Строительное производство

Строительное производство

Основы строительного производства

Строительное производство RSS Feed
 
 
 
 

Железобетонный каркас одноэтажных промышленных зданий

Железобетонный каркас одноэтажных промышленных зданийКаркас одноэтажного промышленного здания состоит из колонн, фундаментов под ними, несущих элементов покрытия и связей. Кроме того, в состав каркаса входят (при наличии их в здании) — подкрановые, фундаментные  и обвязочные балки. В каркасах зданий большой протяженности предусматривают температурные швы, располагаемые не более чем через 60 м. Эти швы конструктивно решаются установкой сдвоенных колонн. Они делят каркас здания.

Все сборные железобетонные элементы каркаса при изготовлении снабжаются стальными закладными деталями для сварки или сбалчивания их при монтаже, а также монтажными петлями (или отверстиями) для строповки при подъеме конструкций кранами.

Во избежание коррозии соединительных деталей в дальнейшем их обетонивают, покрывают антикоррозийными составами или выполняют из нержавеющей стали.

Колонны каркаса одноэтажных промышленных зданий можно подразделить на две группы: применяемые в пролетах без мостовых кранов и в пролетах с мостовыми кранами. По положению в здании колонны делятся на крайние (пристенные) и средние, устанавливаемые на стыке двух пролетов.

Сборные железобетонные типовые колонны. Их вес колеблется в пределах от 1,8 до 7,9 т. Высоту колонн принимают с учетом возможности заделки нижнего конца в фундамент на 900 мм. Колонны средних рядов (при сечении их 400 X 400 мм) в верхней части имеют уширение (оголовок) для опирания на него с двух сторон несущих конструкций покрытия. При больших размерах сечения колонн оголовок не делается.

Сборные железобетонные колонны для зданий, оборудованных мостовыми кранами, состоят из двух частей надкрановой и подкрановой. Надкрановая часть служит для опирания несущих элементов покрытия и называется надколонником. Подкрановая часть несет нагрузку от надколонника и от подкрановой балки, по которой движутся мостовые краны. В зависимости от конструкции подкрановой части эти колонны можно подразделить на одноветвевые (консольные) и двухветвевые( ступенчатые). Крайние колонны имеют консоли и уступы с одной стороны, средние — с двух сторон.

Типовые одноветвевые колонны имеют прямоугольное поперечное сечение и предназначены для зданий с расположением головки подкрановых рельс на высоте 6,15, 6,95 и 8,15 м от уровня пола, при грузоподъемности крана от 10 до 20 г. Вес колонн составляет от 5 до 9 т.

Двухветвевые колонны применяют для зданий с высотой расположения головки подкрановых рельс над уровнем пола 8,15, 9,65, 11,45, 12,65 и 14,45 м при шаге средних колонн 12 м и грузоподъемности кранов от 10 до 50 т. Сечение ветвей колонны — прямоугольное. Ветви подкрановой части соединены между собой горизонтальными железобетонными связями.

Колонны под краны, грузоподъемностью свыше 50 т, отличаются от рассмотренных только размерами, процентом армирования и маркой бетона.

Для крепления других элементов каркаса, а также технологического и санитарно-технического оборудования, в колонны при их изготовлении закладывают специальные стальные детали.

Строповку колонн при подъеме и монтаже производят за петли, выпущенные из бетона, в обхват или специальными захватными приспособлениями.

Для выверки положения колонн при монтаже на поверхности их нанесены риски — треугольные вертикальные канавки. Риски делают на верхнем и нижнем концах колонны (против верха фундамента) на всех четырех гранях, и, кроме того, на боковых гранях консолей.

Размещение в здании колонн по отношению к разбивочным осям и стен по отношению к колоннам осуществляется в соответствии со специальными правилами «привязки».

Фундаменты под колонны. Под колонны каркаса устраивают отдельно стоящие железобетонные фундаменты стаканного типа.

Сборные железобетонные фундаменты устраивают, как правило, в виде одного блока, представляющего собой стакан с плитой. Вес таких блоков колеблется от 1,65 до 4,7 т.

