Стальные подкрановые балки проектируют разрезными и неразрезными. Первые имеют постоянное сечение и стыкуются на опорах, а вторые стыкуются в четвертях пролета и могут иметь различные сечения. Унифицированные типовые балки разрезного типа применяют для зданий с пролетами от 18 до 36 м с кранами обычного и тяжелого режимов работы и грузоподъемностью от 50 до 3200 кН при шаге колонн 6, 12, 18 и 24 м.
Балки пролетом 6 и 12 м применяют как в стальных, так и железобетонных каркасах, а пролетом 18 и 24 м – только в стальных.
По типу сечения могут быть сплошными и сквозными (решетчатыми). Сплошные балки применяют при шаге 6 м и небольшой грузоподъемности кранов. Сквозные подкрановые балки в виде шпренгельных систем применяют в зданиях с шагом 12 м и более, а также с кранами большой грузоподъемности (≥ 750 кН).
Стальная подкрановая балка сплошного сечения представляет собой сварной или прокатный двутавр, имеющий пояса одинаковой ширины или более широкий верхний пояс. Двутавры с одинаковыми по ширине поясами в плоскости верхнего пояса, усиленные тормозными балками или фермами, применяют в основном в зданиях, имеющих мостовые краны грузоподъемностью 500 кН и более и шаг колонн 12 м.
В зданиях с кранами грузоподъемностью до 500 кН и шаге колонн 6 м используют балки с развитым верхним поясом, способным воспринимать тормозные усилия от работы кранов.
Каркас одноэтажных зданий состоит из поперечных рам, шарнирно связанных поверху стропильными конструкциями. Поперечная жесткость здания обеспечивается колоннами, жестко защемленными в фундаменте и диском покрытия. В зданиях с кровлей, устраиваемой по сплошному настилу из крупноразмерных железобетонных плит, условия работы отдельных рам облегчаются за счет частичной передачи нагрузок «жесткой» кровлей на смежные рамы.
Вертикальные связи жесткости между колоннами устанавливают в середине температурного блока каждого продольного ряда. В зданиях с мостовыми кранами вертикальные связи по колоннам устраиваются только на высоту до низа подкрановых балок (рис.1), 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 (рис. 2 а, б). При высоте подкрановой части стальной колонны превышающей 8,5 м связи сдваивают (рис. 2 в).
По схеме стальные связи между колоннами подразделяются на крестовые и портальные. Крестовые характерны 6-метровым шагам колонн, портальные – 12-метровым.
Для передачи давления ветровых ферм по линии подкрановых балок зазоры между торцами балок заполняют бетоном, а крепление подкрановых балок к колоннам связевой панели рассчитывается на восприятие всех горизонтальных сил (включая силы от продольного торможения кранов), действующих по линии подкрановых балок.
В зданиях без мостовых кранов ветровые фермы необходимо располагать в уровне верха вертикальных связей. Во всех случаях применения ветровых ферм в зданиях без подстропильных конструкций между колоннами на уровне ветровых ферм должны быть поставлены распорки для передачи ветрового давления от ферм на вертикальные связи.
В зданиях с подстропильными конструкциями крепление их к колоннам рассчитывается на горизонтальные нагрузки от ветровых ферм. Зазоры между торцами подстропильных конструкций рекомендуется заполнять бетоном. Все продольные нагрузки, воспринимаемые отдельными элементами здания, в конечном счете, должны быть переданы вертикальным связям в продольных рядах колонн или распределены между колоннами.
Необходимость во второстепенных устройствах для обеспечения прочности узлов и устойчивости элементов покрытия, участвующих в такой передаче, в значительной мере определяется типом кровли.
Покрытия промышленных зданий, как правило, устраивают бесчердачными. Состоят они из несущих и ограждающих конструкций. Несущими стропильными конструкциями являются фермы, балки, арки и рамы. Они поддерживают ограждающую часть, придавая ей, соответствующий материалу кровли, необходимый уклон. Ограждение включает настил (железобетонные плиты, асбестоцементные или металлические листы и т.п.), пароизоляцию, утеплитель, выравнивающую стяжку и гидроизоляцию.
