Задание и методические указания по выполнению курсового проекта ''Стальной каркас одноэтажного производственного здания, оборудованного мостовыми кранами легкого и среднего режимов работы. Компоновка каркаса''

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОСТОЧНО - СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА «ПРОМЫШЛЕННОЕ И ГРАЖДАНСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО»

Методические указания предназначены для выполнения курсового проекта № 2 на тему: «Стальной каркас одноэтажного производственного здания, оборудованного мостовыми кранами легкого и среднего режимов работы. Компоновка каркаса» для студентов дневного и заочного обучения специальности 290300 «Промышленное и гражданское строительство». В этом указании рассматривается один из разделов расчетно-пояснительной записки и приведены основные чертежи, которые необходимо наносить в графической части.

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ Задание и методические указания по выполнению курсового проекта «Стальной каркас одноэтажного производственного здания, оборудованного мостовыми кранами легкого и среднего режимов работы. Компоновка каркаса».

Составитель: Николаенко Е.А.

Улан-Удэ 2004

Ключевые слова : стальной каркас, производственное здание, стропильная ферма, компоновка поперечной рамы.

ЗАДАНИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА ЗАДАНИЕ Разработать несущие и ограждающие конструкции стального каркаса одноэтажного, однопролетного производственного здания, оборудованного мостовыми кранами легкого и среднего режимов работы. Назначение здания устанавливается студентом. Данные для проектирования студент определяет из таблиц 1-5 по двум последним цифрам присвоенного ему учебного шифра. Задание на курсовой проект выдается в виде схемы с указанием основных размеров сооружения и основных нагрузок. Пользуясь данными задания, студент самостоятельно выбирает все конструктивные элементы на основании их анализа. В состав проекта обязательно включается расчетно-пояснительная записка и графическая часть. Таблица 1 Последняя цифра шифра 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Район строительства

Величины нагрузок, кН/м2 снеговой Ветровой

Архангельск Иркутск Барнаул Улан-Удэ Москва Караганда Кишинев Воронеж Киев Свердловск