При тяжелых нагрузках применение сборных фундаментов, состоящих из одного блока, становится нецелесообразным, ввиду их большого веса. В этих случаях фундаменты делают расчлененными и соединяют между собой при монтаже их отдельные элементы сваркой закладных деталей или замоноличиванием. Подколонники и плиты имеют вертикальные отверстия круглой или овальной формы, вследствие чего при наложении плит друг на друга образуются сквозные колодцы. Для замоноличивания фундамента колодцы его средней зоны заполняют бетоном, с предварительной установкой в них арматурных стержней или каркасов. В отдельных случаях, при соответствующем технико-экономическом обосновании, применяют монолитные ступенчатые, фундаменты стаканного типа, выполняемые на месте.

Блоки сборных фундаментов устанавливают на щебеночную подготовку толщиной 100 мм; при влажных грунтах подготовку делают из бетона марки 50.

Верхнюю плоскость фундамента, как правило, располагают на 150 мм ниже отметки чистого пола, что дает возможность произвести обратную засыпку земли в котлованы до начала монтажа колонн. Если при этом глубина заложения подошвы фундамента в силу грунтовых условий (или по условиям заглубления технологического оборудования) окажется недостаточной, то фундамент устанавливают на бетонную подушку. Высота фундаментов, состоящих из нескольких рядов элементов, может регулироваться введением дополнительных рядов. При необходимости очень глубокого заложения фундаментов применяют иногда колонны увеличенной высоты.

Для передачи нагрузок от наружных и внутренних стен на фундаменты колонн каркаса применяют фундаментные балки.

Сборные железобетонные балки для шага колонн 6 и 12 ж имеют в поперечном сечении форму тавра. Высота их равна 400 или 600 мм, а ширина поверху — 300 или 400 мм. В зависимости от длины балки бывают: основные и укороченные (применяемые при укороченном шаге, например, около температурных швов).

Под наружные стены фундаментные балки укладывают с выносом за грани колонн, а под внутренние их располагают между колоннами по осевым линиям. При укладке верхнюю грань фундаментных балок устанавливают на уровне 30 мм ниже пола помещения, который располагают на 150 мм выше спланированной вокруг здания поверхности земли. Поверх фундаментных балок устраивают гидроизоляцию из двух слоев рулонного материала на мастике.

Балки устанавливают непосредственно на уступы фундаментов колонн или на бетонные столбики, опирающиеся на эти уступы.

Обвязочные балки. При большой высоте наружных стен в конструкцию каркаса вводят так называемые обвязочные балки, на которые передается нагрузка верхней части стены. Их устанавливают концами на стальные консоли, которые приварены к закладному листу колонн и крепят к колонне сваркой монтажных петель балок с закладными деталями колонн при помощи накладок. Обвязочные балки укладывают над оконными проемами, с целью одновременного использования их и как связей, и как перемычек. В многопролетных зданиях с разной высотой пролетов обвязочные балки укладывают по линии перепада высот для опирания на них наружных стен более высокого пролета.

Типовые железобетонные обвязочные балки изготовляют длиной 5,95 м и высотой 490 мм, а шириной и формой сечения в зависимости от толщины стен, для опирания которых они предназначены. Для стен толщиной 200 и 250 мм балки имеют прямоугольное сечение той же ширины, а для стен большей толщины — прямоугольное сечение с полочкой. Вес балок составляет от 1,5 до 2 т.

Подкрановые балки. Как указывалось выше, на подкрановые балки укладывают рельсы, по которым движутся вдоль здания мостовые краны. Одновременно подкрановые балки являются элементами связи между стойками каркаса в продольном направлении.

Для кранов грузоподъемностью до 30 т при шаге колонн 6 и 12 м имеются типовые конструкции сборных железобетонных предварительно напряженных подкрановых балок.

Балки пролетом 6 м имеют тавровое сечение с утолщениями на опорах, а пролетом 12 м—двутавровое.

Высота балок для шага колонн 6 м предусмотрена 800 и 1000 мм при весе балки 2,9 и 4,20 т. Высота балок при шаге колонн— 12 м составляет 1400 мм, а вес — 10,7 т.

При кранах грузоподъемностью более 30 т или шаге колонн более 12 м допускается применение стальных подкрановых балок. Однако за последнее время разработаны также в сборном железобетоне конструкции 6 и 12метровых двутавровых балок под краны грузоподъемностью до 100 т. Высота таких балок достигает 2 м, а вес до 18,5 т.

