Железобетонные каркасы одноэтажных промышленных зданий: 5. Железобетонные каркасы одноэтажных промышленных зданий. (п)

5. Железобетонные каркасы одноэтажных промышленных зданий. (п)

Каркас
здания состо­ит из фундаментов,
фундаментных балок, колонн, несущих
элементов докрытая, подкрановых балок
и связей (рис.70).

Рис.
70. Основные элементы одноэтажного
промышленного здания: 1 — столбчатые
фундаменты; 2 — фундаментные балки; 3 —
колонны;
4- подкрановые балки; 5- фермы; 6 — плиты
покрытия; 7 — фонарь; 8 — окна; 9 — стены; 10
— связи.

Каркасы
выполняют из сборных железо­бетонных
элементов. В зданиях с большими пролетами
и высо­той при грузоподъемности
мостовых кранов 50 т и бо­лее, а также
в особых условиях строительства
и эксплу­атации допускаются стальные
каркасы. В ряде случаев применяются
смешанные каркасы.

При
выборе материалов необходимо учитывать
раз­меры пролетов и шага колонн, высоту
здания, величину и характер действующих
на каркас нагрузок, наличие агрессивных
факторов, требования огнестойкости,
дол­говечности и технико-экономические
обоснования.

Каркас
промышленного здания подвергается
сложному комплексу силовых и несиловых
воздействий. Сило­вые воздействия
возникают от постоянных и временных
нагрузок (собственная масса конструкций,
снег, ветер, люди, эксплуатационное
оборудование, грузоподъем­ные
устройства и т. д.). В связи с этим элементы
карка­са должны отвечать требованиям
прочности и устойчи­вости.

Несиловые
воздействия образуются от влияния
внешней и внутренней среды в виде
положительных и от­рицательных
температур, пара, содержащихся в возду­хе
химических веществ, действия минеральных
масел, кислот и т. д. Элементы каркаса
должны обладать тер­мостойкостью,
влагостойкостью и биостойкостью.

Типовым
решением при конструировании сборного
железобетонного каркаса одноэтажного
промышленного здания является применение
поперечных рам из сбор­ных железобетонных
колонн и несущих элементов по­крытия
(балок или ферм) и продольных элементов
в ви­де фундаментных, подкрановых и
обвязочных балок, плит покрытия и связей.
Соединение несущих элементов покрытия
с колоннами в этом случае принято
шарнир­ным. Это позволяет осуществить
независимую типизацию балок, ферм и
колонн, так как при шарнирном сое­динении
нагрузка, приложенная, к одному из
элементов, не вызывает изгибающего
момента в другом. Достига­ется высокая
степень универсальности элементов
карка­са, возможность их использования
для различных ре­шений и типов несущих
элементов покрытия. Кроме того, шарнирное
соединение колонн, балок и ферм
кон­структивно значительно проще
жесткого, тем самым об­легчается
изготовление и монтаж конструкций.

В
каркасах большой протяженности устраивают
тем­пературные швы, расчленяющие
каркас на отдельные участки,
называемые температурными блоками.
Каж­дый температурный блок должен
иметь длину не более 72 м, ширину не более
144м и обладать самостоятельной
пространственной
жесткостью.

Плоские
несущие конструкции покрытий.
К
ним относят балки, фермы, арки
и подстропильные конструкции. Несущие
конструкции покрытия изготовляют
из сборного железобетона, стали,
дерева. Тип несущих конструкций
покрытия назначают в зависимости
от конкретных условий – величины
перекрываемых
пролетов, действующих
нагрузок, вида производства, наличия
строительной базы и др.

Железобетонные
балки покрытий. В
качестве несущих конструкций в ряде
случаев используют железобетонные
предварительно напряженные балки
пролетом до 12 м для односкатных и
малоуклонных покрытий, двускатные
решетчатые пролетом 12 и 18 м (рис. 16.10, а
–
в)
–
при наличии подвесных монорельсов и
кран-балок. Односкатные
балки предназначены для зданий
с наружным водоотводом, двускатные
можно применять в зданиях как
с наружным, так и внутренним водоотводом.
Уширенную опорную часть
балки (рис. 16.10, г)
прикрепляют
к колонне шарнирно посредством анкерных
болтов, выпущенных из колонн
и проходящих через опорный лист,
приваренный к балке.

