Строй-справка.ру
Отопление, водоснабжение, канализация
Навигация:
Главная → Все категории → Конструкции зданий
Плоская рама (однопролетная или многопролетная), состоящая из колонн и ригелей, является основной конструкцией несущего каркаса зданий рамной системы.
Рамы подразделяют на сплошные, решетчатые и смешанные.
Каркас со сплошными рамами удобен в монтаже и дает хороший интерьер помещения. Так как габариты элементов сплошной рамы невелики, жесткость ее оказывается несколько пониженной.
Сплошные рамы применяются в каркасах перекрытий перронов, выставочных павильонов, гаражей при относительно небольших пролетах от 40 до 60 м.
Решетчатые рамы отличаются большими габаритами ригеля и стоек, более сложной конструкцией, но вместе с тем и большей жесткостью наряду с меньшим, чем у сплошных рам, расходом металла. Решетчатые рамы перекрывают пролеты до 150 м.
Рамы смешанной конструкции имеют сплошные стойки и решетчатый ригель. Основная область применения таких рам — промышленные здания.
В конструкциях рам с шарнирным опиранием стойки принимаются переменного сечения.
При расположении шарниров в опорных узлах ригеля рамы упрощается конструкция сопряжения ригеля и стоек; оказывается целесообразным фундамент раздельного типа с мощным наружным массивом, воспринимающим усилие от наклонного пояса стойки. При очень больших пролетах (/ = 120 г 150 м) прогиб ригеля становится значительным по абсолютной величине и может оказаться препятствием для нормальной эксплуатации покрытия. В этом случае целесообразна решетчатая рама с жесткой заделкой стоек в фундаменты.
В смешанных конструкциях рам для промышленных зданий колонны постоянного сечения применяются в цехах с кранами, грузоподъемностью до 30 т; колонны переменного сечения устраиваются в цехах с кранами грузоподъемностью свыше 30 т. Конструкция колонн, изображенная на рис. 38.1, м, принимается с целью раздельного восприятия нагрузок от ригеля рамы и крана, в соответствии с чем они имеют шатровую и подкрановую ветви. Такие колонны целесообразны при низко сидящих мостовых кранах большой грузоподъемности.
Рис. 1. Конструктивные схемы рам
а — сплошных; б — г — сквозных; д — смешанных
Смешанные рамы имеют в большинстве случаев жесткое сопряжение стоек с фундаментом и ригелем. Встречаются смешанные рамы с шарнирным сопряжением ригеля и стоек.
Пространственная схема каркаса в основных своих частях зависит от типа основной несущей конструкции (рамы), от характера действующих нагрузок и от конструкций стен и кровли. Рамы объединяются в пространственный каркас, воспринимающий нагрузки любого направления с помощью прогонов кровли, ригелей фахверка стен, подкрановых балок и связей жесткости. Каркас должен быть построен так, чтобы была обеспечена местная устойчивость всех его деталей и неизменяемость сочленения в целом.
Могут быть различные варианты построения каркаса в зависимости от конструкции рамы.
Наиболее простой является схема каркаса с использованием сплошных рам в качестве основной несущей конструкции. Пролеты между рамами перекрываются прокатными либо составными прогонами. Расстояния между прогонами подбираются в соответствии с конструкцией кровли. Общая неизменяемость каркаса обеспечивается с помощью связей жесткости, объединяющих две соседние рамы в один неизменяемый блок. Такие блоки устраиваются у торцов здания и через 50—60 м по его длине. Для обеспечения более высокой поперечной жесткости каркаса устраиваются продольные связи, располагаемые в крайних панелях ригелей рам между прогонами. Устойчивость верхних и нижних поясов ригелей в направлении из плоскости рам обеспечивается прогонами, которые включены в систему связей жесткости. Устойчивость стоек в направлении из плоскости рам может быть повышена введением в каркас продольных горизонтальных связей.
Рис. 2. Пространственная схема каркаса со сплошными рамами
Рис. 3. Пространственная схема каркаса со сквозными рамами
Пространственная схема каркаса с решетчатыми рамами характерна более сложной системой связей жесткости. Для перекрытия больших пролетов требуются ригели высотой 8—10 м, вследствие чего верхние и нижние пояса ригелей нуждаются в самостоятельных связях жесткости. На рис. 38.3 представлен вариант компоновки каркаса большепролетного здания ангара.
Пространственная схема каркаса со смешанными рамами, изображенная на рис. 38.4, в известной мере напоминает схему каркаса решетчатых рам. Неизменяемость каркаса в делом обеспечивается здесь, как и в предыдущих случаях, постановкой связей между двумя смежными рамами и присоединением последующих рам к образующимся жестким блокам с помощью продольных элементов каркаса (прогонов кровли, подкрановых балок, распорок связей и ригелей фахверка стен). Каркасы промышленных зданий имеют большую протяженность и требуют разрезки температурными швами на отдельные отсеки, в пределах которых температурные деформации невелики.