1,5 0,7 1,0 0,5 1,0 1,0 0,5 1,0 0,7 1,0

0,35 0,45 0,45 0,37 0,27 0,55 0,35 0,35 0,45 0,35

Характер покрытия Теплое Холодное

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

15

20

30

50

30

20

15

20

30

50

Таблица 4 Последняя цифра шифра 2,4,6,8,0 1,3,5,7,9

Продольный шаг колонн В, м 6 12

Таблица 5 Предпослед няя цифра шифра

Последняя цифра шифра 1 2 3 4 5

6

7

8

9

0

1

24 10 30 10 30 11 30 12 30 14 24 12 24 11 24 13 30 13 30 10

30 14 30 12 30 10 24 11 24 14 30 13 24 10 24 12 24 13 30 11

30 11 30 13 30 14 24 10 30 12 24 11 24 13 30 10 24 14 30 14

30 12 24 14 24 12 24 13 30 13 30 14 30 11 30 12 24 10 24 13

24 13 30 11 30 13 24 14 24 11 30 12 24 12 30 14 30 10 24 10

24 14 30 14 24 13 30 13 24 12 24 10 30 10 24 14 30 11 30 12

2 3 4 5 6 7 8 9 0

Таблица 2 Предпоследняя цифра шифра 2,4,6,8,0 1,3,5,7,9

Таблица 3 Последняя цифра шифра Грузоподъемность крана, Q в тс

24 11 24 10 30 12 30 14 24 13 30 10 24 14 30 11 24 12 30 13

30 10 24 11 24 10 24 12 30 11 24 14 30 12 30 13 24 11 24 13

30 13 24 12 24 11 30 11 30 10 24 13 30 14 24 10 30 12 24 14

24 12 24 13 24 14 30 10 24 10 30 11 30 13 24 11 30 14 30 12

Примечания: 1. В числителе дробей – пролет цеха, l, м; в знаменателе – высота от пола до головки рельса, h, м; 2. Длина здания равна четырехкратному пролету L= (4хl), м.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ В данных методических указаниях излагается методика проектирования стального каркаса одноэтажного промышленного здания по дисциплине курса «Металлические конструкции» для студентов специальностей 290300, 291500. Приведены указания по компоновке каркаса промышленного здания, его расчету и конструированию, рассматривается расчет сплошных и сквозных колонн различного вида сечений. При расчете рамы поперечника, кроме ссылок на обычные методы, широко известные в литературе, приведена методика расчета с помощью ЭВМ, применяемая на кафедре ПГС. Методическое указание составлено на основе СНИП II-2381* «Стальные конструкции. Нормы проектирования», СНИП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» и других действующих нормативных документов, которые позволяют студентам всех форм обучения самостоятельно выполнить курсовой проект по металлическим конструкциям с помощью ЭВМ. Курсовой проект студент выполняет по индивидуальному заданию, в котором указано назначение проектируемого здания, его основные размеры (пролет и длина), отметка головки кранового рельса, тип мостового крана, район строительства и т.д. Методические рекомендации соответствуют учебной программе дисциплин курса. В курсовом проекте рассматриваются три основных раздела: • Компоновочная часть – составление конструктивной схемы каркаса здания, включающей в себя определение основных размеров элементов поперечной рамы, эскизную разработку схем связей каркаса здания и выбор ограждающих конструкций (стен и покрытия).

•

Расчетно-конструктивная часть – включает расчет основных элементов каркаса поперечной рамы (колонн и ригеля рамы). • Конструктивно-графическая часть – конструктивная разработка основных несущих конструкций на стадиях КМ и КМД. В данном указании рассматривается один из разделов курсового проекта – компоновка поперечной рамы одноэтажного промышленного здания, оборудованного мостовыми кранами легкого и среднего режимов работы. Курсовой проект включает в себя пояснительную записку в объеме 45 –50 страниц, отпечатанную на компьютере с текстом набранным в MS Word 8.0, размером 12 pt через интервал, шрифтом Times New Roman Cyr и графическую часть на 3-х листах формата А2 с размерами сторон 420 х 594 мм. Расчетно-пояснительная записка В состав пояснительной записки входит: титульный лист; содержание; исходные данные; описание конструктивной схемы проектируемого здания и основных конструкций; компоновка и расчет основных несущих конструкций (поперечной рамы, подкрановой балки, внецентренно сжатой колонны и базы, стропильной фермы); расчет сварных швов, список использованной литературы. Материал основных несущих конструкций выбирается на основании табл. 50* СНИП II – 23 – 81* «Стальные конструкции. Нормы проектирования». Материал ограждающих конструкций выбирается в соответствии с назначением здания при учете района строительства. Класс и марка стали для конструкций принимаются по [2, табл.50] в зависимости от группы конструкций и климатического района строительства, для которого

нормами определены расчетные температуры наружного воздуха (табл.6). Таблица 6 0 Место строительства t расч, С Архангельск -38 Иркутск -38 Барнаул -39 Улан-Удэ -38 Москва -25 Караганда -32 Кишинев -38 Воронеж -31 Киев -37 Свердловск -31 В составных сечениях возможно применение двух классов стали: более высокой прочности при сильно нагруженных элементах (пояса, опорные раскосы ферм) и углеродистой стали обыкновенного качества для других элементов (решетка ферм). При изготовлении стальных конструкций в заводских условиях применяется наиболее распространенная полуавтоматическая сварка в защитной среде углекислого газа. Ручная сварка в основном используется при монтаже в труднодоступных местах. Швы большой протяженности выполняются, как правило, автоматической сваркой. Также в пояснительной записке необходимо привести обоснования принимаемых решений как компоновочных, так и конструктивных, все расчеты и выводы по конструктивным решениям, а также ссылки на использованную литературу и нормативные документы. В расчетной части записки должны приводиться все используемые формулы с расшифровкой входящих в них обозначений. После этого делается подстановка цифровых значений и указывается окончательный результат,

вычисленный с соответствующей размерностью. Параллельно с расчетами в записке должны быть приведены эскизы сечений, схем, узлов и т.п. При решении конкретных вопросов компоновки и расчета конструкций следует руководствоваться пояснениями и примерами, приведенными в соответствующих разделах рекомендуемой литературы [1]. Ниже приводятся основные пояснения к содержанию разделов расчетно-пояснительной записки: 1. На титульном листе указывается: наименование университета, кафедры, название темы курсового проекта, дисциплина, фамилия, имя, отчество, учебный шифр дисциплины, город, год выполнения проекта (пример оформления титульного листа дан в приложении 1). 2. В исходных данных следует указать: район строительства, величины нагрузок в кН/м2, тип кровли, материал несущих конструкций, грузоподъемность крана, продольный шаг колонн, пролет цеха, высоту от пола до головки кранового рельса, длину здания (таблицы 1-5). 3. Описание конструктивной схемы здания и основных несущих, ограждающих конструкций должно содержать основные сведения о принятых в проекте схемах, компоновках, особенностях конструкций (приложение 2). Намечаются схемы связей подкрановых путей, колонн, фермы (приложение 3, 4). 4. Расчет основных несущих конструкций. При расчете подкрановой балки составного сечения рекомендуется такая последовательность: подобрать кран заданной грузоподъемности и пролета, выписать его данные; определить при наивыгоднейших загружениях балки двумя кранами максимальные расчетные усилия Мmax, Qmax, Мт; рассчитать составное сечение подкрановой балки с тормозной; проверить сечение по прочности

