Обеспечение жесткости и общей устойчивости одноэтажных промышленных зданий

Обеспечение геометрической неизменяемости каркаса, его жесткости и общей устойчивости является важнейшей задачей, решение которой необходимо для безопасной эксплуатации архитектурного сооружения. Эта задача решается в двух направлениях — поперечном и продольном.

В одноэтажном каркасном здании в обоих направлениях образуются многопролетные рамы, жесткость и пространственная устойчивость которых обеспечивается:

• — геометрической неизменяемостью поперечных рам;
• — жесткостью самих элементов;
• — наложением связей на перемещения на опорах и в узлах сопряжений элементов (узловыми сопряжениями и опорными закреплениями элементов);
• — связями по колоннам;
• — системой связей в покрытии;
• — подкрановыми балками;
• — сдвиговой жесткостью диска ограждения покрытия и стен.

В системе каркасного здания существуют следующие связи жесткости:

• — по колоннам;
• — по покрытию.

Основное назначение связей жесткости как конструктивного элемента каркасного здания — обеспечение геометрической неизменяемости каркаса вдоль пролета (рис. 11.1). При отсутствии связей стержневая система, представляющая собой многопролетную продольную раму, может оказаться изменяемой, а статически неопределимая один раз (в стальных каркасах) — мгновенно изменяемой. Связи обеспечивают геометрическую неизменяемость одного или нескольких дисков стержневой системы, тем самым обеспечивая неизменяемость всей системы.

Рис. 11.1. Принцип обеспечения неизменяемости продольной рамы каркаса при помощи вертикальных связей жесткости: а — мгновенно изменяемая система; 6 — неизменяемая система Связи жесткости по покрытию представляют собой сложную систему и рассматриваются в дальнейшем в расчетно-конструктивных курсах специальных дисциплин. В данном пособии будут рассмотрены только связи жесткости по колоннам.

Связи жесткости по колоннам служат:

• — для обеспечения геометрической неизменяемости многопролетной продольной рамы каркаса (вдоль здания);
• — создания пространственной устойчивости каркаса;
• — увеличения жесткости каркаса в продольном направлении;
• — передачи усилий от продольных горизонтальных нагрузок (торцевой от ветра, продольной от торможения крана) в фундамент.

В одноэтажном производственном здании в зависимости от местоположения различают следующие связи по колоннам (рис. 11.2):

• 1) основные;
• 2) дополнительные (верхние).

Рис. 11.2. Типологическая блок-схема связей по колоннам в одноэтажном производственном здании

Конструктивно основные связи соединяют две рядом стоящие колонны и вместе с ними образуют связевый блок. Связи всегда выполняются из стали (из угловых горячекатаных профилей или из швеллеров). При двухветвевых колоннах связи устраиваются по каждой ветви. Все соединения элементов связей между собой и с колоннами являются шарнирными.

При шаге колонн 6 м устраивается, как правило, крестовая связь, а при шаге 12 м и более — портальная связь (рис. 11.4).

Основные связи (связевые блоки) устраиваются в середине температурного отсека по каждому ряду колонн (рис. 11.3). В стальных каркасах при длине температурного отсека 150 м и более устраиваются два связевых блока (также по каждому ряду колонн). При этом расстояние между ними по длине температурного отсека должно быть не более 42 м.

Рис. 11.3. Правила устройства основных связей по колоннам: а — при длине температурного отсека до 150 м; б — при длине температурного отсека более 150 м (только при стальных каркасах).

Рис. 11.4. Типы связей по колоннам:

а — основная крестовая по железобетонным колоннам при шаге колонн 6 м; б — основная и дополнительная крестовые по стальным колоннам при шаге колонн 6 м; в — основная и дополнительная портальные при шаге колонн 12 м; г — дополнительная портальная по стальным колоннам в торцевом шаге.

Верхние (дополнительные) связи устраиваются только по стальным колоннам. Они устанавливаются:

• — над основными связями (в середине температурного отсека);
• — по краям температурного отсека (в крайних шагах колонн).

Контрольные вопросы

• 1. Обеспечение жесткости и пространственной устойчивости каркасов одноэтажных промышленных зданий.
• 2. Назначение вертикальных связей жесткости.
• 3. Виды связей жесткости по колоннам по их местоположению и конструктивному решению.
• 4. Правила расстановки основных и дополнительных связей жесткости по колоннам.