Рис. 4. Пространственная схема каркаса со смешанными рамами
Рис. 5. Конструкция узлов рам
а — сквозной; б — смешанной; в — сплошной
Сечения элементов рам отличаются большим разнообразием. Сплошные рамы выполняются из сварных или клепаных двутавров постоянного или переменного сечения с использованием по возможности универсальной листовой стали, не требующей обработки продольных кромок. Рамы изготавливаются из отдельных частей, размеры которых согласуются с грузоподъемностью и габаритами транспортных средств.
Сопряжения прогонов покрытия и ригелей сплошных рам выполняются так же, как сопряжения балочной клетки перекрытий; сопряжение ригеля со стойкой, показанное на рис. 5, в, характерно двумя монтажными стыками и утолщенным вкладным листом.
Другие примеры узловых сопряжений представлены на рис. 5, а и б. Конструкции шарнирных опор рам аналогичны шарнирным опорам арок. Опорные части смешанных рам получают сильное развитие в их плоскости и крепятся к фундаменту анкерными болтами. Для выбора лучшего варианта решения каркаса производятся приблизительные расчеты прочности и устойчивости рамы. Такие расчеты призваны хотя бы очень грубо наметить размеры поперечных сечений ригеля и стоек рамы.
Определив распор рамы, можно найти изгибающие моменты и нормальные силы в любом сечении ригеля и стоек.
При заделке стоек в фундаменты рама имеет три лишних неизвестных. Принимая сплошную нагрузку на ригеле, получаем симметричную систему, в которой достаточно найти только два неизвестных — изгибающий момент в месте сопряжения стойки с ригелем и распор рамы. Первый приближенно можно определить, рассматривая ригель как балку, заделанную на опорах. Учитывая податливость заделки ригеля в стойки, получим
Распор определяется по схеме трехшарнирной рамы. После вычисления М, Н, V рама становится статически определимой.
Навигация:
Главная → Все категории → Конструкции зданий
Рамные конструкции
Рамы, перекрывающие большие пролеты, могут быть двухшарнирные и бесшарнирные.
Бесшарнирные рамы более жестки, экономичнее по расходу металла и удобнее в монтаже; однако они требуют более массивные фундаменты с плотными основаниями для них и более чувствительны к температурным воздействиям и неравномерным осадкам опор.
Рамные конструкции по сравнению с балочными более экономичны по затрате металла и более жестки, благодаря чему высота ригеля рамы имеет меньшую высоту, чем высота балочных ферм.
Рамные конструкции применяются для пролетов до 150м. При дальнейшем увеличении пролетов они становятся неэкономичными.
В большепролетных покрытиях применяются как сплошные, так и сквозные рамы.
Сплошные рамы применяются редко при небольших пролетах (50-60м), их преимущества: меньшая трудоемкость, транспортабельность и возможность уменьшения высоты помещения.
Наиболее часто применяются рамы с шарнирным опиранием. Высоту ригеля рам рекомендуется принимать равной: при сквозных фермах 1/12 – 1/18 пролета, при сплошных ригелях 1/20 – 1/30 пролета.
Рамы рассчитывают методами строительной механики. В целях упрощения расчета легкие сквозные рамы можно приводить к эквивалентным им сплошным рамам.
Тяжелые сквозные рамы (типа тяжелых ферм) должны рассчитываться как решетчатые системы с учетом деформации всех стержней решетки.
При больших пролетах (более 50м) и невысоких жестких стойках необходимо производить расчет рам на температурные воздействия.
Ригели и стойки сплошных рам имеют сплошные двутавровые сечения; их несущая способность проверяется по формулам для внецентренно-сжатых стержней.
В целях упрощения расчета решетчатых рам их распор допускается определять как для сплошной рамы.
Рекомендуется следующий порядок расчета большепролетных рам:
приближенным расчетом устанавливают предварительные сечения поясов рамы;
определяют моменты инерции сечений ригеля и стоек по приближенным формулам;
рассчитывают раму методами строительной механики; расчетную схему рамы следует принимать по геометрическим осям;
определив опорные реакции, находят расчетные усилия во всех стержнях, по которым окончательно подбирают их сечения.
Типы сечений, конструкция узлов и соединения рамных ферм такие же, как и для тяжелых ферм балочных конструкций.
Уменьшение изгибающего момента в ригеле рамы можно получить путем передачи веса стены или покрытия пристроек, примыкающих к главному пролету, на внешний узел стойки рамы.
Другим искусственным приемом разгрузки ригеля является смещение в двушарнирной раме опорных шарниров с оси стойки внутрь.
В этом случае вертикальные опорные реакции создают дополнительные моменты, разгружающие ригель.
Дата добавления: 2014-01-11 ; Просмотров: 4769 ; Нарушение авторских прав?