Железобетонные
фермы и арки покрытий.
Очертание
фермы покрытия зависит
от вида кровли, расположения и
формы фонаря и общей компоновки покрытия.
Для зданий пролетом 18 м и более
применяют железобетонные предварительно
напряженные фермы из
бетона марки 400, 500 и 600. Фермы предпочтительнее
балок при наличии различных
санитарно-технических и технологических
сетей, удобно располагаемых
в межферменном пространстве, и при
значительных нагрузках от подвесного
транспорта и покрытия.

В
зависимости от очертания верхнего
пояса различают фермы сегментные,
арочные, с параллельными поясами и
треугольные.

Для
пролетов 18 и 24 м применяют раскосные
фермы сегментного очертания
(рис. 16,11, б), а также типовые безраскосные
фермы при скатной и малоуклонной кровлях
(рис. 16.11, а). Последние
обладают определенными преимуществами
(удобный пропуск коммуникаций,
особенности технологии
изготовления).

Фермы
с параллельными поясами использованы
главным образом на многих
действующих предприятиях при
пролетах зданий 18 и 24 м и шаге 6 и 12 м. В
некоторых случаях для покрытия
большепролетных производственных
зданий применяют сборные железобетонные
арочные конструкции. По
конструктивной схеме арки разделяют
на двухшарнирные (с шарнирными
опорами), трехшарнирные (имеющие
шарниры в ключе и на опорах) и
бесшарнирные.

Железобетонный каркас одноэтажных промышленых зданий

ПЛАН
ЛЕКЦИИ.

1. Железобетонный
   каркас ОПЗ

2. Конструктивные
   элементы железобетонного каркаса ОПЗ

   0. Фундаменты.
      Фундаментные балки.

   1. Колонны

   2. Подкрановые балки

   3. Обвязочные балки.

   4. Связи
      по колоннам, фермам.

Железобетонные
каркасы одноэтажных промышленных зданий
проектируют как плоскостные стоечно-балочные
системы, монтируемые из сборных
железобетонных элементов заводского
изготовления. Они должны обладать
необходимой прочностью и пространственной
устойчивостью.

Сборный
вариант железобетонного каркаса
одноэтажного здания состоит из поперечных
рам, объединенных в пространственную
систему продольными конструктивными
элементами – фундаментными, подкрановыми
и обвязочными балками, несущими
конструкциями ограждающей части покрытия
и специальными связями (между стойками
и между несущими конструкциями покрытия)
(рис. 5.1, 5.2, 5.3).

Рис.
5.1. Железобетонный каркас со стропильными
фермами: 1 – фундамент; 2 – колонна; 3 –
подстропильная ферма; 4 – стропильная
ферма; 5 – температурный шов; 6 – плита
покрытия; 7 – утеплитель по пароизоляции;
8 – стяжка; 9 – кровельный ковер; 10 –
стеновая панель; 11- простеночная панель;
12 – окно; 13 – подкрановая балка; 14 –
фундаментная балка; 15 – связи по колоннам.

Рис.5.2.
Железобетонный каркас со стропильными
балками:

1
– фундамент; 2 – колонна; 3 – подстропильная
балка; 4 – стропильная балка; 5 – стойка
фахверка.

В поперечном
направлении прочность
и устойчивость обеспечиваются системой
одно- или многопролетных рам, стойки
которых чаще всего жестко защемлены в
фундамент, а вверху имеют шарнирную
связь с несущими элементами покрытия
– ригелями (рис. 5.1, 5.2). Шарнирное крепление
вверху обусловлено тем, что обеспечить
жесткую связь ригеля с колонной
значительно сложнее, чем шарнирную, и,
кроме того, возникают большие возможности
типизации элементов каркаса.

