Система связей железобетонного каркаса призвана обеспечить необходимую пространственную жесткость здания. Она работает совместно с основными элементами каркаса и позволяет обеспечить жесткость здания в целом: придать устойчивость верхним поясам поперечных рам, воспринять ветровую нагрузку, действующую на торец здания, и тормозные усилия от мостовых кранов. В ее состав входят вертикальные связи, горизонтальные связи по верхнему (сжатому) поясу ферм, связи по фонарям. ф Вертикальные связи соединены со связевыми колоннами в среднем шаге температурного блока в каждом продольном ряду (см. рис. 10.1). Такое расположение позволяет обеспечить устойчивость всего продольного ряда колонн, связанных между собой плитами покрытия и подкрановыми балками и вместе с тем обеспечить свободу температурных деформаций продольной рамы в обе стороны температурного блока. Вертикальные связи выполняют в виде крестообразных металлических ферм из стальных профилей. В тех случаях, когда крестообразные связи препятствуют нормальному течению технологического процесса, их заменяют портальными. При малоуклонном покрытии, когда высота опорной части ригеля поперечной рамы более 900 мм, вертикальные связи устанавливают по линии колонн между опорными стойками двух крайних ферм температурного блока. ф При больших пролетах и высоте здания высота стоек фахверка в торцах здания получается значительной. В целях сокращения их расчетного пролета на уровне нижнего пояса ферм устраивают дополнительную опору в виде горизонтальной связевой фермы между крайними парами ферм, находящимися в торцах здания. ф Связи по фонарям устраивают в целях объединения фонарных ферм в жесткий пространственный блок. Их выполняют в виде крестообразных стальных связей: вертикальных — в плоскости остекления и горизонтальных — в плоскости покрытия, которые расположены в крайнем шаге фонаря с обеих его сто

МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ КАРКАС ОДНОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ

Типы металлических каркасов

Металлические каркасы устраиваются плоскостными и пространственными. ф Плоскостные каркасы, получившие широкое распространение, представляют собой систему одно-или многопролетных рам, устойчивость которых обеспечивается обычно жестким соединением фундамента с колоннами (рис. 11.1). Иногда жесткие рамы каркаса шарнирно соединяют с фундаментом. Выбор конструктивного решения определяется характером силовых воздействий, которым они подвергаются, возможностью сокращения номенклатуры и типоразмеров элементов, входящих в их состав, а также снижения материальных и трудовых затрат на изготовление и монтаж. В продольном направлении устойчивость каркаса обеспечивается системой металлических связей по колоннам и фермам.

В состав стального каркаса входят колонны, подкрановые балки, стропильные и подстропильные конструкции, обвязочные балки, вертикальные и горизонтальные связи.

В целях экономного расходования металла при проектировании несущих конструкций следует использовать в первую очередь высокопрочные низколегированные и углеродистые термически упрочненные стали, а также эффективные профили, в том числе тонкие электросварные трубы, гнутосварные профили, прокатные широкополочные двутавры. Стальные конструкции зданий необходимо защищать от воздействия агрессивной среды, а в необходимых случаях и от блуждающих токов. Для зданий, предназначенных для производств, в которых применяется или производится твердая щелочь, сода или другие соли щелочной реакции, а также при наличии пыли, содержащей медь, ртуть или их соединения, которые вызывают контактную коррозию, использование металлических конструкций не допускается.

Применение железобетонных настилов по стальным фермам приводит к увеличенному расходу металла, поэтому такие решения в настоящем пособии не рассматриваются.

Предпочтительно использование металлических несущих конструкций в зданиях с легкими ограждающими конструкциями (профилированный стальной лист, асбестоцементные изделия, эффективный утеплитель). ф Для таких зданий разработаны как плоскостные, так и пространственные несущие конструкции. К ним относятся: фермы из прокатных уголков или широкополочных тавров и фермы из труб; рамные конструкции коробчатого сечения; структурные конструкции из прокатных уголков или из труб. Монтажа готовыми блоками размером 12X24 или 12x30 м. Это вызвало необходимость внесения в каркас таких конструктивных изменений, которые позволили бы расчленять каркас на удобные для поточного монтажа блоки, не вызывая при этом существенного увеличения расхода металла (рис. 11.2). Такое решение может достигаться устройством каждого блока из двух подстропильных и двух стропильных ферм.