(сделать все необходимые проверки) и прогибам; при необходимости обеспечить местную устойчивость стенки балки путем установки ребер жесткости; проверить поясные швы; рассчитать и проверить опорные ребра; определить вес балки. Расчет рамы начинают с установления и обоснования ее расчетной схемы (с жестким или шарнирным опиранием ригеля). Затем определяют величины действующих на нее нагрузок (постоянных и временных – снеговой, крановой, ветровой). Данные для курсового проекта по крановым нагрузкам представлены в форме таблицы в компьютере. Нагрузки показывают в сводной таблице. Далее выполняют любым методом строительной механики (методом сечений, перемещений, сил) статический расчет рамы при действии каждой из нагрузок; определяют усилия в характерных сечениях стоек и составляют сводную таблицу усилий в стойке рамы. Затем составляют таблицу расчетных усилий в характерных сечениях стойки, пользуясь правилом наиболее неблагоприятного сочетания нагрузок. Статический расчет рамы также можно выполнить с помощью компьютерной программы SCAD «Статический расчет поперечной рамы». Расчет внецентренно - сжатой колонны выбранного сечения, постоянного по высоте, или ступенчатой со сплошной стенкой, или сквозной в зависимости от основных размеров поперечной рамы, начинают с назначения расчетных усилий, принятых по соответствующей таблице. Затем определяют расчетные длины надкрановой и подкрановой частей (ступенчатой колонны). Далее подбирают и проверяют сечения верхней и нижней частей колонны, а также производят расчет базы и анкерных болтов. В расчет стропильной фермы входит: установление геометрической и расчетной схемы фермы, сбор нагрузок,

определение усилий и подбор сечения стержней, расчет узлов. 5. По окончании оформления пояснительной записки указывается перечень использованной литературы. Графическая часть Графическую часть курсового проекта выполняют на трех листах формата А2 с размерами сторон 420 х 594 мм. Чертежи выполняют в карандаше или на компьютере с помощью учебной программы AutoCad с соблюдением всех правил черчения и основных положений ЕСКД по строительным чертежам. Содержание первого листа 1. Конструктивная схема поперечной рамы с нанесением основных размеров, характерных отметок, разбивочных осей, маркировки основных элементов поперечной рамы (в масштабе 1:100 … 1:200),схема связей по верхним, нижним поясам ферм, вертикальных связей между колоннами и фермами (масштаб 1:400). 2. Конструктивный чертеж подкрановой балки с поперечным разрезом, видом с торца (масштаб 1:20…1:25). 3. Наиболее характерные узлы – сопряжение подкрановой балки с колонной. Содержание второго листа 1. Конструктивный чертеж стропильной фермы с нанесением геометрической, расчетной схем, плана верхнего и нижнего поясов, вида с торца. Рекомендуется чертить геометрическую и расчетную схемы в масштабе 1:20 или 1:25, а размеры уголков и узлов – в масштабе 1:10 (см. стр.334 [1]). 2. Спецификация элементов фермы.

Содержание третьего листа 1. Конструктивный чертеж колонны и ее базы (общий вид, поперечный разрез, типы сечений надкрановой и подкрановой частей) в масштабе 1:20 …1:25. 2. Характерные узлы - опорный, промежуточный, коньковый узлы сопряжения фермы с колонной. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЗАЩИТЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА При защите курсового проекта к студенту предъявляются следующие требования: 1. Объяснить и обосновать спроектированные им несущие и ограждающие конструкции, знать характер их работы. 2. Перечислить все виды нагрузок, действующих на поперечную конструкцию здания, знать определение расчетных усилий на стойку рамы, знать метод ее статического расчета. 3. Знать назначение связей и уметь обосновать принятые для них схемы. 4. Знать алгоритм расчета спроектированных конструкций и основные расчетные формулы. В частности, при расчете подкрановой балки надо знать формулы для проверки ее на прочность и прогиб, а также какие еще проверки и расчеты нужно выполнить; для колонны со сплошным сечением – формулы проверки на устойчивость, как в плоскости действия изгибающего момента, так и из плоскости его действия; для сквозной колонны – порядок подбора поперечных сечений ветвей колонны, а также их проверку на устойчивость; нужно объяснить порядок определения размеров опорной плиты базы (размеры в плане и толщину); для фермы надо знать, как определяются значения усилий в ее стержнях и

