Как обеспечить устойчивость одноэтажных каркасных зданий

Обновлено: 30.06.2024

КОНСТРУКЦИИ КАРКАСНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ СБОРНЫЕ ОДНОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Frame prefabricated reinforced concrete construction of one-storey industrial buildings. Rules of design

Предисловие

Сведения о своде правил

1 ИСПОЛНИТЕЛЬ - Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский и проектно-экспериментальный институт промышленных зданий и сооружений" (АО "ЦНИИПромзданий")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет

Введение

Настоящий свод правил разработан в соответствии с Федеральным законом от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений" и Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании" и содержит требования по расчету и конструированию несущих конструкций каркасных железобетонных сборных одноэтажных зданий.

Свод правил разработан авторским коллективом АО "ЦНИИПромзданий" (д-р техн. наук В.В.Гранев, д-р техн. наук Э.Н.Кодыш, д-р техн. наук Н.Н.Трекин, канд. техн. наук Н.Г.Келасьев, инж. А.Я.Розенблюм, инж. И.А.Терехов).

1 Область применения

1.1 Настоящий свод правил распространяется на проектирование сборных железобетонных каркасов одноэтажных производственных зданий массового применения для всех природно-климатических зон Российской Федерации, кроме площадок сейсмичностью 7 и более баллов и зон вечной мерзлоты.

1.2 Свод правил устанавливает требования по расчету и конструированию железобетонных конструкций из тяжелого, мелкозернистого и легкого конструкционного бетонов.

1.3 Свод правил не распространяется на конструкции технически сложных, уникальных одноэтажных зданий и зданий с особо опасным производством.

2 Нормативные ссылки

В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 534-78 Краны мостовые опорные. Пролеты

ГОСТ 5781-82 Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия

ГОСТ 6727-80 Проволока из низкоуглеродистой стали холоднотянутая для армирования железобетонных конструкций. Технические условия

ГОСТ 8829-94 Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности, жесткости и трещиностойкости

ГОСТ 10884-94 Сталь арматурная термомеханически упрочненная для железобетонных конструкций. Технические условия

ГОСТ 10922-2012 Арматурные и закладные изделия, их сварные, вязаные механические соединения для железобетонных конструкций. Общие технические условия

ГОСТ 11024-2012 Панели стеновые наружные бетонные и железобетонные для жилых и общественных зданий. Общие технические условия

ГОСТ 13015-2012 Изделия бетонные и железобетонные для строительства. Общие технические требования. Правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения

ГОСТ 13840-68 Канаты стальные арматурные 17. Технические условия

ГОСТ 20213-2015 Фермы железобетонные. Технические условия

ГОСТ 20372-2015 Балки стропильные и подстропильные железобетонные. Технические условия

ГОСТ 23009-2016 Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные. Условные обозначения (марки)

ГОСТ 25628.0-2016* Колонны железобетонные для одноэтажных зданий предприятий. Технические условия

ГОСТ 25628.1-2016* Колонны железобетонные бескрановые для одноэтажных зданий предприятий. Технические условия

ГОСТ 25628.2-2016* Колонны железобетонные крановые для одноэтажных зданий предприятий. Технические условия

* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ 25628.1-2016, ГОСТ 25628.2-2016, ГОСТ 25628.3-2016 соответственно. - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 25820-2014 Бетоны легкие. Технические условия

ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия

ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения

ГОСТ 28042-2013 Плиты покрытий железобетонные для зданий и сооружений. Технические условия

ГОСТ 28737-2016 Балки фундаментные железобетонные для стен зданий промышленных и сельскохозяйственных предприятий. Технические условия

ГОСТ 28984-2011 Модульная координация размеров в строительстве. Основные положения

ГОСТ 31310-2005 Панели становые* трехслойные железобетонные с эффективным утеплителем. Общие технические условия

* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: стеновые. - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ Р 52085-2003 Опалубка. Общие технические условия

ГОСТ Р 52544-2006 Прокат арматурный свариваемый периодического профиля классов А500С и В500С для армирования железобетонных конструкций

СП 15.13330.2012 "СНиП II-22-81* Каменные и армокаменные конструкции" (с изменениями N 1, N 2)

СП 16.13330.2017 "СНиП II-23-81* Стальные конструкции"

СП 20.13330.2016 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия"

СП 22.13330.2016 "СНиП 2.02.01-83* Основания здания и сооружений"

