Компоновка стального каркаса одноэтажного производственного здания

Компоновка стального каркаса одноэтажного производственного здания

1. Выбор кранов

Мостовые электрические краны различают:

-по способу опирания (опорные или подвесные);

- по грузоподъемности;

- по величине пролета;

- по группе режима работы ГОСТ 25546-82;

- по подвесу груза (гибкий или жесткий подвес),

- по грузозахватному приспособлению (крюк, магнитные шайбы, грейфер, мульдозавалочные и проч.

Условия использования кранов в зданиях различного назначения и соответствующие группы режима работы кранов по ГОСТ 25546-82. Так, например, при выполнении ремонтных и перегрузочных работ ограниченной интенсивности, в машинных залах электростанций используются краны группы режима работы 1К-3К. При выполнении перегрузочных работ средней интенсивности используются краны группы режима работы 4К-6К. В цехах металлургических предприятий, а также при работе на складах насыпных грузов и металлолома используются краны группы режима работы 7К-8К.

Размеры крана, количество опорных катков и схема концевой балки зависят от грузоподъемности, пролета и группы режима работы крана. Например, для кранов грузоподъемностью 125/20т и 32/5т - см. рис. 1 в числителе дана грузоподъемность главного крюка 125 и 32 т, а в знаменателе грузоподъемность вспомогательного подъема 20т и 5т.



Рис. 1.а. Главная балка крана Рис. 1.б. Концевые балки кранов

Пролет крана L_К принимают меньшим на 2*? пролета здания L.

Расстояние ? (рис.1а) от оси подкранового рельса до разбивочной оси здания назначают:

?=0,750 м - для кранов грузоподъемностью до 50 т включительно при отсутствии проходов в надкрановой части колонны;

?=1,000 м - для кранов грузоподъемностью 50… 125 т.

?=1,250; 1,500; 2,000 м - для некоторых специальных кранов или при грузоподъемности более 125 т.

Проходы вдоль подкрановых путей устраивают для безопасного обслуживания технологического процесса в зданиях с кранами группы режима работы 7К-8К.

При установке на одном подкрановом пути кранов различной грузоподъемности пролет крана меньшей грузоподъемности принимают таким же как и для крана большей грузоподъемности. Параметры крана выбирают по ближайшему большему пролету.

Пример. Рассматриваем двухпролетное здание с размерами пролетов 2 * L =2 * 36 м. В каждом из пролетов здания установлено по два крана грузоподъемностью Q₁ = 125/20 т и Q₂ =32/5т с гибким подвесом груза. Группа режима работы кранов 4К-6К по ГОСТ 25546-82.

Назначаем ? = 1,0 м;

Требуемый пролет кранов L _к = L - 2 * ?= 36 - 2 х 1,0 = 34,0м.

Основные данные по кранам выбираем из таблиц Приложения Д и сводим в табл. 1.1.

Минимальные давления катков F_min находим из уравнения проекций сил на вертикальную ось. Горизонтальная нагрузка F_гор, возникающая при перекосе моста крана, передается на одну сторону кранового пути и равна 0,1 от величины вертикального давления.

Для кранов грузоподъемностью 50 т включительно (количество катков на концевой балке n=2) минимальные давления катков по п.9 и горизонтальное давление катков по п.10 табл. 1, например для крана Q₂ =32/5т, вычисляем по формулам:

То же, для крана грузоподъемностью более 50 т (количество катков на концевой балке n=4) например, для крана Q₁ = 125/20 т , вычисляем по формулам:



Сходимость кранов(см. рис. 1.1, б)

Таблица 1 Данные по кранам

№ п/п	Параметры (нагрузки нормативные)	Обозначение	Единица измерения	Номера кранов
				№1	№2
1.	Грузоподъемность	Q	т	125/20	32/5
2.	Высота крана	НК	мм	4000	2750
3.	Свес главной балки	В1	мм	400	300
4.	База крана	АК	мм	4600	5600
5.	Длина концевой балки	ВК	мм	9400	6800
6.	Масса крана	GКР	т	143	56,5
7.	Масса тележки	GТЕЛ	т	39	8,7
8.	Максимальное давление катков	Fmax	кН	526; 561	320
9.	Минимальное давление катков	Fmin	кН	113,8	114,1
10.	Горизонтальное давление катков при торможении тележки крана	Fгор,к	кН	52,6; 56,1	32,0
11.	Количество катков на одной концевой балке	n	шт.	4	2
12.	Тип кранового рельса	КР	-	120



2 Определение размеров поперечной рамы каркаса

Рис. 2 Схема поперечной рамы каркаса

Вертикальные размеры каркаса определяют по заданной отметке головки подкранового рельса ГР. В реальных проектах исходной отметкой при назначении вертикальных габаритов является высота подъема крюка.

