Обеспечение пространственной жесткости и устойчивости одноэтажных каркасных зданий. Назначение и виды вертикальных и горизонтальных связей между колоннами и в покрытии.

В общем случае в каркасных зданиях пространственная жесткость обеспечивается:

- совместной работой колонн, ригелей и плит перекрытий и покрытий, образующих геометрически неизменяемую систему;

- устройством между стойками каркаса специальных стенок жесткости или металлических связей;

- стенами лестничных клеток, лифтовых шахт;

- укладкой в перекрытии настилов-распорок;

- надежными соединениями узлов.

Пространственную жесткость железобетонных каркасов одноэтажных производственных зданий обеспечивает жесткий диск покрытия и система вертикальных и горизонтальных стальных связей. В поперечном направлении вертикальные связи не могут быть установлены, так как они препятствовали бы технологическому процессу. Поэтому пространственную жесткость каркаса в поперечном направлении обеспечивают колонны и диск покрытия, распределяющий местные горизонтальные нагрузки между колоннами.

В продольном направлении общую устойчивость каркаса в целом обеспечивают вертикальные крестовые или портальные металлические связи по колоннам. В зданиях с мостовыми кранами такие связи устраиваются всегда и размещаются в одном шаге каждого ряда колонн посредине температурного блока на высоту от пола до низа подкрановых балок. В бескрановых зданиях при высоте этажа до 9,6 м связи по колоннам могут не устанавливаться. При шаге колонн 6 м применяют крестовые связи, при шаге колонн 12 м – портальные (рисунок 7.1 в, г) Портальные связи позволяют организовать пропуск напольного транспорта в местах их установки.

При высоте опорных частей ригелей более 800 мм, например в зданиях с

плоской кровлей, между ними устанавливают вертикальные связи-фермы,

располагаемые в крайних ячейках температурного блока, а поверху каждого

продольного ряда колони — стальные распорки. Вертикальные связи между

опорами железобетонных стропильных конструкций ставят только в покры-

тиях с плоской кровлей. В зданиях без подстропильных конструкций такие

связи размещают в каждом ряду колонн, а с подстропильными конструкция-

ми — только в крайних рядах колонн при шаге 6 м. Связи-фермы имеют но-

минальную длину 6 либо 12 м и высоту, равную высоте балки на опоре.

Необходимость устройства таких связей обусловлена тем, что горизонталь-

ная сила от ветровой и крановой нагрузок, приложенная к покрытию, может

вызвать деформацию ригелей поперечных рам (стропильных балок или

ферм) из плоскости. Следовательно, назначение этих связей-ферм и распорок

— передать продольные горизонтальные усилия с диска покрытия на колон-

ны и, в конечном счете, на вертикальные связи по колоннам.

Связи

Связи - легкие конструктивные элементы в виде отд. стержней или систем (ферм); предназначены для обеспечения пространственной устойчивости осн. несущих систем (ферм, балок, рам и т. п.) и отд. стержней.

Связи подразделяются на вертикальные и горизонтальные(ВС и ГС)

ВС:

1) связь между колоннами

2) в зоне пеокрытия здания

ВС между колоннами обеспечивают каркасу здания геометрическую неизменяемость и продольную жесткость. Их устраивают в каждом ряду колонн по середине температурного блока. В зданиях с мостовыми кранами вертикальные связи по колоннам устраиваются только на высоту до низа подкрановых балок, а в зданиях без мостовых кранов – на полную высоту колонн. Между стальными колоннами крановых зданий связи устанавливают еще и в надкрановых частях колонн, как в середине температурного блока, так и в крайних его шагах. При высоте подкрановой части стальной колонны превышающей 8,5 м связи сдваивают. В бескрановых пролетах связи устанавливают при высоте 9,6 м и более.

Связи в покрытии устанавливаются при высоте стропильной конструкции на опоре свыше 900 мм

По схеме стальные связи между колоннами подразделяются на крестовые и портальные. Крестовые характерны 6-метровым шагам колонн, портальные – 12-метровым.

Стены производственных зданий (классификация по характеру статической работы, по материалу, по конструкции. Расположение стены по отношению к колоннам каркаса. Общие сведения о стенах для отапливаемых и неотапливаемых зданий).