характер их работы под нагрузкой, а также порядок подбора и проверки поперечных сечений элементов ферм (с расчетными формулами) и расчет ее узлов. КОМПОНОВКА ОДНОПРОЛЕТНОЙ РАМЫ ПРОМЗДАНИЯ С МОСТОВЫМИ КРАНАМИ Проектирование каркаса промздания начинают с выбора и компоновки его конструктивной схемы. При компоновке конструктивной схемы каркаса в зависимости от назначения здания разбивается сетка колонн, выбирается схема поперечной рамы, устанавливаются внутренние габариты здания, назначаются генеральные размеры основных конструктивных элементов рамы, решается система связей по колоннам и конструкциям покрытия. 1. Общая характеристика конструктивной схемы здания. Систему взаимосвязанных между собой несущих конструкций принято называть каркасом здания. Основу каркаса промздания составляют поперечные рамы (рис.1), состоящие из колонн, обычно жестко защемленных в фундаменте, и ригелей – стропильных ферм, жестко или шарнирно соединенных с колоннами. Жесткое соединение ригелей с колоннами, особенно для однопролетных зданий, позволяет повысить поперечную жесткость здания, положительно сказывается на обеспечении нормальной работы мостового крана и обычно рекомендуется: 1) при наличии мостовых кранов групп режимов работы 7К и 8К («особый» режим) или при Q = 100 т и более; 2) при двухъярусном расположении кранов 3) при высоте здания Н > 18 м, пролете L > 36 м и Н / L > 1,5 независимо от наличия кранов, а также в том случае, когда обеспечение поперечной жесткости при шарнирной схеме вызывает значительный перерасход

материала. Жесткие конструктивные схемы не рекомендуется применять на слабых и просадочных грунтах. Шарнирные конструктивные схемы для однопролетных зданий применяются при высоте здания до 30 м. Верхнюю (надкрановую) часть колонны обычно проектируют сплошной двутаврового сечения; нижнюю (подкрановую) принимают сплошной при ширине до 1 м включительно, а при большей ширине ее принимают сквозной. В курсовом проекте рекомендуется нижнюю часть колонны принимать сквозной при любой ее ширине с целью получения студентами навыков расчета сквозных колонн. В качестве ригеля применяется стропильная малоуклонная ферма с уклоном верхнего пояса i = 0,025, элементы которой выполняются из двух равнополочных или неравнополочных уголков. В курсовом проекте, возможно рассмотреть элементы фермы из круглых и гнутых прямоугольных труб, тавров с параллельными гранями полок и др. Возможен также вариант применения треугольной стропильной фермы для не отапливаемых зданий. Покрытия принимаются прогонные или беспрогонные. В качестве прогонов, устанавливаемых на верхние пояса стропильных ферм, применяются прокатные балки, гнутые профили, легкие решетчатые конструкции прогонов 9 при шаге ферм больше 6 м). В беспрогонном покрытии применяются крупнопанельные железобетонные плиты шириной 3 м, пролетом 6 и 12 м, а также металлические панели. Состав ограждающих конструкций покрытия (пароизоляция, утеплитель, стяжка, гидроизоляционный ковер и др.) для отапливаемых или не отапливаемых зданий принимается разработчиком проекта согласно заданию.

2. Определение основных размеров поперечной рамы Компоновку поперечной рамы начинают с установления вертикальных и горизонтальных размеров. При проектировании все основные размеры рамы (вертикальные и горизонтальные) принимаются в соответствии с положениями унификации объемно-планировочных и конструктивных решений промзданий. Расстояние «L» между разбивочными осями колонн в поперечном направлении здания принято называть пролетом рамы, а расстояние «В» между рамами в осях вдоль здания – шагом рам. Эти размеры указываются в задании на проектирование. На поперечные рамы вдоль здания опираются такие элементы каркаса, как подкрановые балки, прогоны кровли, конструкции светоаэрационных фонарей и ригели стенового каркаса (фахверка). Пространственная жесткость каркаса обеспечивается установкой связей по колоннам и стропильным фермам. Вертикальные габариты определяются: расстоянием от пола (±0.000) до уровня головки кранового рельса (Н1); расстоянием от головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия (Н2), а также габаритами кранов, принятых в соответствии со стандартами и заводскими каталогами [1]. Генеральные размеры здания: пролет L, высота до уровня головки подкранового рельса Н1, полезная высота здания Н0 – назначается в зависимости от габаритов оборудования и характера технологического процесса в цехе. Размер Н2 диктуется габаритными размерами мостового крана и условиями нормальной эксплуатации крана и несущих конструкций здания: Н2 = (Нcr + 100 ) + с , где (Нcr +100) – габаритный размер, мм, от головки кранового рельса до верхней точки тележки крана плюс установленный по требованиям техники безопасности зазор

