Глава 4. Багатоповерхові промислові будівлі в даний час проектують, як правило, із збірних залізобетонних конструктивних елементів з повним каркасом

Конструктивні рішення і вузли багатоповерхових і промислових будівель

11. Конструктивні схеми

Багатоповерхові промислові будівлі в даний час проектують, як правило, із збірних залізобетонних конструктивних елементів з повним каркасом. Збірні конструкції перекриттів в основному застосовують балочної системи. Окремі збірні елементи будівлі, що несуть, сполучаючись між собою, утворюють каркас будівлі, до якої кріпляться конструкції /стени, що захищають, що несе, перекриття/.

На рис.11 «конструктивні схеми багатоповерхових промислових будівель» приведені приклади конструктивних схем триповерхових промислових будівель з перекриттями двох типів:

1- Тип з ригелями з полицями

2- Тип з ригелями прямокутного перетину

Просторовий каркас багатоповерхової промислової будівлі умовно розчленовується на поперечні і подовжні рами, утворені системою зв'язаних колон і ригелів. Основними рамами, що сприймають вертикальні навантаження від міжповерхових перекриттів і покриттів, як правило, є поперечні рами каркаса, які можуть бути виконані по шарнірно-звязевій, рамно-звязевій і рамною схемам.

Шарнірно-звязева схема передбачає шарнірне з'єднання елементів каркаса між собою, при якому геометрична незмінність системи забезпечується пристроєм зв'язків або жорстких діафрагм. У вузлах моменти, що вигинають, не виникають. Горизонтальні вітрові навантаження передаються із зовнішніх стенів на перекриття і далі на звязеві ферми або діафрагми жорсткості, якими можуть бути поперечні стіни, сходові клітки, шахти ліфтів і т д.

Рамно-звязева схема передбачає вирішення поперечного каркаса у вигляді рам з жорсткими вузлами в місцях сполучення ригелів з колонами. Геометрична незмінність системи забезпечується жорсткістю вузлів, завдяки якій сприймаються також і моменти, що вигинають, у вузлах, горизонтальні навантаження передаються на зв'язки і діафрагми, що вирішуються так само, як і при шарнірно-звязевій схемі.

Рамна схема передбачає сприйняття всіх вертикальних і горизонтальних навантажень жорсткими рамними вузлами. Установка зв'язків в плоскості рами не потрібна. Поперечні рами каркасів багатоповерхових промислових будівель вирішують зазвичай за рамною схемою, подовжні, як правило, - по шарнірно-звязевій. Просторовий збірний каркас багатоповерхових промислових будівель складається з колон, ригелів, розташованих в одному або двох взаємно-перпендикулярних напрямах плит перекриттів, що є одночасно розпорами між колонами(при розташуванні ригелів в одному напрямку), і зв`язків, якщо вони потрібні по прийнятій схемі(зв`язки можуть бути вирішені у вигляді сталевих гратчастих ферм або суцільних стінок – діафрагм жерсті).

Вузли рамного каркасу складніші, ніж вузли шарнірно-зв`язкової чи рамо-зв`язкової схем: але перевагою цієї схеми є відсутність зв`язків, завдяки цьому є можливість використання гнучкої технологічної схеми.

Компонування будівель(вибір сітки колон, ширини будівлі, кількості і висоти поверхів) визначається технологічними вимогами з врахуванням умов уніфікації будівельних елементів конструкцій. Типові конструкції багатоповерхових промислових будівель розроблені для схеми з повним каркасом, з навісними стінами, з основним поперечним каркасом, що вирішується по рамній конструктивній схемі.

Багатоповерхові промислові будівлі вирішуються, як правило, з пласким покриттям, за виключенням будівель з укрупненою сіткою верхніх поверхів, покриття яких вирішують так, як і для одноповерхових промислових будівель.

12. Стійкість каркасу

Поперечна жорсткість каркасу промислових споруд забезпечується рамною конструкцією, яка утворюється системою взаємно – пов’язаних колон і ригелів.

Повздовжня стійкість каркасу споруди в період монтажу та експлуатації забезпечується встановленням вертикальних зв’язків по колонам. Зв`язки встановлюються в середині температурного потоку споруди по кожному ряду колон всіх поверхів.