В продольную
раму каркаса
включаются все колонны поперечных рам
температурного блока, находящиеся на
одной оси, с расположенными по ним
подкрановыми балками или распорками и
вертикальными связями, установленными
между колоннами (рис. 5.1). На устойчивость
каркаса в продольном направлении
оказывают влияние высота здания, наличие
мостовых кранов, а также высота несущего
элемента покрытия (ригеля) на опоре. Для
придания покрытию свойств жесткого
диска, обеспечивающего равномерное
распределение горизонтальных усилий,
возникающих при ветре и торможении
мостовых кранов, железобетонные настилы,
укладываемые по ригелям рам температурного
блока, привариваются к их верхнему
поясу. Швы между настилами замоноличиваются.

Членение каркаса
на конструктивные элементы производится
с таким расчетом, чтобы общее их количество
и количество монтажных стыков были
возможно меньшими, сечение экономичным,
а изготовление, транспортировка и монтаж
технологичны и удобны. Поэтому традиционное
решение каркаса включает: фундаменты
под колонны; фундаментные балки; колонны;
подкрановые балки; подстропильные и
стропильные конструкции; обвязочные
балки, связи (рис.5.1 и 5.2). В зависимости
от характера производства, вида
внутрицехового транспорта, сетки колонн,
характера ограждающих конструкций
некоторые из перечисленных элементов
могут отсутствовать или появляться
дополнительные.

В интересах
сокращения количества монтажных единиц
и снижения материалоемкости каркаса
могут применяться длинномерные настилы
покрытия. Для их укладки непосредственно
по колоннам крайних и средних рядов
(рис. 5.3) используют ригели, играющие
роль подстропильных конструкций.

Рис.
5.3. Железобетонный каркас с плитами на
«пролет»:

1
– фундамент; 2 – колонна; 3 – ригель; 4 –
длинномерный настил; 5 – светоаэрационный
фонарь; 6 – крановый рельс.

Строительство бетонных рам | Бетонные каркасные конструкции

Бетонные каркасные конструкции являются очень распространенным или, возможно, самым распространенным типом современного здания во всем мире. Как следует из названия, этот тип здания состоит из каркаса или каркаса из бетона. Горизонтальные элементы этой рамы называются балками , а вертикальные элементы называются колоннами . Люди ходят по плоским бетонным плоскостям, называемым плитами  (s ee на рис. 2 внизу страницы для иллюстрации каждой из основных частей рамной конструкции ). Из них колонна является наиболее важной, так как является основным несущим элементом здания. Если вы повредите балку или плиту в здании, это повлияет только на один этаж, но повреждение колонны может разрушить все здание.

Разработка точного «рецепта» или пропорций каждого ингредиента сама по себе является наукой. Он называется , конструкция бетонной смеси . Хороший разработчик смеси начнет с желаемых свойств смеси, затем примет во внимание множество факторов и разработает подробный дизайн смеси. Инженер-строитель часто заказывает другой тип смеси для другой цели. Например, если он заливает тонкую бетонную стену в труднодоступном месте, то попросит смесь более текучий  чем жесткий. Это позволит жидкому бетону самотеком затекать в каждый угол опалубки. Однако для большинства строительных работ используется стандартная смесь.

Типичными примерами стандартных смесей являются бетоны М20, М30, М40, где число указывает на прочность бетона в н/мм2 или ньютонах на квадратный миллиметр. Поэтому бетон М30 будет иметь прочность на сжатие 30 н/мм2. Стандартный микс также может указывать максимальный размер агрегата

. Заполнители — это каменная крошка, используемая в бетоне. Если инженер указывает бетон M30/20, он хочет бетон M30 с максимальным размером заполнителя 20 мм. Ему НЕ нужен бетон с прочностью 20-30 н/мм2, что является распространенным заблуждением в некоторых частях мира.

Таким образом, конструкция на самом деле представляет собой соединенный каркас элементов, каждый из которых прочно соединен друг с другом. На инженерном языке эти соединения называются моментными соединениями , что означает, что два элемента прочно соединены друг с другом. Существуют и другие виды соединений, в том числе шарнирные соединения , которые применяются в стальных конструкциях, но железобетонные каркасные конструкции в 99,9% случаев имеют моментные соединения. Этот каркас становится очень прочным и должен выдерживать различные нагрузки, действующие на здание в течение его срока службы.