между этой точкой и строительными конструкциями, равный 100 мм; с – зазор, учитывающий прогиб конструкций покрытия (ферм, связей), принимаемый равным 200 – 400 мм, в зависимости от величины пролета (при L = 18 м – с = 200 мм; L = 24 м – с = 300 мм; L = 30..36 м – с = 400 мм). Нcr принимают по приложению 1 [1]. Полезная высота цеха от уровня пола до низа стропильных ферм (ригелей): Н0 = Н1 + Н2. Размер Н0 принимается кратным 1,2 м при Н0≤10,8 м; 1,8 м - > 10,8 м из условия соизмеряемости со стандартными ограждающими конструкциями. В отдельных случаях при соответствующем обосновании увеличения высоты цеха больше 1 м размер Н0 принимается кратным 0,6 м. По размерам здания устанавливают размеры верхней и нижней частей колонны: Нв = Н2 + hб + hр; Нн = Н0 – Нв + Нф, где Нв, Нн - размеры верхней и нижней частей колонны; hб – высота подкрановой балки, которая принимается в пределах 1/8 – 1/10 пролета балки (шага колонн); при Q≤ 50 т при шаге колонн В = 6 м - hб = 800 мм; В = 12 м - hб = 1200 мм; hр - высота кранового рельса, принимается по приложению 1 [1] с указанием марки рельса; Нф = 150 мм - принимаемое заглубление опорной плиты базы колонны ниже нулевой отметки пола. Общая высота колонны рамы от низа базы до низа ригеля принимается: Н=Нн + Нв. Высота у опоры ригеля Нр принимается 3150 мм при применении типовых стропильных ферм с элементами

из парных уголков с уклоном верхнего пояса i = 0,025 для всех пролетов (18 – 36 м). В производствах, связанных с большими тепловыделениями используют фонари, необходимость которых может быть обусловлена технологическими процессами в цехах и шириной здания. При наличии фонарной надстройки высота ее определяется светотехническими или теплотехническими расчетами с учетом типовых фонарных переплетов. Фонарь располагают над средней частью ригеля. Его ширину Вф и hф назначают в зависимости от пролета цеха. Для l=24 - 36 м - Вф = 12 м, hф = 3,5 …4 м. Общая высота шатровой части здания Нш = Нр +Нфн. Для кранов весьма тяжелого режима работы проход принят в сечении верхней части колонны. Привязка наружной грани колонны к разбивочной оси принимается: а0 = 0 (нулевая) – в зданиях без мостовых кранов, в невысоких зданиях (при шаге колонн 6 м), оборудованных кранами грузоподъемностью не более 30 т; а0 = 500 мм – в относительно высоких зданиях (Н > 30 м) с кранами грузоподъемностью 100 т и более, а также в зданиях с кранами групп режимов работы 7К и 8К по ГОСТ 25546 – 82 при устройстве прохода вдоль подкрановых путей для их осмотра и ремонта; а0 = 250 мм – в остальных случаях. Высота сечения надкрановой части колонны hв назначается из условия жесткости в плоскости рамы не менее 1/12 Нв, обычно принимается 450, 500 или 700 мм (с учетом привязки ферм к разбивочным осям 200 мм). Расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны (привязка крана) λ должно быть λ≥ В1 + (hв – а0) +75, где В1 – часть мостового крана, выступающая за ось рельса (при Q =15 –20 т – В1 = 200 мм, при Q= 30-50 т – В1 = 300 мм); 75 мм – зазор между краном и колонной по