Отметка низа фермы колонн крайних рядов

НФ ГР + Н_К + d

где:

Н_К- высота крана большей грузоподъемности;

d -зазор между краном и фермой (не менее 0,35 м).

Верх колонны принимают на 0,15 м ниже нижнего пояса фермы в узле опирания на колонну. По условиям унификации отметку верха колонны ВК назначают кратной 0,6 м.

Отметку низа колонны НК согласовывают с заказчиком, не рекомендуется заглублять базу ниже уровня чистого пола. Отметку низа базы колонны принимают равной

НК= +0,05 ….+0,25 м.

Отметку верха подкрановой части колонны ПК=ГР - h_ПБ. Высоту подкрановой балки с рельсом h_ПБ можно приближенно принять равной 1/8 -1/6 пролета балки.

При назначении горизонтальных размеров колонн учитывают: габаритные размеры кранов, привязку наружной грани колонны к разбивочной оси а, размер ?, требования к жесткости колонн в плоскости рамы, наличие проходов вдоль подкрановых путей, размеры двутавров верхних частей колонн.

Нулевую привязку а наружной грани колонны к разбивочной оси принимают а=0 для зданий с отметкой верха колонны ВК14,4 м при шаге колонн В=6 м и при кранах грузоподъемностью Q30 т.

Привязку «а» принимают а=500 мм для высоких зданий с отметкой верха колонны более 21,6 м, оборудованных кранами грузоподъемностью более 80 т, а также для зданий с кранами группы режима работы 7К-8К, если в верхней части колонны устраиваются проемы для проходов вдоль путей.

В остальных случаях привязку «а» принимают а=250 мм.

С учетом принятых размеров «а» и «?» :

-Ширина нижней части крайней колонны b_н=? + а. Из условия требуемой жесткости нижней части b_н должно быть не менее h/20 (h/15- при кранах группы режима работы 7К-8К).

-Ширина нижней части средней колонны при кранах одинаковой грузоподъемности в пролетах b'_н= 2*?.

-Ширина оголовка b_в для колонн крайних рядов должна быть не менее 1/8…1/12 высоты верхней части колонны h_в.

-Ширина оголовка b'_в для колонн среднего ряда должна быть не менее 1/6…1/8 высоты h'_в.

Верхние части колонн проектируют из широкополочных или сварных двутавров высотой 400…1200 мм. При устройстве в надкрановой части колонны (оголовке) проходов размерами 400х1800 мм, ширину оголовков принимают не менее 900 мм.

Зазор а_к между концевой балкой крана и внутренней гранью колонны должен быть а_к 60 мм если грузоподъемность кранов Q50 т и а_к75 мм при Q>50 т. В случае устройства прохода вдоль подкрановых путей сбоку оголовка зазор а_к с учетом размеров элементов перильного ограждения должен быть а_к510 мм если грузоподъемность кранов Q50 т и а_к525 мм при Q>50 т.

Пример. В соответствии с заданием отметка головки рельса ГР = 14,8м, шаг колонн В = 12 м, два пролета по L=36м.

1. Вертикальные размеры каркаса.

Для крайних рядов А и В.

Минимальная отметка низа стропильных ферм:

НФ= ГР + НК+ d = =14,8+4,000+0,350=19,150 м,

где d - зазор между краном и фермой.

Отметка верха колонн:

ВК = НФ - 0,15 =19,15 - 0,15=19,00 м

По условиям унификации эта отметка должна быть кратной 0,6 м, поэтому принимаем отметку верха крайних колонн ВК=19,2 м

Принимаем высоту подкрановой балки с рельсом : h_пб = В/6=12/6=2,0 м

Подкрановая консоль имеет отметку:

ПК = ГР - h_пб=14,800-2,00=12.800 м.