СП 27.13330.2017 "СНиП 2.03.04-84 Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур"

СП 28.13330.2017 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии"

СП 52.13330.2016 "СНиП 23-05-95* Естественное и искусственное освещение"

СП 56.13330.2011 "СНиП 31-03-2001 Производственные здания"

СП 63.13330.2012 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" (с изменениями N 1, N 2, N 3)

СП 70.13330.2012 "СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции" (с изменениями N 1, N 3)

Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

3 Термины и определения

В настоящем своде правил применены термины, установленные в СП 22.13330, СП 56.13330, СП 63.13330, ГОСТ 13015, ГОСТ 27751, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 габаритная схема: Графически изображаемые параметры объемно-планировочного решения здания.

3.2 конструктивная система: Совокупность взаимосвязанных несущих конструктивных элементов здания, обеспечивающих его прочность и устойчивость.

3.3 конструктивная схема: Схема взаимодействия несущих элементов здания, обеспечивающая требуемое распределение усилий в них для определения их несущей способности.

3.4 подкрановая балка: Несущий горизонтальный конструктивный элемент, предназначенный для восприятия нагрузок от мостовых кранов.

3.5 температурный блок: Участок здания между температурными швами или температурным швом и ближайшей к нему наружной стеной здания того же направления.

3.6 фахверк: Вспомогательный несущий вертикальный линейный конструктивный элемент каркаса, предназначенный для восприятия и передачи нагрузки от стены и ветровой нагрузки.

3.7 фонарь (здесь): Часть покрытия здания в виде остекленной, как правило, надстройки, предназначенная для аэрации и (или) верхнего освещения промышленных зданий.

4 Общие положения

4.1 Каркас и сборные железобетонные конструкции одноэтажных зданий (далее зданий) производственного назначения должны соответствовать требованиям [1].

4.2 Основные положения по проектированию зданий производственного назначения, в том числе требования пожарной безопасности, следует принимать в соответствии с СП 56.13330.

4.3 Для зданий производственного назначения необходимо установить их класс (КС-2 или КС-3) и уровень ответственности в соответствии с ГОСТ 27751 и [1]. Для разных конструкций и конструктивных элементов одного здания допускается устанавливать разные уровни ответственности. Уровень ответственности устанавливается генпроектировщиком по согласованию с заказчиком и указывается в задании на проектирование.

4.4 Объемно-планировочными и конструктивными решениями зданий должны быть исключены возможности получения травм людьми в процессе передвижения, работы, пользования передвижными устройствами, технологическим и инженерным оборудованием, снижены динамические воздействия на строительные конструкции, технологические процессы и работающих, вызываемые виброактивным оборудованием или внешними источниками колебаний.

4.5 Конструкции должны обладать требуемой надежностью и долговечностью, устойчивостью к прогрессирующему обрушению, для зданий классов КС-3 и КС-2, в которых в пределах температурного блока могут находиться более 100 человек.

4.6 Габаритные размеры и параметры конструкций, приведенных в настоящем своде правил приняты по ГОСТ 20213, ГОСТ 20372, ГОСТ 25628.1, ГОСТ 25628.2, ГОСТ 28042 и типовым сериям рабочих чертежей. В реальном проектировании параметры конструкций могут быть изменены в соответствии с техническим заданием.

4.7 Определять усилия и деформации в сборных железобетонных конструкциях следует на основе расчетных схем (моделей), наиболее близко соответствующих реальному физическому характеру работы конструкций и материалов в рассматриваемом предельном состоянии, по 5.1.2 СП 63.13330.2012.

4.8 При расчетах сборных железобетонных конструкций по предельным состояниям следует рассматривать различные расчетные ситуации в соответствии с ГОСТ 27751, в том числе стадии изготовления, транспортирования, возведения, эксплуатации, аварийные ситуации, а также пожар.

Пространственная устойчивость и жёсткость здания, обеспечиваемая несущим остовом.

Остов определяет так называемую конструктивную схему здания.

Основной несущий остов может быть: Каменный, Крупноблочный; Крупнопанельный; Монолитный ж/б; Деревянный.

Конструктивные системы могут быть: Безкаркасные; Каркасные; Объёмно-блочные; Ствольные.

