ВВЕДЕНИЕ
Промышленные здания – здания, предназначенные для размещения промышленных производств и обеспечивающие необходимые условия для труда людей и эксплуатации технологического оборудования.
Как самостоятельный тип здания промышленные здания появились в эпоху промышленного переворота, когда возникла потребность в крупных помещениях для машин и многочисленных рабочих. Первые промышленные здания были прямоугольными в плане, с несущими кирпичными или каменными стенами и деревянными перекрытиями. Преобладали сугубо утилитарные решения: протяженный массив неоштукатуренных стен нередко членился лишь пилястрами и был украшен поясами фигурной кладки.
С развитием строительной техники и появлением таких новых строительных материалов, как металл и железобетон, были разработаны каркасные конструкции, позволяющие отказаться от традиционных композиционных схем и создавать рациональную планировку цехов в соответствии с требованиями технологии производства. Применение с конца 18 века в строительстве промышленных зданий каркаса из чугунных стоек и балок дало возможность возводить менее массивные стены, увеличить этажность и размеры световых проемов, что сразу оказало влияние на внешний облик промышленного здания. Появление в начале 19 века перекрытий из металлических ферм и их последующие усовершенствование позволили создавать большие пролеты с редкими, не мешающими установке оборудования опорами.
Внедрение с конца 19 века в строительство промышленных зданий железобетона оказало большое влияние на архитектуру. Лучшие промышленные здания начала 20 века с их четким ритмом колонн, каркасными конструкциями, большепролетными перекрытиями, новыми приемами членения больших поверхностей стен полосами остекления в металлических переплетах оказали существенное влияние на архитектуру 20 века в целом.
В 1930 – 1960 гг. в строительство промышленных зданий широко внедряются новые конструктивные системы, позволяющие перекрывать без опор крупные пролеты, применяются новые строительные и отделочные материалы.
В условиях современной научно-технической революции с постоянным техническим прогрессом в строительстве промышленных зданий и совершенствованием технологии производства растет число предприятий, не оказывающих вредного воздействия на окружающую среду.
Промышленные здания становятся важными архитектурными акцентами в композиции городской застройки. Это повышает эстетические требования к облику промышленных зданий. Архитектурный образ промышленных зданий в наибольшей мере зависит от того, насколько ясно в его облике выражены типологические особенности этого вида сооружений, его характерные черты: огромные размеры и значительная протяженность фасадов, большие сплошные плоскости глухих стен и остекленных поверхностей, соответствующих единому нерасчлененному внутреннему пространству, многократно повторенные торцы параллельных пролетов, элементы покрытий, лестничные клетки, наличие технических устройств (дымовых и вентиляционных труб, трубопроводов, открытого оборудования).
На формирование типов промышленных зданий решающее воздействие оказывают социально-экономические условия и научно-технический прогресс в технологии промышленного производства и строительной техники.
Универсальность промышленных зданий достигается применением укрупненных сеток (пролетов и шагов) колонн и единой высоты помещений в пределах каждого здания, а также использованием для размещения основного оборудования сборно-разборных перегородок, обеспечивающих возможность модернизации технологических процессов при минимальном объеме работ по реконструкции здания.
Одноэтажные промышленные здания – наиболее распространенный тип зданий промышленных предприятий. Их доля в общем объеме современного промышленного строительства составляет 75 – 80%. Одноэтажные промышленные здания используют для размещения производств с тяжелым технологическим и подъемно-транспортным оборудованием либо связанных с изготовлением крупногабаритных громоздких изделий, а также производств, работа которых сопровождается выделением избыточного тепла, дыма, пыли и газов. Одноэтажные промышленные здания создают благоприятные условия для рациональной организации технологического процесса и модернизации оборудования, они позволяют располагать непосредственно на грунте фундаменты тяжелых машин и агрегатов с большими динамическими нагрузками, обеспечивают возможность равномерного освещения и естественной вентиляции помещений через световые и аэрационные устройства в покрытии.
