Каркасы промышленных зданий

Каркас одноэтажного промышленного здания обычно состоит из поперечных рам, образованных колоннами и несущими конструкциями покрытия (балки, фермы, арки и др.), и продольных элементов: фундаментных, подкрановых, обвязочных балок, подстропильных конструкций, плит покрытия и связей. Когда несущие конструкции покрытий выполняют в виде пространственных систем – сводов, куполов, оболочек, складок и др., они одновременно являются продольными и поперечными элементами каркаса.

Материалом для устройства каркаса служат преимущественно железобетон и реже сталь. При выборе материала каркаса руководствуются характером силовых и несиловых воздействий, воспринимаемых каркасом, а также учитывают размеры пролетов, шага колонн, высоту здания, место строительства, требования огнестойкости и технико-экономические соображения.

Элементы каркаса подвергаются сложному комплексу силовых и несиловых воздействий (рис. 24.0). Силовые – возникают от действия постоянных (масса конструкций) и временных (люди, ветер, снег, грузоподъемные устройства и др.) нагрузок, носящих статический или динамический характер, поэтому к элементам каркаса в первую очередь предъявляются требования прочности, устойчивости и малой деформативности.

Рис. 24.0. Внешние воздействия на элементы каркаса: 1 – постоянные нагрузки; 2 – временные нагрузки; 3 – температура внутреннего воздуха; 4 – тепловые удары; 5 – жидкая и парообразная влага, 6 – агрессивные химические вещества; 7 – микроорганизмы; 5 – блуждающие токи; 9 – звук

Элементы каркаса воспринимают многочисленные несиловые воздействия внешней и внутренней среды в виде положительных и отрицательных температур, тепловых ударов, жидкой и парообразной влаги, воздуха и содержащихся в воздухе химических веществ; в некоторых случаях на элементы каркаса могут воздействовать минеральные масла и эмульсии, органические растворители, кислоты, щелочи, аэрозоли, животные жиры, микроорганизмы, блуждающие токи и др.

Под влиянием перечисленных воздействий в элементах каркаса происходит ряд сложных физико-химических процессов: переменный нагрев и охлаждение конструкций, передача тепла, увлажнение или осушение, коррозия материала. Поэтому элементы каркаса должны отвечать требованиям долговечности, т.е. обладать термостойкостью, влагостойкостью, коррозиестойкостью, биостойкостью.

В соответствии с требованиями пожарной безопасности каркас должен иметь необходимую степень огнестойкости. Кроме того, конструкции каркаса должны быть индустриальными и экономичными.

Выбор материала каркаса производят в соответствии с «Техническими правилами по экономному расходованию основных строительных материалов» (ТП 101-81*).

В одноэтажных производственных зданиях допускается применять стальные несущие конструкции:

а) для стропильных и подстропильных конструкций: в отапливаемых зданиях с пролетами 30 м и более; в неотапливаемых зданиях и навесах различного назначения с асбестоцементной кровлей с пролетами до 12 м включительно при грузоподъемности подвесного подъемно-транспортного оборудования более 2 т, с пролетом 18 м при грузоподъемности подвесного подъемно-транспортного оборудования более 3,2 т; в зданиях и навесах пролетом 24 м и более; в неотапливаемых однопролетных зданиях с рулонной кровлей с пролетами 30 м и более, а в многопролетных зданиях – с пролетами 18 м и более; в зданиях с подвесным подъемно-транспортным оборудованием грузоподъемностью более 5 т либо другими подвесными устройствами, создающими нагрузки, превышающие предусмотренные для типовых железобетонных конструкций; в зданиях на участках с развитой сетью подвесного конвейерного транспорта; в зданиях с расчетной сейсмичностью 8 баллов с пролетами 24 м и более; в зданиях с расчетной сейсмичностью 9 баллов с пролетами 18 м и более, а также в случаях возведения зданий в труднодоступных районах строительства; в зданиях с большими динамическими нагрузками (копровые цехи, взрывные отделения и др.); над горячими участками цехов с интенсивным теплоизлучением при температуре нагрева поверхности конструкций более 100° С (холодильники прокатных цехов, отделения нагревательных колодцев, печные и разливочные пролеты и т.п.) и др.;

б) колонны: в зданиях при высоте их от пола до низа стропильных конструкций более 18 м; при наличии мостовых кранов общего назначения грузоподъемностью 50 т и более независимо от высоты колонн, а также при меньшей грузоподъемности кранов тяжелого режима работы; при шаге колонн более 12 м; при двухъярусном расположении мостовых кранов;

в) для подкрановых балок, светоаэрационных фонарей, ригелей и стоек фахверка;

г) для типовых легких несущих и ограждающих конструкций комплексной поставки (в этом случае могут применяться стальные и железобетонные колонны).

В настоящее время для одноэтажных промышленных зданий с унифи­цированными нагрузками применяют в основном сборный железобетонный каркас. В отдельных случаях можно применять каркас смешанного типа, в котором вертикальные элементы выполняют из железобетона или камня, а несущие конструкции покрытия – из стали или дерева.