Основные положения расчета стального каркаса производственного здания.

 

Расчет состоит из следующих этапов:

1. Размещение колонн в плане (привязка к продольным и поперечным осям). Постановка связей по покрытию: по верхним и нижним поясам ферм с указанием в неизменяемых блоках вертикальных связевых ферм; размещение темпера- турных швов (если есть); размещение неизменяемых блоков в пределах температурных отсеков. Постановка связей по колоннам: в надкрановой и подкрановой частях колонны.

2. Компоновка поперечной рамы производственного здания: назначение горизонтальных и вертикальных размеров поперечной рамы, решение узловых сопряжений ригеля с колонной и колонны с фундаментом.

3. Расчёт и конструирование подкрановой балки.

4. Определение нагрузок на поперечную раму: постоянные (от собственного веса кровли, связей, ферм, колонн, стено- вого ограждения); временные – от снега, ветра, мостовых кранов. При расчёте нагрузок необходимо учитывать коэффици- ент надёжности по уровню ответственности зданий и сооружений γ n = 0,95, умножая на него нагрузки.

5. Статический расчёт поперечной рамы. На основании статического расчёта составляются основные расчётные сочетания нагрузок и усилий по характерным сечениям колонны.

6. Компоновка стропильной фермы: назначение типа решётки в ферме (если он не указан в задании на проектиро вание), тем самым определение расстояния между узлами фермы по верхнему и нижнему поясам, не забывая о привязке фермы к продольным разбивочным осям (желательна типовая привязка – 200 мм); разбиение фермы на отправочные мар- ки (2 или 3), длина отправочной марки не должна превышать 18 м.

7. Определение усилий в стержнях фермы: определение нагрузок, действующих на ферму; статический расчёт фер- мы с учётом допустимых упрощений (оси центров тяжести сечений пересекаются в узлах фермы в одной точке, в узлы вводятся шарниры, нагрузка приводится к узловой). По результатам статического расчёта фермы необходимо составить сочетания нагрузок и определить расчётные усилия в элементах фермы.

8. Подбор сечения стержней фермы, на основании принятых упрощений (см. п. 7), выполняют как центрально- сжатых или центрально-растянутых элементов, при этом необходимо стремиться к минимальному количеству типораз- меров сечений элементов фермы, но не увеличивая при этом сильно её массу (оптимально использовать не более 3 типо- размеров для поясов фермы и не более 5 – для решётки).

9. Расчёт и конструирование узлов фермы: опорные (верхнего и нижнего пояса), узлы изменения сечения нижнего и верхнего поясов, промежуточные узлы, монтажные узлы.

10. Побор сечения верхней части колонны в виде прокатного или сварного двутавра.

11. Подбор сечения нижней части колонны (сплошного при hn ≤ 1 м или сквозного сечения при hn >1 м). Расчёт со- единительной решётки для сквозного сечения.

12. Конструирование и расчёт узлов колонны: сопряжение верхней части колонны с нижней; база колонны.

 

Проектирование каркаса здания начинают с выбора конструктивной схемы и её компоновки. Наибольшее распространение в одноэтажных производственных зданиях получила каркасная рамно-связевая схема. Конструкции каркаса разделяют на две системы – поперечную, называемую обычно рамой, и продольную. К поперечной раме относятся связанные между собой в единую систему ригели покрытия (стропильные фермы) и колонны, а к продольным конструкциям

– продольные вертикальные связи по колоннам и подкрановые балки, обеспечивающие устойчивость каркаса в продоль- ном направлении. Для производственных зданий характерна жёсткая (рекомендуется применять в курсовом проекте) или шарнирная схема поперечной рамы – ригели соединяются с колоннами жёстко или шарнирно, а колонны соединяются с фундаментами жёстко.

Основные параметры здания – пролёт, высоту, длину назначают в соответствии с эксплуатационными и архитектур- ными требованиями. Эксплуатационные требования, отражающие прежде всего технологический процесс, формулируют в техническом задании.

При компоновке каркаса производственного здания с учётом модульности назначают размеры температурных блоков, решают вопросы расположения колонн здания в плане, выбирают схему поперечной рамы, назначают генеральные размеры основных конструктивных элементов каркаса, разрабатывают систему связей по покрытию и колоннам здания. При больших размерах здания в плане в элементах каркаса могут возникать большие дополнительные деформации от изменения температуры. Для предупреждения появления дополнительных напряжений здание разрезают на отдельные блоки поперечными и продольными температурными швами. Расстояния l между температурными швами стальных кар- касов одноэтажных зданий и сооружений, как правило, не должны превышать наибольших значений lu, принимаемых по табл. 1. Поперечный температурный шов устраивается установкой двух не связанных между собой поперечных рам, смещённых с разбивочной оси на 500 мм в каждую сторону. Продольные швы расчленяют на температурные отсеки мно- гопролётные здания путём установки дополнительных колонн Привязка колонн крайних рядов зданий с мостовыми кранами к продольным разбивочным осям – «250» или «500», т.е. наружные грани колонн смещают наружу по отношению к продольным разбивочным осям. Привязку размером а = 500 мм применяют для относительно высоких зданий с мостовыми кранами грузоподъёмностью от 100 т и более, а также если в верхней части колонны устраиваются проёмы для прохода, в остальных случаях а = 250 мм.. Связи по покрытию: по верхним и нижним поясам ферм. Связи по фермам, создавая общую пространственную жё- сткость каркаса, обеспечивают: устойчивость сжатых элементов ригеля из плоскости ферм; перераспределение местных нагрузок (например, крановых), приложенных к одной из рам, на соседние рамы; удобство монтажа; заданную геометрию каркаса; восприятие и передачу на колонны некоторых нагрузок. Связи по колоннам. Связи между колоннами обеспечивают геометрическую неизменяемость каркаса в продольном направлении, устойчивость колонн из плоскости рамы, воспринимают и передают на фундаменты горизонтальные про- дольные нагрузки. Для выполнения этих функций необходимы связевые блоки по длине температурного отсека и система продольных элементов, прикрепляющих промежуточные колонны к ним.

Расчётная схема поперечной рамы