Современные промышленные здания независимо от их этажности, как правило, являются зданиями каркасного типа с железобетонным, стальным или смешанным несущим каркасом. Выбор типа каркаса промышленного здания определяется условиями производства и соображениями экономии основных строительных материалов, а также классом капитальности здания.
В одноэтажных промышленных зданиях применяют в основном каркасы в виде поперечных рам с заделанными в фундаменты колоннами и шарнирно связанных с ними стропильными балками или фермами. Продольная устойчивость каркаса обеспечивается системой жестких связей между колоннами, в состав которой, кроме рам, входят также фундаментные, обвязочные и подкрановые балки и элементы перекрытий. Железобетонные каркасы одноэтажных промышленных зданий обычно сборные, реже – сборно-монолитные. Ограждающие конструкции покрытий тонкостенных железобетонных оболочек и складок. Элементы стальных каркасов одноэтажных промышленных зданий – колонны, фермы, прогоны – изготовляют из прокатных профилей (швеллеров, двутавров, уголков) или листовой стали, открытых тонкостенных и трубчатых гнутых профилей. Покрытия промышленных зданий с металлическими каркасами, как правило, выполняют в виде легких настилов из профилированного стального листа или асбестоцементных панелей по стальным прогонам.
1 АРХИТЕКТУРНО-ПЛАНИРОВОЧНЫЙ РАЗДЕЛ
1.1 Объемно – планировочное решение
Здание должно обеспечивать наилучшие условия для организации производственного процесса и размещения оборудования. Производственным процессом называют совокупность технологических, транспортных и складских операций, совершаемых в определенной последовательности над обрабатываемым материалом.
В данном дипломном проекте планируется строительство одноэтажного двухпролетного промышленного здания со следующими параметрами:
длина здания 54 м;
шаг колонн 6 м;
2 пролета шириной по 12 и 24 м;
высота здания 10,800 м;
навесное оборудование: кран грузоподъемностью 20т.
Данное здание состоит из следующих конструктивных элементов:
фундаменты: столбчатые из монолитного железобетона;
фундаментные балки: железобетонные;
стальные колонны сквозные;
железобетонные стеновые панели;
панели остекления;
стальные стропильные фермы;
покрытие: профилированный настил;
подкрановые балки: стальные, из сварного двутавра;
оконные панели 4 ряда: нижние с открывающимся переплётом, верхние – с глухим.
Привязка колонн принимается нулевая. В торцах здания расположены фахверковые колонны для крепления стеновых панелей. Высота фахверковой колонны принимается на 100 мм меньше высоты остальных колонн. В углах здания основные колонны сдвигаются на 500 мм для пропуска фахверковых колонн. В торцах каждого из пролетов устанавливаются ворота размерами 4200 мм×5400 мм.
1.2 Фундаменты
Фундамент – заглубленный ниже поверхности грунта конструктивный элемент, воспринимающий нагрузки от здания и передающий их основанию.
По способу возведения фундаменты бывают сборными и монолитными.
По конструкционному решению: ленточные, столбчатые, свайные, сплошные.
По характеру статической работы фундаменты бывают жесткие, работающие только на сжатие, и гибкие, конструкции которых рассчитаны на восприятие растягивающих усилий. По глубине заложения: фундаменты мелкого заложения (до 5 м) и глубокого заложения (более 5 м).
По способу возведения столбчатые фундаменты могут быть монолитными, возведенными на месте строительства в опалубке, в которую укладывают бетонную смесь и арматуру, и сборными, изготовленными на предприятиях строительной конструкции.
В данном проекте используются монолитные железобетонные столбчатые фундаменты.
Размеры стакана по верху на 150 мм больше сечения колонны;
Размеры ступеней фундамента 300 и 450 мм.
Вверх фундамента устраивается на отметке минус 0,700 мм.
Между фундаментами укладываются фундаментные балки для опирания стеновых панелей на отметке – 0,030 мм. Укладываются фундаментные балки на бетонные столбики, которые опираются на ступени фундамента. По верху балки и верха бетонного столбика выполняют цементную подливку, для выравнивания поверхности.
