Производственные каркасные здания.

В одноэтажном каркасном промышленном здании несущим остовом являются поперечные рамы и связующие их продольные элементы. Поперечная рама состоит из стоек (колонн), жестко заделанных в фундаменты, и ригелей (ферм и балок), являющихся несущими конструкциями покрытия, опертых на стойки каркаса. К продольным элементам каркаса относят фундаментные, обвязочные и подкрановые балки, тормозные фермы, подстропильные конструкции (балки или фермы), несущие конструкции ограждающей части покрытия и специальные связи (между стойками и между несущими конструкциями покрытия).

Наружные стены каркасных зданий представляют собой лишь ограждающие конструкции и поэтому их решают как самонесущие или навесные.

Стены производственных зданий по сравнению со стенами гражданских зданий подвергаются более сложному комплексу внешних и внутренних силовых и несиловых воздействий. Поэтому к конструктивному решению стен промышленных зданий предъявляют не только больше требования, но и требования, свойственные в каждом отдельном случае характеру технологического процесса.

Стены из крупных панелей имеют навесную или самонесущую конструктивную схему. Навесные стены устраивают, когда панели имеют небольшую толщину и для их изготовления используют материалы с малой плотностью (объемным весом).

Самонесущие панельные стены применяют в производственных зданиях с влажным и мокрым режимом. Навесные панели с помощью специальных закладных деталей навешивают на колонны каркаса. При горизонтальном расположении панелей достигается большая герметичность швов.

Колонны каркаса по конструктивному решению делят на одно- и двухветвевые, по местоположению в здании – на крайние, средние и фахверковые, располагаемые у торцевых или продольных стен. Типовые железобетонные колонны запроектированы с унифицированными геометрическими размерами. Стальные колонны каркаса в поперечном сечении чаще всего представляют комбинацию нескольких прокатных профилей (швеллеров, двутавров, уголков, стальных листов), связанных накладками.

Для одноэтажных промышленных зданий установлены привязки колонн крайних и средних рядов, наружных продольных и торцевых стен, колонн в местах устройства деформационных швов (осадочных и температурных) и в местах перепада высот между пролетами одного или взаимно перпендикулярных направлений. Выбор «нулевой» привязки или привязки на расстояние 250 или 500 мм от наружной грани колонн крайних рядов зависит от грузоподъемности мостовых кранов, шага колонн и высоты здания. Геометрические оси торцевых колонн основного каркаса следует смещать с поперечных разбивочных осей внутрь здания на 500 мм,. Внутренние поверхности торцевых стен должны совпадать с поперечными разбивочными осями, т.е. иметь нулевую привязку.

Деформационные швы, как правило, устраивают на спаренных колоннах. Ось поперечного деформационного шва должна совпадать с –поперечной разбивочной осью.

Подкрановые балки служат опорами для рельсов, по которым передвигаются мостовые краны. Кроме того, они в значительной мере обеспечивают продольную пространственную жесткость каркаса здания. Железобетонные и стальные подкрановые балки могут быть разрезными и неразрезными. Наиболее распространены разрезные подкрановые балки. Стальные подкрановые балки могут быть сплошными или решетчатыми.

Несущие конструкции покрытий подразделяют на стропильные, подстропильные и несущие элементы ограждающей части покрытия. Подстропильные конструкции выполняют в виде балок и ферм, а несущие конструкции ограждающей части покрытия - в виде крупноразмерных плит. Величину поперечных пролетов и продольного шага несущих конструкций назначают кратной укрупненному модулю 6 М.

Конструктивная система покрытия может быть с прогонами или беспрогонной; последняя более экономична. При шаге колонн каркаса 12,0 м возникает необходимость устройства подстропильных конструкций, на которые через 6,0 м или 12,0 м устанавливают ригели (балки или фермы).

Многоэтажные промышленные здания проектируют, как правило, с полным сборным железобетонным каркасом и самонесущими или навесными стенами и в отдельных случаях с неполным каркасом и несущими стенами. Основными элементами каркаса являются колонны, ригели, плиты перекрытий и связи. Колонны и ригели, соединенные жестко в узлах между собой, образуют рамы каркаса, которые могут располагаться поперек, вдоль или одновременно в обоих направлениях. В индустриальном строительстве в сборных железобетонным каркасе конструктивные элементы типизированы.

