Каркасы для зданий и сооружений

Информация может быть не достоверна

Несущий остов здания - это комби­нация элементов конструкций, т.е. каркасы зданий. Они обеспечивают его эксплуатационную проч­ность и устойчивость. В несущем остове выделяют основ­ные элементы: вертикальные - колон­ны, стойки и стены; горизонтальные - конструкции покрытий и перекрытий, фонарные рамы, подкрановые балки и фундаменты. Кроме того, элементами несущего остова являются вертикаль­ные и горизонтальные связи, сочленен­ные с основными элементами в про­странственную геометрически неизме­няемую систему.

В современной практике строительства одноэтажные промышленные здания выполняются в конструктивной схеме. Это объясняется необходимостью достижения больших свободных пространств для размещения технологических процессов не только вдоль, но и поперек сооружения. Несущий каркас здания состоит из взаимно связанных между собой поперечных рам, образованных колоннами и ригелями, в качестве которых используются балки, фермы и арки с затяжками. Наряду с плоскими рамами в одноэтажных промышленных сооружениях широкое применение находят пространственные элементы.

Каркасы зданий могут выполняться в железобетоне, металле и дереве. Преимущественное применение на массовых промышленных объектах, а также в случаях воздействия на сооружение сравнительно небольших нагрузок имеют железобетонные элементы. В них, при пролетах до 18 м включительно, в качестве ригелей целесообразно использовать двускатные железобетонные балки таврового и двутаврового поперечного сечения. При пролетах 24, 30 и 36 м - фермы сегментного, трапециевидного очертания и с параллельными поясами.

При больших нагрузках и значительных пролетах, а также при мостовых кранах большой грузоподъемности следует переходить на использование стальных каркасов зданий. Широкое применение в одноэтажных промышленных сооружениях находят поперечные рамы смешанной конструкции: колонны - железобетонные; ригели - металлические. Достоинством таких смешанных элементов является меньшая стоимость, большая надежность эксплуатации при воздействии высоких температур и агрессивных сред.
Поперечные рамы можно классифицировать по ряду признаков; по сопряжению ригеля с колоннами; по числу пролетов; по сечению стоек; по конструкции ригеля; по очертанию ригеля. Наиболее распространенным сопряжением ригеля с колоннами является шарнир, обеспечивающий простоту сборки, взаимозаменяемость элементов конструкций ригеля. Жесткое сопряжение ригеля с колоннами следует применять преимущественно в одноэтажных зданиях большой высоты или в случае перекрытия больших пролетов.

Современные тенденции блокирования различных цехов под одной крышей определяют преимущественное применение многопролетных промышленных сооружений с ригелями в одном уровне во всех рамах с наклонными ригелями, или с их перепадами по высоте в зависимости от характера технологического процесса. Сокращение расхода материала в каркасах зданий может быть получено при шарнирном сопряжении стоек с ригелями и фундаментами. В этом случае, его устойчивость в поперечном и продольном направлениях обеспечивается вертикальными связями, поставленными в одном из основных пролетов. Конструкция ригеля сплошного или сквозного сечения зависит главным образом от пролета.

Пространственная жесткость и устойчивость каркасов зданий в период монтажа и в процессе эксплуатации обеспечиваются структурной системой связей, поставленных в пределах блока покрытия и в пределах высоты колонны каркаса. Основными связями, обеспечивающими общую устойчивость пространственного каркаса в продольном направлении, являются связи между колоннами. Вертикальные связи между ними совместно с защемленными в фундаменте колоннами обеспечивают геометрическую неизменяемость системы, воспринимают давление ветра на торец здания и продольные тормозные усилия от мостовых кранов. Вертикальные связи раскосного вида работают на растяжение и сжатие и уступают по расходу металла связям крестового вида. Тем не менее, ввиду того, что они проще в изготовлении и монтаже, в последнее время они находят преимущественное применение. Крестовые связи работают только на растяжение, поэтому их проектируют из одиночных профилей - уголков, швеллеров и труб. При шаге колонн 12 м и более целесообразно переходить на применение связей портального вида, как более жестких и экономичных по расходу материала.

Современная практика строительства каркасных зданий характеризуется применением большого многообразия схем, которые классифицируются главным образом по статической схеме работы и материалу. По статической схеме выделяют девять основных конструктивных схем, в том числе: связевая; рамная; рамно-связевая, коробчатая (оболочковая) схема с внутренними колоннами; многосекционная коробчатая схема и т.д. Для гражданских зданий до 20 этажей наибольшее применение получила связевая схема. По сравнению с остальными, она имеет ряд преимуществ, главным из которых является простота сопряжения балок с колоннами, а, следовательно, меньшая трудоемкость возведения. Горизонтальная жесткость в данной схеме обеспечивается работой вертикальной связевой фермы, включающей вертикальные стойки основного элемента и решетчатые связи крестового, раскосного или полураскосного типа.