Что такое сетка колонн в каркасных зданиях
Что такое сетка колонн в каркасных зданиях
Сетка колонн — размеры шага и пролета — определяет величину элементарной конструктивно-планировочной ячейки каркасного здания. Современные технические достижения позволяют перекрывать без промежуточных опор огромные пространства. Примерами крупных производственных зданий зального типа могут служить авиа-и судосборочные цехи, корпуса, в которых осуществляются сборка и испытание крупногабаритных энергетических агрегатов и т. д. Однако основную часть производственных объектов массовой застройки составляют здания пролетного и ячейкового типов со сравнительно мелкой сеткой колонн. Многолетняя практика строительства и эксплуатации показала, в частности, что для большинства производств машиностроения при размещении их в одноэтажном здании приемлема сетка 18X6 или 18X12 м. Выбор сетки колонн определяется прежде всего функционально-технологическими требованиями (рис. 6.4).
Расстояния между опорами должны обеспечивать рациональное размещение технологического оборудования, рабочих мест и проходов для обслуживающего персонала, проездов для транспорта. Следует учитывать не только условия нормального режима эксплуатации производства, но и ситуации, возникающие при ремонте и замене оборудования, предусматривая соответствующие ремонтные зоны, обеспечивая доступ подъемно-транспортных средств ко всем технологическим агрегатам.
На современных предприятиях набор мелких технологических агрегатов-станков, выполняющих отдельные операции и допускающих достаточно вольную, многовариантную «рассыпную» расстановку, постепенно заменяется комплексными поточными линиями, выполняющими весь цикл производственных операций.
Появление таких линий, в которых агрегированы в единый комплекс обрабатывающие и транспортные механизмы, в конечном счете позволяет уменьшить общую площадь здания за счет более компактной расстановки оборудования. Однако каждая отдельная технологическая единица становится более крупной, вариабельность размещения отдельных элементов, составляющих технологическую линию, уменьшается, что требует большего свободного пространства и, следовательно, более крупной сетки колонн.
Во многих отраслях промышленности наблюдаются две противоречивые тенденции развития технологии. С одной стороны, за счет применения новых материалов и технических решений наблюдается постоянное уменьшение или даже миниатюризация готовых изделий и их компонент. Эта тенденция особенно четко прослеживается в наиболее «молодых» отраслях: приборостроении, производстве вычислительной техники. С другой стороны, происходит увеличение единичной мощности выпускаемых агрегатов, в частности, в тяжелом и энергетическом машиностроении. Чтобы принять функционально обоснованное решение в части выбора сетки колонн, проектировщик-строитель должен иметь сведения о современном состоянии и перспективе развития технологии с учетом прогнозируемого технического перевооружения производства, возможного изменения профиля выпускаемой продукции.
В качестве критерия для оценки различных сеток колонн используются приведенные технико-экономические показатели: съем готовой продукции с площади цеха, соотношение стоимости и трудоемкости возведения, расхода строительных материалов и показателей, характеризующих использование площади. В конечном счете применение той или иной сетки колонн для одной и той же технологии может быть оценено показателем экономии производственной площади. Например, в машиностроении переход с сетки 18X6 на 18X12 м позволяет за счет более рационального размещения оборудования уменьшить производственную площадь на 9%. В текстильной промышленности укрупнение сетки колонн от 12X9 до 18X12 м или до 18X18 м дает экономию площади соответственно 4,5 и 9%.
Следует учитывать, что увеличение сетки колонн приводит, как правило, к развитию вертикальных габаритов конструкций покрытий и перекрытий, что, в свою очередь, приводит к увеличению объема здания и соответственно снижает эффективность сокращения полезной площади. Особенно важно это обстоятельство для многоэтажных зданий. При значительных нагрузках на перекрытия и крупных сетках колонн увеличиваются высоты ригелей, сечения колонн, возрастают общая высота здания, протяженность вертикальных коммуникаций, объем здания, расходы на его эксплуатацию.
