Каркасно-панельное здание. 2

       Введение. 

   Рамные  железобетонные каркасы являются основной несущей конструкцией одноэтажных  производственных зданий. Наибольшее распространение  получил сборный  железобетонный каркас.

   Каркас  одноэтажного промышленного здания обычно состоит из поперечных рам, образованных колоннами и несущими конструкциями покрытия (балки, фермы и др.) и продольных элементов: фундаментных, подкрановых балок, подстропильных конструкций, плит покрытия и связей.

   При строительстве одноэтажных промышленных зданий применяются помимо вышеназванных, ряд других конструкций и элементов.

      Промышленные  здания входят, как правило, в состав промышленных предприятий, представляющих собой сложные комплексы различных зданий и сооружений. По назначению промышленные здания подразделяются на следующие виды:

      производственные, в которых размещены основные цеха, где ведется заготовка и изготовление выпускаемой заводом продукции, и подсобные цеха, обслуживающие это производство. Так например, применительно к машиностроительному заводу такие цехи, как литейный, кузнечный, механический, сборочный, являются основными, а такие, как ремонтно-механический, инструментальный, ремонтно-строительный, — подсобными;

      энергетические (электростанции, трансформаторные, котельные, компрессорные и др.);

      транспортные (гаражи, паровозные и мотовозные депо и др.);

      складские;

      вспомогательные (предназначенные для административных, бытовых и хозяйственных целей).

      Исходной  базой проектирования промышленных зданий является производственный процесс, для которого предназначается проектируемое здание. Производственный процесс охватывает целый ряд технологических, транспортных, складских и подсобных операций, совершаемых в определенной последовательности и цикличности, причем движение обрабатываемых материалов в этом цикле представляет собой ряд грузовых потоков, к которым предъявляют определенные требования.

      В состав складских помещений входят: склады материалов, заготовок и др. 

       1 Генплан 

      Территория  застройки находится в городе Кличев, на окраине города, недалеко от лесного массива. Проектируемое здание находится на относительно ровной территории. Ближайшие строения относительно далеко удалены от участка застройки. Проектируемое здание представляет собой главный комплектовочный склад завода. Вокруг здания имеется озеленение в виде газонов и деревьев. Подход к зданию обеспечивается множеством дорожек ,имеется два подъезда к зданию. Объект  обеспечивается водой, электроэнергией, системой водоотведения и отопления.

Обеспечение   объекта водой осуществляется от городской сети водоснабжения. Электропитание осуществляется с помощью воздушных линий электропередач. Отвод сточных вод осуществляется в городскую канализационную сеть. Наличие деревьев и кустарников на строительной площадке не препятствует проведению работ.

        Площадь данного участка составляет 46 га. Рельеф местности спокойный. Проектируемое производственное здание увязано с примыкающим сквером и не нарушает его функции. 

      Подъезд к механическому цеху осуществляется через проходную с проезжей части.

      В дворовой территории предусмотрена  площадка для отдыха. Благоустройство прилегающей территории выполнено с учётом пешеходных связей. Предусмотрены различные типы покрытий тротуаров и дорожек.

      Озеленение  представлено с соблюдением нормативных разрывов элементов озеленения до существующих и проектируемых сетей.

      Проектом  предусмотрено размещение скамей и  урн в удобных для их использования местах.

      На  территории завода для оздоровления окружающей среды и создания нормального микроклимата запроектированы зеленые насаждения.

     Необходимо  предусмотреть архитектурную выразительность  здания. Для этого окрашиваем здания яркими красками. Неподалеку от территории завода  располагается автобусная остановка; автомагистраль расположена в 2 км, подъезд осуществляется по дорогам общего назначения. С трёх сторон территории завода проходят дороги общего назначения.К проектируемому зданию подведена железная дорога. 
 

ТЭП генплана.

Площадь территории: Аобщ.=46 га

Площадь застройки: Азастр.=14.9 га

Площадь дорог:Адорог=6097 м2

Площадь озеленения: Аоз.=22100 м2

Плотность застройки: Р1=Азастр./Аобщ.=0,442*100%=44,2%

Процент озеленения: Р2=Аоз./Аобщ.=0,28 *100%=48%

       2 Объёмно планировочное решение 

      Проектируемое здание – механосборочный цех, имеет следующие планировочное решение: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Рисунок 2.1 

      В данном курсовом проекте проектируется  одноэтажное промышленное здание  “ Механосборочный цех ”. Район строительства – г. Костюковичи.