Отметка низа колонн - НК =+0,25 м.

Полная высота колонн :

h = ВК - НК =19,20 - 0,25 = 18,95 м

Высоты нижней и верхней частей колонн:

h_н = ПК - НК = 12,80 - 0,25 =12,55 м,

h_в = ВК - ПК = 19,20 - 12,80 = 6,40 м

Расстояние от верха колонн до уровня головки подкранового рельса:

h_с = ВК - ГР = 19,20 - 14,80= 4,40 м.

Для среднего ряда Б.

Отметка верха колонны ВК'.

Для металлической кровли в соответствии с ДБН уклон кровли должен быть не менее 10%

ВК'= ВК + 0,1*L =19,2 +0,1*36=22,8м.

Высоты нижней и верхней частей колонны

h'_н = ПК - НК = 12,80 - 0,25 =12,55 м,

h'_в = ВК' - ПК = 22,8 - 12,80 = 10,00 м



Расстояние от верха колонны до уровня головки подкранового рельса:

h'_с = ВК' - ГР = 22,8 - 14,80= 8,0 м.

2 Горизонтальные размеры каркаса.

Крайние колонны рядов А и В.

Ширина нижней части колонны:

b_н = ? + а =1,000+0,250=1,250 м

Принятая ширина удовлетворяет условию:

b_н h/20 = 19,35/20 = 0,97 м

Ширина верхней части колонны должна быть:

b_в h_в/8…h_в/12=6,4/8…6,4/12=(0,80..…0,533)м

Принимаем b_в =0,71 м

Зазор между краном и внутренней гранью верхней части колонны:

а_к = b_н-b_в-В₁=1,250-0,710-0,400=0,140м > 0,075м

Средняя колонна по ряду Б.

Ширина нижней части колонны:

b'_н = 2? =2*1,00=2,00 м



Ширина верхней части колонны:

b'_в = h'_в/8...h'_в/12 = 10,0/8…10,0/12 = (1,25…0,83)м

Принимаем b'_в= 0,90 м

Зазор между краном и колонной:

а_к =- (b'_в/2)-В₁=1,000-(0,900/2)-0,400=0,150м.> 0,075м

3 Конструкции покрытия, размеры ригеля, стеновое ограждение

Покрытие состоит из кровли, прогонов, стропильных и подстропильных ферм, фонарей и связей.

Тип кровли зависит от температурного режима здания: для отапливаемых зданий и зданий с излишними тепловыделениями - холодная кровля.

Конструкция кровли влияет на выбор очертания покрытия. Применение различных видов покрытий, их долговечность, нагрузки на покрытие и допустимый наклон приведены в табл. 1 ДБН В.2.6.-14-95. Например, для рулонных кровель с защитным слоем из гравия наклон должен быть не более 10 %, а для металлической листовой кровли - не менее 10%.

Находящиеся в эксплуатации малоуклонные с уклоном 1,5 % кровли пром зданий имеют в основном мягкие покрытия из двух - трех слоев рубероида по различным, как правило, не жестким утеплителям. Несоблюдение технологии устройства мягких кровельных покрытий, а также их ремонта, практическое отсутствие контроля за проведением строительных работ привели к тому, что кровельные покрытия практически повсеместно выполнены без гравийной защиты общей массой около 50 кг/м² (к тому же втопленной в битум), не удовлетворяют требованиям по гидроизоляции помещений, т.е. кровли повсеместно протекают. Ветровая нагрузка подрывает мягкий рубероидный ковер, а при малом уклоне в щели легко попадает влага, проникая в утеплитель и задерживаясь в нем длительное время, разрушает нижележащие конструкции.

В данном проекте за основу принята типовая серия 1.460.2-10 , но уклон верхних поясов принят 10%. Пример состава теплых кровель по профилированному стальному настилу и прогонам или по металлическим панелям, а также холодных кровель приведен на рис 1.3.

