Современные конструктивные решения стен промышленных зданий

Конструктивные решения промышленных зданий

Конструктивное решение здания определяется на начальном этапе проектирования и сводится к выбору конструктивной и строительной систем и конструктивной схемы.

Конструктивная система представляет собой совокупность взаимосвязанных вертикальных и горизонтальных несущих конструкций здания, обеспечивающих его прочность, жесткость и устойчивость.

Строительную систему здания определяет материал конструкций и способ его возведения.

Большинству промышленных зданий присуща каркасная конструктивная система.

Это объясняется наличием во многих промышленных зданиях больших сосредоточенных нагрузок, ударов и сотрясений от технологического и кранового оборудования, больших площадей остекления.

Каркас одноэтажного промышленного здания представляет собой пространственную систему, состоящую из поперечных рам, объединенных в пределах каждого температурного блока плитами покрытия, связями, иногда подстропильными конструкциями и др.

Поперечные рамы состоят из колонн и стропильных конструкций (ригелей).

Способ соединения ригеля с колоннами может быть жестким и шарнирным, а колонн с фундаментами, как правило, жестким.

Шарнирное соединение ригелей с колоннами способствует их независимой типизации и унификации.

Каркасная конструктивная схема обеспечивает свободную планировку помещений, максимальную унификацию сборных элементов и наиболее экономичное решение как одноэтажных, так и многоэтажных зданий.

При назначении ограждающих конструкций руководствуются в первую очередь обеспечением необходимых теплозащитных требований.

В заданном климатическом районе строительства они должны обеспечивать минимальные теплопотери в холодный период года и предотвращать перегрев – в летний, к тому же они должны способствовать повышению художественно – эстетического облика здания.

Несущие и ограждающие конструкции производственных зданий надлежит проектировать с применением унифицированных сборных элементов индустриального изготовления.

Конструктивная схема здания должна обеспечивать максимальную «гибкость» внутрицехового пространства, т.е. незаполненность его вертикальными несущими конструкциями.

Промышленные здания содержат разнообразное взаимное расположение пролетов в блокированном и под одну крышу здании :

— параллельные пролеты одной высоты;

— параллельные пролеты разных высот;

— взаимно перпендикулярные пролеты.

При этом возникает необходимость разрезки блокированного здания на температурные отсеки продольными и поперечными продольными швами.

Поперечные температурные швы в железобетонном и смешанном каркасе отапливаемого здания устраивают через 72м по длине пролета, а в цельнометаллическом – через 230м.

Продольные температурные швы в отапливаемом здании со сборным железобетонным и смешанным каркасом устанавливаются через 144м, при стальном каркасе – через 150м по ширине пролета здания или совмещаются с перепадом высот пролетов одного направления (параллельных пролетов).

Для обеспечения жесткости каркаса здания в продольном направлении в каждом температурном отсеке пролета, оборудованного мостовыми опорными кранами, необходимо установить вертикальные стальные связи.

Эти связи устраивают по продольным осям колонн в одном из центральных шагов отсека.

Устанавливать вертикальные связи по подкрановой части колонн в шагах, примыкающих к торцу здания и к поперечному температурному шву запрещается.

Источник

Современные конструктивные решения стен промышленных зданий

Одноэтажные промышленные здания сооружают в основном каркасного типа. Каркас состоит из железобетонных колонн, фундаментов под ними, несущих элементов покрытия и системы связей (между колоннами и элементами покрытий). Кроме того, в состав каркаса входят фундаментные, обвязочные и подкрановые балки.

В современном промышленном строительстве каркасы выполняют преимущественно из сборного железобетона, иногда из монолитного, а при значительных крановых нагрузках или при крупных пролетах — из стальных балок и ферм по железобетонным или стальным колоннам.

Каркас из сборного железобетона состоит из колонн, защемленных нижними концами в фундаменты и шарнирно соединенных поверху балками или фермами покрытия.

Несущие элементы покрытия — балки или фермы, соединенные связями и приваренными к балкам или фермам плитами покрытия (швы между которыми замоноличеиы), образуют жесткую диафрагму, работающую в горизонтальной плоскости. Поперечная жесткость здания обеспечивается жесткостью конструкций, образованных колоннами с защемленными опорами и ригелями (балками пли фермами покрытия), шарнирно соединенными с колоннами.