Перекрытия и полы.

Выполняя несущие конструкции и звукоизолирующие функции, перекрытия разделяют здания по высоте на этажи. Перекрытия зданий классифицируют: 1) по способу восприятия внешних нагрузок и их передачи на вертркальные несущие конструктивные элементы: балочные, плитные; 2) материалу: - деревянные, железобетонные, комбинированные; 3) ттипу монтажа: - сборные; монолитные, сборно-монолитные. Междуэтажные перекрытия включают следующие основные элементы: несущую конструкцию (балку или панель), пол, потолок и заполнение (в междуэтажных – звукоизолирующий слой, в чердачных и в перекрытиях над подпольем – утепляющий). В конструкциях чердачного перекрытия пол отсутствует. В зависимости от типа основного несущего элемента (балки или панели) перекрытия различают: - балочные и безбалочные, монолитные и панельные. Исходя из материала балок (стальные, железобетонные и деревянные) перекрытия подразделяют на три основные группы: по деревянным, стальным и железобетонным балкам. Балки опираются на несущие стены здания. При наличии прогона, заменяющего внутреннюю стену, балки опираются на прогон. Поверх балок устраивают пол. Расстояния между деревянными балками перекрытий определяется расчетом в интервалах от 0,7 до 1 м, сечение балок от 150 до 175 мм. Деревянные балки рекомендуется применять длиной от 2990 до 4590 мм.

Балочное сборное перекрытия обычно сочетаются из ригелей (балок), по которым укладывают перекрытия (пол, лаги, воздушная прослойка, черепной брусок, подшивка, накат, засыпка или утеплитель, гидроизоляция) . Ригели, в свою очередь, опираются на стены и колонны. Ширина панелей выбирается с учетом их массы (не более 3…5 м). При необходимости иметь гладкий потолок используют пустотные панели и панели ребрами кверху, панели ребрами вниз применяют для промышленных зданий с большими нагрузками.

Полы. Они могут выполняться из отдельных штучных или рулонных элементов или быть монолитными. Полы должны быть прочными, малотеплопроводными, сопротивляться истиранию; в санитарных узлах – водонепроницаемыми. Элементы полов различного типа включают в себя покрытие, гидроизоляцию, выравнивающий слой – стяжку, подстилающий слой толщиной 15-20 мм. Покрытия пола, т.е. его верхний слой, устраивают, паркетным, дощатым, из рулонных материалов, а также из керамических, мраморных, гранитных и других материалов. Полы должны соответствовать следующим требованиям: - быть прочными и сопротивляться износу; - отвечать архитектурно-декоративному условию; -быть достатчно эластичными и бесшумными; - соответствовать санитарно-гигиеническим требованиям; - быть экономичными; -быть удобными в уборке (эксплуатации).

Покрытия. Под покрытием в зданиях понимают верхнюю завершающую часть конструкции здания. В безчердачных зданиях перекрытие верхнего этажа совмещается с покрытием и называется совмещенным покрытием. Совмещенные покрытия в 1,5 раза менее трудоемки, чем скатные чердачные крыши и на 10-15 % дешевле. Применяются два типа совмещенных покрытия вентилируемые и невентилируемые. Над помещениями с повышенной влажностью устраивают вентилируемые покрытия.

