

Конструктивные элементы (связи), установленные между стро­пильными фермами и колоннами, обеспечивают пространственную жесткость каркаса (рис. 24, 25). Вертикальные связи:

между стальными колоннами разделяют на основные и верхние. Основные располагают по высоте подкрановой части колонны в середине температурного блока в каждом ряду колонн. Верхние вертикальные связи (в надкрановой части колонн) располагают по границе температурного блока и в местах расположения вер­тикальных связей между фермами покрытия; между стропильными фермами закрепляют вертикальные крес­товые связи или фермочки с параллельными поясами. Их распо­лагают между опорами ферм по краям и в середине пролета. Горизонтальные связи: • горизонтальные связи по нижним поясам ферм располагают поперек и вдоль пролетов, поперечные — у торцов и температур­ных швов. Если температурный блок 120—150 м и краны боль­шой грузоподъемности, то промежуточные связевые фермы устраивают через 60 м. Продольные горизонтальные связи устраивают по крайним панелям нижних поясов стропильных ферм. В однопролетных — вдоль обоих рядов колонн, в много­пролетных — вдоль крайних и через ряд вдоль средних. Если примыкают два пролета, разных по высоте, продольные связи располагают с обеих сторон колонн; горизонтальные связи по верхнему поясу ферм устанавливают в торцах и у температурного шва. Если длина блоков больше 96 м, то через 42—60 м ставят промежуточные связевые фермы. Распорки устанавливают на участках покрытия под фонарями в коньковых узлах ферм.

Узлы стального каркаса

Опирание подкрановых балок на консоли (рис. 26) или выступы колонн осуществляется нижней строганой кромкой опорных ребер, которые соединяются между собой болтами. Верхнюю часть балок закрепляют стальными планками, приваренными к колоннам.

Сопряжение стропильных ферм с колоннами выполняют шарнир­ным (рис. 27). К надопорной стойке, закрепленной на оголовке колонны, прикрепляют болтами верхний и нижний пояса ферм.

Сопряжение подстропильных ферм на оголовке колонны. Ниж­ний пояс фермы примыкает к надопорной стойке из сварного дву­тавра и крепится к ней болтами.

Рис. 25. Связи в шатре стального каркаса:

1 — колонны; 2 — связи по нижнему поясу ферм;

3 _ связи по верхнему поясу ферм; 4 — распорки;

5 _ вертикальные связи в плоскости конька

Рис. 26. Крепление Рис. 27. Сопряжение

подкрановых балок: стропильных ферм с колонной:

а - к крайней колонне; а - на опоре; б - в пролете

б — к средней колонне; 1 — консоль колонны;

2 — подкрановая балка; 3 — крепежные планки

Сопряжение стропильной фермы с подстропильной осуществляют на опорном столике нижнего пояса (рис. 28).

Смешанные каркасы

Каркас, у которого сжатые и изгибаемые элементы выполнены из различного материала, называют смешанным. Для одноэтажных промышленных зданий целесообразны каркасы следующих видов: колонны — железобетонные, подкрановые балки, несущие конструк­ции покрытия — стальные; колонны — железобетонные, несущие конструкции покрытия — деревянные; колонны — металлические, конструкции покрытия —деревянные.

За счет рациональной работы элементов каркаса: железобетон­ных на сжатие, металлических и деревянных на изгиб — снижается материалоемкость здания. Уменьшение массы покрытия позволяет сократить размеры сечения колонн и подошвы фундаментов.

Рис. 28. Сопряжение стальных стропильных и подстропильных ферм:

а — схема установки ферм; б — сопряжение ферм на оголовке колонн;

е — сопряжение ферм в пролете;

1 — колонна; 2 — надопорная стойка; 3 — стропильные фермы;

4 — покрытие; 5 — подстропильная ферма; 6 — столик для опирания

стропильной фермы; 7 — нижний узел стропильной фермы; 8 — нижний узел

подстропильной фермы; 9 — верхние узлы стропильных ферм

Наиболее распространены каркасы с несущими элементами по­крытия из металла. Металлические фермы устанавливают на желе­зобетонные колонны через опорную плиту. Смонтированные кон­струкции закрепляют анкерными болтами, заделанными в оголов­ке колонны.

Здания из легких металлических конструкций

Несущие конструкции, прочность которых повышена благодаря применению высоких марок металла или эффективных профилей, а ограждающие элементы выполнены из тонколистового металла с эффективным утеплителем, называют легкими.

Из легких металлических конструкций возводят одноэтажные промышленные здания пролетом 18 и 24 м. Шаг колонн в крайних рядах 6 и 12 м, в средних —12 м.