Безкаркасные схемы: (все усилия на здания воспринимаются стенами наружными и внутренними)


С поперечными несущими стенами

Рис. 2.1. Безкаркасная схема, с поперечными несущими стенами

С поперечными несущими стенами чаще всего применяются в кирпичных элитных домах. Из-за естественной освещённости ограничена протяжённость. Какой несущий остов - зависит расстояние между стенами (может быть различная)




Рис. 2.2. Безкаркасные схема с продольными несущими стенами:

а-двухстенка, б-трехстенка, в-четырехстенка

Широкое применение получила стена трехстенка, в кирпичных и крупноблочных домах. Четырехстенка применяется в коридорной схеме.

В этой схеме стен может вообще не быть. Стены наружные могут быть самонесущие, навесные. Ригель укладывается в одном направлении. Может быть с продольным каркасом или поперечным.

По характеру работы каркас может быть: рамный, связевый, рамно-связевый.


В)

Рис 2.3. Каркасные схемы:

а-расположение ригеля в поперечном направлении; б-расположение ригеля в продольном направлении; в-безригельный каркас.

Все эти три схемы с полным каркасом.

Схема с неполным каркасом


Наружные стены - несущие, а внутренние - нет, ширина может быть любой (но надо думать об освещённости)

Рис. 2.4.Каркасная схема (с неполным каркасом)

Многоэтажные каркасные здания рамной, рамно-связевой и связевой схем; обеспечение устойчивости здания.

Устойчивостью здания называют его способность противодействовать усилиям, стремящимся вывести здание из исходного состояния статического или динамического равновесия.

Пространственная жесткость несущего "остова"— это способность сопротивляться деформациям или, что то же, способность сохранять геометрическую неизменяемость формы.

Систему, полученную первым способом, называют связевой— по наименованию диагонального стержня (связи). Вторую — рамной.

Рис. И.8. Вертикальные элементы жесткости (связи):

а— решетчатые связи; ( э— диафрагмы (панели жесткости); в— стены жесткости (ядра); А— Г— схемы решеток (Л — треугольная; £ — крестовая; В — полураскосная; Г— портальная); 1 — стойка; 2 — диагональный стержень; 3 — ригель (плита) перекрытия; 4 — панель жесткости (диафрагма); 5 — стена жесткости; 6 — стена, не обеспечивающая жесткости (узкая); 7 — скалывающие усилия; 8 — места сварки панелей жесткости с элементами каркаса

Существуют два способа обеспечения жесткости плоских систем — по рамной и по связевой схемам. Комбинируя ими при расположении элементов несущего остова в обоих направлениях здания, можно получить три варианта пространственных конструктивных схем здания: рамную, рамно-связевую и связевую. В третьем направлении — горизонтальном — перекрытия обычно рассматриваются как жесткие диафрагмы. Все эти варианты встречаются при проектировании каркасного несущего остова (рис. П.9).

Рамная схема представляет собой систему плоских рам (одно- и многопролетных; одно- и многоэтажных), расположенных в двух взаимно перпендикулярных (или под другим углом) направлениях — систему стоек и ригелей, соединенных жесткими узлами при их сопряжениях в любом из направлений.

Рамно-связевая схема решается в виде системы плоских рам, шарнирно соединенных в другом направлении элементами междуэтажных перекрытий. Для обеспечения жесткости в этом направлении ставятся решетчатые связи или стенки (диафрагмы) жесткости. Плоские рамы удобнее устанавливать поперек здания.




Связевая схема решения каркаса здания наиболее проста в осуществлении. Решетчатые связи, или диафрагмы жесткости, вставляемые между колоннами, устанавливаются через 24. 30 м, но не более 48 м, и в продольном, и в поперечном направлениях; обычно эти места совпадают со стенами лестничных клеток.

Рамная схема применяется сравнительно редко. Трудоемкость построечных работ по обеспечению жесткости узлов, повышенный расход стали и т.п.

Связевая схема оправдывает свое широкое применение большей простотой построечных работ, меньшими затратами труда и материалов и т.п.

При стеновом несущем остове и при различных системах остовов с неполным каркасом обычно применяют связевую схему; при этом наружные или внутренние стены выполняют функции диафрагмы или ядер жесткости, т.е. в этом случае не требуется установка дополнительных стен.


1. Рамный каркас;

3. Связевой каркас.

Для строительства жилых и общественных зданий применяется связевая схема. Рамная схема – высотные здания, рамно-связевая – повышенной эт-ти и высотных в сейсмических районах.

Материалы для несущего остова – ж/б, металл при условии его огнезащиты.