Рис. 1. Конструктивный разрез здания

Рис. 2. Конструктивные элементы скатной кровли

Рис. 3. Планы конструктивных схем стеновых остовов малоэтажных зданий:

а – с поперечными несущими стенами и большим шагом; б – тоже с малым шагом; в – коробчатый остов; г – с продольными несущими стенами; д – с несущими стенами в двух направлениях; 1 – балочный или плитный настил перекрытия; 2 – настил перекрытия на комнату с опиранием по всему периметру

Рис. 4. Маркировочный план перекрытия. БД – балка деревянная; БЖ – балка железобетонная; Щ – щит наката; П – плита покрытия; А-1, А-2, А-3 –анкера крепления балок; 1 – отверстие в перекрытии

Рис. 5. Фрагменты планов перекрытия по деревянным балкам без применения лаг (слева) и с лагами (справа)

Рис. 6. Схемы конструктивных решений перекрытий: а, б, д – деревянные перекрытия по брусковым балкам; в, г – перекрытия по железобетонным балкам; е – часторёберное перекрытие с применением пустотелых керамических блоков (а – с квадратными черепными брусками; б – с черепными брусками, расположенными в середине высоты балки; д – с накатом по верху балки); 1 – деревянная брусковая балка одинарная из цельной древесины; 2 – упругая прокладка; 3 –гвоздь; 4 – дощатый пол по лагам; 5- песок; 6 – смазка глиной; 7 – деревянный щитовой накат; 8 – черепной брусок; 9 – оси балок; 10 - двухпустотный легкобетонный вкладыш; 11 – толь; 12 – плита гипсовая или легкобетонная; 13 - железобетонная балка таврового сечения; 14 - дощатый настил (накат); 15 – железобетонные рёбра балки; 16 – пустотелый блок- вкладыш; 17 – рубероид; 18 – паркет; 19 –асфальт; 20 – арматура; 21 – поперечная планка сечением 80х32 мм; 22 - подкладка под планку сечением 80х25 мм

Рис. 7. Опирание металлических балок на кирпичные стены: сверху план, снизу сечение

Рис. 8. Опирание плит перекрытий на наружные и внутренние стены

Рис. 9. Опирание плит перекрытий на стены: а - с внутренним утеплителем; б – с наружным утеплителем; в , г – слоистые стены

Рис. 10. а – наружная стена; б – внутренняя стена; 1 - железобетонная балка; 2, 3 – кирпич; 4 – утеплитель; 5 – раствор; 6, 7, 8 - анкер

Рис. 11. Конструктивные решения лестниц из мелких элементов: а – с бетонными ступенями и плитами по металлическим косоурам и балкам; б - с бетонными ступенями и плитами по железобетонным косоурам и балкам; в – с железобетонными плитами-проступями по железобетонным косоурам, опёртым на перекрытия, г – с элементами из дерева

Рис. 11. Схема наслонных стропил вальмовой кровли: 1 – карниз; 2 – мауэрлат; 3 – коньковый прогон; 4 – накосная стропильная нога; 5 – стропильная нога (шаг 600-1000 мм); 6 – нарожник; 7 – кобылка; 8 – слуховое окно

Рис. 12. Сечение по стене в уровне карниза

Рис. 13. Конструктивные решения ограждения скатной кровли: 1 – кирпичная стена; 2 – венчающий карниз; 3 – стойка из круглой стали d = 20 мм; 4 – круглая сталь d = 12 мм; 5 – плоская сталь 6х25 мм; 6 – стойки 10х30мм; 7 – стойки 6х25 мм; 8 – подкос 6х25 мм; 9 – настенный желоб; 10 – прокладка из резины; 11 – глухарь 8х50 мм, забиваемый в обрешетку

Рис. 14. Плоские крыши: А, Б, В, - совмещённые покрытия; А – ограниченно-эксплуатируемые плоские крыши ( А-1 – с несущим покрытием из железобетона); Б – пешеходные крыши-террасы. (Б-1 – с полом, втопленным в тугоплавный битум; Б-2 – на подкладках); В – крыша-сад; 1 – рулонный ковёр из нескольких слоёв гидроизоляции; 2 – слой мелкого гравия, втопленный в мастику, гравийная подсыпка; 3 – асбестоцементные плоские листы толщиной 8-10 мм (защита рулонного ковра и теплоизоляции от механических повреждений); 4 – цементно-песчаный раствор; 5 – теплоизоляция; 6 – выравнивающая стяжка; 7 – насыпной материал для создания уклона; 8 – несущее покрытие (вариант А-1 из ж.б. плиты); 9, 10, 11 – несущее покрытие (вариант А-2 из дерева); 9 – доски толщиной 32 мм в шпунт; 10 – деревоплита толщиной 50 мм; 11 –несущие балки с шагом = 700 мм; 12 –террасные плиты; 13 – тугоплавкий битум; 14 – прокладка из пластика; 15 – асфальтобетон, покрытый слоем рубероида; 16 – пароизоляция; 17 – дренирующий слой; 18 – фильтрующий слой и сетка (геотекстиль), защищающая от корней растений; 19 – растительный грунт; 20 – насаждения; 21 – несущее чердачное покрытие

