Федеральное агентство по образованию иркутский государственный технический университет
 Скачать 7.53 Mb.
|
Таблица 6.3Основные размеры элементов подкрановых балок
Высота шатровой части здания Нш = Нр,о + Нкр = 3150 + 350 = 3500 мм, где Нкр– высота несущих конструкций кровли (плит покрытия или прогонов) плюс толщина самой кровли. При наличии фонарной надстройки, высота которой определяется светотехническим расчетом с учетом типовых фонарных переплетов, в высоту шатровой части добавляется высота фонаря. Устанавливаем горизонтальные размеры рамы и ее элементов. В зданиях с кранами режима работы 7К и 8К вдоль крановых путей следует предусматривать проходы для их осмотра и ремонта. Проходы могут быть организованы через проемы в стенке колонны либо сбоку между колонной и краном (рис. 6.3). Ширину прохода назначают не менее 400 мм, высоту – 1800 мм. При проходе в стенке колонны высота сечения верхней части колонны hв должна быть не менее 1000 мм.  Рис. 6.3. Привязка колонны и крана к продольным разбивочным осям: а – с проемом для прохода в верхней части колонны; б – с проходом вдоль подкрановых путей Привязка наружной грани колонны к разбивочной оси принимается: – ао = 0 (нулевая) – в невысоких зданиях (при высоте от пола до низа фермы менее 16,2 м) с колоннами постоянного сечения при шаге колонн 6 м и кранах грузоподъемностью менее 30 т; – ао = 500 мм – в относительно высоких зданиях (при высоте от пола до низа фермы более 30 м) с колоннами ступенчатого типа, при наличии мостовых кранов грузоподъемностью 80 т и более, а также в зданиях, обслуживаемых мостовыми кранами групп режима работы 7К и 8К (независимо от грузоподъемности крана) при устройстве прохода в верхней части колонны; – ао = 250 мм – в остальных случаях. Принимаем привязку ао = 500 мм. Высота сечения верхней (надкрановой) части колонн hв, назначается 450 или 700 мм (с учетом унифицированной привязки торца фермы к разбивочной оси 200 мм), но не менее 1/12 ее высоты Нв из условия обеспечения необходимой жесткости колонны в плоскости рамы: Нв/12 = 6300 / 12 = 525 мм, принимаемhв = 700 мм. Минимальное расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны (привязка крана) min= В1 + (hв– aо) + с = 400 + (700 – 250) + 75 = 925 мм, где В1 = 400 мм – часть мостового крана, выступающая за ось рельса, принимается из табл. 6.2; с = 75 мм – зазор между краном и гранью колонны по требованиям безопасности (при устройстве прохода размер включает еще 450 мм – габарит прохода с ограждением). Расстояние принимается кратным 250 мм: – при отсутствии прохода = 750 мм для кранов грузоподъемностью не более 50 т, = 1000 мм для кранов грузоподъемностью более 50 т; – при устройстве прохода = 1000 мм для кранов грузоподъемностью не более 125 т, = 1250 мм для кранов грузоподъемностью более 125 т. Принимаем = 1000 мм > min= 925 мм. Пролет крана Lk= L – 2min = 30000 – 2 · 1000 = 28000 мм. Высота сечения подкрановой части колонны hн назначается из условия обеспечения жесткости цеха в поперечном направлении и принимается не менее hн,min= H/20 = 20400 / 20 = 1020 мм, а в цехах с обслуживанием кранами групп режимов работы 7К и 8К – hн,min H/15. При совмещении оси подкрановой балки с осью подкрановой ветви колонны высоту сечения нижней части колонны принимаем: hн = а0 + = 250 + 1000 = 1250 мм > hн,min= 1020 мм. 6.1.3. Компоновка связей каркаса Связи каркаса обеспечивают геометрическую неизменяемость и устойчивость элементов в продольном направлении, совместную пространственную работу конструкций каркаса, жесткость здания и удобство монтажа и состоят из двух основных систем: связей между колоннами и связей покрытия. Связи между колоннами. Связи между колоннами (рис. 6.4) обеспечивают во время эксплуатации и монтажа геометрическую неизменяемость каркаса и его несущую способность в продольном направлении, воспринимают и передают на фундамент ветровые нагрузки, действующие на торец здания, и воздействия от продольного торможения