Звя`зки можна перенести із середнього кроку колон в сусідній. Встановлення зв’язків в двох крайніх кроках блоку не допускається, так як це не дозволяє свободу деформації конструкцій при зміні температури. Звя`зки приймаються стальні портального типу. Приклад встановлення зв’язків повздовжнього каркасу в триповерховій промисловій споруді наведено на рис. 19.

13. Встановлення колон і конструкція їх стиків

Колони встановлюються і зароблюються в стакани фундаментів, відмітка верху яких приймається – 0,15 м.

Перед встановленням колони в стакан укладається шар жорсткого бетону до проектної відмітки низу колони.

Після встановлення і тимчасового закріплення колони, зазори між стінками стакану і колони заповнюються бетоном марки не менше 300 на дрібному гравію або щебеню.

Глибина зароблювання колон в стакані приймається в залежності від типу перекриття. При перекриттях типу 1 (ригелі з полицями) глибина зароблювання – 600 мм; при перекриттях типу 2 (ригелі прямокутні) зароблювання – 1000 мм.

Різні заглиблення дають можливість витримати один рівень верха перекриттів одного поверху при різних типах ригелів, що підбираються, в основному, з умов наявності або відсутності підвісного оснащення.

На рис.20 показано конструкцію зароблення колони в стакан фундаментного блоку.

Стики колон між собою розташовуються на висоті 1800 мм від верху консолі, при цьому відстань від стику до рівня верху перекриття (підлоги) залежить від типу перекриття, а саме: при ригелях з полицями ця відстань виходить рівною 1000 мм, при прямокутних ригелях – 600 мм.

Встановлення і стикування колон виконується після монтажу перекриття під стиком.

Щоб зістикувати колони між собою, до їх сталевих каркасів приварюють добав очні закладні елементи з профільованої та листової сталі. Отримані таким чином сталеві оголовки з центруючими прокладками товщиною 40 мм входять в склад каркасу і включаються в розмір висоти колони.

Колона що монтується встановлюється нижнім оголовком на центруючи прокладку і закріплюється з чотирьох сторін стиковими накладками зі стержнів арматурної сталі, які приварюють одним кінцем до оголовка нижньої колони, а другим – до оголовка верхньої. Розміри і кількість стикових накладок приймається по розрахунку.

Горизонтальний зазор між оголовками (навколо центруючих прокладок) зачеканюють жорстким цементним розчином марки не нижче 300. Потім ззовні стику встановлюють зварні сітки і стик бетонують назворот з поверхнею колон бетоном марки не нижче 300.

На рис.9 і 10 дано розміщення стику над перекриттям, а на рисю21 показано деталь самого стику колони.

14. Кріплення повздовжніх зв’язків до колон

Для кріплення повздовжніх вертикальних зв’язків в колонах передбачені закладні деталі. Зв`язки представляють собою зварну конструкцію з прокатних кутиків. По кінцях, в місцях кріплення до колон, в зв’язках передбачені косинці, якими вони і приварюються до закладних деталей колон.

На рис.19 показано вузол кріплення зв’язків до колони.

15. Дотикання ригелів до колон

Поперечна стійкість каркасу забезпечується жорсткістю його поперечних рам, яка досягається жорстким поєднанням збірних ригелів з колонами. Ригелі своєю закладною деталлю в опорній частині встановлюються на закладну деталь консолі колони.

Поєднання ригелів з колонами здійснюється за допомогою зварювання закладних деталей ригелів і консолей колон, а також зварювання випусків арматури з колон і ригелів та наступного замонолічування стиків.

Зазор між торцем ригеля і колоною, а також виямки ригеля заповнюються бетоном марки 200 – 300 на дрібному щебені або гравії з ретельним вібруванням.

Конструкція поєднання ригелів з колонами однакова для обох типів ригелів – з полицями і прямокутних.

На рис.22 – 25 наведені приклади поєднання ригелів перекриття з крайньою і середньою колонами.

16.Опирання плит міжповерхового перекриття

Плити перекриття, як правило, вкладаються вздовж будівлі на ригелі з операнням не менше 100 мм.