Продольная жесткость здания обеспечивается жесткой системой, образованной защемленными в опорах колоннами, вертикальными связями между ними и горизонтальными ригелями в виде жесткого диска покрытия, а также системой горизонтальных и вертикальных связей покрытия.

Сборные железобетонные колонны подразделяют на 2 группы: применяемые в пролетах без мостовых кранов и в пролетах с кранами. Те и другие бывают крайними, которые располагают вдоль наружных стен, и средними.

Типовые сборные железобетонные колонны для зданий без мостовых кранов изображены на рис. 2, а, для зданий с мостовыми кранами на рис. 2, б, д, причем эти колонны в зависимости от высоты здания, величины пролета и грузоподъемности крана могут быть одно- или двухветвенными.

Под колонны каркаса здания устраивают отдельно стоящие железобетонные фундаменты ступенчатой формы, имеющие в верхней части стакан, в который при монтаже вставляют стержень колонны (рис. 3). Все зазоры, остающиеся после установки и закрепления колонны в проектном положении, заделывают раствором. Фундаменты железобетонных колонн имеют отметку верхней плоскости — 0,15 м, т. е. на 150 мм ниже уровня пола. В этом случае имеется возможность весь комплекс работ нулевого цикла, включая изготовление бетонной подготовки пола, выполнить полностью до монтажа колонн, что приводит к повышению темпов работ и к снижению стоимости строительства. Фундаменты небольших размеров (весом до 5 Т) могут быть сборными. Фундаменты большого размера иногда бетонируют на месте. Возможно применение составных фундаментов большого размера, состоящих из стакана и одной или нескольких опорных плит.

Стены каркасных промышленных зданий опираются на фундаменты колонн через фундаментные железобетонные балки, которые укладывают на бетонные столбики, бетонируемые на уступах фундаментов, а при малой глубине заложения фундаментов — непосредственно на их уступы.

Подкрановые балки служат для передвижения по ним мостовых кранов. Для кранов грузоподъемностью до 30 Т применяют унифицированные подкрановые балки из сборного предварительно напряженного железобетона. Балки имеют при шаге колонн 6 м тавровое сечение и высоту 1000 мм, а при шаге колонн 12 м — двутавровое сечение и высоту 1400 мм.

В качестве несущих конструкции покрытий применяют сборные железобетонные одно- и двухскатные балки таврового и двутаврового сечения , а также фермы сегментные, арочные, с параллельными поясами и полигональные. Балки и фермы располагают с шагом 6 и 12 м. При шаге колонн 12 м и расстоянии между фермами или балками покрытия 6 м промежуточные из них опирают на подстропильные фермы или балки, как показано на рис. 5. Стальной каркас применяют главным образом в цехах металлургической и машиностроительной промышленности при крупных пролетах и значительных нагрузках.

Стальные колонны по конструкции бывают сплошные и сквозные. Первые имеют сплошное поперечное сечение, состоящее из прокатных профилей или листов, сваренных между собой по всей высоте; вторые состоят из нескольких отдельных ветвей, соединенных планками или решетками. Колонны могут быть постоянного сечения по высоте, ступенчатые пли раздельного типа, состоящие из шатровой и подкрановой ветвей, соединенных между собой, но раздельно воспринимающих нагрузки от покрытия и кранов.

Несущими конструкциями покрытий в промышленных зданиях со стальным каркасом являются стальные фермы. В промышленных зданиях с рулонной кровлей наибольшее распространение получили фермы полигональные.

Кроме балок и ферм, в покрытиях промышленных зданий применяют также пространственные конструкции, в которых все элементы, будучи связанными менаду собой, работают как одно целое. Кроме того, в этих конструкциях совмещены функции несущие и ограждающие, вследствие чего такие покрытия более экономичны.

В большепролетных промышленных зданиях выгодно применять пространственные конструкции покрытий в виде цилиндрических оболочек одинарной кривизны.