Получили распространение здания со структурным покрытием из прокатных профилей или труб (рис. 29). Колонны в таких зда­ниях — из прокатных или сварных двутавров, из труб диаметром

Рис. 29. Здания со структурными покрытиями из труб

или прокатных профилей:

1 — колонны; 2 — подкрановые балки; 3 — пространственная структура

(из труб или прокатных профилей); 4 — покрытие из стального настила;

5 — зенитные фонари; 6 — прогоны покрытия;

7 _ панели из металлических листов с эффективным утеплителем;

8 _ окно; 9 — цоколь; 10 — стойка стенового фахверка;

11 — ригели стенового фахверка

325-530 мм. Подкрановые балки двутавровые сварные. Покрытие — пространственная структура, собранная из прокатных уголков или труб. Элементы структуры соединяются в узлах с помощью высоко­прочных болтов, сварки, полусфер с внутренней резьбой. Фермы из круглых труб разработаны для устройства по ним легкого покрытия из стального профилированного листа.

Подстропильные конструкции для ферм из круглых труб при шаге колонн 12 м имеют треугольное очертание. Пояса их выполне­ны из круглых труб, а стойки из усиленного местами прокатного двутавра.

Прогоны выполняют из прокатных швеллеров высотой сечения 200-250 мм в зависимости от расчетной нагрузки. В необходимых случаях, особенно в ендовах, прогоны могут применяться усилен­ные или состоять из двух швеллеров. При шаге ферм 12 м прогоны устраивают решетчатого типа. Они имеют треугольную форму, верхний пояс — из парных прокатных швеллеров, а решетки — из одиночных холодногнутых.

Здания из легких металлических конструкций предназначены для предприятий машиностроения, легкой, пищевой и деревообра­батывающей промышленности.

ЛЕКЦИЯ 5, 6

Стены промышленных зданий должны удовлетво­рять следующим требованиям:

• прочности и устойчивости;

• необходимой огнестойкости, соблюдению установленного температурно-влажностного режима в помещениях;

• долговечности, т.е. стойкости от воздействия внешней и внут­ренней (производственной) среды;

• индустриальности возведения;

• архитектурно-художественным;

• экономии, т.е. иметь минимальную массу и наименьшие пока­затели стоимости и трудоемкости на 1 м² стены.

По характеру статической работы стены подразделяют: ненесущие (навесные) — передают свой вес на колонны каркаса, за исключением нижнего подоконного яруса, опирающегося на фундаментные балки. Вес ненесущих стен колонны восприни­мают через обвязочные балки в стенах из мелких элементов и через опорные стальные столбики в панельных стенах. Наибо­лее эффективны ненесущие стены при легких крупноразмерных панелях (из асбестоцементных и металлических листов);

Рис. 30.Железобетонные колонны фахверка

самонесущие стены — несут собственный вес в пределах пол­ной высоты здания и передают его на фундаментные балки. Связь с каркасом осуществляется анкерами. Высота самонесу­щих стен ограничивается и зависит от прочности материала и толщины стены, шага колонн, величины ветровой нагрузки. Самонесущие панельные стены наиболее эффективны для производств с влажными и мокрыми процессами, с химически агрессивной средой;

несущие стены — выполняются из кирпича и блоков. Восприни­мают вес покрытия, ветровые усилия, иногда транспортные на­грузки. Повысить устойчивость несущих стен можно устройством пилястр с наружной и внутренней стороны. По месту расположения стены промышленных зданий подраз­деляют на наружные и внутренние, продольные и торцовые.

По конструктивному решению стены бывают: кирпичные, блоч­ные, панельные (бетонные, из тонкого металлического листа с утеп­лителем), из листовых материалов (асбестоцемента, стеклопластика, металла).

В одноэтажных промышленных зданиях помимо основного кар­каса применяют и дополнительный каркас стен — фахверк.Он уста­навливается в плоскостях торцовых и продольных стен. Фахверк состоит из стоек и ригелей и обеспечивает устойчивость протяжен­ных или высоких стен промышленного здания. Применяют фахверк в следующих случаях:

• при стенах из асбестоцементных и металлических листов;

• в зданиях высотой более 30 м независимо от конструкции стены;

• в зданиях с тяжелым режимом работы кранов при кирпичных стенах;

• при шаге колонн 12 м и длине наружных панелей 6 м.

В торцовых стенах зданий вследствие больших пролетов всегда устраивается фахверк. В крупнопанельных стенах он состоит из железобетонных или стальных колонн на самостоятельных фунда­ментах.