     Ширина  пролёта А+B=18+18м;C=12 м;D=30 м;

     высота  пролёта А и В=16,8 м, С=10,8 м, D=9,6 м;

     длина пролёта А и В=48 м;С=84 м ;D=36 м.

     шаг крайних колонн в пролетах, А, В,С=6м,D=12м;

     шаг средних колонн 12м в пролете А и В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       3 Конструктивное решение 

      Настоящая часть раздела разработана в  соответствии с требованиями глав СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»; СНиП 2.02.01-83 «Основание зданий и сооружений СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции».

     3.1 Фундаменты

      Каркасная конструкция производственного здания обуславливает необходимость устройства самостоятельного фундамента под каждую колонну.

Размер  фундамента определяется нагрузкой, приходящейся на колонну, предельно допустимым давлением на грунт под подошвой фундамента и глубиной промерзания грунта.

     Фундаменты  устраивают монолитными или сборными. Сборные железобетонные фундаменты могут состоять из одного бетона, из блока и плиты,

Или из нескольких блоков или плит. Монолитные фундаменты более трудоёмки по устройству, однако, обычно оказываются ниже по стоимости. Они состоят из подколонника стаканного типа и одно- двух- или трёхступенчатой плитной части.

     В большинстве случаев (около 75%) фундаменты производственных зданий устраивают на естественном основании. Если грунты слабые и не в состоянии воспринять передающееся на них давление, то устраивают искусственное основание (чаще свайное). При естественном основании фундамент устраивается на подготовке, которая выполняется из слоя бетона кл.В3.5 толщиной 100 мм.

     Фундаменты  под смежные колонны в температурных  швах делается общий независимо от числа колонн в узле (две, три, четыре) и даже в том случае, если в числе смежных колонн имеются стальные и железобетонные колонны. Для каждой сборной железобетонной колонны делают отдельные стаканы.

     Отметка верха подколонника под железобетонные колонны принята

-0.150. Если  вблизи фундаментов под колонны  должны располагаться подвалы, технологические приямки, или возникают другие причины, требующие установки подколонника на большую глубину, то в стакан устанавливают короткий отрезок колонны пенек, и на него сверху устанавливают колонну. Стыковое соединение пенька с колонной - жёсткое.

     Зазор между гранями колонн и стенками стакана принят по верху 75мм и по низу 50мм, а между низом колонн и дном стакана 50мм. Минимальная толщина стенки стакана по верху-175мм.   Соединение двухветвевых колонн с фундаментом может осуществляться в одном общем стакане или в двух стаканах под каждую ветвь. Заливка стаканов после установки колонн производится бетоном на мелком гравии.

     Сечение подколонников под базы стальных колонн выбирается исходя из размещения анкерных болтов так, чтобы расстояние от оси болта до грани подколонника было не менее 150 мм.

     Для каждого сечения подколонника разработано  несколько марок фундаментов, отличающихся площадью подошвы, а также числом и размерами ступеней. Ступени плиты всех фундаментов имеют единую унифицированную высоту 300мм.

     Размеры высоты фундаментов Н_ф так же унифицированы и могут иметь высоту: 1.5; 1.8; 2.4; 3; 3.6; 4.2м (для двухветвевых колонн фундаменты высотой 1.5м не предусмотрены).

     В зависимости от схемы армирования при каждом типоразмере может быть выполнено несколько фундаментов различной несущей способности.

     При учебном проектировании, когда расчёт конструкций здания и их фундаментов не выполняются, размеры фундаментов могут быть выбраны условно. Причём фундаменты стальных колонн выбираются как для сборной железобетонной колонны, имеющей размеры сечения, близкие к габаритным размерам сечения стальной колонны. Подколонник делается сплошной (без стакана) и снабжается анкерными болтами.

Фундаменты сборных железобетонных колонн.

      Примечание: фундаменты для продольных температурных  швов проектируются индивидуально.

      В проектируемом здании применяются  фундаменты монолитные. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       3.2 Фундаментные балки.