В железобетонных подкрановых балках предусмотрены закладные стальные детали для опирания их на консоли колонн, для крепления к колоннам поверху и для укладки кранового пути. Для крепления подвесок троллей крана в стенке балок предусмотрены сквозные отверстия диаметром 25 мм.

После установки и выверки балок производят сварку их закладных деталей с закладными деталями колонн, после чего пространство между концами балок и колонной, а также между торцами балок заполняют бетоном марки не ниже 200.

Монтаж подкрановых балок производится при помощи захватов, пропускаемых через отверстия в верхней полке.

Для крепления рельса подкранового пути к подкрановой балке на верхнюю полку последней укладывают упругую ленту из прорезиненной ткани толщиной 8—10 мм, по которой устанавливают рельс, а затем закрепляют болтами при помощи лапокприжимов. Рельсы в пределах одного температурного блока сваривают, а у температурных швов их соединяют посредством накладок. После монтажа крана и нескольких дней его работы производят повторные затяжки болтов, вслед за этим гайки болтов зашплинтовывают.

В торцах здания на подкрановых балках устанавливают упоры для мостовых кранов, представляющие собой сварные стальные контрфорсы, в верхней части которых укреплены отрезки дубового или букового бруса.

Для пролетов 12 и 18 м применяют предварительно напряженные железобетонные двускатные балки двутаврового поперечного сечения с утолщенной вертикальной стенкой над опорами. Высота этих балок на опорах составляет 790 мм, а высота посредине пролета определяется уклоном верхнего пояса балки 1 : 12. Вес таких балок, в зависимости от длины, колеблется от 4,1 до 15,2 т.

Двускатные балки пролетом 12 м рассчитаны на установку их с шагом 6,0 м, а пролетом 18 м — на установку с шагом 6 и 12 м. Балки при установке их с шагом 6 м допускают подвеску подъемнотранспортного оборудования.

Для пролетов 12,0 м предусмотрены также предварительно напряженные железобетонные односкатные балки двутаврового поперечного сечения, укладываемые с уклоном 1 : 20.

Для плоских крыш предусмотрены предварительно напряженные железобетонные двутавровые балки с параллельными поясами. Такие балки пролетом 12 м рассчитаны на установку с шагом 6 м и имеют высоту 1190 мм и вес 4,5-5,2т, а пролетом 18 м рассчитаны на установку с шагом 6 и 12 м, имеют высоту 1490 мм и вес 10,6-14 т.

Все стропильные балки имеют на концах с нижней стороны закладные планки, к которым приварены опорные стальные листы. По верхнему поясу балок расположены закладные детали для крепления к ним панелей покрытия и элементов фонарей.

Деталь опирания балки покрытия на железобетонную колонну. Балки крепят к колоннам анкерными болтами, выпущенными из колонн и проходящими через вырезы опорных листов балки. После установки и выверки опорный лист балки приваривают к закладному листу колонны.

При опирании балки на несущую стену под конец балки для распределения давления укладывают на растворе бетонную подушку, снабженную такими же анкерами и закладным опорным листом, как и у колонн.

Для перекрытия пролетов 18 и более метров применяют сборные железобетонные фермы.

По геометрической форме железобетонные фермы могут быть сегментные, арочные, треугольные, с параллельными поясами. Наиболее распространенными из них являются сегментные фермы с прямолинейными участками верхнего пояса.

Типовые сегментные фермы изготовляют на заводах или собирают в специальных кондукторах из отдельных линейных элементов путем сварки арматурных выпусков, стыковых накладок и замоноличивания узлов. Фермы могут быть также с монолитными поясами и закладной решеткой. Эти фермы изготовляют для пролетов 18, 24 и 30 м при шаге ферм как 6, так и 12 м.

Вес сегментных ферм, в зависимости от конструкции и расчетных нагрузок, составляет: для ферм с шагом 6 м при пролете 18 м — 6,6 г; при пролете 24 м— 11,2 т; при пролете 30 м — 17 г; для ферм с шагом 12 м.

При монтаже ферм по их верхним поясам устанавливают инвентарные распорки, которые снимают по мере установки плит покрытия и крепления их к фермам. Строповку ферм при подъеме производят за отверстия, расположенные в узлах верхнего пояса. Перевозку и хранение ферм и полуферм осуществляют в вертикальном положении.

Арочными называют сегментные фермы с криволинейными элементами верхнего пояса.