Всі середні плити встановлюються своїми нижніми закладними деталями на закладні деталі суміжних ригелів і зварюються в чотирьох кутах плити, крім однієї плити в кожному прольоті, що вкладається в останню чергу, виконати зварку якої неможливо.

Міжколонні плити з`єднаються так само і поверху, з обох сторін колони, за допомогою сталевих накладок, приварених до верхніх закладний деталей плит.

В торцях міжколонних плит до закладних деталей, що розміщені зверху середини полиці плити, приварюють упор з прокатного кутика, який перед зваркою повинен щільно впертися однією стороною в колону.

Для опирання пристінних плит перекриття з обох сторін колони до її закладних деталей приварюється столик з прокатного кутика з ребрами жорсткості.

Пристінні плити з закладними деталями в ребрах одним ребром опираються на столик, а другим на закладну деталь ригеля і зварюються.

Поверху суміжні пристінні плити сполучаються між собою накладкою зі смугової сталі, що приварена до верхніх закладних деталей пристінних плит.

Шви між плитами, а також між торцями плит і колонами ретельно замонолічуються бетоном марки 200-300 на дрібному гравії або щебені.

На рис.26-29 зображені деталі кріплення плит перекриття.

Поперечний температурний шов в перекритті з ригелями з полицями влаштовуються таким чином, що простір між двома суміжними ригелями не закривається плитами, а на полиці кожного ригеля з боку температурного шва влаштовується монолітна залізобетонна консоль, між кінцями консолей залишається зазор температурного шва, рівний 30 мм.

В торцях будівлі, між ригелем і торцевою стіною, перекриття завершується аналогічним способом.

В поперечному температурному шві перекриттів з прямокутними ригелями, плити, проходячи над ригелями, створюють консольні звіси, що закривають простір між ригелями, залишаючи зазор, рівний 50мм.

В торцях будівлі перекриття завершується аналогічно, зазор між торцями плит і зовнішньою стіною залишається рівним 25мм.

На рис.30 зображені деталі температурних швів для двох типів перекриттів.

Дотикання панелей стін з несучим каркасом багатоповерхових промислових будівель

Деталі дотикання панелей стін багатоповерхових будівель з несучим каркасом розроблені в серії ТДМ-25-1 застосовується до будівель, що зводяться з елементів каркасу серій ИИ-20, ИИ-29 і стінових панелей серій СТ-02-31.

Деталі розроблені як для навісних, так і самонесучих стін без врахування їх застосування в сейсмічних районах, районах вічної мерзлоти і осадових грунтах, а також на території гірських видобувань.

Для заповнення віконних промів передбачено застосування дерев `яних віконних панелей довжиною 6 м по серії ПР-05-47 або сталевих переплетів по ГОСТ 8126-56.

Сталеві елементи кріплення панелей, включаючи стійки фахверка, наведені у випуску 5 серії СТ-02-31.

Типові конструкції передбачають опирання панелі цокольної частини стіни висотою 1200 мм на фундаментну балку.

Кріплення панелей до каркасу будівлі прийнято гнучким, що забезпечує незалежність повздовжніх деформацій панелей і каркасу будівлі.

Для заповнення швів між панелями стін рекомендується застосовувати пружні прокладки із синтетичних матеріалів, у випадку їх відсутності застосовується цементний розчин (рис.31).

Товщина горизонтальних швів -15 мм, вертикальних-20 мм.

При заповненні швів між панелями цементним розчином панелі, що розташовані над віконними проємами, кріпляться до каркасу будівлі в чотирьох кутах, решта панелей кріпиться тільки в двох верхніх кутах.

При заповненні швів між панелями пружними прокладками кріплення всіх панелей передбачається в чотирьох кутах.

При стрічковому заскленні панелі, розташовані над віконними проємами, встановлюються на сталеві опорні столики, приварені до закладних елементів колон, як показано на малюнках 32 і 33.

Відстань між опорними столиками визначається розрахунками.

Між гранню колони та внутрішньою поверхнею стіни передбачено зазор 15-20 мм, рівний товщині вертикальної полиці столика.