требованиям безопасности (при устройстве прохода размер λ включает еще 450 мм – габарит прохода с ограждением). Расстояние λ принимается равным: при отсутствии прохода λ = 750 мм – для кранов грузоподъемностью не более 50 т, λ = 1000 мм – для кранов грузоподъемностью более 50 т, при устройстве проходов λ = 1000 мм – для кранов грузоподъемностью не более 125 т и т.д. Высота сечения подкрановой части колонны hн назначается из условия обеспечения жесткости цеха в поперечном направлении и принимается hн≥ 1/20 Н, а в цехах с кранами групп режимов работы 7К и 8К - hн≥1/15 Н. Lкр = l – 2λ, где Lкр – пролет мостового крана (расстояние между осями подкрановых балок). 3. Компоновка связей каркаса Связи каркаса обеспечивают геометрическую неизменяемость и устойчивость элементов в продольном направлении, совместную пространственную работу конструкций каркаса, жесткость здания и удобство монтажа, необходимы для передачи ветровых нагрузок и инерционных воздействий кранов от одних конструкций к другим. При правильном выборе системы связей обеспечивается последовательность доведения усилий от места приложения нагрузки до фундаментов опор здания кратчайшим путем. Они состоят из двух основных систем: связи между колоннами и связи покрытия. 3.1 Связи между колоннами Связи между колоннами обеспечивают во время эксплуатации и монтажа геометрическую неизменяемость каркаса и его несущую способность в продольном направлении, воспринимают и передают на фундамент ветровые нагрузки, действующие на торец здания, и воздействия от продольного торможения мостовых кранов, а также обеспечивают устойчивость колонн из плоскости

поперечных рам (рис.2). Система связей по колоннам состоит из надкрановых одноплоскостных связей V – образной формы, располагаемых в плоскости продольных осей здания, и подкрановых двухплоскостных крестовой схемы, располагаемых в плоскостях ветвей колонны. Подкрановые связи в каждом ряду колонн располагаются ближе к середине температурного блока здания, чтобы обеспечить свободу температурных деформаций в обе стороны и снизить температурные напряжения в элементах каркаса. Количество связей (одна или две по длине блока) определяется их несущей способностью, длиной температурного отсека и наибольшим расстоянием Lc от торца здания (температурного шва) до оси ближайшей вертикальной связи (табл. 7) Таблица 7 Характеристика зданий

Наибольшее расстояние, м между температурны ми швами по длине блока (вдоль здания)

Отапливаемые здания Неотапливае мые и горячие цеха

от между осями температурного двух шва или торца вертикальных здания до оси связей в ближайшей одном блоке вертикальной связи в климатических районах строительства с расчетной температурой t≥t≥t≥t≥-400C t≥-400C t≥0 0 0 0 40 C 40 C 40 C 40 C 230 160 90 60 40..50 40 200

140

75

50

40..50

40

При наличии двух вертикальных связей расстояние между ними в осях не должно превышать 40…50 м.

При длине температурного блока до 120 м обычно устраивают одну вертикальную связь посередине температурного блока, а при большей длине блока устраивают две связи в средней части блока с расстоянием между ними до 60 м. Надкрановые связи устанавливаются в крайних шагах колонн у торца здания или температурного блока, а также в местах, где предусматриваются вертикальные связи по опорам стропильных ферм. Промежуточные колонны (вне блоков связей) в уровне стропильных ферм раскрепляются распорками. При большой высоте подкрановой части колонны целесообразна установка дополнительных горизонтальных распорок между колоннами (на рис. 3 показаны пунктиром), уменьшающих их расчетную длину из плоскости рамы. Вертикальные связи по колоннам рассчитываются на крановые и ветровые нагрузки W, исходя из предположения работы на растяжение одного из раскосов крестовых подкрановых связей. При большой длине элементов, воспринимающих небольшие усилия, связи принимаются по предельной гибкости λu = 200. Элементы связей выполняются из горячекатаных уголков, распорки – из гнутых прямоугольных профилей. 3.2 Связи покрытия Система связей покрытия состоит из горизонтальных и вертикальных связей, образующих жесткие блоки в торцах здания или температурного блока и при необходимости промежуточные блоки по длине отсека. Связи по покрытию располагают: в плоскости нижних поясов стропильных ферм – поперечные и продольные горизонтальные связевые фермы; в плоскости верхних поясов стропильных ферм – продольные распорки между фермами;

