Несущие конструкции одноэтажных зданий

При строительстве одноэтажных и многоэтажных промышленных зданий в качестве несущей принимается, как правило, каркасная система. Каркас позволяет получить большие пространства, свободные от опор и конструкций для наиболее эффективного размещения оборудования. Кроме того, каркасные конструкции более приемлемы для значительных нагрузок, которым подвергается промышленное здание.

Каркас одноэтажного промышленного здания состоит из поперечных рам и связей между ними. Поперечные рамы образуются из колонн и связанных с ними балок или ферм покрытия (рис. 11.2). В качестве связей каркаса выступают обвязочные, подстропильные и подкрановые балки. Могут создаваться специальные связевые конструкции между колоннами. Панели покрытия, жестко связанные с фермами или балками, также рассматриваются в качестве связей между поперечными рамами каркаса.

Рис. 11.2. Конструкция одноэтажного промышленного здания с железобетонным каркасом:

 — поперечная рама каркаса;  — продольные связи каркаса; 1 — фундамент «стаканного» типа; 2 — средняя колонна; 3 — колонна крайнего ряда; 4 — стеновые панели (навесные, ненесущие); 5 — подкрановые балки (для мостового крана);

6 — балки покрытий; 7 — плиты покрытий; 8 — фундаментная балка Особый характер в промышленных зданиях приобретают несиловые воздействия на конструкции, вызванные технологическими особенностями воздушной среды, в виде тепловых воздействий, повышенного влагосодержания, наличия химических веществ и пр. Поэтому для каркаса применяют наиболее прочные и долговечные материалы — железобетон (сборный или монолитный) и металл.

Основные типы одноэтажных промышленных зданий представлены на рис. 11.3.

В зависимости от размеров пролета здания и шага колонн образуются различные сетки колонн. В одноэтажных промышленных зданиях применяют сетки колонн 12 х б, 12×12,18×18, 24×24, 24×36, 36×36 м. В многоэтажных зданиях распространены сетки колонн 12×6, 12×12, 18×6 м.

Высота одноэтажного промышленного здания или высота этажа многоэтажного здания определяется технологическим процессом и габаритами размещаемого оборудования.

Рис. 113. Основные типы одноэтажных промышленных зданий:

а — однопролетное с подвесным краном; б — однопролетное с мостовым краном;

в — многопролетное В зданиях без кранов для опирания покрытий используют колонны сечением до 600×600 мм. Для зданий с мостовыми кранами используют колонны переменного сечения с подкрановой частью (воспринимает крановые нагрузки) и надколонником (воспринимает нагрузки от покрытия). Для кранов повышенной грузоподъемности (от 50 т и более) применяют двухветвевые колонны сечением до 2000 мм (рис. 11.4).

Рис. 11.4. Колонны одноэтажных производственных зданий:

а_уб — колонны крайних и средних рядов бескрановых пролетов; в, г — крайняя и средняя колонны пролетов с мостовыми кранами, д — двухветвевая колонна.

Фундаментные балки служат для опирания самонесущих стен и укладываются на уступы фундаментов.

Обвязочные балки необходимы для восприятия нагрузок от стен при их большой высоте или в случаях перепада высот здания.

Подкрановые балки необходимы для укладки рельсового пути мостовых кранов и передачи крановых нагрузок на колонны каркаса. Применяют железобетонные и стальные подкрановые балки.

Связевые конструкции между колоннами устраивают в середине участка здания для повышения жесткости и устойчивости каркаса в продольном направлении.

Несущие конструкции покрытия состоят из следующих элементов: фермы {балки) и подстропильные конструкции.

Сборные железобетонные балки покрытий в зависимости от геометрической формы бывают односкатными, двухскатными и с параллельными поясами (рис. 11.5). Длина железобетонных балок составляет 6, 9, 12 или 18 м, при этом уклон ската варьируется от 1:20 до 1:12.