В данном дипломном проекте используются фундаменты:
фундамент для крайних колонн – 1800 мм×1550 мм;
фундамент для средних колонн – 3830 мм×2600 мм;
фундамент для фахверковых колонн – 1600 мм×1500 мм;
фундамент угловой – 2830 мм×2600 мм;
фундамент для фахверковой и средних колонн - 2800 мм×2730мм.
Фундаментные балки опираются на специальные столбики, расположенные на обрезах фундаментов и посредством этих столбиков балки передают нагрузку от стен на фундамент, которые в свою очередь – на грунт основания.
В данном дипломном проекте используют балки прямоугольного сечения, со следующими величинами:
Укладываются фундаментные балки на бетонные столбики, которые опираются на ступень фундамента. По верху балки и бетонного столбика выполняют цементную подливку, для выравнивания поверхности.
С наступлением зимних холодов грунт может увеличиться в объеме, тем самым вызвав деформацию фундаментных балок. Для исключения такой неприятности, а также для защиты пола промышленного здания от замерзания, вдоль стен балку как снизу, так и по бокам, засыпают шлаком. Фундаментная балка размещена на 30мм ниже уровня пола.
Сверху по фундаментной балке делают гидроизоляцию с помощью мастики. Снаружи делается отмостка. Все это обеспечивает защиту не только от наружной воды (таяние снега, осадки), но и от поднятия грунтовых вод и капиллярной влаги.
Что то у тебя тут розовый фон, надо с этим что то сделать
Рисунок 1.2.1 – Фундамент крайнего ряда
Рисунок 1.2.2 – Фундамент среднего ряда
Рисунок 1.2.3 – Фундамент под фахверковые колонны
Рисунок 1.2.4 – Фундамент угловой
Рисунок 1.2.5 – Фундамент для фахверковой и средней колонны
1.3 Фундаментные балки
Фундаментные балки ставятся для опирания стеновых панелей. Они укладываются между столбчатыми фундаментами.
По форме поперечного сечения фундаментные балки могут быть:
а) прямоугольные;
б) трапециевидные;
в) тавровые.
Верх фундаментной балки устраивают на отметке – 0.30 м. Фундаментные балки опираются на фундамент через бетонный столбик.
В данном проекте применяются фундаментные балки прямоугольного сечения. Ширина балки 400 мм, высота 500 мм (рисунок 1.3.6).
По осям А и В применяются железобетонные балки длиной 5 000 мм (ФБ – 1) и 5 600 мм (ФБ – 2).
Рисунок 1.3.6 – Фундаментная балка 5 000 мм (ФБ – 1)
Рисунок 1.3.7 – Фундаментная балка 5 600 мм (ФБ – 2)
1.3 Колонны
Колоннами называют элементы конструктивных комплексов, передающие нагрузку от вышележащих конструкций на фундаменты и работающие при этом на сжатие. В их состав входят оголовок, стержень, база. Оголовок воспринимает нагрузку от вышележащих конструкций и распределяет ее по сечению стержня. Стержень передает нагрузку на базу. База распределяет нагрузку на необходимую площадь фундамента и позволяет прикрепить колонну к нему.
Жесткое крепление базы к массивному фундаменту осуществляется с помощью анкерных болтов. Это удобно при монтаже, так как не нужны временные крепления колонны, уменьшается гибкость и улучшается использование стали.
Привязка колонны к осям здания зависит от грузоподъемности крана. В данном проекте грузоподъемность 20 тонн, поэтому принимается «нулевая» привязка, то есть наружная грань колонны, совпадает с осью здания.
В торцах здания для крепления стеновых панелей ставятся дополнительные колонны, которые называются фахверковые, их привязка к оси здания «нулевая». По высоте фахверковые колонны на 100 мм ниже основных.
Для крепления стеновых панелей, стропильных конструкций и подкрановых балок в колоннах предусматриваются закладные детали. Закладные детали – это стальные пластины с анкерами из арматурной стали.
В данном проекте были выбраны стальные колонны двутаврового сечения.
Для крайних рядов – ступенчатые колонны двутаврового сечения. Высота колонны 12 000 мм. Глубина заложения 1 000 мм. Сечение подкрановой части колонны 170×500мм, сечение надкрановой части колонны 135×300 мм (см. рисунок 1.4.1).