Схемы стропильных ферм даны на рис.1.3. Рекомендуется высоту ферм по наружному габариту поясов принимать h_Ф=2250 мм при пролетах зданий L=18…24 м и h_Ф=3150 мм при пролетах зданий L=30…36 м. Пояса ферм по серии 1.460.2-10 параллельны. Длины панелей, за исключением опорных, приняты d=3000 мм. Размеры опорных панелей d_о увязаны с шириной надколонников, к которым присоединяются фермы, поэтому их длина на

200 мм меньше остальных панелей и равна d_о=2800 мм. Ширина надколонников на колоннах средних рядов равна 2*200 мм =400 мм, на колоннах крайних рядов мм.

Отметку верха покрытия вычисляют с учетом толщины кровли равной примерно для холодной и - для теплой кровель.

Пример. В соответствии с заданием принимаем стропильную ферму для пролета здания L=36 м состав беспрогонной теплой кровли по рис.3,б. Расчетный пролет стропильной фермы L_ф

L_ф = L-2*200= 36000-2*200 =35600 мм .

Отметка верха покрытия над колонной по ряду Б:

ВП=НФ+h_ф+ТК + i*L/2=19,350+3,150+0,40+ 0,1*36,000=26,50 м.



Стеновое ограждение проектируют из стеновых и оконных панелей, Типы и размеры панелей обусловлены температурно-влажностным режимом здания.

Цокольную часть принимают обычно из панелей высотой 1,2 м. Первый ярус остекления не должен превышать 12 м по высоте, нагрузка от него передается на цокольную панель. Высота каждого последующего яруса остекления не должна превышать 5,4 м. Нагрузки от панелей остекления передаются на стеновые панели, прикрепленные к колоннам через столики.



Рис 3. Схемы стропильных ферм

а), б) Состав теплой кровли; в) Схемы стропильных ферм; 4. Схемы связей



Назначение связей - обеспечить пространственную жесткость каркаса, его неизменяемость при монтаже и эксплуатации, устойчивость сжатых элементов, воспринять ветровые и крановые нагрузки и передать их на фундаменты.

Схемы связей первого типа по покрытию и их сечения приведены в типовой серии 1.460.2-10.

Связи по верхним поясам ферм при беспрогонной кровле состоят из распорок, установленных так, чтобы гибкость поясов ферм "из плоскости" была не более 220. Предварительно шаг распорок можно принимать не более 12 м. В прогонных кровлях роль распорок играют прогоны.

Вертикальные связи между фермами образуют вместе с поперечными связями по нижним поясам ферм жесткие связевые блоки. Такие блоки проектируют по концам температурного отсека каркаса и в месте расположения дополнительной поперечной связевой фермы по нижним поясам стропильных ферм. Остальные стропильные фермы прикрепляют к связевым блокам распорками по осям колонн, по верхним поясам ферм и растяжками по нижним поясам ферм. Вертикальные связевые фермы, входящие в связевые блоки, обязательно ставят между надколонниками и по осям распорок верхних поясов ферм с шагом не более 12 м в беспрогонной кровле и с шагом 6 м при прогонной кровле.

Связи по нижним поясам ферм состоят из растяжек, продольных и поперечных ферм (связи I типа) или только из поперечных ферм (связи второго типа).

Связи I типа обязательны:

- в зданиях с мостовыми кранами группы режима работы 7К-8К.

-в зданиях с отметкой низа фермы более 24 м,

-в зданиях с кровлей по металлическим панелям при кранах Q > 50 т (В = 6 м) и Q> 20 т (Н - 12 м),

-в зданиях с кровлей по профилированному настилу при Q >10 т (одно- и двух пролётные здания) и при Q >10т (при количестве пролетов более двух).

При действии крановой нагрузки (торможение тележки крана) связи I типа обеспечивают совместную работу плоских поперечных рам.

В остальных случаях применяют связи второго типа.

Дополнительную поперечную связевую ферму устраивают при длине температурного отсека более 144м. (120м. при расчетной температуре ниже 40 С) и устанавливают и середине температурного блока. Продольные связевые фермы в одно-, двух- и трех пролетных зданиях размещают вдоль крайних рядов колонн, а при большем числе пролетов не реже чем через два пролета (через один пролет при кранах тяжелого и весьма тяжелого режимов работы).

Связи по колоннам устанавливают выше и ниже подкрановых балок для восприятия нагрузки от продольного торможения кранов и ветровой нагрузки с торцов здания.