между стропильными фермами – вертикальные связевые фермы и связи по фонарям. Горизонтальные связи по нижним поясам ферм проектируют двух типов. Связи первого типа состоят из поперечных и продольных связевых ферм и растяжек (рис.3, в – при шаге ферм 6 м; рис.3, г – при шаге 12 м). Связи второго типа состоят из поперечных связевых ферм и растяжек (рис.3, д – при шаге ферм 6 м; рис. 3, е – при шаге 12 м). Поперечные связевые фермы по нижним поясам стропильных ферм предусматриваются в торцах здания или температурного (сейсмического) отсека (рис.3, д, е). Предусматривается также дополнительно одна связевая горизонтальная ферма – в середине здания или отсека при их длине более 144 м в зданиях, возводимых в районах с расчетной температурой наружного воздуха минус 400С и выше. При длине более 120 м с расчетной температурой наружного воздуха ниже минус 400С (рис.3, в, г). Тем самым уменьшаются поперечные перемещения пояса фермы, возникающие вследствие податливости связей. Поперечные горизонтальные связи в уровне нижних поясов ферм воспринимают ветровую нагрузку на торец здания, передаваемую верхними частями стоек фахверка, и вместе с поперечными горизонтальными связями по верхним поясам ферм и вертикальными связями между фермами обеспечивают пространственную жесткость покрытия. Продольные горизонтальные связи в плоскости нижних поясов стропильных ферм предусматриваются вдоль крайних рядов колонн в зданиях: а) с мостовыми опорными кранами групп режимов работы 7К и 8К, требующими устройства галерей для прохода вдоль крановых путей; б) с подстропильными фермами; в) с расчетной сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов;

г) с отметкой низа стропильных конструкций свыше 18 м независимо от грузоподъемности кранов; д) в зданиях с кровлей по железобетонным плитам, оборудованных мостовыми опорными кранами общего назначения грузоподъемностью свыше 50 т при шаге стропильных ферм 6 м и свыше 20 т при шаге ферм 12 м; е) в однопролетных зданиях с кровлей по стальному профилированному настилу, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью свыше 16 т; ж) при шаге стропильных ферм 12 м с применением стоек продольного фахверка. Поперечные горизонтальные связи в уровне верхних поясов стропильных ферм предусматриваются для обеспечения устойчивости поясов из плоскости фермы. Изза решетки поперечных связей по верхним поясам ферм затрудняется использование решетчатых прогонов и поэтому поперечные связи, как правило, не применяются. В этом случае развязка ферм обеспечивается системой вертикальных связей между фермами. В зданиях с кровлей по железобетонным плитам в уровне верхних поясов стропильных ферм предусматриваются распорки (рис.3, а). В зданиях с кровлей по стальному профилированному настилу распорки располагаются только в подфонарном пространстве, раскрепление ферм между собой осуществляется прогонами (рис.3, б); при расчетной сейсмичности 7,8 и 9 баллов предусматриваются также поперечные связевые фермы или диафрагмы жесткости, устанавливаемые в торцах сейсмического отсека (рис.3, ж – при шаге ферм 6 м; рис.3, к – при шаге ферм 12 м). Дополнительно устанавливается не менее одной связи при длине отсека более 96 м в зданиях с расчетной сейсмичностью 7 баллов и при длине более 60 м в зданиях с расчетной сейсмичностью 8 и 9 баллов.

В диафрагмах жесткости профилированный настил, кроме основных функций ограждающих конструкций, выполняет функцию горизонтальных связей по верхним поясам стропильных ферм. Поперечные диафрагмы жесткости и горизонтальные связевые фермы воспринимают продольные расчетные горизонтальные сейсмические нагрузки от покрытия. В зданиях с фонарем в случае устройства промежуточной диафрагмы жесткости фонарь над диафрагмой должен быть прерван. Диафрагмы жесткости выполняются из профилированного настила марок Н60 –845-0,9 или Н75 – 750-0,9 по ГОСТ 24045 – 86*Е с усиленным креплением его к прогонам. Стропильные фермы, не примыкающие непосредственно к поперечным связям, раскрепляются в плоскости расположения этих связей распорками и растяжками. Распорки обеспечивают необходимую боковую жесткость ферм при монтаже (предельная гибкость верхнего пояса фермы из ее плоскости λu = 220). Растяжки предусматриваются для уменьшения гибкости нижнего пояса с целью предотвращения вибрации. Предельная гибкость нижнего пояса из плоскости фермы принимается: λu = 400 – при статической нагрузке и λu = 250 – при кранах групп режимов работы 7К и 8К или при воздействии динамических нагрузок, приложенных непосредственно к ферме. Для горизонтальных связей обычно принимается связевая ферма с треугольной решеткой. При шаге стропильных ферм 12 м стойки-распорки связевых ферм проектируются с достаточно большой вертикальной жесткостью (как правило, из гнутых прямоугольных профилей) для опирания на них длинных диагональных