Рисунок 1.3.1 - Колонна среднего ряда
Рисунок 1.4.10 – Колонны крайнего ряда 7 200 мм
Рисунок 1.4.12 – Фахверковая колонна 7 200 мм
1.5 Стропильные и подстропильные фермы
Металлические фермы представляют собой конструкции из отдельных стержней, соединенных в узлах. По сути, это несколько решеток, объединенных металлическими поясами.
Основными элементами металлической фермы являются решетки и пояса. Пояса хорошо воспринимают продольную силу и момент, а на решетки приходится поперечная сила. Расстояние между узлами, соединяющими пояс с решеткой, принято называть панелями. Свободное пространство между опорами металлических ферм – это пролет, а расстояние между осями двух поясов – высота.
Стропильные конструкции воспринимают равномерно распределенную нагрузку от массы покрытия и снежного покрова (550—850 кг/м). Опорное давление, передаваемое ими на подстропильные конструкции, колеблется в пределах 50—150 т.
В данном проекте пролет – 24 м, следовательно, используют стропильные фермы. Тип сечения стальной фермы – полигональная, расстояние между опорами ферм – это пролет, расстояние между верхним и нижним поясом – высота фермы, расстояние между узлами ферм, панель (3,0 м).
Крепятся элементы ферм в узлах сваркой при помощи стальной пластины – фасонки.
а)
б)
Рисунок 1.5. – а) Ферма стропильная;
б) Ферма подстропильная.
1.6 Стены
Стены производственных зданий по конструктивным схемам подразделяются на: несущие, самонесущие, ненесущие (навесные).
В данном проекте используются ненесущие (навесные) стены, которые выполняют в основном ограждающие функции, масса их полностью передается на колонны каркаса, за исключением нижнего яруса, опирающегося непосредственно на фундаментные балки.
Стеновые панели из легких бетонов плотностью 1000 кг/м3. Длина панели 6 м, высота 1,2 м, толщина 0,2 м.
Рисунок 1.6.13 – Стеновые панели СП-1
1.7 Остекление
В зависимости от назначения здания, расчетного перепада температур наружного и внутреннего воздуха и особенностей климата заполнения оконных проемов могут быть одинарными, двойными и тройными. Оконные проемы заполняют отдельными переплетами и панелями. По материалу оконные переплеты могут быть деревянными, железобетонными, металлическими или комбинированными. В качестве светопрозрачного материала применяют листовое или пакетное стекло.
В данном проекте применяются алюминиевые панели остекления с глухими и открывающимися переплетами. Длина панели 6 м, высота 1,2 м. (см. рисунок 1.7.14).
а)
б)
Рисунок 1.7.14 – Остекление:
глухой переплет;
открывающийся переплет.
1.8 Ворота
Ворота предназначены для пропуска рельсового и безрельсового транспорта. Ворота в промышленных зданиях для проезда транспорта устраивают с учетом габаритов транспортных средств. Ворота производственных зданий по конструкции могут быть распашными, раздвижными, подъемными, подъемно-поворотными и откатными. Наиболее просты в устройстве и надежны в эксплуатации раздвижные и распашные ворота.
По конструкции открывания ворота распашные двупольные. Воротный проем обрамляется сборной железобетонной рамой, вписывающейся по внешним размерам в принятую разрезку панельной стены. В одном из воротных полотен устроена калитка.
В данном проекте применяются распашные противопожарные ворота в количестве 2 штук, размером 4,2м×3,6м и 5,4м×4,2м. Полотна ворот состоят из стального каркаса с обшивками с двух сторон. Полотна ворот навешиваются на петли и оборудуются комплектом приборов для ручного открывания (см. рисунок).
Рисунок 1.11.22 - Металлические ворота для пролета 12 м
Рисунок 1.11.23 - Металлические ворота для пролёта 24 м
1.9 Связи
Для повышения устойчивости здания в продольном направлении предусматривают систему вертикальных связей между колоннами. В данном проекте при шаге колонн 6 м применены крестовые связи, а при шаге 12– портальные. Рядовые колонны соединяют со связевыми колоннами распорками, размещаемыми поверху колонн, а в зданиях с мостовыми кранами – подкрановыми балками. Связи выполняют из уголков и крепят к колоннам с помощью косынок на сварке.