Эти нагрузки включают:

• Постоянные нагрузки: направленная вниз сила на здание, исходящая от веса самого здания, включая конструктивные элементы, стены, фасады и т.п.
• Текущие нагрузки: сила, действующая вниз на здание из-за ожидаемого веса жильцов и их имущества, включая мебель, книги и т. д. Обычно эти нагрузки указаны в строительных нормах и правилах, и инженеры-строители должны проектировать здания, чтобы выдерживать эти или более высокие нагрузки. Эти нагрузки будут варьироваться в зависимости от использования помещения, например, будь то жилое, офисное, промышленное и т. д. Стандарты обычно требуют, чтобы временные нагрузки для жилых помещений составляли минимум около 200 кг/м2, для офисов — 250 кг/м2, а для промышленных — 1000 кг/м2, что соответствует 1 т/м2. Эти динамические нагрузки иногда называют приложенные нагрузки .
• Динамические нагрузки: они обычно возникают на мостах и ​​аналогичной инфраструктуре и представляют собой нагрузки, создаваемые движением, включая тормозные и ускоряющие нагрузки.
• Ветровая нагрузка: Это очень важный фактор проектирования, особенно для высоких зданий или зданий с большой площадью поверхности. Здания спроектированы так, чтобы выдерживать не повседневные ветровые условия, а экстремальные условия, которые могут возникать примерно раз в 100 лет. Их называют расчетные скорости ветра и указаны в строительных нормах. Обычно требуется, чтобы здание выдерживало силу ветра 150 кг/м2, что может быть очень значительной силой, если умножить ее на площадь поверхности здания.
• Землетрясение Нагрузки: При землетрясении земля энергично сотрясает здание как по горизонтали, так и по вертикали, подобно тому, как брыкающаяся лошадь сотрясает всадника в родео. Это может привести к разрушению здания. Чем тяжелее здание, тем больше сила, действующая на него. Важно отметить, что и ветер, и землетрясение вызывают горизонтальные силы  , действующие на здание, в отличие от сил гравитации, которым оно обычно сопротивляется и которые имеют вертикальное направление.

Бетонный каркас опирается на фундаменты, которые передают усилия от здания и от здания на землю.

Некоторые другие важные компоненты бетонных каркасных конструкций:

Стены сдвига  являются важными структурными элементами в высотных зданиях. Стены сдвига — это, по сути, очень большие колонны — их толщина может составлять 400 мм, а длина — 3 м, что делает их похожими на стены, а не на колонны. Их функция в здании состоит в том, чтобы помогать заботиться о горизонтальные нагрузки  на здания, такие как ветровая и сейсмическая нагрузки. В норме здания подвержены вертикальным нагрузкам – гравитации. Несущие стены также несут вертикальные нагрузки. Важно понимать, что они работают только на горизонтальные нагрузки в одном направлении — оси длинного размера стены. Обычно они не требуются в малоэтажных строениях.

Шахты лифтов  – это вертикальные коробки, в которых лифты перемещаются вверх и вниз. Обычно каждый лифт заключен в собственную бетонную коробку. Эти валы также являются очень хорошими конструктивными элементами, помогающими противостоять горизонтальным нагрузкам, а также несущим вертикальные нагрузки.

Стены в зданиях с бетонным каркасом

Конструкции с бетонным каркасом прочны и экономичны. Поэтому с ними можно использовать практически любые стеновые материалы. Более тяжелые варианты включают кладку стен из кирпича, бетонных блоков или камня. Более легкие варианты включают перегородки из гипсокартона из легкой стали или деревянных стоек, покрытых профнастилом. Первые используются, когда требуются прочные, надежные и звуконепроницаемые корпуса, а вторые — когда нужны быстрые, гибкие легкие перегородки.

Когда используются кирпичные или бетонные блоки, обычно всю поверхность — кирпичную и бетонную — штукатурят цементной штукатуркой, чтобы получить прочную долговечную отделку.

облицовка конструкций с бетонным каркасом

Здания с бетонным каркасом могут быть облицованы любым облицовочным материалом. Обычными облицовочными материалами являются стекло, алюминиевые панели, каменные листы и керамические фасады. Так как эти конструкции могут быть рассчитаны на большую нагрузку, их можно было даже облицевать сплошной кладкой стен из кирпича или камня.

