Основы проектирования конструкций стального каркаса производственных зданий

По числу пролетов одноэтажные здания подразделяются на однопролетные и многопролетные (с пролетами одинаковой и разной высоты). Ограждающие конструкции, защищающие помещение от влияния внеш­ней среды, пути внутрицехового транспорта, различные площадки, лестницы, трубопроводы и другое технологическое оборудование крепятся к каркасу здания.

Каркас, т.е. комплекс несущих конструкций, воспринимающий и пере­дающий на фундаменты нагрузки от веса ограждающих конструкций, тех­нологического оборудования, атмосферные нагрузки и воздействия, нагрузки от внутрицехового транспорта (мостовые, подвесные, консольные краны), температурные технологические воздействия и т.п., может выполняться из железобетона, смешанным (т.е. частично конструкций — железобетонные, частично — стальные) и стальным. Выбор материала каркаса является важ­ной технико-экономической задачей.

По виду внутрицехового транспорта здания подразделяются на бескра­новые, с мостовыми кранами, с подвесными кранами, с подвесными кон­вейерами. Выбор вида транспорта определяется массой грузов и траекториями их перемещения.

Каркасы производственных зданий в большинстве случаев проектируются так, что несущая способность и жесткость поперек здания обеспечивается поперечными рамами, а вдоль — продольными элементами каркаса, кро­вельными и стеновыми панелями.

Поперечные рамы каркаса состоят из колонн (стоек рамы) и ригелей (в виде ферм или сплошностенчатых сечений).

Продольные элементы каркаса — это подкрановые конструкции, под­стропильные фермы, связи между колоннами и фермами, кровельные прогоны (или ребра стальных кровельных панелей).

Кроме перечисленных элементов в составе каркаса обязательно имеются конструкции торцевого (а иногда и продольного) фахверка, площадок, ле­стниц и других элементов здания.

Конструктивные схемы каркасов достаточно многообразны. В каркасах с одинаковым шагом колонн по всем рядам наиболее простая конструктивная схема — это поперечные рамы, на которые опираются подкрановые конст­рукции, а также панели покрытия или прогоны (рис. 10.2,а,б), при относительно небольшом шаге колонн по внутренним рядам (6—12 м). Такая схема удобна для бесфонарных зданий и зданий с продольными фонарями.

При необходимости освещения с помощью поперечных фонарей их кон­струкции также могут быть использованы для опирания панелей покрытия (рис. 10.2,а,в). При необходимости больших шагов колонн по всем рядам можно использовать схему с продольным фонарем, несущим часть нагрузки от покрытия (рис. 10.2,г). В случаях повышен­ных требований по освещенности помещений иногда используются каркасы с шедовым покрытием (рис. 10.2,3), в которых на ригели рам опираются конструкции поперечных фонарей, а на них — прогоны или панели покры­тия.

При больших пролетах и шагах колонн эффективно применяются каркасы с пространственным ригелем (рис. 10.2,г). Ригель рамы выполняется в виде коробчатого сквозного сечения с консолями, на которые опираются конст­рукции фонаря.

Конструктивные схемы каркасов различаются видом сопряжений (жест­кое, шарнирное) ригеля с колонной. При жестком сопряжении (рис. 10.4,а) конструкция узла крепления фермы к колонне обеспечивает передачу мо­ментов, и в расчетной схеме принимается жесткий узел. При жестком со­пряжении горизонтальные перемещения рам меньше, чем при таких же воздействиях на раму с шарнирным сопряжением.

Опирание колонн на фундаменты в плоскости рам обычно конструируется жестким (см. рис. 10.2, 10.3, 10.4,а—в), но возможно решение, при котором только часть колонн сопрягается с фундаментом жестко, а часть — шарнирно (рис. 10.4,г).

Подкрановые конструкции в большинстве случаев опираются на колонны каркаса, но возможны и конструктивные решения, при которых внутри цеха проектируется специальная крановая эстакада, состоящая из колонн, связей между ними, подкрановых и тормозных балок.