Для перекрытия больших пролетов применяют фермы покрытия. Верхние связи ферм, на которые производится опирание плит покрытия, называют верхним поясом фермы. В зависимости от конфигурации верхнего пояса различают фермы сегментные, арочные, с параллельными поясами и треугольные (см. рис. 11.5). Длина железобетонных ферм может достигать 36 м.

Рис. 115. Балки и фермы одноэтажных производственных зданий:

а — двухскатная балка; б — односкатная балка; в — балка с параллельными поясами; г — треугольная ферма; д — арочная ферма; е — ферма с параллельными поясами;

ж — сегментная ферма В промышленных зданиях с большими пролетами и значительными крановыми нагрузками (например, в металлургической отрасли) применяют стальной каркас. В целом, основные элементы несущего стального каркаса те же, что для зданий из железобетона, — это поперечные рамы, образованные колоннами и стропильными фермами (балками). Поперечные рамы связывают между собой подкрановые балки, ригели, прогоны покрытия (рис. 11.6).

Кроме того, в современных промышленных зданиях стальной каркас широко применяют для бескрановых зданий с применением легких конструкций из профиля прямоугольного сечения.

Рис. 11.6. Основные элементы стального каркаса промышленного здания:

• 1 — колонна рамы; 2 — стропильная ферма; 3 — подкрановая балка; 4 — ригель;
• 5 — прогоны; 6 — вертикальные связи между колоннами; 7 — горизонтальные связи покрытия; 8 — вертикальные связи покрытия

Под стальные колонны устраивают отдельно стоящие ступенчатые железобетонные фундаменты.

Наружные ограждающие конструкции промышленных зданий — стены и покрытия — подвержены тем же нагрузкам и воздействиям, что и аналогичные конструкции гражданских зданий. При этом дополнительно возникают условия, связанные с производственным процессом в здании.

Стены проектируют несущими, самонесущими и ненесущими в зависимости от выбранной конструктивной схемы здания. Несущие стены в промышленных зданиях применяются крайне ограничено, выполняются из кирпича, крупных и мелких блоков. Самонесущие и ненесущие (навесные) стены применяются при наличии несущего каркаса. Самонесущие стены выполняют, как правило, из железобетонных панелей или блоков, реже — из камня. Навесные стены выполняются из легких строительных конструкций (легких и ячеистых бетонов, листовых конструкций), многослойных панелей.

Трехслойные железобетонные стеновые панели состоят из двух внешних слоев из железобетона и внутреннего теплоизоляционного слоя из минерального утеплителя. Металлические стеновые конструкции существуют в виде трехслойных панелей заводского изготовления (типа «сэндвич») или послойной сборки, изготавливаемые непосредственно в процессе монтажа. Конструктивно они не различаются и состоят из двух внешних слоев из профилированного (гофрированного) металлического (стального или алюминиевого) листа и внутреннего теплоизоляционного слоя из минераловатного утеплителя. Применяются оцинкованные стальные листы или листы, защищенные полимерным покрытием. Это позволяет создавать ограждающие конструкции самых разных цветовых решений.

Достоинством панельных стен является их индустриальное^, обеспечивающая возможность промышленного изготовления в заводских условиях. Основным недостатком подобных конструкций отмечают большое число швов и стыков.

Конструкции покрытий промышленных зданий в подавляющем большинстве — бесчердачные, с малыми уклонами (до 5%), что позволяет более рационально использовать внутренний объем здания. В основном применяются плоские и ребристые железобетонные плиты покрытия. В качестве гидроизоляционного материала кровли используют рулонные материалы. Также применяют трехслойные металлические сэндвич-панели и металлоконструкции полистовой сборки, аналогичные стеновым конструкциям. В этом случае сами металлические конструкции являются гидроизоляцией и воспринимают все атмосферные воздействия на кровлю.

Водоотвод с покрытий отапливаемых промышленных зданий устраивают, как правило, внутренний. Для покрытий неотапливаемых зданий организуют наружный водоотвод.

В составе ограждающих конструкций кровли часто размещают светопрозрачные элементы — окна и фонари.