Строительство | История, типы, примеры и факты

строительство многоквартирных домов

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:

Поттер Палмер
Гюстав Эйфель
Харди Кросс
Франсуа Хеннебик
Джон Энтони Вольпе

Похожие темы:

каменная кладка
столярные изделия
строительные леса
утрамбованная земля
подпорка

Просмотреть весь связанный контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

строительство , также называемое строительство зданий , методы и промышленность, связанные со сборкой и возведением конструкций, в первую очередь тех, которые используются для обеспечения жилья.

Строительство — древнее занятие человека. Все началось с чисто функциональной потребности в контролируемой среде для смягчения воздействия климата. Построенные убежища были одним из средств, с помощью которых люди смогли приспособиться к широкому разнообразию климата и стать глобальным видом.

Приюты для людей сначала были очень простыми и, возможно, существовали всего несколько дней или месяцев. Однако со временем даже временные постройки превратились в такие изысканные формы, как иглу. Постепенно стали появляться более прочные постройки, особенно после появления земледелия, когда люди стали подолгу оставаться на одном месте. Первые приюты были жилищами, но позже другие функции, такие как хранение пищи и церемония, были размещены в отдельных зданиях. Некоторые постройки стали иметь как символическое, так и функциональное значение, положив начало различию между архитектурой и строительством.

История строительства отмечена рядом направлений. Одним из них является увеличение долговечности используемых материалов. Ранние строительные материалы, такие как листья, ветки и шкуры животных, были скоропортящимися. Позже стали использовать более прочные природные материалы, такие как глина, камень и древесина, и, наконец, синтетические материалы, такие как кирпич, бетон, металлы и пластмассы. Другой — поиск зданий все большей высоты и пролета; это стало возможным благодаря разработке более прочных материалов и знанию того, как ведут себя материалы и как использовать их с большей выгодой. Третья основная тенденция связана со степенью контроля над внутренней средой зданий: стало возможным более точное регулирование температуры воздуха, уровня света и звука, влажности, запахов, скорости движения воздуха и других факторов, влияющих на комфорт человека. Еще одной тенденцией является изменение энергии, доступной для процесса строительства, начиная с силы человеческих мышц и заканчивая мощной техникой, используемой сегодня.

Текущее состояние строительства сложное. Существует широкий спектр строительных продуктов и систем, предназначенных, прежде всего, для групп типов зданий или рынков. Процесс проектирования зданий хорошо организован и опирается на исследовательские институты, которые изучают свойства и характеристики материалов, должностных лиц по нормам и правилам, которые принимают и обеспечивают соблюдение стандартов безопасности, и специалистов по проектированию, которые определяют потребности пользователей и проектируют здание с учетом этих потребностей. Процесс строительства также высоко организован; в нее входят производители строительных изделий и систем, мастера, собирающие их на строительной площадке, подрядчики, нанимающие и координирующие работу мастеров, и консультанты, специализирующиеся в таких аспектах, как управление строительством, контроль качества и страхование.

Строительство сегодня является важной частью индустриальной культуры, проявлением ее разнообразия и сложности, а также мерой ее мастерства в отношении природных сил, которые могут создавать самую разнообразную застроенную среду для удовлетворения разнообразных потребностей общества. В данной статье сначала прослеживается история строительства, затем делается обзор его развития в настоящее время. Для рассмотрения эстетических соображений проектирования зданий см. архитектура. Для дальнейшего рассмотрения исторического развития, см. искусство и архитектура, анатолийский язык; искусство и архитектура, арабский язык; искусство и архитектура египетские; искусство и архитектура, иранский язык; искусство и архитектура Месопотамии; искусство и архитектура сиро-палестинская; архитектура, африканская; искусство и архитектура, Oceanic; архитектура, вестерн; искусства, среднеазиатские; искусства, Восточной Азии; искусство, исламское; искусство, коренной американец; искусство, Южная Азия; искусство, Юго-Восточная Азия.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

История строительства

Первобытное строительство: каменный век

Охотники-собиратели позднего каменного века, которые перемещались по обширным территориям в поисках пищи, строили самые ранние временные убежища, которые появляются в археологических записях. Раскопки в ряде мест в Европе, датируемых до 12 000 г. до н.э., показывают круглые кольца из камней, которые, как полагают, составляли часть таких убежищ. Они могли скреплять грубые хижины из деревянных шестов или утяжелять стены палаток из шкур животных, предположительно поддерживаемых центральными шестами.