Для всех элементов каркаса разработаны типовые серии. При их использовании в конкретном проектировании необходимо произвести статические расчеты и по полученным усилиям подобрать нужное изделие или его составные части.

Фундаменты, колонны, подкрановые балки

Фундаменты под металлические колонны отличаются от фундаментов под железобетонные колонны тем, что жесткое их взаимное соединение достигается не заделкой нижней части колонны в стакан фундамента, а соединением их анкерными болтами. При этом под торец колонны укладывают стальной лист, обеспечивающий передачу нагрузки на большую площадь бетона фундамента (рис. 11.3). Для обеспечения равномерности давления по всей площади листа и лучшего восприятия опорного момента у колонны устраивают опорную базу в виде траверсы, размеры которой определяют расчетом. Базу, включая опорный лист и анкерные болты, заглубляют ниже отметки чистого пола иобетонивают. Это освободит пол вокруг колонны и защитит базу от коррозии. В связи с этим обрез фундамента в зависимости от высоты базы закладывают на отметке —0,700 или

— 1,000 м. При отсутствии развитой базы верх подколонника располагают на отметке —0,250 м. Площадь верхней грани подколонника принимают такой, чтобы расстояние от оси анкеровых болтов до грани подколонника было не менее 150 мм. • Стальные колонны для зданий, возводимых в районах с расчетной температурой минус 40° С и выше, применяют одноветвевые и двухветвевые (рис. 11.4). Одноветвевые колонны для одно-и многопролетных зданий изготовляют обычно из широкополочных двутавров прокатных или сварными. Для бескрановых зданий пролетом 18 и 24 м их высота составляет 6,0, 7,2 и 8,4 м. Они допускают подвеску к ригелям рамы кранов грузоподъемностью до 5 т. Устанавливают их с нулевой привязкой к крайним осям. Для зданий с такими же пролетами, но с опорными кранами грузоподъемностью до 20 т высоту колонн принимают 8,4 и 9,6 м. Колонну устанавливают с привязкой к крайним осям «250». Двухветвевые колонны решетчатого типа разработаны для зданий, имеющих пролеты 18...30 м и высоту 10,8... 18,0 м, с интервалом 1,2 м. Их устанавливают с шагом по крайним и средним рядам 12 м при кранах грузоподъемностью до 50 т. Для их изготовления используют прокатные широкополочные двутавры и сварные элементы. При крайне тяжелом режиме работы крана колонны устраивают с проходами, в остальных случаях без прохода вдоль подкрановых путей. Состоят такие колонны из двух частей: верхней — надкрановой из сварных или широкополочных двутавров и нижней — подкрановой, состоящей из двух ветвей, соединенных двухплоскостной решеткой.

ф Подкрановые стальные балки представляют собой сварной двутавр сплошного сечения или фермы, работающие по разрезной или неразрезной схеме (рис. 11.5). Разрезные подкрановые балки имеют постоянное сечение и стыкуются на опорах, где изгибающий момент равен нулю. Такие балки менее чувствительны к осадкам опор, имеют постоянное сечение по всей длине и одинаковые размеры верхнего и нижнего поясов.

Высоту подкрановых балок определяют шагом колонн и грузоподъемностью крана. При шаге колонн 12 м и более и грузоподъемности крана свыше 50 т верхний пояс их усиливают тормозными балками или фермами. Размеры стенок и полок балок определяют расчетом. Конструкция крепления верхнего пояса разрезных балок к колоннам — гибкая, неразрезных балок — жесткая. При опирании подкрановых балок на унифицированные железобетонные колонны консоли последних снабжают специальными стальными закладными плитами и стальными подставками, компенсирующими разность высот стальных и железобетонных подкрановых балок.

При необходимости устройства вдоль подкрановых балок прохода для обслуживания крана, работающего в весьма тяжелом режиме, по тормозным фермам устраивают проход, огораживаемый по всей длине.

Продольную устойчивость каркаса обеспечивают вертикальными связями. В подкрановом пространстве связи устанавливают по всем колоннам среднего шага, а в надкрановом пространстве — крайнего шага температурного Шотсека. Вид решетки связевых ферм определяют размером шага и высотой здания. При двухветвевых колоннах связи ставят в плоскости крана: по крайним колоннам они будут одноплоскостные, а по средним колоннам — двухплоскостные.