Конструкции несущего остова: колонны, ригели и фундаменты.

1.7. Объемно-планировочные решения гражданских зданий. Планировочные схемы и планировочные элементы общественных зданий.

Объемно-планировочное решение здания (ОПР) - расположение (компоновка) помещений заданных размеров и формы в едином комплексе, подчиненное функциональным, техническим, архитектурно-художественным и экономическим требованиям.

Весь внутренний объем здания разделяется горизонтальными (междуэтажными перекрытиями) и вертикальными (стенами и перегородками) конструкциями на отдельные помещения. Помещения по способу их связи между собой могут быть непроходными (изолированными) и проходными (неизолированными). Непроходные помещения сообщаются между собой с помощью третьего помещения, обычно одного из коммуникационных (коридора, лестничной клетки и др.).

Планировочная схема – это группировка помещений на плане. Планировочные решения зданий зависят от функциональных процессов, протекающих в нем.

При планировке здания определяют:

- размещение в одном или нескольких уровнях основных и второстепенных помещений,

- взаимосвязь между помещениями и коммуникационные пути и помещения – вестибюли, коридоры, холлы, лестницы, лифты.

При группировке внутреннего пространства выделяют два композиционных решения здания:

- симметричная схема внутреннего пространства.

- асимметричная схема композиции.

При группировке помещений необходимо учитывать:

- взаимосвязи помещений, требующие непосредственного сопряжения помещений (например, зал и сцена, вестибюль и гардероб и т.п.),

- взаимосвязи помещений при помощи горизонтальных и вертикальных коммуникаций (коридоры, лестницы и пр.).

Возможные сочетания помещений внутри здания могут иметь несколько основных схем:

- ячейковая; это части, в которых происходят свои разные функциональные процессы. Такие ячейки имеют общую коммуникацию, связывающую их с внешней средой. Например, школьные здания.

- коридорная; это несколько небольших ячеек, в которых происходит один функциональный процесс. Они связанны между собой общей линейной коммуникацией — коридором.

Ячейки могут располагаться с одной или двух сторон коридора. Коридорная схема применяется в общежитиях, гостиницах, ин­тернатах, административных, учебных, лечебно-профилактических и др.

- анфиладная; это ряд помещений, которые расположены друг за другом и объединены между собой сквозным проходом. Во всех помещениях происходит один функциональный процесс. Анфиладная схема использована в дворцовых и культовых постройках, музеях, торговых зданиях.

- зальная; это организации единого пространства для функций, которые требуют больших нерасчлененных площадей, вмещающих массы посетителей. Зальная схема характерна для зданий зрелищных и спортивных, рынков, выставочных павильонов.

- атриумная; это ряд помещений, которые расположены вокруг закрытого внутреннего двора — атриума – и выходящих в него.

- смешанная (комбинированная); При сочетании или совместном использовании указанных схем создаются комбинированные схемы: коридорно - кольцевая, анфиладно - кольцевая и т.п. (клубы, библиотеки, в которых смешанная схема вызывается сложностью функциональных процессов.)

- центрическая; это четко выделенное одно главное большое помещение, а вокруг него группируются второстепенные, меньшей площади. (театры, кинотеатры, концертные залы, цирки.)

- секционная. это ряд повторяющихся и изолированных друг от друга частей – секций. В пределах секции помещения могут быть расположены по разным планировочным схемам. Эта схема чаще всего применяется в квартирных жилых домах.






Отдельные элементы зданий.

Внутреннее пространство зданий разделено на отдельные помещения.

Помещения гражданских зданий по их роли в функциональном процессе (отдых, работа, учеба) разделяют на несколько групп:

Основные — соответствуют основным функциям здания (жи­лые комнаты жилых домов, школьные классы и кабинеты, зри­тельные залы театров и кинотеатров, торговые залы магазинов).

Вспомогательные — предназначены для обеспечения основных функций здания, но не определяют его назначения (конференц-залы, архивы, фойе и кулуары театров, подсобные помещения магазинов, музе­ев и др.).

Обслуживающие — повышают комфорт и санитарно-гигиенические условия, но не имеют прямого отношения к основной функции здания (вестибюли, холлы, санитарные узлы, буфеты общественных зданий).

Коммуникационные — необходимы для связей внутри здания (лестницы, лифты, эскалаторы, коридоры, галереи).