Цилиндрическая оболочка состоит из тонкой цилиндрической плиты, бортовых элементов в виде балок и поперечных сквозных или сплошных диафрагм, опирающихся на колонны или стены.

Источник

Конструктивные решения зданий

Раздел конструктивных решений является обязательным этапом разработки проекта любого здания. В данном разделе определяются материалы изготовления и назначение всех конструкций здания, которые определяют устойчивость сооружения, комфорт эксплуатации, безопасность людей и многие другие параметры.

Конструктивные решения зданий должны быть технически целесообразными, функциональными и экономичными, поэтому их разработку следует поручать только профессиональным исполнителям из строительно-архитектурных компаний, имеющих опыт подобных работ и лицензию на их проведение.

Что такое конструктивное решение?

Виды конструктивных элементов здания

В не зависимости от различий между зданиями разного назначения, в них используются элементы, выполняющие одни и те же определенные функции, по которым их можно разделить на три группы: несущие, ограждающие и универсальные.

Примеры использования конструктивных решений

Проектирование сооружения определенного функционального назначения требует от специалиста точно знать особенности конструктивных решений, которые будут использованы в этом здании для обеспечения наибольшей устойчивости, жесткости, безопасности и удобства общей конструкции.

В зданиях торгового назначения обычно используют следующие конструктивные решения: сборный каркас с наружными панельными стенами, или большепролетное покрытие, опирающееся на наружные стены, или несущие стены и столбы с перекрытиями из сборных элементов.

Конструктивные решения промышленных зданий заключаются в использовании сборных каркасных конструкций и железобетонных элементов.

Для строительства сооружений большой площади (торговые центры, рынки, универсамы) обычно используют большепролетные покрытия, которые могут опираться на различные основания.

Для строительства двух-, трехэтажных зданий общественного назначения (школы, детские сады, магазины) применяют популярные конструктивные решения общественных зданий – сборные панели (внутренние и наружные), сочетание каркасных и панельных конструкций. Использование панелей позволяет существенно упростить и ускорить строительство, а также сэкономить значительные финансовые средства.

Разработка конструктивных решений в компании «Розмыслов-Град»

Конструктивные решения здания, являющиеся обязательным разделом любой проектной документации, представляют собой детальную проработку всех архитектурных решений и расчетных схем, начиная от типа фундамента и заканчивая материалом поверхности кровли. Чтобы будущее сооружение эффективно выполняло свои функции, было безопасно для людей и прослужило долгие годы, подготовка и разработка конструктивных решений должны выполняться специалистами соответствующей компании, имеющей лицензию на выполнение данного вида работ.

Разработка конструктивных решений в компании «Розмыслов-Град» — это:

• Профессиональные и опытные проектировщики
• Быстрое выполнение всех работ
• Учет всех требований и пожеланий клиента
• Высокая унификация, технологичность, экономичность используемых решений
• Оптимизация строительного процесса и снижение финансовых затрат
• Доступные цены на все виды работ

Источник

Конструктивные решения зданий

Конструктивное решение включает строительную и конструктивную системы, а также конструктивную схему.

Строительная система здания определяется материалом, наиболее массовой конструкцией и технологией возведения несущих элементов (монолитный железобетон).

Конструктивная система (далее — КС) здания представляет собой совокупность взаимосвязанных несущих конструктивных элементов, обеспечивающих его прочность, устойчивость и необходимый уровень эксплуатационных качеств.

Конструктивная схема представляет собой схематичный вариант конструктивной системы относительно продольных и поперечных осей.

Несущая КС железобетонного здания состоит из фундамента, опирающихся на него вертикальных несущих элементов (колонн и стен) и объединяющих их в единую пространственную систему горизонтальных элементов (плит перекрытий и покрытия).

В зависимости от типа вертикальных несущих элементов (колонны и стены) конструктивные системы разделяют на:

— колонные (каркасные), где основным несущим вертикальным элементом являются колонны;

— стеновые (бескаркасные), где основным несущим элементом являются стены;

— колонно-стеновые, или смешанные, где вертикальными несущими элементами являются колонны и стены.