В зависимости от типа здания, материала стены, ее высоты, толщины и ряда других факторов применяют три конструктивных типа стен — несущие, самонесущие и навесные или висячие.
Несущие стены воспринимают нагрузки от междуэтажных и чердачного перекрытий, кровельного покрытия и нагрузки от ветра, а иногда и от внутрицеховых транспортных средств; пристенный каркас отсутствует. В настоящее время такое решение стен имеет ограниченное применение и употребляется в основном для небольших зданий вспомогательного назначения.
Самонесущие стены воспринимают нагрузку только от собственного веса и гибко связаны с пристенным каркасом или перекрытиями (в многоэтажных зданиях). Нагрузки от покрытия и междуэтажных перекрытий, кранового оборудования и ветра передаются на несущий пристенный каркас здания. Самонесущие стены являются наиболее употребительным типом ограждения современных отечественных производственных зданий.
Навесные стены не воспринимают никаких нагрузок и требуют расчленения на отдельные, относительно небольшие самонесущие участки, вес и усилия от которых передаются на пристенный каркас здания. Для этого создают фахверк, представляющий собой легкий вспомогательный каркас, который крепят к элементам основного каркаса. Фахверк выполняется из железобетона или стали и состоит из горизонтальных ригелей и вспомогательных стоек. Вспомогательные стойки опираются на фундаментную балку или на самостоятельные фундаменты, а горизонтальные ригели жестко крепятся к основным стойкам пристенного каркаса. Фахверк также обрамляет окна и ворота.
Навесные стены являются основным видом наружных вертикальных ограждений для одноэтажных зданий со значительными динамическими нагрузками (от кранов с тяжелым режимом работы, молотов, прессов и т. п.) и с избыточными тепловыделениями, для неотапливаемых зданий, при строительстве в сейсмических районах.

Для несущих стен применяют каменные материалы — кирпич, кирпичные и бетонные блоки, монолитный железобетон.

Самонесущие стены выполняют из крупных панелей или каменных материалов.

Фахверковые стены целесообразно выполнять из легких стеновых материалов, не требующих дополнительного усиления несущего каркаса; многослойные панельные конструкции и листовые материалы (для неотапливаемых зданий). Возможно заполнение кирпичом (в 1/2 кирпича, реже в 1 кирпич). Основная задача крепления панели самонесущих стен к каркасу сводится к фиксации панели в заданном положении и передачи горизонтальной составляющей нагрузки на каркас. При навесных стенах вертикальная составляющая передается поярусно на каркас здания.

При одноэтажных зданиях это опирание панелей на каркас достигается приваркой к закладной части колонны опорной консоли – «столика». Закладные устанавливаются у колонн на высоте, кратной 0.6 м. Консоли выполняются из уголков. При опирании на консоль двух смежных панелей посредине уголка вваривают диафрагму, заделываемую в вертикальный шов между панелями. На колоннах торцевой рамы и при спаренных колоннах поперечного температурного шва, где колонна смещается относительно координационной оси на 500 мм, столики устанавливают без диафрагмы – «транзитные», так как панель доходит до самой координационной оси. Для размещения полки уголка консоли между наружной гранью колонны и внутренней гранью панели создается зазор 30 мм.

Опирание ненесущих панелей стен на междуэтажные перекрытия достигается приваркой к панели стальных консольных опор или путем устройства в нижней части панели подрезки и опорой ее на выступающие за внешнюю грань колонны элементов перекрытия – на ригель специального очертания или распорку.

Для крепления навесных панелей торцевых стен, когда крайняя рама смещена на 500 мм относительно координационной оси, у колонны устанавливают дополнительную стойку торцевого фахверка.

Крепление панелей к каркасу обеспечивают фиксацией ее в заданном положении при воздействии горизонтальных нагрузок, температурных и осадочных деформаций. Это может достигаться приваркой во время монтажа гибких связей панели с колонной каркаса, установкой сцепа из уголков, позволяющих при точном исполнении обходиться без сварки, а также устройством болтовых соединений.

Наибольшее распространение находит сварное гибкое соединение, позволяющее панель фиксировать в строго заданном положении. Устройство сцепов применяется в неотапливаемых зданиях. Панели фронтона торцевых стен крепят к стальным надставкам, приваренным к фахверковым колоннам.