Железобетонные колонны фахверка (рис) применяются в одноэтажных промышленных зданиях высотой от 3 до 9,6 м. Внут­ренняя грань панельных стен располагается с зазором 30 мм по отношению к наружной грани колонн. Железобетонные колонны фахверка на 300 мм короче основных; до верха несущих конструкций они наращиваются двутавром № 24, а затем уголком 125 х 40 х 4 мм. Нижний конец колонн крепится к фундаменту шарнирно. Для это­го поверх фундамента устанавливается при помощи анкерных бол­тов и цементной подливки стальной лист. Колонна устанавливается на этот лист и приваривается к нему с помощью закладных деталей.

В колоннах предусмотрены закладные детали:

• лист М-8 - в верхнем торце колонн для крепления их верхнего конца;

• уголки М-31 для крепления колонны к фундаменту;

• М-2 — в виде парных уголков для крепления продольных стен;

• М-3 —лист, к которому привариваются столики (для опирания ненесущих стен);

• М-4 — сквозные трубки для разгрузки и погрузки колонны;

• М-5 — для подъема колонны при монтаже.

Колонны изготовляют из бетона класса В15—ВЗО. Колонны армируют пространственными сварными каркасами. Рабочая арма­тура из горячекатаной стали периодического профиля класса A-III.

Колонны стального фахверка (рис. 31). Привязка колонн тор­цового фахверка нулевая, привязка колонн продольного фахверка определяется привязкой основных колонн каркаса. Верхняя часть колонны размещается в зазоре между стенкой и фермой покрытия и имеет сечение в виде двух швеллеров, полками обращенными во­внутрь. Номер швеллера зависит от материала несущих конструкций покрытия: в зданиях с металлическими конструкциями покрытия применяют швеллер № 12, с железобетонными конструкциями

Рис. 31. Виды привязки колонн

Рис. 32. Кирпичные стены промышленных зданий:

а — несущие, усиленные изнутри пилястрой; б — несущие, усиленные

снаружи контрфорсом; в — угол стены; г— фрагмент самонесущей стены;

д — опирание навесных стен на обвязочные балки;

е — крепление самонесущих стен к колоннам каркаса;

1 — фундаментная балка; 2 — отмостка; 3 — гидроизоляция;

4 — кирпичная кладка; 5 — железобетонная перемычка; 6 — карниз;

7 — колонна каркаса; 8 — закладная деталь; 9 — обвязочная балка;

10 —металлический столик; 11 — стальной анкер диаметром 10-12 мм

покрытия — швеллер № 30. При металлических конструкциях по­крытия нижняя часть колонны имеет сечение разного размера и вида (швеллера № 14—30 или сварной двутавр). При железобетонных конструкциях покрытия нижняя часть колонны имеет сечение свар­ное двутавровое. К фундаменту колонны крепятся шарнирно. Колонны устанавливают на две стальные монтажные прокладки и закрепляют анкерными болтами. Зазор между опорным листом колонны и верхом подколенника (между прокладками) заполняют цементным раствором.

Стены из кирпича

Стены из кирпича (рис. 32) устраивают для зданий, имеющих небольшие размеры и большое количество дверей и технологи­ческих отверстий, а также связанных с производством, где повы­шенная влажность и агрессивная среда.

Рис. 33. Типы стеновых панелей:

а — плоская железобетонная для неотапливаемых зданий;

б — однослойная из ячеистых и легких бетонов для отапливаемых зданий;

в — доборный угловой блок для отапливаемых зданий; г — карнизный блок;

д — однослойная из легких бетонов; е — трехслойная;

1 — закладные детали; 2 — монтажные петли; 3 — карниз;

4, 5 — внутренняя и наружная плиты; 6 — утеплитель

Толщина кирпичных стен зависит от теплотехнических требо­ваний и составляет 250, 380, 510 мм.

По восприятию нагрузки кирпичные стены бывают:

• несущие, образующие остов здания. Их опирают на ленточные
фундаменты, в местах укладки балок или ферм усиливают
изнутри пилястрами;

• самонесущие, примыкающие к колоннам каркаса. Их опирают на фундаментные балки. Для обеспечения устойчивости стен в их тело при кладке закладывают крепежные детали, которые при­крепляют к колоннам каркаса через 1,2 м;

• навесные, опертые на обвязочные балки, располагаемые над оконными проемами. Обвязочные балки, размещаемые над про­емами, служат сплошными перемычками.

Кладка может выполняться сплошной и облегченной.

Цоколи кирпичных стен штукатурят или облицовывают кера­мической плиткой. Перемычки применяют при проемах 3 и 4,5 м. Верх стены завершается карнизом или парапетом.