Пространственные конструкции покрытий

В зданиях производственного назначения возможно также применение пространственных конструкций. В данном пособии рассмотрены некоторые типовые железобетонные и металлические конструкции покрытий.

Оболочки двоякой положительной кривизны (серия 1. 466. 1-6 «Железобетонные многоволновые оболочки положительной кривизны размерами 18х24, 18х30, 18х36 и из плит 3х6 м») предназначены для применения в отапливаемых и неотапливаемых зданиях, бескрановых и крановых, оборудованных подвесными кранами грузоподъемностью до 5 т и мостовыми электрическими кранами грузоподъемностью до 32 т. Здания могут быть бесфонарные или с зенитными фонарями.

Каркас здания с покрытием из оболочки (рис. 6.1) включает жестко защемленные в фундаменты основные колонны, установленные в продольном и поперечном направлениях контурные диафрагмы (фермы или контурные пояса), а также железобетонные плиты, объединенные замоноличиванием швов в жесткую систему оболочки.

Контурные фермы запроектированы железобетонными для пролетов 18 и 24м и стальными для пролетов 18, 24, 30 и 36 м (рис. 6.1). Все элементы стальных ферм выполнены из парных прокатных уголков за исключением выполненных из сварных двутавров крайних панелей верхних поясов.

Железобетонные плиты оболочек (рис. 6.2) очерчены по цилиндрической поверхности (R = 23960 мм) и окаймлены ребрами высотой 250 мм.

Привязка основных колонн к крайним продольным и поперечным осям назначается 250 мм (рис. 6.2 б). Привязка внутренней грани стены принимается равной 290 мм (при использовании контурных диафрагм в виде контурных ферм пролетом 18 и 24 м и контурных поясов) или 540 мм (при контурных фермах пролетом 18 – 36 м) (рис. 6.3, узел 1). В последнем случае необходима установка приколонных стоек фахверка.

В многоволновых покрытиях плиты смежных оболочек соединяют между собой и с контурными фермами в пределах приопорных участков длиной 3 –

4,5 м. В средней части пролета выполняется тенгенциально-подвижное сопряжение плит на опорном контуре (рис. 6.3 , узел 2).

Поперечные и продольные температурные швы осуществляются на спаренных колоннах с устройством вставки между разбивочными осями шириной 1000 мм (рис. 6.3, узел 4). На рисунке 6.3 приведены также узлы крепления крановых путей к плитам оболочки (узел 3) и установки зенитного фонаря (узел 5).

Водостоки в многоволновых покрытиях необходимо располагать в узлах пересечения разбивочных осей (рис. 6.2 а), при этом в каждом узле рекомендуется предусматривать не менее двух воронок – ендовную и запасную.

Рис. 6.1. Общий вид и контурные фермы оболочек двоякой положительной кривизны

Рис. 6.2. Оболочка двоякой положительной кривизны

а – схема раскладки плит; б – вариант привязки конструктивных элементов

к осям; в – плиты оболочек;

Рис. 6.3. Фрагменты разрезов, узлы и детали для оболочек двоякой положительной кривизны

В зданиях производственного назначения с металлическим каркасом широко применяют перекрестно-стержневые системы в виде структурных плит. К достоинствам таких конструкций следует отнести малую строительную высоту покрытия, значительную жесткость покрытия, повышенную степень надежности покрытия от внезапного разрушения благодаря многосвязности системы, а также хорошие архитектурно-эстетические свойства.

Несущие конструкции покрытий по серии 1.460-6/81 «Структурные конструкции покрытий одноэтажных производственных зданий пролетом 18 и 24 м из прокатных профилей типа «ЦНИИСК» предназначены для применения в одно- и многопролетных зданиях с сеткой основных железобетонных или металлических колонн 12х18 и 12х24 м при отметке до низа покрытия 4,8 – 18,0 м. Здания могут быть оборудованы мостовыми кранами легкого и среднего режимов работы грузоподъемностью до 50 т или подвесными кранами грузоподъемностью до 5 т, могут быть бесфонарными, с зенитными фонарями или с П-образными светоаэрационными фонарями шириной 6 м.