Принимаемые в настоящее время нормативы по унификации объемно-планировочных параметров промышленных зданий (см. гл. 2) позволяют обеспечить рациональный, дифференцированный подход к назначению размеров шага и пролета, в наибольшей степени приближая их к требуемым по технологическим условиям, сокращая неоправданный «запас» объема здания и уменьшая, таким образом, строительные и эксплуатационные расходы. В алюминиевой промышленности, например, применяют пролет 27 м, на объектах агропромышленного комплекса — 9 и 15 м, в черной металлургии — шаги 9 и 15 м, пролеты 27, 33 м и т. д. Применение при обосновании более мелкого модуля (1500 мм) для назначения шага и пролета позволит повысить экономичность проектных решений производственных зданий. Необходимо учитывать, что установленные в соответствии с принятой сеткой колонны не только поддерживают шатер здания и его перекрытия, но и выполняют другие функции.
Средние колонны в многопролетном здании используются в качестве фахверка для крепления внутренних стен и перегородок, крайние — для крепления наружных стен. Часть колонн используется для крепления коммуникаций, местных подъемнотранспортных устройств, осветительных приборов, стояков для спуска воды с покрытия и т. д. Сетка колонн должна соответствовать не только расстановке технологического оборудования, но и принятой системе инженерного обеспечения, планировочной структуре здания.
Принятие принципиально новой схемы организации технологического процесса может стать основанием для создания новой конструктивно-планировочной структуры здания. Так, на автомобильном заводе фирмы «Вольво» (в Швеции) отказ от сборочного конвейера и переход к методу стендовой сборки позволил вместо традиционного здания пролетного типа принять оригинальную сотовую секционную структуру.
Характерным для настоящего времени является дифференцированный гибкий подход к назначению сетки колонн, когда даже в пределах одного здания в соответствии с разным функциональным назначением его частей применяют различные сетки колонн. Это наблюдается в одноэтажных зданиях, где изменение сетки колонн соответствует горизонтальному зонированию помещений, а также в двух-и многоэтажных зданиях, где сетка колонн принимается разной на различных этажах в соответствии со схемами вертикального зонирования.
Вы должны быть зарегистрированы чтобы оставлять комментарии
Типы каркасных зданий по характеру работы несущего остова. Пролет, шаг, сетка колонн
Типы каркасов различаются по следующим признакам:
железобетонные каркасы (монолитным, сборным, сборно-монолитным);
2. По устройству горизонтальных связей: с продольным, поперечным, перекрестным расположением ригелей и с непосредственным опиранием перекрытий на колонны (безригельное решение).
3. По характеру статической работы:
рамные с «жесткими» (монолитными) соединениями элементов в узлах (пересечениях) каркаса;
связевые со сварными соединениями узлов, отличающиеся простотой конструктивного исполнения, но по принципу геометрической неизменяемости системы имеющие связи жесткости, устанавливаемые между колоннами и ригелями каркаса;
Каркасный тип здания целесообразен там, где требуются помещения с большой свободной площадью, а также в условиях, когда здание воспринимает большие статические или динамические нагрузки.
Основные размеры здания в плане (общие, пролеты, шаги) устанавливаются между разбивочными осями — продольными и поперечными. В производственных одноэтажных, зданиях расстояние между продольной разбивочной осью (пролет) в соответствии с объемно-планировочными решениями назначают для домов без кранов равными 12, 18 и 24 метров (а для отдельной отрасли также 6 и 9 м), для здания, оборудованного мостовым краном,— 18, 24, 30 м и больше, кратными 6 метров.
Если необходимо по технологическим требованиям допускают для бескрановых зданий пролет величиной 30 метров и больше, кратные 6 метрам, а для крановых зданий — пролеты, равные 12 м.
Шаг колонн — расстояние, измеряемое между соответствующими поперечными разбивочными осями,— в одноэтажных производственных зданиях назначается равным 6 или 12 м (как по крайним, так и по средним рядам) на основании технико-экономических расчетов с учетом технологических требований. При этом в зданиях с железобетонным каркасом с пролетами 12 м, высотой до 6 м рекомендуется применять шаг наружных колонн 6 ж, а в бескрановых зданиях высотой 8,4 м и более и в зданиях высотой 12,6 м и более, оборудованных кранами,— шаг средних колонн, равный 12 м. Необходимо отметить, что до недавнего времени более распространенным был шаг колонн 6 м. Переход на сетки колонн с шагом 12 м (12 X 18, 12 X 24, 12 X 30 м) расширяет планировочные возможности зданий, делает их более универсальными («гибкими»), способствует увеличению производственных площадей, сокращению затрат на изготовление и монтаж конструкций и др.