Технические (иногда целые этажи) — предназначены для раз­мещения инженерно-технического оборудования (машинные от­деления лифтов, мусоросборные камеры, помещения для венти­ляции и кондиционирования воздуха).

Совокупность всех помещений, полы которых расположены на одном уровне, образуют этаж здания.


Этажи здания имеют определенные названия:

- подвал или подвальный этаж – это этаж, полностью или большей своей частью заглубленный в землю;

- полуподвальный или цокольный этаж – это этаж, уровень пола которого заглублен от уровня тротуара или отмостки не более чем на половину высоты помещения;

- надземный – это этаж, расположенный выше уровня земли.

Надземные этажи обозначаются порядко­выми номерами, начиная с этажа, располо­женного непосредственно над землей, над подвалом или над цокольным этажом.

Число этажей в здании указывается по числу основных этажей. Цокольный этаж включается в число основных этажей, если верх его перекрытия находится над уровнем земли более чем на 2 м;

- чердак или чердачный этаж – это этаж, расположенный между крышей и перекрытием над последним этажом здания;

- мансарда или мансардный этаж – это этаж, выгороженный внутри чердачного пространства, образованного скат­ной крышей, и предназначенный для размещения жилых или подсобных отапливаемых помещений; площадь горизонтальной части потолка таких помещений должна быть не менее 50 % площади пола, а высота стен до низа наклонной части потолка — не менее 1,6 м;

- технический – это этаж, предназначенный для размещения отопительных и вентиляционных устройств, оборудования и инженерных коммуника­ций. Может быть расположен в нижней части здания (техническое подполье), в верхней части здания (технический чердак) или в средней части здания между надземными этажами.

Высота технических этажей зависит от вида оборудования и коммуникаций с учетом условий эксплуатации. В местах прохода обслуживающего персонала высота технического этажа в чистоте h ≥ 1,9 м.

После определения необходимого состава и площадей помещений здания производится их размещение и компоновка на плане этажа.

План этажа – это графическое изображение горизонтальной проекции этажа здания. Проекция или горизонтальный разрез по зданию выполняется на высоте 1 м от пола в определенном масштабе: чаще в М 1:100. Т.е. это вид этажа здания сверху. Он характеризует форму и конфигурацию здания.

На архитектурном плане этажа в условных обозначениях указываются:

- конструкции стен, перегородок;

- конструкции опор – колонн, стоек;

- габариты оконных и дверных проемов с указанием направления открывания дверных полотен;

Количество планов этажей зависит от этажности здания. Показываются все этажи (нулевой, типовой, мансардный, полуподвальный и т.п.).

1.8. Планировочные схемы жилых зданий, их положительные и отрицательные стороны. Основные требования при проектировании жилых домов (освещенность, инсоляция, вентиляция, сквозное проветривание, ориентация по сторонам горизонта). Конструктивные решения крыш в жилых домах.

При строительстве каркаса любого одноэтажного промышленного здания используют поперечные рамы, изготовленные из колонн и других несущих конструкций. В состав каркасов также входят и продольные компоненты, представленные различными типами балок (фундаментные, подкрановые, обвязочные), конструкций для подстропильной установки, плит покрытия и связных узлов. Иногда при строительстве пространственные системы делают из конструкций покрытий, выполняя продольные и поперечные элементы каркаса из сводов, куполов, оболочек и т.д.

Особенности возведения каркаса

Каркас производится из железобетона и иногда из стали. Выбор основного материала выполняют с учетом таких факторов:

  • особенности силовых и не силовых влияний на конструкцию;
  • габариты пролетов;
  • расстояние между колоннами;
  • высота возводимого сооружения;
  • место расположения объекта;
  • требования к огнестойкости материалов;
  • экономическая целесообразность выбора материала.

В процессе эксплуатации каркас подвергается целому ряду воздействий:


Рисунок 1. Воздействия на каркасные элементы. 1 – нагрузки постоянного характера, 2 – нагрузки временного характера, 3 – температурные воздействия, 4 – тепловые влияния, 5 – влага в жидком или парообразном виде, 6 – действие химических агрессивных веществ, 7 влияния микроорганизмов, 8 – блуждающие токи, 9 – звуковые нагрузки.

Силовые нагрузки могут возникать от действия постоянных факторов, к которым относится масса конструкций, и от временных – присутствия в сооружении людей, атмосферных условий и т.д. Нагрузки могут быть статичными и динамичными. Это требует того, чтобы элементы каркаса отвечали высоким требованиям по прочности, устойчивости и низкой деформативности.