а — колонная КС; б — стеновая КС; в — смешанная КС;

1 — плита перекрытия; 2 — колонны; 3 — стены

Рисунок 5.1. Фрагменты планов зданий

Нижние этажи часто решают в одной конструктивной системе, а верхние — в другой. Конструктивная система таких зданий является комбинированной.

Конструктивные схемы в стеновых КС определяются взаимным расположением стен, а в колонных КС — взаимным расположением межколонных балок (рис. 5.5) относительно поперечных и продольных осей здания. Схемы бывают поперечные, продольные и перекрестные. В реальных монолитных зданиях конструктивные схемы обычно перекрестные (рис. 5.5, в, г; 6.2, а). Чисто поперечные и продольные схемы (рис. 6.1, б, в) рассматриваются при разделении пространственной КС на две независимые (рис. 6.1, б, в и 6.2, б, в) с целью упрощения расчетов.

Конструктивные решения гражданских зданий из сборных железобетонных конструкций

Гражданские здания (жилые и общественные) могут возводиться в монолитном, сборно-монолитном и сборном исполнении.

Монолитные – здания возводятся из монолитного бетона в опалубке различного вида.

Сборно-монолитные – сочетание сборных элементов и монолитного бетона, например колонны и стены здания сборные, а перекрытия монолитные.

Сборные здания возводятся или монтируются из крупных элементов заводской готовности.

По этажности гражданские здания подразделяются на малоэтажные (высотой до 3-х этажей), многоэтажные (от 4 до 8-ми этажей), здания повышенной этажности (от 9 до 25 этажей) и высотные (свыше 25 этажей).

По конструктивной системе гражданские здания бывают:

В зданиях с несущими стенами нагрузку от перекрытий и крыши воспринимают стены: продольные, поперечные или и те и другие одновременно.

Каркасные здания имеют несущий каркас из сборных железобетонных колонн и ригелей. В зданиях с полным каркасом колонны устанавливаются во всех точках пересечения осей планировочной схемы.

В зданиях с неполным каркасом колонны располагаются только внутри здания. Наружные стены выполняются несущими или самонесущими, как правило, из каменной кладки.

Крупнопанельное здание собирается из крупноразмерных плоскостных сборных железобетонных элементов: стеновых панелей, панелей междуэтажных перекрытий и покрытий.

Конструктивная схема здания крупнопанельного здания принимается в зависимости от архитектурной компоновки, членения фасада здания, геологических особенностей основания и других факторов. Существуют следующие конструктивные схемы крупнопанельных зданий:

1. Бескаркасная схема:

— с продольными несущими стенами.

— с поперечными несущими стенами.

— с продольными и поперечными несущими стенами.

2. Каркасно-панельная схема:

— с неполным каркасом.

Бескаркасная схема наиболее широко применяется при проектировании гражданских зданий высотой не более 16 этажей. Пространственная жесткость таких зданий обеспечивается совместной работой стен и плит перекрытий, соединяемых между собой при помощи сварки закладных деталей. При большей высоте по условиям обеспечения жесткости целесообразно выполнять каркасные здания с центральным ядром жесткости.

Каркасно-панельная схема применяется при проектировании многоэтажных общественных и производственных зданий. Несущей конструкцией является железобетонный каркас, стеновые панели в этом случае выполняют только ограждающие функции и являются навесными.

Железобетонный каркас может быть с поперечными ригелями, с продольными ригелями и безригельным (с безбалочными перекрытиями) – в этом случае плиты перекрытий опираются непосредственно на колонны.

В сборно-монолитных крупно-панельных зданиях выше 20-22 этажей для воспринятия нагрузок внутри каркаса устраивается ядро жесткости из монолитного бетона, как правило, для этой цели используется лифтовый узел. После возведения шахты вокруг устанавливаются сборные конструкции каркасного или панельного здания, которые жестко соединяются с ядром жесткости.

Здания объемно-блочной конструкции подразделяются на три основные конструктивные схемы:

1. Панельно-блочная – сочетание несущих объемных блоков с плоскими панелями плит перекрытий и навесными или самонесущими панелями наружных стен.

2. Каркасно-блочная – сочетание несущих блок-комнат с несущим каркасом. В зданиях такой конструкции все нагрузки воспринимаются железобетонным каркасом, блок-комнаты опираются на поперечные или продольные ригели.