          Наружные и внутренние стены здания устанавливают на фундаментные балки, при этом нагрузка от самонесущих стен передаётся на фундаменты колонн. Для опирания фундаментных балок у подколонника к стенкам стакана устраивают бетонные приливы или на выступы нижележащей плиты устанавливают специальные столбики. Балки устанавливают так, чтобы верхняя их плоскость оказалось на отметке –0.030 (рис.4). Поверх фундаментных балок укладывают гидроизоляцию из цементно-песчаного раствора или из двух слоев рулонного материала на мастике, толщиной гидроизоляции 30 мм. Зазоры между фундаментными балками и колоннами заполняют бетоном.

          Фундаментные балки имеют номинальную  длину 6 и 12 м, соответствующую  шагу колонн. В зависимости от  размера подколонника и способа опирания длина балок может меняться. Сечение балок определяются величиной пролёта, толщиной стен и передающейся от стен нагрузкой. При расположении над фундаментной балкой ворот необходима проверка балки на нагрузки, возникающие при проезде транспортных средств, или балка заменяется монолитной под бетонкой с соответствующим армированием.

          При замерзании под действием  увеличивающихся в объёме пучинистых  грунтов в фундаментных балках  могут возникнуть деформации. Во избежание этого и для предохранения пола от промерзания вдоль стен балку с боков и снизу засыпают шлаком или крупнозернистым песком. Для предупреждения проникания влаги в засыпку через шов между стеной и обсыпкой устраивают глиняный замок. Вдоль фундаментных балок на поверхности грунта устраивают тротуар или отмостку с уклоном 0.03…0.05. 

      3.3 Колонны каркаса.

          В современном индустриальном  строительстве применяют, в основном, сборные железобетонные каркасы.  Колонны, как элементы каркаса, предназначены для опирания на них несущих конструкций покрытия, подкрановых балок и крепления ограждающих конструкций.

          В наиболее распространённых  пролётных зданиях колонны, жёстко  защемлённые в фундаментах, и, чаще всего, шарнирно сопряжённые с ними стропильные конструкции образуют поперечную раму цеха, воспринимающую действующие на здание вертикальные и горизонтальные поперечные нагрузки. Жёсткость здания в продольном направлении обеспечивается подстропильными конструкциями, подкрановыми балками, несущеограждающими конструкциями покрытия, стальными связями и др.

          По конструктивному решению колонны  разделяют на одноветвевые и двухветвевые, по месту расположения в здании - на крайние, средние и располагаемые у торцевых стен. Поперечное сечение колонн может быть квадратное, кольцевое и прямоугольное.

          Конструкция сборных железобетонных  колонн зависит от объёмно – планировочного решения промышленного здания и наличия в нём того или иного вида подъёмно – транспортного оборудования. В связи с этим сборные железобетонные колонны подразделяют на две группы. Колонны, относящиеся к первой группе, предназначенные для зданий без мостовых кранов, в бескрановых цехах и в цехах, оснащённых подвесным подъёмно – транспортным оборудованием. Колонны, относящиеся ко второй группе, применяют в цехах, оборудованных мостовыми кранами.

          В колоннах предусматриваются закладные детали для крепления стропильных и подстропильных конструкций покрытия, а так же связей в покрытии и распорок, стеновых панелей, верха подкрановых балок, вертикальных связей (в связевых колоннах), крепления торцевых стоек фахферка (в торцевых колоннах) и анкера в консолях для крепления низа подкрановых балок.

          Применение для промышленных  зданий типовых конструкций требует  строго определённого их расположения. Это значит, в первую очередь, что все колонны на плане здания должны быть расположены строго определённо по отношению к разбивочным осям.

          По отношению к продольным  осям колонны средних рядов  располагаются симметрично, а  колонны крайних рядов могут  иметь нулевую привязку или  привязку”250”.

          Привязка “250”, когда внешняя грань колонны смещается наружу с оси продольного ряда на 250мм, применяется в зависимости от наличия грузоподъёмности кранового оборудования, высоты пролёта, шага колонн и других условий.

          По отношению к поперечным  разбивочным осям каждая первая и последняя колонны (т.е. торцевые) смещаются во внутрь здания от оси на 500 мм или, редко, на иную привязку, зависящую от типа несущих конструкций покрытия.

          Привязка “500” в торцах здания  позволяет не использовать доборные  элементы в несущей конструкции покрытия и свободно разместить фахферк (или каркас) торцевой стены. В целях уменьшения условий, возникающих в конструкциях промзданий от изменения окружающей температуры, усадки бетона и т.д., здания разделяют по длине и ширине на отдельные части (блоки) температурно-усадочными швами. Максимальная ширина температурного блока 144 м. По длине здания расстояния между температурными швами не должны превышать здания, приведенные в таблице 4 методического указания.