Каждый блок покрытия (рис. 6.4) представляет собой пространственную стержневую конструкцию, собираемую из отдельных стержней и сварных торцевых ферм. Верхние продольные пояса структурного блока, выполненные из обычных или широкополочных двутавров (I12-24), являются также прогонами и служат опорами для профилированного настила. Остальные элементы выполняются из одиночных (в отдельных случаях – спаренных) равнобоких уголков (L 90х7 и выше).

Заводские соединения элементов структур выполняются сварные, монтажные – на стандартных болтах нормальной точности диаметром 20 мм.

В пределах температурного отсека крайние продольные и поперечные пояса соседних блоков, за исключением опорных участков, соединяются друг с другом через 6м. Жесткость структурного блока обеспечивается его пространственной решеткой, а также работой присоединенного к верхним поясам стального профилированного настила.

Внешние грани основных колонн смещаются с крайних продольных осей наружу на 250 мм. В торцах температурных блоков основные колонны смещают с поперечных осей внутрь на 180 мм. Внешние грани стоек продольного и торцевого фахверка смещаются с крайних продольных и поперечных осей наружу на 250 мм.

Температурные швы выполняются, как правило, на спаренных колоннах со вставками между разбивочными осями 1000 мм. Пути подвесных кранов следует располагать параллельно короткой стороне. Подвеска крановых путей осуществляется в узлах нижнего пояса структурного блока с шагом 3 м.

Водосточные воронки рекомендуется располагать у колонн между крайними продольными поясами структурных блоков.

Узлы структурных конструкций покрытия из прокатных профилей типа «ЦНИИСК приведены на рисунках 6.5 – 6.7.

Рис. 6.4. Схемы структурных конструкций покрытия типа «ЦНИИСК»

Рис. 6.5. Узлы структурных конструкций покрытий типа «ЦНИИСК»

Рис. 6.6. Узлы структурных конструкций покрытий типа «ЦНИИСК»

Рис. 6.7. Узлы структурных конструкций покрытий типа «ЦНИИСК»

В практике проектирования и строительства применяются различные модификации структурных конструкций покрытий из прокатных профилей на основе конструкций типа «ЦНИИСК». Одним из таких видов являются стальные конструкции покрытий одноэтажных производственных зданий из прокатных профилей с разреженной решеткой пролетами 18 и 24 м типа «Москва» (шифр 774 КМ). Они применяются в одно- и многопролетных производственных зданиях без фонарей и с зенитными фонарями с шагом колонн по крайним и средним рядам 12 м.

Здание может быть оборудовано мостовыми кранами легкого и среднего режимов работы грузоподъемностью до 20 т включительно или подвесными кранами грузоподъемностью до 3,2 т. Высота до низа конструкций покрытия 4,8 – 12,6 м.

Конструкции типа «Москва» отличаются от конструкций типа «ЦНИИСК», главным образом, решеткой (рис.6.8), имеющей шаг верхних поясов из двутавров около 4 м, что также позволяет выполнять беспрогонное решение несуще-ограждающей части покрытия. Это приводит по сравнению с типовыми решениями к уменьшению сборочных элементов, снижению трудоемкости изготовления и монтажа, а также расходу материала.

Характерные узлы структурных конструкций покрытий типа «Москва» приведены на рисунках 6.9 и 6.10.

При проектировании конструкций, несмотря на увеличение до 2 м их строительной высоты, все элементы, кроме верхних двутавровых поясов, рекомендуется выполнять из одиночных равнобоких уголков. Это целесообразно с технологической и экономической точек зрения.

Рис. 6.8. Схемы структурных конструкций покрытий типа «Москва»

Рис. 6.9. Узлы структурных конструкций покрытий типа «Москва»

Рис. 6.10. Узлы структурных конструкций покрытий типа «Москва»

Профилированный настил с высотой волны 60 - 80 мм крепится к продольным верхним поясам структурных блоков самонарезающими винтами в каждой волне. Крепление листов профнастила между собой осуществляется комбинированными заклепками с шагом 400 мм.

Зенитные фонари размером 3х4 м и проемы в кровле рекомендуется располагать в средней части блока над ячейками без раскосов. Подвеску коммуникаций следует осуществлять в узлы верхнего пояса структурных блоков.