При 12-метровом шаге колонн несущие конструкции покрытия располагаются как с шагом 12м, так и 6 м. В последнем случае в состав каркаса вводят подстропильные конструкции. При шаге внутренних колонн 12 м шаг колонн в наружных (пристенных) рядах может быть 12 и 6 м. Производственные многоэтажные здания проектируют с шагом колонн 6 метров, с пролетем 6 и 9 метров для нижних этажей и 6—24 метров — для верхних но это зависит от назначения здания.
4. Единая модульная система в строительстве (ЕМС). Координационные оси. Размеры модульные, конструктивные и натурные. Горизонтальные и вертикальные планировочные модули.
ЕМС.Основой для унификации и типизации сельскохозяйственных зданий является Единая модульная система в строительстве (ЕМС) — совокупность правил взаимного согласования размеров зданий и сооружений, а также размеров и расположения их элементов, строительных конструкций, изделий и элементов оборудования на основе применения модулей. Положения модульной координации размеров в строительстве (МКРС) действуют во всех странах СЭВ и регламентируются специальным стандартом.
В СССР и большинстве европейских стран в качестве единого основного модуля принята величина 100 мм, обозначаемая буквой М. Для назначения координационных размеров объемно-планировочных и конструктивных элементов сельскохозяйственных зданий применяются укрупненные модули (мультимодули): ЗМ, 6М, 12М, 15М, ЗОМ, 60М (т. е. 300, 600, 1200, 1500, 3000, 6000 мм). Укрупненные модули применяют до некоторых предельных значений координационных, размеров. В сельскохозяйственных зданиях их принимают: 60М — в плане без ограничения предела; ЗОМ — в плане в пределах до 21000 мм; 15М — в плане в пределах до 12 000 мм; 12М и 6М — в плане в пределах до 7200 мм и по вертикали без ограничения; ЗМ —в плане и по вертикали в пределах до 3600 мм.
Для назначения относительно малых размеров конструктивных элементов и деталей (сечения колонн, балок, перемычек и т. п.), а также толщины плитных и листовых материалов, ширины зазоров между элементами и допусков при изготовлении изделий применяются кроме основного дробные модули (субмодули) 50, 20, 10, 2 и 1 мм, обозначаемые соответственно 1/2М, 1/5М, 3/10М, 1/20М, 1/50М, 1/100М.
Взаимное расположение элементов здания в пространстве устанавливают с помощью трехмерной условной системы взаимно пересекающихся плоскостей — модульной пространственной координационной системы. Линии пересечения координационных плоскостей образуют координационные оси в плане и разрезе, которые определяют членение здания на модульные шаги и высоты этажей, а также расположение основных несущих и ограждающих конструкций. Расстояния между координационными плоскостями и осями кратны основному или некоторым укрупненным модулям. На архитектурно-строительных чертежах поперечные оси обычно обозначают арабскими цифрами, а продольные — заглавными буквами русского алфавита. Порядок маркировки осей: снизу вверх и слева направо по левой и нижней сторонам плана.
Координационные оси.На изображении каждого здания или сооружения указывают координационные оси и присваивают им самостоятельную систему обозначений.
Пропуски в цифровых и буквенных (кроме указанных) обозначениях координационных осей не допускаются.
Цифрами обозначают координационные оси по стороне здания и сооружения с большим количеством осей. Если для обозначения координационных осей не хватает букв алфавита, последующие оси обозначают двумя буквами.
Вертикальный модуль (т.е. модуль для основных вертикальных размеров) в гражданском строительстве принят равным 30 см, что отвечает высоте двух подступенков лестницы (2х15 см) и блоку кирпичной кладки из четырех рядов.
Горизонтальный модуль зависит от решения зданий и вида применяемых в них конструкций. Жилые дома, здания детских учреждений и больниц характеризуют малыми размерами элементов. Для них горизонтальный модуль принят равными 20 см, что отвечает толщинам внутренних несущих панелей, или равным 40 см, что отвечает толщинами тех же стен из кирпича или крупных блоков.
Строительство гражданских и промышленных зданий
Покрытия одноэтажных пролетных зданий выполняются в основном из унифицированных плоских элементов — плит, балок, ферм, последовательно передающих друг другу собранную нагрузку. Плоские конструкции перекрывают пролеты до 36 м при шаге до 18 м.