          Температурные швы устраивают на спаренных колоннах. Ось поперечного температурного шва должна совпадать с поперечной разбивочной осью, а геометрические оси колонн смещают от неё на 500 мм

          В каждом продольном ряду посередине  температурного блока необходимо устроить связи между колоннами каркаса. Такое расположение связей позволяет обеспечить устойчивость всего продольного ряда колонн и вместе с тем обеспечить свободу температурных деформаций продольной рамы в обе стороны температурного блока.

          Вертикальные связи обычно изготавливают из прокатных профилей и монтируют на сварке, для чего в связевых колоннах предусматривают дополнительные закладные детали. По своему конструктивному решению связи могут быть крестовыми и портальными, причём при портальных связях легче организовать пропуск напольного транспорта.

          В проектируемом здании применяются  колонны, центрифугированные квадратного сечения по шифру Т-1909. Выпуск 2-1. Колонны предназначены для применения в каркасе одноэтажных одно-, двух- и многопролётных отапливаемых и не отапливаемых производственных зданий без мостовых кранов, а также в качестве колонн продольного и торцевого фахверка. Подвесной транспорт в виде кран-балок грузоподъёмностью до 5т. Применяется колонна марки КЦ.4.4.117.30-3,высота пролёта 10.8м, размеры: Н=11700, А=400, В=300.

          Колонны крановых производственных  зданий сплошного прямоугольного  сечения применяются для высот  здания от 8.4 до14.4м (г/п кранов  до 32т); двухветвевого сечения – для высот от 15.6 до 18.0м (г/п до 50т); центрифугированные одно - и двухветвевые прямоугольного и кольцевого сечения – для высот от 10.8 до 18.0м (г/п до 32т). При разных шагах крайних и средних колонн отметки консолей и верхе колонн не будут совпадать.

          Отметка верха средней колонны  будет на 600 (700) мм ниже отметки  верха крайней колонны при  применении ж/б подстропильных конструкций. Отметка консоли средней колонны будет на 400мм ниже отметки консоли крайней колонны, т.к. высота 12-ти метровой ж/б подкрановой балки больше на 400м 6-ти метровой ж/б подкрановой балки.

          Подкрановые балки принимаются  разрезными стальными или ж/б  длиной 6 и 12м по сериям 1.426.2-3 и  1.426.1-4. Применение ж/б подкрановых  балок  возможно в зданиях с пролётами не более 24м и ограничивается грузоподъёмностью и режимом работы крана.

          Привязка крайних колонн к  продольным осям принимается”250”  при выполнении одного из следующих условий:

А) шаг  колонн по крайним рядам 12м;

Б) грузоподъёмность крана 32т ( а при высоте здания 10.8; 12.0,13.2 и 14.4 и с кранами г/п 20т с тяжёлым режимом работы);

В) высота здания 15.6м и более.

          При отсутствии подстропильных  конструкций и высоте на опоре  стропильных конструкций более 900 мм необходимо установить связи в уровне стропильных конструкций в крайних шагах температурных блоков.

          Верх связи крепится к надопорной  стойке, низа к закладочной детали  оголовка колонны.

          Железобетонные колонны прямоугольного  сечения для зданий высотой 8.4…14.4м с мостовыми опорными кранами г/п до 32т.

          Колонны по серии 1.424.1-5 Выпуск 1/87 и Выпуск 2/87 предназначены для  одноэтажных, одно-, двух- и многопролётных производственных отапливаемых и не отапливаемых зданий с пролётами 18, 24, 30, 36м при шаге крайних и средних колонн 6 и 12м, оборудованных опорными мостовыми кранами грузоподъёмностью 5…32т. Краны г/п до 20т (включительно) – лёгкого, среднего и тяжёлого режимов работы.

          Привязка крайних колонн к  продольным осям принимается  “250” при ширине надколонника С>380мм, пи ширине С=380 привязка “нулевая”.

          Ж/б подкрановые балки могут  применяться только для кранов легкого и среднего режимов работы.

          Стены приняты самонесущими или  навесными из панелей длиной 6м.  При шаге крайних колонн 12м необходимо устанавливать фахверковые колонны для крепления панелей длиной 6м.