Не силовыми нагрузками, воздействующими на каркасную часть здания, являются температурные колебания, тепловые удары, влага в парообразном или жидком состоянии, содержание в воздухе химических веществ. Иногда на компоненты каркасной части могут влиять минеральные масла, эмульсии, блуждающие токи и т.д.

Данные воздействия способствуют возникновению различных физических и химических процессов и могут приводить к:

  • периодическому нагреву или охлаждению конструкций;
  • передаче тепловой энергии;
  • увлажнению или осушению материалов;
  • развитию процессов коррозии.

Это предъявляет к используемым материалам такие требования, как термо- и биостойкость, долговечность, устойчивость к коррозии.

Пожарные нормы требуют, чтобы каркас отвечал определенным параметрам огнестойкости, а используемые для его строительства компоненты были технологичными и экономичными.

Выбор материала для каркаса

В одноэтажных промышленных зданиях применяют несущие стальные конструкции:

  • при возведении стропильных и подстропильных систем: для отапливаемых зданий, у которых пролеты составляют от 30 метров; для не отапливаемых зданий и навесных сооружений с кровлей из асбестоцемента и пролетах от 12 до 24 метров при различных вариантах грузоподъемности подвесной подъемно-транспортной техники; в не отапливаемых зданиях однопролетного и многопролетного типа с кровлей из рулонных материалов; в зданиях над горячими участками цехов и т.д.
  • при возведении колонн;
  • при монтаже подкрановых балок, светоаэрационных осветителей, ригелей и стоек фахверка;
  • при применении типовых легких несущих компонентов и систем ограждения комплексной поставки.

При строительстве современных одноэтажных промышленных зданий с различными по характеру нагрузками используют сборные каркасы из железобетона. Иногда применяют смешанные типы каркасов, у которых вертикальные элементы выполнены из камня или железобетона, а несущие участки из дерева или стали.

Основными несущими элементами зданий являются фундаменты, стены, отдельные опоры, элементы перекрытий и покрытий, составляющие несущий остов здания. Совокупность элементе несущего остова должна обеспечивать восприятие всех нагрузок, воздействующих на здание, и передачу их на основание, а также пространственную неизменяемость (жесткость) и устойчивость зданий.

По конструктивной схеме несущего остова здания подразделяются на бескаркасные, каркасные и с неполным каркасом. В бескаркасных зданиях основными вертикальными несущими элементами являются стены, в каркасных — отдельные опоры (колонны, столбы), в зданиях с неполным каркасом — и стены и отдельные опоры.

Бескаркасные здания получили широкое распространение в гражданском .одноэтажном, малоэтажном и многоэтажном строительстве. Имеются примеры возведения бескаркасных жилых зданий высотой в 25 этажей. Бескаркасные здания встречаются также в одноэтажном и малоэтажном промышленном строительстве.

Несущий остов таких зданий, состоящий из несущих стен и перекрытий, представляет собой как бы коробку, пространственная жесткость которой создается совместной работой стен и дисков перекрытий.


Рис. 1. Конструктивные схемы бескаркасных зданий: а — с продольными несущими стенами, б — с поперечными несущими стенами, в — с поперечными и продольными несущими стенами

Бескаркасные здания могут возводиться с продольными несущими стенами. Поперечные стены в таких зданиях устраивают только в лестничных клетках, а также в промежутках между ними для придания большей устойчивости продольным стенам и, в тех местах, где должны; проходить дымовые и вентиляционные каналы. Ширина гражданских зданий обычно не превышает целесообразные величины пролетов констструкций перекрытий. В таких зданиях, помимо наружных несущих продольных стен, приходится возводить внутренние несущие продольные, стены.

Гражданские бескаркасные здания часто возводят и с поперечными несущими стенами. В таких зданиях продольные наружные стены являются самонесущими. При возведении таких зданий из сборных железобетонных конструкций (панельных) поперечные несущие стены выполняются из железобетонных панелей, а ограждающие наружные стены — из легких панелей.

Возводятся также бескаркасные здания, где несущими являются как поперечные, так и продольные стены. В таких зданиях панели перекрытий размером на комнату опираются всеми четырьмя сторонами на поперечные и продольные стены.