Рисунок 1.9.16 – Крестовые связи
1.10 Полы
По способу устройства полы могут быть двух основных групп: монолитные и сборные. В зависимости от материала покрытия различают полы бесшовные; из штучных и из рулонных или листовых материалов.
В практике производственного строительства применяют преимущественно монолитные полы с различными добавками, придающими им заданными условиями эксплуатации свойств. К ним относятся полы с упрочненным верхним слоем и другие подобные виды.
В данном дипломном проекте устраиваются бетонные полы.
Рисунок 1.10.17 – Разрез пола
1.11 Покрытие
Кровля – это часть здания, которая служит для защиты его от атмосферных воздействий.
В покрытии промышленных зданий с применением стального каркаса чаще всего применяются профилированный настил. Он укладывается на балки-косоуры. Косоуры чаще всего выполняются из швеллера № 24.
Косоуры укладываются в узлы ферм для избежания прогиба верхнего пояса.
Стальной оцинкованный настил изготовляют из рулонной стали толщиной 0,8 – 1 мм, высотой 40, 60, 80 мм, шириной 680-845 мм. Длина настила может быть от 2 000 до 12 000 мм.
Стальной оцинкованный настил укладывают по верхним поясам основных несущих конструкций покрытие или по прогонам, которые имеют шаг 3 000 мм, и прикрепляют к ним самонарезающимися болтами диаметром 6 мм. Между собой элементы настила соединяют специальными заклёпками диаметром 5 мм. По настилу располагают плитный утеплитель с профилированными слоями рубероида, играющего роль пароизоляции, и рулонный гидроизоляционный ковёр.
В данном проекте используются ребристые профилированный настил, имеющий следующие параметры:
длина 6 м;
ширина 680 мм;
высота 60 мм;
толщина 1 мм.
Рисунок 1.11.18 – Разрез кровли
2РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Сбор нагрузок
Нагрузки подразделяются на 2 основных вида:
нормативные нагрузки;
расчетные нагрузки.
Нормативная нагрузка - это нагрузка установленная нормами в качестве основной характеристики внешних воздействий для нормальной эксплуатации, принимаются по СНиП.
Расчетная нагрузка - это нагрузка, вводимая в расчет, определяется произведением нормативной нагрузки на коэффициент перегрузки:
N
(1)
р = Nн К, где
Nр- расчетная нагрузка кг/м2;
Nн- нормативная нагрузка кг/м2;
К – коэффициент перегрузки.
По времени действия нагрузки делятся на постоянные, временные и особые:
постоянные нагрузки – нагрузки, которые действуют в течение всего периода эксплуатации конструкции (собственный вес конструкции, давление грунта).
временная нагрузка – нагрузки, которые в процессе эксплуатации могут меняться по направлению и значению.
Различают кратковременные и длительно-временные нагрузки:
кратковременные нагрузки – это снеговые, ветровые, гололедные, нагрузки от людей, мебели, легкого оборудования, временные нагрузки, возникающие при монтаже строительной конструкции или при переходном режиме, нагрузки от кранов, тельферов.
длительно-временные нагрузки – нагрузки от частей здания и сооружения, положения которых при эксплуатации может меняться
(временные перегородки), длительные воздействия стационарного оборудования, давление газов, жидкостей в емкостях и трубопроводах;
особые нагрузки – это сейсмические и взрывные воздействия, нагрузки и воздействия, вызываемые резким нарушением технологического процесса.