Рис. 15. Сопоставление невентилируемой совмещённой кровли и инверсионной кровли. Порядок расположения гидроизоляции и теплоизоляции в конструкции слоёв является обратным

Рис. 16. Совмещённая кровля. Разрез кровли на подстилающих несущих конструкциях из бетона и из стальных профилированных листов. Различим один из основных признаков – наклеивание по всей поверхности: 1 – тяжёлая защита поверхности; 2 – верхний слой гидроизоляции (полимербитумная мембрана); 3 – нижний слой гидроизоляции; 4 – теплоизоляция; 5 – пароизоляция; 6 – битумная грунтовка; 7 – подстилающая несущая конструкция

Рис. 17. Сечение по стене в уровне перекрытия и подоконника

Рис. 18. Опирание деревянных балок перекрытий на каменные стены: с 1-1 по 3-3 на наружную стену; 4-4 – на внутреннюю стену; 1 – наружная несущая стена; 2 – зазор; 3 – внутренняя стена; 4 – деревянная балка; 5 – термовкладыш; 6 – гидроизоляция; 7 – анкер из плоской стали; 8 - гвозди

Рис. 19. Сечение по стене в уровне цоколя

Рис. 20. Устройство выпуска канализации (водоотведения): 1– скобы из круглой стали; 2 – деревянная крышка; 3 – железобетонный колодец; 4 – люк; 5 – железобетонные кольца; 6 – крючок; 7 – уровень чистого пола; 8 – отступ; 9 – жирная глина; 10 –отводы; 11 – цементный раствор

Рис. 21. Архитектурные варианты конструкции чердачных железобетонных крыш: а – с холодным чердаком и рулонной кровлей; б – то же, с безрулонной; в – с тёплым чердаком и рулонной кровлей; г – то же с безрулонной; д – с открытым чердаком и рулонной кровлей; е – то же с безрулонной; 1 – опорный элемент; 2 – панель чердачного перекрытия; 3 – утеплитель; 4 – кровельная рёбристая панель; 5 – рулонный ковёр; 6 – водосборный лоток; 7 – опорная рама; 9 – пароизоляционный слой; 10 – полоса рубероида: 11 – фасадный опорный элемент; 12 – железобетонная кровельная панель безрулонной кровли; 13 – гидроизоляционный слой из мастичных или окрасочных составов; 14 – П-образная плита нащельник; 15 – водосточная воронка; 16 – вентиляционный блок (шахта); 17 – оголовок вентиляционного блока; 18 – легкобетонная панель покрытия; 19 – машинное помещение лифта; 20 – легкобетонная панель лотка; 21 – двухслойная кровельная панель; 22 –жалюзийная панель; 23 – панель фризовая; 24 – вытяжная шахта с жалюзийной решёткой

Рис. 22. Сечение по плоской кровле крупнопанельного жилого дома

Рис. 23. Сечение по стене крупнопанельного жилого дома с мансардой

Рис. 24. Узел вертикального сопряжения угловых трёхслойных панелей

Рис. 25. Узел вертикального сопряжения рядовых трёхслойных панелей с лоджией

Рис. 26. Узел вертикального сопряжения рядовых трёхслойных панелей

Рис. 27. Основные элементы каркасного здания из полносборных конструкций: 1 – колонна средняя; 2 – фундамент одностаканый; 3 – ригель; 4 – колонна крайняя; 5 – плита перекрытия рядовая; 6 – плита-распорка (связевая) средняя; 7 – плита-распорка крайняя; 8 – лестничный марш с полуплощадками; 9 – сборные эл