3. Объемно-блочная – сплошная расстановка объемных элементов без применения плоских конструкций.

В бескаркасных зданиях, в зависимости от конструктивного решения, объемные элементы могут опираться друг на друга в четырех точках по углам – точечная схема опирания или по граням двух внутренних стенок блоков – линейная схема.

Здания из объемных элементов возводятся из блок-элементов (блок-комнат, блок-квартир, санитарно-технических кабин, лифтовых шахт и др.). Объемные элементы это готовые строительные блоки с выполненной отделкой или полностью подготовленные под отделку с установленным инженерным оборудованием. Блоки изготавливаются монолитным способом или собираются в заводских условиях с максимально возможносй степенью готовности.

Конструктивные решения одноэтажных промышленных зданий из сборных железобетонных конструкций

В зависимости от назначения промышленные здания подразделяются на:

— производственные, в которых размещаются основные производства.

— вспомогательные, в которых размещаются культурно-бытовые, административно-конторские помещения, столовые, лаборатории и т.п.

Здания промышленных предприятий классифицируют по их специфическим признакам, которые предусматривают назначение и принадлежность этих зданий к той или иной отрасли промышленности, а также этажности, числу пролетов, степени огнестойкости и долговечности, способу расположения внутренних опор и вида внутрицехового транспорта.

Одноэтажные промышленные здания компонуются, как правило, из параллельных пролетов одинаковой ширины и высоты с одинаковым подъемно-транспортным обобрудованием. Могут быть однопролетные и многопролетные

Тип зданий зависит от массы монтажных элементов:

— легкого типа – с массой монтажных элементов 5-9 т.

— среднего типа – с массой монтажных элементов 8-16т.

— тяжелого типа – с массой монтажных элементов 15-35т.

По расположению внутренних опор одноэтажные промышленные здания подразделяются на:

— зальные с центральной опорой или без нее.

В пролетных зданиях ширина пролетов 12-36м с шагом колонн 6 или 12м. Технологические линии направлены вдоль пролета и обслуживаются кранами.

В ячейковых зданиях – квадратная сетка опор – 12х12,18х18, …36х36м и технологические линии располагаются во взаимно-перпендикулярном направлении.

Зальные здания имеют пролеты 60-100м и более с установкой большеразмерного оборудования для выпуска крупногабаритной продукции (ангары, машинные залы ТЭЦ и т.п.). Такие здания перекрывают, как правило, пространственными конструкциями.

Одноэтажные промышленные здания проектируются с полным и неполным каркасом. Они могут быть оснащены подъемно-транспортным оборудованием в виде мостовых кранов – опорных или подвесных или напольных кранов.

Общая устойчивость и геометрическая неизменяемость одноэтажного каркасного здания достигается в продольном направлении защемлением колонн в фундаментах и системой связей по колоннам, в поперечном направлении – защемлением колонн в фундаментах, а также жестким в своей плоскости диском покрытия.

В общем случае одноэтажное промышленное здание состоит из стен, колонн, покрытия, подкрановых балок, связей и фундаментов.

Железобетонные колонны по виду поперечного сечения могут быть сплошными (прямоугольного или двутаврового сечения) и сквозными (двухветвевые). В зависимости от назначения зданий и действующих нагрузок применяются следующие разновидности колонн:

— с консолями для опирания несущих конструкций покрытий.

— с односторонними и двусторонними подкрановыми консолями.

Одноэтажное промышленное каркасное здание может иметь плоское покрытие – из линейных элементов или пространственное – из тонкостенных пространственных элементов.

Несущие конструкции покрытий подразделяются на главные (стропильные балки, фермы или арки) и второстепенные (крупнопанельные плиты, прогоны). В состав конструкций покрытия одноэтажного каркасного здания входят также фонари и связи.

Балки покрытий (стропильные балки) опираются на колонны или подстропильные балки. Стропильными балками перекрываются пролеты 6-24м при шаге колонн 6 или 12м. Подстропильные балки применяют в том случае, когда шаг колонны больше расстояния между стропильными балками.