Палатка иллюстрирует основные элементы контроля за состоянием окружающей среды, которые являются задачей строительства. Палатка создает мембрану для защиты от дождя и снега; холодная вода на коже человека поглощает тепло тела. Мембрана также снижает скорость ветра; воздух над кожей человека также способствует потере тепла. Он контролирует теплопередачу, не пропуская горячие солнечные лучи и удерживая нагретый воздух в холодную погоду. Он также блокирует свет и обеспечивает визуальное уединение. Мембрана должна быть защищена от сил гравитации и ветра; нужна структура. Мембраны шкур сильны на растяжение (напряжения, вызванные силами растяжения), но необходимо добавить стержни, чтобы выдерживать сжатие (напряжения, вызванные силами уплотнения). Действительно, большая часть истории строительства — это поиск более сложных решений тех же основных проблем, для решения которых и предназначалась палатка. Палатка используется до сих пор. Шатер из козьей шерсти из Саудовской Аравии, монгольская юрта со складным деревянным каркасом и войлочным покрытием, а также вигвам американских индейцев с многочисленными опорами для шестов и двойной мембраной являются более изысканными и элегантными потомками грубых убежищ ранних охотников-собирателей.

Сельскохозяйственная революция, датируемая примерно 10 000 г. до н. э., дала значительный импульс строительству. Люди больше не путешествовали в поисках дичи и не следовали за своими стадами, а оставались на одном месте, чтобы возделывать свои поля. Жилища стали более постоянными. Археологические данные скудны, но на Ближнем Востоке находят остатки целых деревень с круглыми жилищами, называемыми толои, стены которых сложены из утрамбованной глины; все следы крыш исчезли. В Европе толосы строили из сырых камней с куполообразными крышами; в Альпах до сих пор сохранились образцы (более поздней постройки) этих ульев. В более поздних ближневосточных толосах появилась прямоугольная прихожая или вестибюль, примыкающая к главной круглой камере — первые образцы прямоугольной формы в плане в здании. Еще позже от круглой формы отказались в пользу прямоугольной, поскольку жилища были разделены на большее количество комнат, а в поселениях было размещено больше жилищ. Толои стали важным шагом в поисках долговечности; они были началом каменной кладки.

Доказательства композитного строительства из глины и дерева, так называемого метода плетения и мазка, также обнаружены в Европе и на Ближнем Востоке. Стены были сделаны из небольших деревцев или камыша, которые легко резать каменными орудиями. Их вкапывали в землю, связывали по бокам растительными волокнами, а затем обмазывали влажной глиной для придания дополнительной жесткости и защиты от атмосферных воздействий. Крыши не сохранились, но постройки, вероятно, были покрыты грубой соломой или связками тростника. Встречаются как круглые, так и прямоугольные формы, обычно с центральными очагами.

Более тяжелые деревянные постройки также появились в культурах эпохи неолита (новый каменный век), хотя трудности рубки больших деревьев каменными орудиями ограничивали использование больших бревен для каркасов. Эти рамы обычно были прямоугольными в плане, с центральным рядом колонн для поддержки конька и соответствующими рядами колонн вдоль длинных стен; стропила шли от конька к балкам стен. Боковая устойчивость каркаса достигалась заглублением колонн в землю; затем конек и стропила были привязаны к колоннам растительными волокнами. Обычным кровельным материалом была солома: сухая трава или тростник, связанные вместе в небольшие пучки, которые, в свою очередь, были привязаны внахлест к легким деревянным шестам, протянутым между стропилами. Горизонтальные соломенные крыши плохо пропускают дождь, но, если они расположены под правильным углом, дождевая вода стекает до того, как успевает впитаться. Первобытные строители вскоре определили уклон крыши, который будет сбрасывать воду, но не солому.