При опиранні на середню колону опорний столик зміцнюється вертикальним поперечним ребром, яке заходить у вертикальний шов між панелями.

Віконні панелі, що дотикаються до столика, знизу кріпляться відрізками монтажних кутиків, один з яких приварюється до закладної деталі колони, інший до сталевої панелі приварюється, а до дерев`яного віконного блоку кріпиться болтами.

На рис.34 і 35 показано кріплення панелей до колони. Верхній край нижньої панелі кріпиться до колони за допомогою монтажних кутиків, один з яких приварюється до закладної деталі колони, а інший до закладної деталі панелі. Верхня панель приварюється до того ж монтажного кутика.

Монтажні кутики між собою не зварюються, що забезпечує певну незалежність деформацій стіни і каркасу.

На малюнку 36 показано кріплення стінових панелей в куті. Для кріплення панелей торцевої стіни між її внутрішньою поверхнею і боковою гранню колони каркасу встановлена сталева граткова стійка фахверка. Панель повздовжньої стіни кріпиться до колони каркасу за допомогою кутиків. Панель торцевої стіни таким же чином, як і попередня панель, кріпиться до стійки фахверка.

Панелі-перемички торцевої стіни опираються на опорні столики, приварені до стійки фахверка. При звичайній довжині панелі(не подовженій) кут стіни заповнюється бетонними кутовими блоками, які кріпляться за допомогою сталевих деталей, що приварюються до закладних деталей блока і стійки фахверка.

Кутова стійка торцевого фахверка встановлюється на фундамент колони каркасу і кріпиться зваркою до її закладним деталям.

Панелі цокольної частини стін, виконані з пористих матеріалів (ніздрюватих бетонів), захищаються від атмосферних впливів вологостійкими і морозостійкими матеріалами.

Нижня панель опирається на фундаментні балки і її низ розташований на відмітці ± 0,00. На фундаментну балку покладений шар 30 мм цементного розчину, що являється гідроізоляцією. Таким чином верх фундаментної балки знаходиться на відмітці – 0,00.

Покриття багатоповерхової промислової будівлі за конструкцією не відрізняється

від міжповерхових перекриттів тієї ж будівлі. Як правило, покриття вирішується плоским із зовнішнім або внутрішнім водовідведенням, за виключенням будівель зі збільшеною сіткою колон на верхньому поверсі, для яких покриття вирішується як для одноповерхових будівель з відповідним прольотом.

Деталі покриття з внутрішнім водовідведенням показані на малюнках 37-44.

В багатоповерхових промислових будівлях сходи можуть обслуговувати тільки виробничі поверхи або одночасно виробничі і побутові.

Сходи, що обслуговують тільки виробничі поверхи, можуть бути розташовані на виробничій території біля повздовжніх стін, пари широких корпусах в будь якій ніші сітки колон в середині будівлі і прибудовах.

Не рекомендується розташовувати сходові клітини безпосередньо біля торцевих стін будівлі і біля деформаційних швів. Розташування сходів у будівлі паралельно поперечним осям також не рекомендовано, так як при цьому може бути необхідним видалення міжколонних плит перекриття, що являються повздовжніми розпорами каркасу.

Сходи, що обслуговують одночасно різновисотні поверхи виробничих і побутових приміщень, розташовують на стику цих приміщень.

В цьому випадку для входу в різні приміщення слугують і основні і проміжні площадки сходів.

Відстань між сходами, їх кількість, ширина маршів і відстань від найбільш віддаленого робочого місця виходу на сходову клітку визначається за СНіПом.

Кількість сходів у багатоповерховій будівлі повинно бути на менше 2.

Так, найбільша відстань до сходів приймається від 25 до 75 м, в залежності від категорій пожежної небезпеки виробництва і вогнетривкості будівлі (СНіП,ч.П, с.186-189).

Виходячи з протипожежних вимог і можливості безпечної евакуації людей, ширина дверей, коридорів і проходів на всіх поверхах на шляхах евакуації повинна прийматися з розрахунку не менше 0,6 м на 100 чоловік. Двері зі сходів повинні відчинятися в бік виходу з будівлі.