раскосов, выполненных из уголков с незначительной вертикальной жесткостью. Вертикальные связи между фермами предусматриваются по длине здания или температурного отсека в местах размещения поперечных связевых ферм по нижним поясам ферм. В зданиях с расчетной сейсмичностью 7,8,9 баллов и кровлей по стальному профилированному настилу по рядам колонн вертикальные связи устанавливаются в местах размещения связевых ферм или диафрагм жесткости по верхним поясам стропильных ферм. Основное назначение вертикальных связей – обеспечить проектное положение ферм при монтаже и увеличить их боковую жесткость. Обычно устраивается одна-две вертикальные связи по ширине пролета (через 12…15 м). При опирании нижнего узла стропильных ферм на оголовок колонны сверху вертикальные связи располагаются также по опорным стойкам ферм. При примыкании стропильной фермы сбоку к колонне эти связи располагаются в плоскости, совмещенной с плоскостью устройства вертикальных связей надкрановой части колонны. В покрытиях зданий, эксплуатируемых в климатических районах с расчетной температурой ниже – 400С, следует, как правило, предусматривать (дополнительно к обычно применяемым) вертикальные связи, расположенные посередине каждого пролета вдоль всего здания. При наличии жесткого диска кровли в уровне верхних поясов ферм следует предусматривать инвентарные съемные связи для выверки конструкций и обеспечения их устойчивости в процессе монтажа.

4. Выбор материала для конструкций Выбор ограждающих конструкций зависит от назначения здания, требуемого температурно-влажностного режима и т.п. В соответствии с этим ограждающие конструкции могут быть утепленные или холодные. Часто применяют ограждающие конструкции из сборных железобетонных стеновых панелей и плит покрытия. Однако недостатком такого решения является их большая масса. В последнее время получили распространение панели из легких и ячеистых бетонов и покрытия с применением стального профилированного настила и легких утеплителей. А) Наружные стены следует принимать сборными из панелей длиной 6 или 12 м. Номинальная ширина (высота) стеновых панелей 0,9; 1,2 и 1,8 м. Типовые решения предусматривают две конструктивные схемы панельных стен: самонесущие, которые применяются при повышенной влажности, агрессивной среде и т.п.; ненесущие (навесные), которые отдельными ярусами опираются на металлические столики на колоннах и передают нагрузку от их массы на колонны каркаса здания. В промышленных зданиях более часто применяют навесные стены с ленточным остеклением проемов. В зависимости от вида материалов и теплотехнических требований масса стеновых навесных панелей составляет 260 – 340 кг/м2. Крепления панелей к каркасу здания устраивают гибкими, обеспечивающими независимость продольных деформаций панелей каркаса здания. Б) Покрытия устраивают: по прогонам – с применением легких кровельных асбестоцементных волнистых листов усиленного профиля, из волнистой

листовой стали, а также из армированных плит из ячеистого бетона; или в беспрогонном варианте – из крупнопанельных железобетонных плит размером 3х6 м (массой 145 – 160 кг/м2) и плит размером 3х12 м (массой 200 – 220 кг/м2), опирающихся непосредственно на стропильные фермы. В горячих цехах (прокатных, мартеновских и др.) с большими теплогазовыделениями применять асбестоцементных волнистые листы для покрытий не рекомендуется ввиду опасности появления в них трещин. В качестве теплоизоляции применяют плитные материалы небольшой плотности (цементный фибролит, пенобетон, минераловатные плиты и т.п.) с объемной массой γ = 500 – 600 кг/м3.

Приложение 1 Министерство образования Российской Федерации Восточно-Сибирский государственный технологический университет Кафедра «Промышленное и гражданское строительство» Допущен к защите Руководитель проекта ФИО

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ (Д.310.03.1.ХХ) По курсу:……………………………………………. На тему:……………………………………………..

Выполнил: студент …группы ……. ФИО

Улан-Удэ 200..

Приложение 2

Приложение 3

Рис.1 Конструктивная схема промздания, оборудованного мостовыми кранами легкого и среднего режимов работы Рис.2 Схемы связей по колоннам

Приложение 4

Рис. 3 Связи покрытия

Рис. 3 Связи покрытия

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ Задание и методические указания по выполнению курсового проекта «Стальной каркас одноэтажного производственного здания, оборудованного мостовыми кранами легкого и среднего режимов работы». Компоновка каркаса.

Редактор Т.А. Стороженко Подписано в печать 08.11.03 г. Формат 60х84 1/16. Усл. п.л.3,49, уч.-изд.л.3,0. Печать операт. Бум. писч. Тираж 100 экз. Заказ №31____________________________. Издательство ВСГТУ, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40, а  ВСГТУ, 2003 г.