Таблица 2.1.1 – Виды нагрузок и коэффициенты перегрузок
№ п/п
|
Виды нагрузок
|
Коэффициент перегрузки
|
1
|
Материалы и конструкции за исключение теплоизоляционных а так же бетонных с объемным весом γ≥ 1800 кг/м3
|
1,1
|
2
|
Теплоизоляционные материалы засыпки, выравнивающие слои а также бетоны γ≤1800 кг/м3
|
1,2
|
3
|
Временные нагрузки на перекрытия
|
1,2-1,4
|
4
|
Ветровые нагрузки
|
1,2
|
5
|
Снеговые нагрузки
|
1,4
|
6
|
Вес стационарного оборудования
|
1,3
|
7
|
Грунт в природном залегании
|
1,1
|
8
|
Насыпные грунты
|
1,2
|
Сбор нагрузок на данный объект:
Рисунок 2.1.1 – Схема поперечного разреза здания
Рисунок 2.1.2 – План здания
Таблица 2.1.3– Сбор нагрузок на 1 м2 покрытия
№ п/п
|
Элементы покрытия
|
Норм.
нагрузка кг/м2
|
Коэффициент перегрузки
|
Расчет.нагрузка
кг/м2
|
1
|
Гравийная засыпка
|
50
|
1,1
|
55
|
2
|
Трёхслойный гидроизоляционный ковер
|
15
|
1,1
|
16,5
|
3
|
Утеплитель – пенопласт
γ=100 кг/м3
h=0,05 м
|
5
|
1,2
|
6
|
4
|
Пароизоляция– пергамин 1 слой
|
4
|
1,2
|
4,8
|
5
|
Ребристые плиты
|
250
|
1,2
|
300
|
6
|
Стропильные конструкции
|
14
|
1,1
|
15,4
|
7
|
Снеговая нагрузка
|
100
|
1,4
|
140
|
Итого:
|
537
|
Передаём распределённую нагрузку на 1 м2 на ферму, расчётный пролёт 6 м:
537 кг/м2×6м = 3 222 кг/м
Определяем погонную нагрузку от собственного веса фермы. Ферма стальная, пролёт 12 м, вес 0,58 т:
2,7т/12м×1,2 = 270 кг/м
Определяем полную нагрузку на ферму:
3 222 кг/м + 270 кг/м = 3 492 кг/м
Рисунок 2.1.3 – Схема полной нагрузки на ферму
Передаём нагрузку в узлы фермы. Т. к. расстояние между узлами 3 м, то:
3 492 кг/м×3м = 10476 кг 11 т
Определяем опорные реакции фермы:
(5,5т+11т+11т+11т+11т+11т+11т+11т+5,5т)/2 = 44т
Сбор нагрузок на колонну
Р1 – нагрузка от покрытия и фермы;
Р2 – нагрузка от кранового оборудования и подкрановой балки;
Р3 – нагрузка от стеновых панелей;
Р4 – собственный вес.
Р1 = 44 т
Определяем нагрузку от кранового оборудования
Определяем нагрузку от собственного веса подкрановой балки. По каталогу вес стальной подкрановой балки 0,675 т.
Определяем полную нагрузку от крана на колонну:
Р2 = 6,5т+0,81т = 7,31т
Определяем нагрузку от стеновых панелей. В соответствии с архитектурными чертежами количество стеновых панелей 9 штук, вес 1,96т:
7×1,96т×1,2 = 16т
Определяем нагрузку от собственного веса колонны. Колонна высотой 4.4 м, вес 1,05т:
Р4 = 1,05т×1,2 = 1,26т
Определяем полную нагрузку приходящуюся на колонну:
Р = Р1+Р2+Р3+Р4 = 44т+7,31т+16т+1,26т = 68.57т
Сбор нагрузок на фундамент:
Определяем нагрузку от собственного веса фундамента:
Определяем нагрузку на фундамент:
На фундамент передаётся нагрузка от колонн и нагрузка от собственного веса фундамента и грунта на его уступах.
Размеры подошвы фундамента 2.8м на 3.2м
Высота фундамента 1.8м
Усредненный объемный вес фундамента и грунта на его уступах 2т\м3
2.8м*3.2м*1.8м*2.0т\м3 *1.2=38.7т
Определяем полную нагрузку на фундамент
68.55т+38.7т=107.25т
|
|
|
|
|
270103.2013.14239.00 ПЗ.ДП
|
Лист
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Скачать 416.72 Kb.