Структура каркаса промышленных объектов: технические нюансы

Основные элементы несущей конструкции

Каркас промышленного здания служит его главным силовым ядром и формируется из системы продольных и поперечных конструкций. К последним относятся рамы, которые воспринимают нагрузку от стен, перекрытий и кровельных покрытий. Их состав, как правило, включает стропильные и подстропильные фермы. Эти компоненты также обеспечивают необходимое сопротивление влиянию ветровых импульсов и работе крановых механизмов.

Она формируется из верхнего (работающего на сжатие), нижнего (работающего на растяжение) поясов, а также раскосов и стоек, которые объединяют пояса и создают необходимую пространственную жесткость.

Ведущий элемент силового каркаса — рама, которая образуется за счет комплекса колонн и несущих конструкционных систем покрытия (ферм либо балок). Присоединения деталей в местах стыков осуществляются посредством болтов или сварных соединений, допускающих определенную подвижность (шарнирность). Каркас выполняется в железобетоне либо стали. Для завершения конструкции всегда необходимы фундаментные элементы и поясные балки: последние выступают в роли подкрановых или подстропильных ферм. Они укрепляют пространственную устойчивость каркаса — учитывают силу статических и динамических нагрузок и передают их на основание.

Выбирая между металлическим и железобетонным каркасом для промышленного здания, часто приходится учитывать выгоду: металлические решения стоят дороже, однако они позволяют быстрее и проще проводить монтажные операции.

Покрытие здания и схемы опирания

Когда шаг между промежуточными колоннами превышает расстояние между крайними, применяют подстропильные фермы. Их устанавливают вдоль продольного направления сооружения, опирая на средний ряд колонн. Обычно при шаге колонн 12 метров используют железобетон, а если расстояние от 12 до 24 метров — стальные конструкции.

В зависимости от необходимого разлета пролетов в покрытии применяют конструкции с одной или двумя скатами. К основным видам подобных элементов относят:

• балки;
• арочные системы;
• фермы;
• пространственные кровельные структуры;
• панели и плиты.

Железобетонные покрытия разного назначения могут быть традиционно армированными или предварительно напряженными, причём производятся как в виде цельных элементов, так и как крупноблочные сборные конструкции, соединяемые уже на объекте.

Если требуется перекрыть пролеты 6, 9, 12 либо 18 метров, используют железобетонные балки. Они выпускаются в исполнениях: односкатные, двускатные, с параллельными поясами. Односкатные подходят для одноэтажных построек до 12 м, двускатные — до 18 м. Для зданий с плоской крышей подходят балки с параллельными поясами — их реализуют для 12- и 18-метровых пролетов. Обычно такие балки проектируют с тавровым или двутавровым поперечным сечением; для минимизации массы в их стенках создают отверстия различной формы.

Несущие элементы покрытия могут быть закреплены либо непосредственно на колоннах, выполненных из железобетона, либо на несущих стенках. Для этого на местах опирания заранее создают специальные железобетонные подушки. Если требуется накрыть пролеты длиной более 18 метров, балки и фермы устанавливаются на подстропильные фермы. Принципиально важным считается корректное опирание фермы на колонну. Закрепление фермы осуществляется при помощи анкерных болтов либо сварки. Анкеры выпускают из тела колонны и заводят в отверстия опорного листа, приваренного к закладному элементу фермы. Опорная плита фермы в таком случае жестко соединяется с ответной закладной деталью в колонне, установленной при изготовлении несущей части.

В зависимости от конфигурации пояса, фермы подразделяются на:

• сегментные конструкции;
• системы с параллельными поясами;
• безраскосные (шпренгельные) схемы.

Для соединения стропильных ферм с подстропильными элементами или с колоннами используют особые закладные детали из стали — это повышает общую прочность узла. Железобетонные фермы чаще проектируют с предварительным натяжением арматуры низа. Следует помнить: подстропильные фермы монтируют только при строительстве одноэтажных промышленных комплексов с несколькими пролетами.

Точное опирание фермы на колонну — ключевой аспект долговечности, надежности и пространственной стабильности всего здания.