мостовых кранов, а также обеспечивают устойчивость колонн из плоскости поперечных рам. Система связей по колоннам состоит из надкрановых одноплоскостных связей V-образной схемы, располагаемых в плоскости продольных осей здания, и подкрановых двухплоскостных крестовой схемы, располагаемых в плоскостях ветвей колонны. Подкрановые связи в каждом ряду колонн располагаются ближе к середине блока здания, чтобы обеспечить свободу температурных деформаций в обе стороны и снизить температурные напряжения в элементах каркаса. Количество связей (одна или две по длине блока) определяется их несущей способностью, длиной температурного отсека и наибольшим расстоянием Lс от торца здания (температурного шва) до оси ближайшей вертикальной связи (см. табл. 6.1). При наличии двух вертикальных связей расстояние между ними в осях не должно превышать 40 – 50 м. Надкрановые связи устанавливаются в крайних шагах колонн у торца здания или температурного блока, а также в местах, где предусматриваются вертикальные связи в плоскости опорных стоек стропильных ферм. Промежуточные колонны (вне блоков связей) в уровне стропильных ферм раскрепляются распорками. При большой высоте подкрановой части колонны целесообразна установка дополнительных горизонтальных распорок между колоннами, уменьшающих их расчетную длину из плоскости рамы (на рис. 6.4 показаны пунктиром). Вертикальные связи по колоннам рассчитываются на крановые и ветровые нагрузки W, исходя из предположения работы на растяжение одного из раскосов крестовых подкрановых связей. При большой длине элементов, воспринимающих небольшие усилия, связи принимаются по предельной гибкости λu = 200. Элементы связей выполняются из горячекатанных уголков, распорки – из гнутых прямоугольных профилей. Связи покрытия. Система связей покрытия состоит из горизонтальных и вертикальных связей, образующих жесткие блоки в торцах здания или температурного блока и при необходимости промежуточные блоки по длине отсека (рис. 6.5). Горизонтальные связи в плоскости нижних поясов стропильных ферм проектируются двух типов. Связи первого типа состоят из поперечных и продольных связевых ферм и растяжек (см. рис. 6.5, в – при шаге ферм 6 м; см. рис. 6.5, г – при шаге 12 м). Связи второго типа состоят из поперечных связевых ферм и растяжек (см. рис. 6.5, д – при шаге ферм 6 м; см. рис. 6.5, е – при шаге ферм 12 м).  Рис. 6.4. Схема связей по колоннам  6.5. Связи покрытия  Рис. 6.5 (продолжение)Поперечные связевые фермы по нижним поясам стропильных ферм предусматриваются в торцах здания или температурного (сейсмического) отсека (см. рис. 6.5, д, е). Предусматривается также дополнительно одна связевая горизонтальная ферма в середине здания или отсека при их длине более 144 м в зданиях, возводимых в районах с расчетной температурой наружного воздуха –40оС и выше, и при длине здания более 120 м в зданиях, возводимых в районах с расчетной температурой ниже –40оС (см. рис. 6.5, в, г). Тем самым уменьшаются поперечные перемещения пояса фермы, возникающие вследствие податливости связей. Поперечные горизонтальные связи в уровне нижних поясов ферм воспринимают ветровую нагрузку на торец здания, передаваемую верхними частями стоек фахверка, и вместе с поперечными горизонтальными связями по верхним поясам ферм и вертикальными связями между фермами обеспечивают пространственную жесткость покрытия. Продольные горизонтальные связи в плоскости нижних поясов стропильных ферм предусматриваются вдоль крайних рядов колонн в зданиях: – с мостовыми опорными кранами групп режимов работы 7К и 8К, требующими устройства галерей для прохода вдоль крановых путей; – с подстропильными фермами; – с расчетной сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов; – с отметкой низа стропильных ферм свыше 18 м независимо от грузоподъемности кранов; – в зданиях с кровлей по железобетонным плитам, оборудованных мостовыми опорными кранами общего назначения грузоподъемностью свыше 50 т при