Для устройства плоских крыш служат фермы с параллельными поясами. Типовые фермы такого рода разработаны для пролета 18 м при шаге ферм 6 м и для пролета 24 м при шаге ферм 6 и 12 м. Высота их унифицирована и составляет 2685 мм, а вес колеблется от 7,5 до 15,9 т.

Для зданий с большим уклоном кровель, в частности для наиболее распространенного вида таких кровель — из асбестоцементных волнистых листов усиленного профиля, существуют конструкции железобетонных предварительно напряженных ферм треугольного очертания. Фермы эти предназначены для пролетов 12, 18 и 24 м при шаге ферм 6 м.

Вес треугольных ферм при пролетах 12 м составляет 3,0—3,3 т, при пролетах 18 м — 5,0—5,8 т, а при пролетах 24 м — 8,349 т.

По верхнему поясу таких ферм, после установки их на место укладывают сборные железобетонные предварительно напряженные прогоны, для сварки которых с фермами по верхнему поясу последних предусмотрены закладные детали.

В зданиях, где шаг колонн по внутренним рядам составляет 12 и более метров, а шаг основных несущих элементов покрытия — 6 м, применяют подстропильные балки или фермы. Эти конструкции размещают вдоль здания по осям колонн и опирают их на верхние торцы колонн. На подстропильные конструкции устанавливают балки или фермы покрытия. Балка имеет сечение переменной высоты и длину 12 м. Балки крепят к колоннам сваркой опорных закладных уголков с верхним закладным листом колонны. Для опирания балок или ферм покрытия по концам подстропильной балки и на ее середине предусмотрены закладные листы с приваренными к ним анкерными болтами.

Транспортирование, крепление и монтаж стропильных и подстропильных балок и ферм должны производиться в вертикальном положении.

Для покрытий больших пролетов в качестве несущих конструкций иногда применяют сборные железобетонные арки. Конструктивно арки можно подразделить на двухшарнирные, трехшарнирные и бесшарнирные. В двух и трехшарнирных арках распор воспринимается затяжками или передается на опоры. Бесшарнирные арки всегда делают без затяжек.

Связи. Колонны и основные несущие элементы покрытий образуют систему поперечных рам. Для обеспечения пространственной жесткости здания между этими рамами создают систему связей. Связи можно подразделить на вертикальные (устанавливаемые в вертикальных плоскостях) и горизонтальные (располагаемые в плоскостях верхнего или нижнего поясов стропильных ферм или балок).

Для устойчивости колонн в продольном направлении и, в частности, для восприятия инерционных сил при торможении мостовых кранов, между колоннами в продольных рядах устраивают вертикальные диагональные связи. Эти связи размещают в середине каждого температурного блока. Они бывают крестовые и портальные. Портальные связи менее стесняют внутрицеховой транспорт. Связи изготовляют из между фермами в плоскости их верхнего пояса устанавливают горизонтальные стальные связи. Между верхними узлами всех остальных ферм ставят железобетонные распорки.

При устройстве покрытия по прогонам в крайних ячейках температурных блоков на всю ширину здания под прогонами устраивают стальные горизонтальные связи крестовой системы.

Крупноразмерные плиты. Крупноразмерные плиты, укладываемые по несущим элементам покрытия, образуют в совокупности единый замоноличенный в швах настил, который придает покрытию пространственную жесткость и служит основанием для укладки утепляющих слоев и кровли. Таким образом, эти плиты являются как ограждающими, так и несущими элементами.

Крупноразмерные плиты покрытия бывают трех видов:

1. Железобетонные ребристые предварительно напряженные с размерами в плане 3 X 12 м; 1,5X12,0 м; 3X6 м; 1,5X6 м. Вес этих плит на 1 кв. м их площади составляет от 130 до 290 кг.

2. Плиты длиной 6 м, в которых продольные ребра выполнены из бетона высоких марок, а сама плита из керамзитобетона. Такие плиты являются одновременно несущими и теплоизоляционными элементами покрытия.

3. Плиты из автоклавных ячеистых бетонов, также являющиеся одновременно и несущими и ограждающими элементами. Размер их в плане 1,5 X 6 м. Высота 200 и 240 ММ, вес 1,5 —2,5 т.

Плиты опирают концами продольных ребер на несущие элементы покрытия и крепят к ним сваркой закладных деталей.

Строповка плит при подъеме производится за монтажные петли.