Шаг крайних и средних колонн и опирающихся на них стропильных конструкций может быть 6-метровым, 12-метровым и комбинированным — 6-метровым для крайних колонн и стропильных конструкций и 12; 18-метровым — для средних колонн.
В связи с массовым производством унифицированных 6-метровых стеновых и оконных панелей в крайних рядах колонн предпочтителен 6-метровый шаг. В целях эффективного и маневренного использования производственных площадей в средних рядах колонн наиболее распространен 12-метровый шаг. Вот почему в большинстве случаев экономичным является комбинированный шаг, сочетающий разреженную сетку колонн с возможностью подвески однобалочных кранов.
18-метровый шаг средних колонн применяется в экспериментальном порядке.
6-метровый шаг средних колонн применяется преимущественно в невысоких двухпролетных зданиях, где его увеличение усложняет конструкцию, не давая экономического эффекта.
12-метровый шаг крайних колонн сочетается с 12-метровым шагом стропильных ферм. Это исключает подстропильные конструкции, но требует в ряде случаев применения фахверковых колонн и в продольных стенах для крепления распространенных в производстве 6-метровых стеновых и оконных панелей. 12-метровый шаг крайних и средних колонн экономичен в высоких зданиях с опорными кранами большой грузоподъемности.
Выбор шага крайних и средних колонн и стропильных конструкций в пределах, допускаемых унифицированными габаритными схемами, производится на основе экономического сопоставления вариантов.
Вместе с тем начинают внедряться и пространственные конструкции — цилиндрические оболочки, структурные плиты и т. д., перекрывающие те же пролеты с меньшей затратой материалов.
Для покрытия ячейковых зданий наряду с плоскими элементами применяются шеды — складчатые конструкции с фонарями односторонней ориентации, цилиндрические оболочки и т. д., перекрывающие ячейку до 36 X 36 м.
Многоэтажные здания павильонной застройки выполняются в основном двух-трехпролетными с укрупненным пролетом в верхнем этаже. Увеличение пролетов нижних производственных этажей до 18 м может быть достигнуто применением ферм.
В межферменном пространстве размещаются технические этажи, используемые для пропуска различных коммуникаций, и подсобные, складские и бытовые помещения. Располагаясь над каждым производственным этажом, технические этажи образуют в большинстве производств излишек вспомогательной площади. Рациональнее размещать технические этажи через два производственных этажа, тогда перекрытие нижнего из них осуществляется по внутренним колоннам, опирающимся на фермы.
Выбор сетки колонн
В плане колонны зданий расставляют по модульной сетке разбивочных осей ( рис.80). Размеры пролетов принимают кратными 6м (12, 18, 24, 30, 36м), при необходимости – кратными 3 м (9, 15, 21, 27, 33 м). 
Привязка колонн к продольным разбивочным осям.
Наружные грани колонн крайних рядов и внутренние поверхности стен (с учетом зазора е, необходимого для размещения деталей крепления стен) совмещают с продольными разбивочными осями, если в здании нет мостовых кранов и в зданиях, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью до 30 т включительно, при шаге колонн 6 м и высоте от пола до низа несущих конструкций покрытия менее 16,2 м.
Привязка колонн к поперечным разбивочным осям выполняется по следующим правилам:
• геометрические оси сечений колонн (кроме торцов здания и примыкающих к температурным швам) совмещают с поперечными разбивочными осями;
• геометрические оси торцовых колонн смещают с поперечных разбивочных осей внутрь здания на 500 мм или более, кратно 250 мм (рис.82а). Можно использовать нулевую привязку (рис.82б). Внутренние поверхности торцовых стен должны отступать от поперечных осей на величину зазора е (для размещения деталей крепления стен);
• поперечный температурный шов на парных колоннах устраивают, совмещая ось шва с разбивочной осью (рис.82в). Допускается ось шва размещать в пределах вставки размером 250 мм между двумя разбивочными осями (рис.82г).
Основным вертикальным размером одноэтажного здания является высота Н0 от пола до низа несущих конструкций покрытия.
Для стальных конструкций с шарнирным опиранием стропильных ферм на колонны высоту Н0измеряют от пола до верха колонн, а нижние пояса стропильных ферм располагают на 150 мм выше. Обычно высоту Н0 назначают кратной 0,6 м для Н0 ≤6 м и 1,2 м для Н0 >6 м. Высоту помещений от пола до низа выступающих элементов или перекрытия принимают не менее 2,2 м. Высота помещений от пола до низа выступающих частей оборудования и коммуникаций в местах регулярного прохода людей должна быть не менее 2 м, а в местах нерегулярного прохода – 1,8 м.