шаге стропильных ферм 6 м и свыше 20 т при шаге ферм 12 м; – в однопролетных зданиях с кровлей по стальному профилированному настилу, оборудованных кранами грузоподъемностью свыше 16 т; – при шаге стропильных ферм 12 м с применением стоек продольного фахверка. Поперечные горизонтальные связи в уровне верхних поясов стропильных ферм предусматриваются для обеспечения устойчивости поясов из плоскости ферм. Из-за решетки поперечных связей по верхним поясам ферм затрудняется использование решетчатых прогонов и поэтому поперечные связи, как правило, не применяются. В этом случае развязка ферм обеспечивается системой вертикальных связей между фермами. В зданиях с кровлей по железобетонным плитам в уровне верхних поясов стропильных ферм предусматриваются распорки (см. рис. 6.5, а). В зданиях с кровлей по стальному профилированному настилу распорки располагаются только в подфонарном пространстве, раскрепление ферм между собой осуществляется прогонами (см. рис. 6.5, б); при расчетной сейсмичности 7, 8 и 9 баллов предусматриваются также поперечные связевые фермы или диафрагмы жесткости, устанавливаемые в торцах сейсмического отсека (см. рис. 6.5, ж – при шаге ферм 6 м; см. рис. 6.5, к – при шаге ферм 12 м), и дополнительно не менее одной при длине отсека более 96 м в зданиях с расчетной сейсмичностью 7 баллов и при длине отсека более 60 м в зданиях с расчетной сейсмичностью 8 и 9 баллов. В диафрагмах жесткости профилированный настил, кроме основных функций ограждающих конструкций, выполняет функцию горизонтальных связей по верхним поясам стропильных ферм. Поперечные диафрагмы жесткости и горизонтальные связевые фермы воспринимают продольные расчетные горизонтальные нагрузки от покрытия. В зданиях с фонарем в случае устройства промежуточной диафрагмы жесткости фонарь над диафрагмой должен быть прерван. Диафрагмы жесткости выполняются из профилированного настила марок H60-845-0,9 или H75-750-0,9 по ГОСТ 24045-94 с усиленным креплением его к прогонам. Стропильные фермы, не примыкающие непосредственно к поперечным связям, раскрепляются в плоскости расположения этих связей распорками и растяжками. Распорки обеспечивают необходимую боковую жесткость ферм при монтаже (предельная гибкость верхнего пояса фермы из ее плоскости при монтаже λu= 220). Растяжки предусматриваются для уменьшения гибкости нижнего пояса с целью предотвращения вибрации и случайных погнутостей при перевозке. Предельная гибкость нижнего пояса из плоскости фермы принимается: λu= 400 – при статической нагрузке и λu= 250 – при кранах режимов работы 7К и 8К или при воздействии динамических нагрузок, приложенных непосредственно к ферме. Для горизонтальных связей обычно принимается связевая ферма с треугольной решеткой. При шаге стропильных ферм 12 м стойки-распорки связевых ферм проектируются с достаточно большой вертикальной жесткостью (как правило, из гнутых прямоугольных профилей) для опирания на них длинных диагональных раскосов, выполненных из уголков с незначительной вертикальной жесткостью. Вертикальные связи между фермами предусматриваются по длине здания или температурного отсека в местах размещения поперечных связевых ферм по нижним поясам ферм. В зданиях с расчетной сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов и кровлей по стальному профилированному настилу по рядам колонн вертикальные связи устанавливаются в местах размещения связевых ферм или диафрагм жесткости по верхним поясам стропильных ферм. Основное назначение вертикальных связей – обеспечить проектное положение ферм при монтаже и увеличить их боковую жесткость. Обычно устраивается одна-две вертикальные связи по ширине пролета (через 12 – 15 м). При опирании нижнего узла стропильных ферм на оголовок колонны сверху вертикальные связи располагаются также в плоскости опорных стоек ферм. При примыкании стропильных ферм сбоку к колонне эти связи располагаются в плоскости, совмещенной с плоскостью устройства вертикальных связей