Железобетонные балки применяются в односкатных, многоскатных и малоуклонных, а также плоских (i=1:20) покрытиях одноэтажных промышленных зданий с пролетами (L) от 6 до 18 м.
Балки односкатных, плоских и малоуклонных покрытий имеют прямолинейный верхний пояс (рис. 1 а, б, в), а в двускатных балках верхний пояс имеет ломаное очертание с уклоном i = 1:12 (рис.2). Конструкция балок допускает крепление к ним подвесных кранов грузоподъемностью до 50 кН. Для пролетов 6 и 9 м балки имеют тавровое сечение с высотой на опоре 590 и 890 мм. Балки пролетами 12 и 18 м изготавливают двутаврового или прямоугольного сечений с высотой на опоре 890, 1190 и 1490 мм.
Балки двутаврового сечения с толщиной стенки 80 мм усилены на опорах массивными вертикальными ребрами. Для снижения массы в балках прямоугольного сечения устраивают отверстия (рис.2 б). Такие балки опорных частях просты в изготовлении и облегчают разводку верхних коммуникаций, но имеют больший вес, нежели балки таврового или двутаврового сечений.
Железобетонные фермы применяют для перекрытия пролетов 18, 24 и редко 30 м. По очертанию поясов они бывают сегментными, арочными безраскосными и раскосными, с параллельными поясами и полигональными
Треугольные фермы применяют, в основном, для кровель из асбестоцементных и металлических листов, а с параллельными поясами – для плоских покрытий под рулонную кровлю. Для придания кровле небольших уклонов используют сегментные и арочные фермы со столбиками для опирания на них панелей покрытия. Такие «рожковые» фермы для малоуклонных покрытий приведены на рис. 5 а.
Железобетонные подстропильные балки имеют тавровое сечение с полкой понизу, усиленной в местах опирания на них стропильных балок (рис. 7 а). При этом со стороны опирания на подстропильную балку стропильная укорачивается на 100 мм. Узел опирания стропильных железобетонных балок на подстропильную показан на рис.7 б.
Стальные стропильные фермы по очертанию проектируют с параллельными поясами, полигональными и треугольными. Стальные фермы применяют практически для любых пролетов. В фермах различного очертания применяют определенные системы решеток (рис. 10). Выбор типа решетки зависит от схемы приложения нагрузок, очертания поясов и конструктивных требований. Для снижения трудоемкости изготовления ферма должна быть по возможности простой и с минимальным числом элементов.
В состав стальных несущих конструкций покрытий входят прогоны, стропильные и при необходимости подстропильные фермы, опорные стойки, горизонтальные и вертикальные связи. Конструкции покрытий применяют в однопролетных и многопролетных зданиях при любых сочетаниях пролетов шириной 18, 24, 30 и 36 м при использовании ферм нормальной высоты (рис.12) и 18 и 24 м – при фермах пониженной высоты. Шаг стропильных ферм принимают 6 или 12 м. Пояса и решетку унифицированных ферм конструируют из прокатных уголков и соединяют сваркой с помощью фасонок из листовой стали.
Прогоны применяют в малоуклонных покрытиях с рулонной кровлей и стальным профилированным настилом при шаге стропильных ферм 6 и 12 м. Устанавливают их по верхним поясам стропильных ферм с шагом 3 м. При 6-метровом шаге стропильных ферм прогоны выполняют сплошностенчатыми из швеллеров (рис.15). Типовые конструкции 6-метровых стальных прогонов разработаны для применения в отапливаемых зданиях с высотой до низа стропильных конструкций не превышающей 18,8 м. Крепление прогонов к стропильным фермам предусматривают на болтах. В зависимости от расчетной нагрузки прогоны, располагаемые в пролете ферм, могут быть из одного или двух швеллеров. Прогоны, устанавливаемые в ендовах, состоят из швеллера и приваренного к одной из его полок листа.