Стропильные балки могут быть двускатными, односкатными и с параллельными горизонтальными поясами. Подстропильные балки бывают с параллельными и непараллельными поясами.

В качестве несущих конструкций покрытия кроме балок применяют железобетонные фермы. Применение ферм целесообразно при пролетах 18-30м и шаге колонн 6 или 12м. Железобетонные фермы могут быть цельными и составными.

Очертание фермы зависит от вида кровли, общей компоновки покрытия, а также от наличия, формы и расположения фонарей. Различают сегментные и полигональные фермы. Сегментные фермы с криволинейным верхним поясом называют арочными.

Полигональные фермы применяют с параллельными поясами, восходящими опорными раскосами и уклоном верхнего пояса 1:12, а также с нисходящими опорными раскосами и ломаным нижним поясом.

Второстепенные несущие конструкции покрытий могут непосредственно опираться на стропильные балки, фермы или арки (беспрогонная система покрытий) или поддерживаться системой прогонов, опирающихся на основные несущие конструкции покрытий (прогонная система покрытий).

Конструктивные решения каркасных многоэтажных зданий из сборных железобетонных конструкций

Основой многоэтажного каркасного здания является многоэтажная многопролетная железобетонная рама, ригели которой воспринимают нагрузку от панелей перекрытия и покрытия. Наружные стены, как правило, навесные из крупных панелей.

Каркасы многоэтажных зданий по схеме статической работы подразделяются на рамные, связевые и рамно-связевые.

В рамной схеме каркаса все горизонтальные нагрузки воспринимаются жестким сопряжением колонн и ригелей.

В связевой схеме каркасов горизонтальные нагрузки воспринимаются вертикальными диафрагмами жесткости или ядрами жесткости. Связевая схема каркаса исключает необходимость устройства жестких узлов в сопряжении ригелей с колоннами. которые могут выполняться шарнирными или с частичным защемлением ригелей на опоре.

В рамно-связевой схеме горизонтальные нагрузки распределяются между элементами связей и жестким сопряжением ригелей с колоннами (в одном или в двух направлениях).

Основными конструктивными элементами многоэтажных зданий являются: фундаменты, колонны, стены, перекрытия и покрытия.

Многоэтажные здания возводятся с полносборным железобетонным каркасом и самонесущими навесными стенами (панелями), а также с неполным каркасом и несущими стенами. Сборные конструкции перекрытий могут быть балочные и безбалочные.

Основными элементами безбалочного каркаса являются фундаменты, колонн, надколонные плиты, межколонные плиты, пролетные плиты.

Железобетонный каркас с безбалочным перекрытием используется при строительстве предприятий пищевой промышленности, холодильников, где предъявляются повышенные требования к чистоте.

Конструктивные решения селькохозяйственных сооружений из сборных железобетонных конструкций.

Инженерные сооружения из сборных железобетонных конструкций

Инженерные сооружения могут возводиться в сборном, монолитном или сборно-монолитном исполнении.

Резервуары и силосы из сборных железобетонных элементов используются, как правило, для хранения сыпучих материалов и жидкостей.

В цилиндрическом резервуаре днище выполняется из монолитного бетона, колонны опираются на сборные железобетонные подколонники. Стеновое ограждение выполняется сборным из железобетонных панелей, плиты покрытия сборные железобетонные, предварительно напряженные, трапециевидной формы в плане.

Силосы сооружаются круглыми, квадратными, многогранными с коническими и пирамидальными днищами и используются для хранения сыпучих материалов: цемента, зерна, минеральных удобрений. Высота стенок значительно больше размеров поперечного сечения. Силосы являются основными элементами корпусов элеваторов.

Железобетонный силос опирается на колонны. Силосы квадратной формы собираются, как правило, из замкнутых объемных элементов 3х3м, высотой 1,2м, массой 4т. Силосы круглой формы собираются из колец полной заводской готовности диаметром 3м и более, толщина стенок 60-100мм. Стенки блоков могут ребристыми или плоскими. Кольцевые блоки соединяются между собой горизонтальными болтами, а вертикальные соединения между блоками армируются и замоноличиваются.

Источник