надкрановой части колонны. В покрытиях зданий, эксплуатируемых в климатических районах с расчетной температурой ниже –40оС, следует, как правило, предусматривать (дополнительно к обычно применяемым связям) вертикальные связи, расположенные по середине каждого пролета вдоль всего здания. При наличии жесткого диска кровли в уровне верхних поясов ферм следует предусматривать инвентарные съемные связи для выверки проектного положения конструкций и обеспечения их устойчивости в процессе монтажа. Глава 7 РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ _____________________________________________________________ Для определения усилий в элементах рамы устанавливают расчетную схему рамы, собирают действующие на нее нагрузки, назначают жесткости элементов рамы, выполняют статический расчет рамы и выявляют комбинации нагрузок, дающие наибольшие расчетные усилия для каждого элемента рамы. 7.1. Расчетная схема рамы По данным примера 6.1 в расчетной схеме рамы (рис. 7.1) колонны переменного ступенчатого сечения заменяют ломанными стержнями, проходящими через центры тяжести сечений с расстояниями между осями верхнего и нижнего участков e1 ≈ (0,5 – 0,55)hн – 0,5hв.  Рис. 7.1. Расчетная схема рамы Предварительно, принимая центр тяжести нижнего участка колонны по середине сечения, находим: e1 = 0,5 (hн – hв) = 0,5 (1250 – 700) = 275 мм. Расстояние между осями нижних участков колонны Lo = L – 2e1 = 30000 – 2 · 275 = 29450 мм. Стропильную ферму при малоуклонном верхнем поясе заменяют эквивалентным по жесткости прямолинейным стержнем. При восходящем опорном раскосе стержень проходит на уровне нижнего пояса фермы, при нисходящем раскосе – по оси верхнего пояса. Колонны жестко защемлены в фундаменте. Сопряжение колоны с ригелем при грузоподъемности мостовых кранов 100 т независимо от режима их работы принимают жестким. При шарнирном сопряжении ригеля с колонной учитывают внецентренное опирание фермы на колонну. При примыкании стропильной фермы к колонне сбоку эксцентриситет опирания фермы по отношению к геометрической оси верхней части колонны принимают eр = hв/2 = 700 / 2 = 350 мм. Поперечная рама здания – статически неопределимая система. Для ее расчета методами строительной механики необходимо в качестве исходных данных иметь жесткости всех элементов рамы или их соотношения. Вначале размеры сечений стержней неизвестны, поэтому жесткостями предварительно следует задаться по проектным аналогам, либо определить их, используя эмпирические зависимости. 7.2. Определение расхода стали на несущие конструкции каркаса Пример 7.1. Определить вес основных несущих конструкций каркаса и расход стали на 1 м2 площади. Место строительства – г. Иркутск. Здание отапливаемое. Покрытие прогонное с шагом прогонов апр= 3м по стропильным фермам пролетом L = 30 м, для шага колонн B = 6 м. Уклон кровли i = 0,025. Материал несущих конструкций (принят по табл. 3.1) – сталь класса С245 с расчетным сопротивлением Ry = 24 кН/см2 при толщине фасонного проката t ≤ 20 мм. Вес конструкций определяют по эмпирическим формулам или таблицам в зависимости от их параметров (конструктивной формы, характера работы, пролета здания, шага колонн) и величины действующих нагрузок. С меньшей точностью весом конструкций можно предварительно задаться, основываясь на проектах-аналогах. Нагрузки от несущих конструкций и элементов покрытия на 1м2 площади можно принять по табл. 7.1. Таблица 7.1 Нагрузки от конструкций и элементов покрытия на 1 м2 площади
7.2.1. Прогоны Прогон сплошного сечения пролетом 6м. Предварительно необходимо определиться с конструкцией покрытия, зависящей от температурного режима здания (отапливаемое или неотапливаемое) и системы покрытия (прогонное или беспрогонное). Следует принять суммарное значение нагрузок от элементов, входящих в состав покрытия (табл. 7.2). Таблица 7.2 Нагрузки на прогон от веса ограждающих конструкций покрытия
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||