Сетка колонн
Шаг колонн и пролет
При проектировании стального каркаса цеха необходимо прежде всего наметить так называемую сетку колонн, т. е. расположение колонн в плане — пролеты и шаг колонн, расстояние между колоннами вдоль цеха. В целях наибольшей повторяемости конструкций шаг колонн следует назначать постоянным, кратным какой-либо определенной величине, называемой модулем.
Модульная система, предусматривающая соизмеримость основных размеров сооружений и их элементов, является основой для унификации и типизации конструкций.
Для одноэтажных промышленных зданий в качестве основного модуля принят размер 3 м. В соответствии с этим, согласно НиТУ 133-55, рекомендуется принимать пролеты длиной до 18 м кратными 3 м, а более 18 м — кратными 6 м.
Расстояния между осями колонн в продольном направлении (шаг колонн) рекомендуется принимать кратными 6 м. В результате проведенных исследований и накопленного практического опыта проектирования установлено, что для цехов с мостовыми кранами шаг колонн, равный 6 м, близок к оптимальному. Поэтому этот шаг и принимается в большинстве цехов (где технологические условия не требуют большего шага).
Однако при большой высоте здания шаг колонн выгодно увеличивать до 12 м, устраивая подстропильные фермы (в этом случае увеличение шага почти не влияет на вес конструкций).
Размеры пролетов в первую очередь зависят от технологического процесса проектируемого цеха и необходимой в связи с этим маневренностью кранов. Однако при проектировании многопролетных цехов может встать вопрос об оптимальной величине пролетов.
Особое значение при разбивке сетки колонн приобретает увязка ее с технологией производства проектируемого цеха, обусловленная сохранением принятых модулей шага и пролета. Здесь следует обратить внимание на необходимость увязки фундаментов колонн с подземным хозяйством (каналами, фундаментами под оборудование, печами и т. д.), а также на устройство железнодорожных въездов, требующих определенных габаритов.
Температурные швы
Общая длина и ширина цеха определяются технологическими условиями. Если здание имеет большие размеры по длине или ширине, появляется опасность значительных деформаций его отдельных элементов в результате изменения температуры летом и зимой.
Величина температурной деформации равна ∆ = αlt, где α — коэффициент линейного расширения стали (α = 0,000012), l — длина, t — разность температур. На фигуре показано нарастание деформаций колонн цеха от центра здания к краям, вызванных повышением температуры.
Температурные деформации колонн
Длинные цехи следует разделять на отдельные блоки (отсеки), устраивая между ними температурные швы. Расстояния между температурными швами в стальных сооружениях, при которых, согласно НиТУ, можно не учитывать температурных воздействий, не должны превышать: в конструкциях отапливаемых зданий 150 м; в конструкциях неотапливаемых зданий и зданий горячих цехов 120 в конструкциях открытых эстакад 90 м.
При сборных железобетонных колоннах температурные швы устраиваются не реже чем через 60 м, в самонесущих кирпичных стенах — через 40 — 60 м.
Осуществление температурных швов в каркасах промышленных зданий лучше всего производить путем постановки двойных поперечных рам (на общем фундаменте), т. е. двойных колонн по каждому ряду и соответственно двух стропильных ферм и т. д., другими словами, проектировать как бы отдельно стоящие здания-блоки.
При этом, согласно «Основным положениям по унификации конструкций производственных зданий» ось температурного шва совмещается с разбивочной осью, а оси колонн смещаются от оси температурного шва на 500 мм (фиг. 185 и 187). Такое решение позволяет осуществить стены из стандартных сборных стеновых блоков.
Однако в отдельных случаях, по условиям размещения оборудования, может быть допущено устройство температурных швов со вставкой между двойными рамами дополнительного отрезка. В этом случае оси колонн совпадают с осями рядов.
Устройство температурных швов путем продольно подвижного примыкания элементов конструкций (осуществляемого, например, при помощи овальных отверстий), как показала практика эксплуатации, недостаточно надежна.
«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов
Nothing found
It seems we can’t find what you’re looking for. Perhaps searching can help.