Сумарна ширина сходових маршів приймається в залежності від кількості людей, що знаходяться на найбільш багатолюдному поверсі будівлі, крім першого.

З розрахунку на один метр ширини маршу приймають: для двоповерхових будівель – 125 чоловік; для триповерхових будівель – 100 чоловік; для будівель висотою більше трьох поверхів – 80 чоловік.

Згідно затвердженій Госстроєм СРСР серії ИИ-65 прийнято дев`ять типорозмірів маршів в залежності від висоти поверхів, з висотою підйому маршів 1200, 1500, 1800 мм, з шириною маршів 1150, 1350, 1750 мм, зі сходинками розміром 150 х 300 мм

(рис.45).

При будь якій з уніфікованих висот для багатоповерхових промислових будівель сходи можуть бути скомпоновані з маршів однієї або двох висот.

Конструктивна ув`язка, на рівні площадок, маршів різної висоти їх підйому досягається застосуванням маршів з напівплощадками (рис.46).

В таблиці 4 наведені прийняті в серії поєднання маршів в залежності від висоти поверху.

Таблиця 4

Висота поверхів, м	Висота підйому маршів,мм
3,6	Два марші по 1800 мм
4,2	Три марші по 1200 мм
4,8	Два марші по 1500 мм і один – 1200 мм
5,4	Чотири марші по 1200 мм
6,0	Два марші по 1500 мм і два – 1200 мм
7,2	Чотири марші по 1800 мм

Ширина сходових площадок повинна бути не менше ширини маршу.

За нормами прийнято три типорозміри сходових площадок розмірами 2400 х 1400,

2800 х 1700 і 3600 х 2000 мм. Марші та площадка розраховані на нормативне навантаження 400 кг/м² горизонтальної проекції.

Стіни сходових кліток можуть бути викладені з цегли та з панелей. Небажано їх зв`язувати з основними несучими конструкціями будівлі.

Перевага надається стінам з цегли, так як такі сходові клітки можна розташовувати як всередині будівлі, так і в прибудовах, незалежно від несучих конструкцій будівлі. З панельними стінами сходи можна розміщувати тільки всередині будівлі, крім того, встановлення стін з панелей пов`язане з необхідністю використання великої кількості додаткових типорозмірів залізобетонних конструктивних елементів,

за допомогою яких можна забезпечити опирання елементів сходів.

Конструкції сходів з уніфікованих залізобетонних елементів цілих маршів і площадок, з цегляними стінами сходових кліток розроблені в серії ИИ-65.

В виробничих будівлях з сходових кліток передбачають виходи на дах. Сходи можуть мати як природне, так і штучне освітлення.

Для проходу на робочі площадки і для обслуговування агрегатів, як правило, влаштовують сталеві сходи без сходових кліток.

Підіймачі

Найбільш розповсюдженим видом вертикального транспорту являються вантажні ліфти. Розміщення ліфтів в будівлі визначається технологічної схемою.

Ліфти, як правило, розташовуються біля торців будівлі, при значній протяжності будівлі їх розташовують ще й по довжині будівлі.

Перед ліфтами повинні бути передбачені вантажні площадки. Часто ліфти блокують зі сходовими клітками, створюючи транспортні вузли, пов`язані з проїздами по цеху.

Це блокування вигідне тим, що сходова клітка і шахта ліфта мають спільну стіну, крім того, в машинне відділення можливо потрапити по розташованим поруч сходам.

В виробничих будівлях використовуються ліфти (згідно з ГОСТ 8823-58) вантажопідйомністю:

500 кг з розмірами кабіни 1000 х 1000 х 2000 мм

1000 кг,, 1500 х 2000 х 2200 мм

2000 кг,, 2000 х 3000 х 2200 мм

3000 кг

5000 кг,, 3000 х 4000 х 2400 мм

Огородження шахт і приміщень машинних відділень підйомників слід приймати по СНіП П-А.5-62.

Шахти ліфтів повинні розміщуватись так, щоб ригелі перекриттів не опирались на стіни шахт і сходових кліток.

В виробничих приміщеннях вихід з вантажного підйомника на сходову клітку не дозволяється.