Здания с неполным каркасом вместо внутренних продольных и внутренних поперечных стен, на которые должны опираться конструкции перекрытий, имеют отдельные опоры в виде столбов или колонн. На колонны в продольном или поперечном направлении укладывают прогоны, служащие опорами для плит перекрытий.

Каркасными в большинстве случаев строят одноэтажные, малоэтажные и многоэтажные промышленные здания, а также многоэтажные гражданские здания. Ряд малоэтажных гражданских зданий возводят также в каркасных конструкциях.


Рис. 2. Конструктивные схемы зданий с неполным каркасом: а — с продольными прогонами, б — с поперечными прогонами; 1 — прогон, 2 — колонна

Несущий остов таких зданий состоит из колонн и горизонтальных ригелей, выполняемых в виде балок или ферм. Колонны и жестко или шарнирно скрепленные с ними ригели образуют рамы. В многоэтажных зданиях ригели иногда располагают в продольном направлении. При применении в многоэтажных зданиях безбалочных перекрытий ригелем рамы является безбалочная плита, жестко связанная с капителями колонн.


Рис. 3. Конструктивные схемы каркасных здачий: а — с самонесущими стенами, б — с несущими навесными стенами

Наружные стены каркасных зданий, выполняющие ограждающие функции, являются самонесущими или ненесущими, навесными. Самонесущие стены в этом случае опираются на фундаменты или фундаментные балки, ненесущие стены в каждом этаже — на бортовые балки или ригели рам (при продольном расположении ригелей), а навесные стены навешиваются на наружные колонны каркаса.

Несущие элементы здания в совокупности образуют пространственную систему, называемую его несущим остовом. Несущий остов должен иметь достаточную прочность и обеспечивать пространственную жесткость и устойчивость здания, тогда как ограждающие конструкции должны обладать стойкостью против атмосферных и других физико-химических воздействий, а также достаточными тепло- и звукоизоляционными свойствами.

В зависимости от вида несущего остова различают две основные конструктивные схемы зданий — бескаркасную (с несущими стенами) икаркасную.

Остов бескаркасных одноэтажных и многоэтажных зданий с несущими наружными и внутренними (продольными или поперечными) стенами представляет собой коробку, пространственная жесткость которой обеспечивается перекрытиями и стенами, образующими жесткие горизонтальные и вертикальные диафрагмы. Устойчивость такого несущего остова зависит от надежности связи между стенами и перекрытиями, их жесткости и устойчивости.

В каркасных зданиях все нагрузки воспринимаются системой стоек (колонн), которые вместе с горизонтальными элементами (прогонами, ригелями) образуют каркас. Каркасные схемы зданий бывают с полным и неполным каркасами. Каркас называют полным, если его вертикальные элементы расположены как по периметру наружных стен, так и внутри здания.

Возможна схема с несущими наружными стенами и внутренним каркасом, колонны которого заменяют внутренние несущие стены. Такие каркасы называют неполными. Устойчивость наружных стен в зданиях с неполным каркасом обеспечивают в основном элементы каркаса и перекрытия. Такую конструктивную схему применяют в многоэтажных гражданских и промышленных зданиях при отсутствии значительных динамических нагрузок.

Одноэтажные каркасные здания. Каркас одноэтажного промышленного здания состоит из железобетонных или стальных колонн, образующих вместе с несущими конструкциями покрытия поперечные рамы, и разного рода продольных элементов — фундаментных, обвязочных и подкрановых балок, подстропильных ферм, а также различного рода связей, которые придают каркасу в целом и отдельным элементам пространственную жесткость и устойчивость. Расстояние между колоннами каркаса в продольном направлении (вдоль оси здания) называется шагом колонн, в поперечном — пролетом. Размеры пролетов и шага колонн принято называть сеткой колонн. Одноэтажные каркасные здания широко применяют в промышленном и сельскохозяйственном строительстве. Такие здания состоят из железобетонного (стального) каркаса, стен и покрытия. Каркас состоит из вертикальных элементов — колонн и горизонтальных — ригелей, балок й ферм. По балкам или фермам укладывают плиты покрытия, выполняют кровлю, а в необходимых случаях устраивают световые или аэрациониые фонари.


Рис. 4. Одноэтажные промышленные и сельскохозяйственные здания
а — промышленное здание с мостовыми кранами: б — сельскохозяйственное здание с несущими стенами; 1 — колонна; 2 — ригель; 3 — покрытие; 4— подкрановая балка

Каркас воспринимает все внешние нагрузки от покрытия и массы конструкций каркаса, вертикальные и горизонтальные крановые нагрузки’, а также горизонтальные нагрузки от ветра, воздействующего на стены.