При шаге стропильных ферм 12 м применяют стальные прогоны решетчатой конструкции. Решетчатые прогоны имеют треугольную форму с высотой в середине пролета 1,5 м. Верхний пояс прогона состоит из парных, а решетка из одиночных холодногнутых швеллеров. Серия унифицированных 12-метровых прогонов предусматривает рядовые прогоны (рис.16 а) и прогоны, устанавливаемые в торцах и у температурных швов зданий (рис.16 б).
Соединение элементов прогона выполняется электродуговой сваркой. Сопряжение элементов решетки прогона принято шарнирным. При решетчатых прогонах, как и при сплошностенчатых, профилированный настил укладывают непосредственно по прогонам.
В основу многоэтажных промышленных зданий, которые, как правило, выполняются каркасными с самонесущими или навесными (панельными), стенами, положены типовые унифицированные двух-, трех- и многопролетные габаритные схемы с сеткой колонн 6х6, 6х9, 6х12 м (рис.1.19). Высота этажей колеблется в пределах 3,6 - 7,2 м (кроме случаев с большепролетным верхним этажом, оснащенным мостовым краном (рис. 1)
Схема каркаса – рамно-связевая, где поперечная устойчивость обеспечивается жесткостью поперечных рам, а продольная - вертикальными стальными
Несущий остов многоэтажного промышленного здания, исполненного в железобетонном каркасе включает в себя фундаменты, фундаментные балки, колонны, ригели, плиты перекрытия, вертикальные связи жесткости
Ё
Стены промышленных зданий должны удовлетворять следующим требованиям, обеспечивающим:
- температурно-влажностный режим, необходимый технологическому процессу и
комфортному труду людей;
- прочность и устойчивость при действии статических и динамических нагрузок;
- огнестойкость и долговечность;
- индустриальность;
- эстетичность;
- экономичность.
Классифицируют стены промышленных зданий, как и гражданских по статической работе на: несущие, самонесущие и навесные; по материалу и технологии возведения на: каменные (ручной кладки), бетонные (из монолитного бетона, крупных блоков или панелей), стены из небетонных материалов (фахверковые и каркасно-панельные); по конструктивному решению на: однослойные и многослойные.
Форму, размеры и места расположения оконных проемов в промышленных зданиях выбирают на основании светотехнического расчета в целях обеспечения нормативного освещения для работающих и технологического процесса. При проектировании естественного освещения здания учитывают ряд факторов: назначение здания, особенности микроклимата помещений, климатические условия района строительства и др. Световые проемы предусматривают в стенах (естественное боковое освещение) здания виде отдельных окон или лент (одна или несколько лент по высоте) и при необходимости в покрытии (верхнее освещение через фонари). Окна должны обеспечивать необходимую освещенность, воздухообмен, теплозащиту здания, быть долговечными, прочными и эстетичными.
Двери производственных зданий имеют номинальные размеры: от 1 до 2 м по ширине и 1,8 – 2,4 м – по высоте. По конструкции они бывают: одно- и двупольные; распашные и откатные; по материалу – деревянные, металлические, стеклянные. Эвакуационные двери проектируют только распашными и открывающимися наружу, по направлению движения. Глубина тамбура производственного здания назначается из расчета: ширина полотна двери плюс 0,4 – 0,5 м.
Ворота в промышленных зданиях для проезда транспорта устраивают с учетом габаритов транспортных средств в груженом состоянии. Так, высота ворот для безрельсового транспорта назначается не менее, чем на 200 мм больше высоты транспортного средства, а ширина – не менее, чем на 600 мм. Размеры проемов должны превышать размеры ворот не менее чем на 600 мм. В цехах с большой интенсивностью людских потоков ворота используют и для прохода людей. Для этого в одном из полотен ворот предусматривают калитку. Расстояние между воротами назначают из технологической целесообразности и условий эвакуации из помещений. Железнодорожные раздвижные ворота для железной дороги нормальной колеи имеют размеры 4,9х5,4 м. Типовые ворота имеют размеры: 2,4х2,4; 3,0х3,0; 3,6х3,0; 3,6х3,6; 3,6х4,2; 4,8х5,4 м. Снаружи ворот устраивают въездные пандусы с уклоном до 10%.