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Каркасы зданий в гражданском строительстве
Каркасы, применяемые в гражданском строительстве, можно классифицировать по следующим признакам:
Рамная система
Рамно-связевая система
Рамно-связевая система обеспечивает пространственную жесткость за счет совместной работы поперечных рам, вертикальных диафрагм жесткости и перекрытий, выполняющих функцию жестких горизонтальных дисков. Вертикальные нагрузки передают на каркас как на рамную систему. Горизонтальные нагрузки, действующие перпендикулярно плоскости рам, воспринимают вертикальные диафрагмы жесткости и диски перекрытий, а нагрузки, действующие в плоскости рам, воспринимает рамно-связевой блок, состоящий из вертикальных диафрагм жесткости и рам каркаса.
В результате проведенных теоретических исследований доказано, что рамно-связевая система удовлетворяет условию минимального расхода материала в несущих вертикальных конструкциях при нулевой жесткости поперечных рам, то есть когда система превращается в чисто связевую.
Связевая система
Связевая система все вертикальные нагрузки передает на стержневые элементы каркаса (колонны и ригели), а горизонтальные усилия воспринимают жесткие вертикальные связевые элементы (стеновые диафрагмы и ядра жесткости), объединенные между собой дисками перекрытий. В связевом каркасе ограничена прочность и жесткость стыков ригелей с колоннами. Узлы конструируют податливами с помощью стальных связей («рыбок»), ограничивающих защемление.
Внедрение связевой системы в производство элементов сборного железобетонного каркаса позволило провести широкую унификацию его основных элементов (колонн и ригелей) и их узловых соединений.
Разработана номенклатура индустриальных железобетонных изделий серии 1.020-1 (рис. 16.2), позволяющая возводить как гражданские, так и промышленные каркасно-панельные здания любой конфигурации и этажности.
В состав номенклатуры серии помимо колонн и ригелей, включены панели перекрытий, диафрагм жесткости и наружных стен.
Из унифицированных элементов могут быть запроектированы каркасы с продольным и поперечным расположением ригелей.
Габаритные схемы
Компоновка диафрагм жесткости может быть разнообразной, но предпочтительнее устройство пространственных связевых систем открытого или замкнутого сечений.
Конструктивные элементы
Перекрытия испытывают поперечный изгиб от вертикальных нагрузок и изгиб в своей плоскости от горизонтальных (ветровых, динамических) воздействий.
Необходимая жесткость горизонтального диска перекрытия, собираемого из сборных железобетонных элементов, достигается установкой связевых плит-распорок между колоннами, сваркой закладных соединительных элементов и устройством шпоночных швов из цементного раствора между отдельными плитами. Полученный жесткий горизонтальный диск, воспринимая все нагрузки, включает в совместную работу вертикальные диафрагмы жесткости.
Шаг диафрагм определяется расчетом, но не превышает 36,0 м.
Панели самонесущих стен устанавливают по цементно-песчаному раствору на цокольные или простеночные панели и крепят поверху к закладным деталям колонн. Панели ненесущих стен навешивают на ригели, консоли или опорные металлические столики колонн и закрепляют в плоскости перекрытия.
Изоляция стыков панелей решена по принципу закрытого стыка.
Московская строительная индустрия создала серию КМС-К1, также основанную по принципу работы связевой системы.
Компоновка каркаса здания может осуществляться как с продольным, так и поперечным расположением ригелей (рис. 16.4).
Компактные в плане отапливаемые здания длиной до 150 м проектируют без температурных швов. Здания с изрезанным очертанием плана, приводящее к ослаблению горизонтальных дисков перекрытий, расчленяют на температурные блоки, длина которых увязана с членением объемной формы здания, но не превышает 60 м.
Как и в серии 1.020.1 каркас KMC-KI собирают из колонн, ригелей, плит перекрытий, панелей жесткости и навесных панелей наружных стен.
Стык колонны располагают на 710 мм выше плиты перекрытия, что упрощает монтаж. При монтаже колонн применяют специальные кондукторы, обеспечивающие соосность. Соединение осуществляется ванной сваркой плоских торцов колонн, с последующей инъекцией цементного раствора.
Для создания единого диска перекрытия боковые поверхности настилов имеют шпоночные углубления, которые (после их раскладки) замоноличивают, создавая шпоночные швы, воспринимающие сдвигающие усилия.
При двухрядной (горизонтальной) разрезки панели наружных стен подразделяют на поясные (ленточные), простеночные и угловые.
Узел опирания панелей наружных стен унифицирован для разных систем разре-зок на панели фасадных плоскостей. Панели опирают на несущую конструкцию перекрытия (ригель, или настил) на глубину в 100 мм и приваривают при помощи закладных и соединительных элементов на расстоянии 600 мм в плане от оси колонны. Верх панели крепят к колонне, так же с помощью сварки соединительных элементов.
Горизонтальные стыки панелей наружных стен осуществляются в четверть с нахлесткой в 75 мм. Изоляция вертикальных и горизонтальных сопряжений панелей выполняется по принципу закрытого стыка.