          Для двух- и многопролётных зданий  с высотой этажа 12.0; 13.2 и 14.4м  при пролётах 30 и 36м следует  предусматривать связи в надкрановой части колонн в среднем ряду температурного блока.

          В курсовом проекте применяем  колонны по серии 1.424.1-5 Выпуск 11/87: крайние – Марки 1К144-6,грузоподъёмность  крана 20т, высота от пола  до верха рельса-11.75, высота от  пола пролёта-15.6м, размеры: Н=16450мм, h=11950мм, Ф=800мм, С=380мм.;колонны крановые средние – Марка 8К144-37, кран грузоподъёмностью 20т, высота от пола пролёта 15.6м, высота от пола до верха рельса 11.75м, размеры: Н=16450мм, h=11700мм, А=900мм, С-600мм.

          В курсовом проекте применяем  колонны ж/б центрифугированные одноветвевые прямоугольного сечения для зданий с мостовыми опорными кранами.

          Одноветвевые колонны, центрифугированные  ж/б колонны прямоугольного сечения  предназначены для применения  в производственных зданиях пролётами 18, 24, 30, 36м с шагом крайних колонн 6 и 12м, средних-12м с высотой до низа стропильных конструкций 10.8; 12.0; 13.2; 14.4м оборудованных опорными мостовыми кранами.

          Стропильные и подстропильные  конструкции металлические по Серии 1.460.3-18, ж/б-по серии 1.463.1.3-87, 1.462.1-3/80, ПК-01-129/78. Стены приняты самонесущими из панелей 6 и 12м. Покрытия из ж/б плит или профилированного настила. Подкрановые балки ж/б применимы только при пролётах 18 и 24м. Привязка крайних колонн к продольным осям принята: “нулевая” для колонн с размером надкрановой части Фв=400, “250”- для колонн с размерами надкрановой части Ав=500 и 600мм.

          В курсовом проекте применяем  колонны Марки К120-94.5.40-196.2-40-т7, грузоподъёмность 20т, высота пролёта 14.4м и К120-97.5.45-192.2.40-т12. 

      3.4. Фахверковые колонны

          Фахверк – это дополнительные  элементы каркаса, предназначенные  для крепления стенового ограждения, когда невозможно или не целесообразно использовать с этой целью только основные колонны. Фахверк может включать вертикальные элементы (стойки), горизонтальные элементы (ригели) и, иногда, раскосы.

          По материалу стойки фахверка  могут быть стальными, железобетонными или комбинированными. В зданиях с ж/б или смешанным каркасом используют преимущественно ж/б стойки фахверка, сплошного прямоугольного, кольцевого и двухветвевого сечения.

          Привязка торцевых фахверковых  колонн и поперечным осям чаще  всего принимается “нулевая”.  Исключение составляют фахверки зданий с несущими конструкциями типа “Молодечно”, оболочки положительной кривизны и т.д.

          Привязка к продольным координационным  осям грани колонн продольного фахверка зависит от наличия мостовых кранов, типа стропильных конструкций и бывает”0” или”250”.

          Среди ж/б стоек фахверка наиболее широко применяют колонны прямоугольного сечения. Такие колонны приняты двух типоразмеров: призматические и ступенчатые.

          В зданиях со стальными стропильными  конструкциями колонны продольного и торцевого фахверка приняты призматическими. В таких случаях фахверк выполняется составного сечения: железобетонный ствол до низа стропильной конструкции и стальной надколонник на высоту фермы. Крепление осуществляется как в уровне диска покрытия, так и в уровне горизонтальных связей по нижним поясам ферм.

          При ж/б стропильных конструкциях  колонны выполняют ступенчатыми  и крепятся в уровне диска  плит покрытия.

          Сопряжение элементов фахверка  с конструкциями покрытий и  подкрановыми балками (в продольном фахверке) запроектированы из условий обеспечения возможности независимых перемещений их в вертикальной плоскости. Сопряжение фахверковых колонн с примыкающими конструкциями – шарнирное, включая стаканное сопряжение с фундаментом (только в продольном фахверке при Н=10.8…14.4м, с мостовыми кранами и ж/б стропильными конструкциями), где предусмотрена возможность образования пластического шарнира в грунте при воздействии нагрузки на фундамент.