Требования, предъявляемые к полам промышленных зданий:
- высокая механическая прочность;
- ровная и гладкая поверхность;
- не скользить;
- мало истираться;
- не пылить;
- иметь хорошую эластичность, чтобы не повреждать предметы,
падающие на пол;
- бесшумность при ходьбе и езде;
- стойкость при возгорании;
- водонепроницаемость;
- стойкость к агрессивной среде (к щелочам, кислотам и т.п.);
- не вызывать искрения;
- быть индустриальными;
- легко ремонтироваться и очищаться;
- быть экономичными (стоимость полов составляет от 5 до 25% от общей стоимости
одноэтажного производственного здания).
В максимальной степени пол промышленного здания должен удовлетворять тем
требованиям, которые вытекают из специфики данного производства.
В одноэтажных промышленных зданиях полы устраивают по грунту.
Основными элементами пола являются:
- покрытие;
- подстилающий слой, распределяющий нагрузки на основание;
- прослойка (связующий слой между покрытием и подстилающим слоем);
- стяжка (устраивается для создания жесткой корки по нежестким и пористым материалам
или для придания полу уклона);
- гидроизоляция;
- теплоизоляция.
По типу покрытия полы делят на сплошные и из штучных элементов. К сплошным полам относятся: бетонные, ксилолитовые, пластмассовые, цементные, асфальтовые, щебеночные, глинобитные и т.п. К полам из штучных элементов относят плиточные, рулонные, брусчатые, дощатые и др.
Подстилающие слои могут быть песчаными, шлаковыми, гравийными, щебеночными, глинобитными, булыжными, бетонными и др. Толщина подстилающего слоя назначается по расчету и должна быть не менее: песчаного – 60; шлакового, гравийного, щебеночного, глинобитного – 80; булыжного – 120; бетонного – 100 мм.
Сыпучие подстилающие слои устраивают для полов из штучных материалов и при плотных грунтах основания, а бетонные – для сплошных полов и при слабых грунтах основания.
Прослойки выполняют из цементно-песчаного раствора, жидкого стекла, битумной или дегтевой мастики и из песка. В полах с покрытием из чугунных и стальных плит прослойки устраивают песчаными или из мелкозернистого бетона.
Стяжки выполняют из цементно-песчаного раствора, ксилолита, бетона.
Гидроизоляция устраиваемая для защиты полов от сточных вод и других жидкостей располагается под покрытием пола, а для защиты от капиллярного поднятия грунтовых вод – под подстилающим слоем. В первом случае ее выполняют оклеечной: 2-4 слоя изола или гидроизола;
3-5 слоев толя, толь-кожи на соответствующих мастиках. Во втором случае – наливная из одного слоя щебня, пропитанного битумом; асфальтовая, асфальтобетонная или оклеечная из двух слоев изола, гидроизола на мастике.
Звуко- и теплоизоляцию устраивают из минераловатных стекловолокнистых плит, ДВП, легких бетонов и сыпучих материалов (шлак, песок и т.п.).
Грунты основания должны исключать возможность общих и местных деформаций пола.
Слабые грунты укрепляют трамбованием.
Лестницы производственных зданий подразделяют на основные, служебные, пожарные и аварийные.
Основные лестницы проектируют для сообщения между этажами, а также для эвакуации людей в чрезвычайных ситуациях. Конструктивные решения основных лестниц промышленных зданий не отличаются от лестниц гражданских зданий.
Служебные лестницы предусматривают для прохода к рабочим местам, для осмотра и обслуживания оборудования и других целей. Выполняют их из экономичных гнутых металлических профилей (швеллеров и уголков). Крепят такие лестницы к полу, строительным конструкциям или оборудованию. Марши служебных лестниц шириной 600-1000 мм имеют уклон 45 0 . Ступени и площадки изготавливают из штампованных элементов или решетчатой конструкции. В маршах таких лестниц предусматривают ограждения с поручнями. Для индивидуального пользования устраивают стремянки шириной 600 мм, которые устанавливают под углом 90 0 .