В зданиях сельскохозяйственного назначения используют в основном каркасы из железобетонных конструкций.

В промышленных зданиях при пролетах 30 м и более каркас делают смешанным: колонны железобетонные, а фермы стальные.

Многоэтажные промышленные здания каркасного типа широко распространены в легкой, пищевой, химической, приборостроительной, электротехнической промышленности и аналогичных производствах.

Каркас зданий состоит из колонн и ригелей, образующих многоярусные рамы с жесткими узлами. Рамы располагают поперек здания, а в продольном направлении устойчивость здания обеспечивают стальными связями, которые устанавливают по каждому продольному ряду колонн в середине температурных отсеков. Число пролетов в каркасах бывает различным — от одного до трех-четырех, а иногда и больше. Размеры пролетов 6, 9 и 12 м. Верхние этажи шириной 12 и 18 м перекрывают стропильными балками или фермами и плитами аналогично покрытиям одноэтажных зданий. Этажи могут иметь высоту 3,6—7,2 м с градацией размеров через 0,6 м. Стены выполняют из панелей или кирпичной кладки.


Рис. 5. Схема многоэтажного промышленного здания каркасного типа
1 — фундамент; 2 — колонна; 3 — ригель; 4 — связь; 5 — балка покрытия; 6 — плита покрытия; 7 — стеновая панель

Многоэтажные гражданские здания сооружают трех типов: кар-касно-панельными, бескаркасно-панельными и с несущими кирпичными стенами. Каркасно-панельные здания состоят из каркаса, плит перекрытий и покрытий, перегородок и панелей стен (рис. 22). Пролеты каркасов зданий приняты 5,6 и 6 м. Шаг колонн вдоль здания 3,2 и 3,6 м. Высота этажа в гражданских зданиях зависит от назначения зданий и принимают ее равной (м): 2,8 — для жилых домов и гостиниц; 3,3 — для административных зданий, учебных заведений, торговых предприятий; 3,6 и 4,2 — для зданий специального назначения (конструкторские бюро, лаборатории).

Широкое распространение, особенно в жилищном строительстве, получили бескаркасные крупнопанельные здания.

Пятиэтажные жилые дома и здания гостиничного типа строят с несущими наружными и внутренними поперечными и продольными перегородками, с самонесущими наружными стенами и несущими поперечными перегородками (рис. 23, б), а также с несущими наружными и внутренними стенами. Последнее решение допускает более свободную внутреннюю планировку зданий.

Панели несущих наружных стен изготовляют сплошными из бетонов на легких заполнителях, а при самонесущих стенах — также из двух- и трехслойных железобетонных панелей с утеплителем из минераловатных плит. Длина панелей наружных стен равна шагу поперечных панельных стен-перегородок и для различных зданий в зависимости от их типа бывает 2,5; 2,8; 3,2; 3,6 и 6 м, а длина панелей поперечных стен для различных типов зданий — 5,2; 5,6 и 6 м. Панели внутренних поперечных и продольных стен имеют толщину 14 и 16 см.

Междуэтажные перекрытия панельных зданий выполняют из панелей с различным опиранием в зависимости от расположения несущих стен (перегородок).

В настоящее время интенсивно развивается строительство панельных бескаркасных зданий высотой 12, 16 этажей и более. Конструктивное решение таких зданий имеет свою специфику и отличается от решения бескаркасных пятиэтажных зданий. Несущими элементами этих зданий являются поперечные стены, а наружные стены навесные. Толщина железобетонных панелей поперечных стен 16 см, внутренних продольных 14 см, наружных (сплошных керамзитобетонных) 30 см.


Рис. 6. Схемы многоэтажных гражданских зданий
а — с поперечными рамами каркаса; б — с пространственными рамами; в — с продольными рамами; г — с неполным каркасом (продольные рамы и несущие наружные панельные или кирпичные стены)


Рис. 7. Конируюивные схемы панельных бескаркасных зданий

Дальнейшим развитием крупнопанельного домостроения явились разработка и внедрение в практику жилищного строительства объемных железобетонных элементов, которые могут быть собраны из отдельных плоских панелей в порядке укрупнительной заводской сборки или изготовлены на заводе в виде цельного объемного элемента.

Читайте также: