Adv-fabrika.ru

Ремонт и Дизайн
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Стальной каркас железобетонных сооружений

Использование неразрушающего контроля в возведении и проверке стальных каркасов зданий и сооружений

Стальные каркасы зданий и сооружений

Несмотря на кажущееся разнообразие результатов строительной деятельности во всем мире и колоссальный суммарный ассортимент производителей строительных материалов, количество конструктивных решений зданий и сооружений невелико. Поиски и внедрение в строительную практику инновационных материалов и технологий довольно редко относится к несущим конструкциям, а ведь именно они определяют основные параметры сооружения.

Многие несущие конструктивные системы остались в том же виде, в котором применялись чуть ли не в каменном веке, другие, с историей в несколько сотен лет, добились существенного прогресса. Некоторые забытые системы возродились в модифицированном виде, другие, после длительного периода повсеместного применения потеряли актуальность из-за невысоких показателей качеств.

Вот наиболее распространённые технологии несущих конструкций, которые формируют здания и сооружения:

  1. Железобетонные системы всех видов
  2. Каменные конструкции из штучных материалов (кирпич, блоки)
  3. Деревянные структуры и сооружения из местных материалов и технологий
  4. Стальные каркасные конструкции, их аналоги из других материалов.

Несущие конструкции можно условно разделить на каркасные системы, в которых несущие элементы не выполняют ограждающих функций, и все остальные, в которых стены тем или иным образом задействованы в выполнении работу по передаче всех нагрузок здания на грунт основания.

Теория строительной механики и практика реализации идей и проектов в строительстве показывает, что каркасная система хоть и не относится к наиболее эффективным, но из-за отсутствия идеальных стеновых материалов именно она позволяет возводить наиболее крупные сооружения, с максимальным пролётом и высотой. Разумеется, здания с рекордными параметрами можно создавать только по стальному каркасу.

Именно стальной каркас дал возможность соорудить многие небоскрёбы и большепролётные здания. Во многих случаях каркас выгоден в малых или небольших сооружениях.

СТАЛЬНОЙ КАРКАС ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Каркасная конструкция – это такая несущая система здания, в которой основные нагрузки воспринимает специальная структура, не выполняющая более никаких функций. Все остальные конструкции здания – перекрытия, ограждающие и прочие — так или иначе опираются на каркас и передают на него собираемые нагрузки.

Каркас из стального проката позволяет возводить самые крупные по высоте и пролётам сооружения, это выгодная конструкция в зданиях уникальной структуры. Есть немало и других достоинств, но решение о выборе стального каркаса принимают, выполнив достаточное технико-экономическое обоснование.

Хорошее технико-экономическое обоснование — это сопоставление разных конструктивных решений, принятое с учётом всех важных для объекта факторов. Полнота и качество оценки объекта позволят избежать неоправданного удорожания строительства.

Стальной каркас – распространённая конструкция самых разных современных зданий:

  • Многие быстровозводимые сооружения делают по стальному каркасу
  • В зданиях из эффективных материалов низкой теплопроводности выгодно применить стальной каркас
  • Стальные структуры используют при сжатых сроках строительства
  • Конструкции из стали можно возводить при любых погодных условиях

Многочисленные достоинства каркаса обусловили широкое применение этого типа конструкций, а также – обилие конструктивных вариаций этих систем. Несущая основа из стали – наиболее распространённое решение многих уникальных сооружений.

Особенности стальных каркасов зданий

Общая схема несущих систем каркасной схемы проста – обычно это вариант стоечно-балочной структуры. Стойки или колонны передают нагрузку на фундамент, а воспринимают её от связанных с ними балками. Такая общая схема может иметь самые разные вариации – от полного до неполного каркаса, от простой рамной структуры до сложных пространственных сооружений.

Стальной каркас производственного здания. Один только контроль геометрии такого объкта – довольно сложная работа

Кроме передачи нагрузки на фундамент, стальной каркас обеспечивает пространственную жёсткость здания, для чего в прямоугольную структуру могут быть введены раскосы. Жёсткость может быть обеспечена также рассчитанной конструкцией узлов соединений элементов.

Вот какие обычные работы, выполняемые элементами стального каркаса здания:

  1. Стойки или колонны – осевое сжатие и изгиб от основных нагрузок
  2. Балки и прогоны – изгиб
  3. Пространственные структуры – сжатие и изгиб в разных элементах.

Стальные конструкции могут испытывать усилия среза, растяжения, кручения, характер нагрузок может быть статичным или динамичным.

Качество стального каркаса

Из-за того, что стальной прокат, используемый для каркасов – качественный строительный и конструкционный материал, который невозможно изготовить кустарным или контрафактным образом, основные усилия проектировщиков и строителей ориентированы в трёх направлениях:

  • Обеспечить правильную конструктивную схему
  • Предусмотреть качественные узлы сопряжения элементов каркаса
  • Обеспечить необходимые надёжные связи каркаса с другими элементами и конструкциями.

Какова бы ни была структура здания, самого пристального внимания требует решение основных проблем стальных структур – защиты от коррозии и от воздействия пламени при пожаре.

Таким образом, характеристики стального каркаса здания задаются на стадии проекта, причём качество стального проката изначально является не результатом, а одним из ключевых базовых исходных данных. Задача проектировщика и строителя – полностью использовать это качество в создании надёжной, прочной и красивой структуры.

Практика строительного дела свидетельствует, что стальные конструкции – объект постоянного и интенсивного совершенствования технологий антикоррозионной и пожарной защиты, электросварки, других строительно-монтажных операций и последующего обслуживания.

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА СТАЛЬНОГО КАРКАСА

Контроль качества стального каркаса осуществляется при возведении сооружения. В процессе эксплуатации выполняется текущий контроль, задача которого – не допустить появления негативных или опасных для работы конструкции явлений. Особенно важны работы по оценке состояния стального каркаса в обследовании существующих зданий и сооружений, в том числе тех, проектная документация которых утеряна.

В уникальных сооружениях с исключительными параметрами такой контроль выполняется непрерывно, для чего создаются специальные системы мониторинга, входящие в общий комплекс эксплуатации здания. Такие системы полностью обеспечивают безопасность конструкций, а в сочетании с государственным контролем — высокую надёжность всего объекта.

Особенности контроля качества стального каркаса сооружений

Самое важное и первостепенное направление контроля состояния стального каркаса – проверка устойчивости сооружения, сохранения им пространственной жёсткости. Такой контроль выполняется проверкой отсутствия недопустимых деформаций и изменений общей геометрии объекта. Порядок такой проверки регламентируется нормами.

Появление любых изменений в состоянии здания или потенциальных угроз его безопасности – достаточное основание для неотложного контроля. Есть и другие причины для внеочередной проверки состояния стальных конструкций, например – смена собственника.

Мотнаж узла каркаса крупного здания. Сразу же после завершения монтажа должен быть выполнен контроль сварочных швов и общей геометрии узла

Контроль качества возведения стального каркаса выполняется по ходу выполнения монтажных работ по регламенту, установленному строительными нормами, Для оценки состояния существующего объекта контроль проводится в общем порядке логической последовательности:

  1. Внешний осмотр
  2. Проверка отклонений конструкций от вертикали и горизонтали, измерение прогибов, контроль общей геометрии сооружения
  3. Детальное обследование для обнаружения коррозии, деформаций и механических повреждений
  4. Контроль состояния узлов конструкций, в первую очередь – сварных, болтовых, заклёпочных и резьбовых соединений
  5. Оценка состояния антикоррозионной обработки и огнезащитных покрытий

Для многих строительных стальных конструкций осмотр и другие виды контроля осложнены наличием огнезащитных покрытий, которые при необходимости нужно удалить. Таким же образом временно удаляют теплоизоляционные слои, используемые для компенсации высокой теплопроводности стальных элементов.

Основной метод контроля качества и состояния стальных конструкций каркаса – неразрушающие технологии. Их применяют подрядчики при выполнении работ, их используют исполнители независимого контроля, например – государственные службы или любая лаборатория неразрушающего контроля, которой можно заказать самые сложные операции оценки качества.

Для выполнения работ неразрушающего контроля используется немалый арсенал современных средств и методов, большая часть которых пригодна для применения в полевых условиях стройки или объекта, расположенного в самой труднодоступной местности. Из технологий неразрушающего контроля наибольшее распространение получили методы ультразвуковой дефектоскопии.

Среди достоинств этих технологий – невысокая стоимость оборудования и его безопасность, универсальный характер приборов и возможности их мобильного применения. Такая аппаратура позволяет

  • обнаружить скрытые дефекты
  • оценить геометрические параметры и однородность довольно массивных тел
  • обеспечить документирование результатов обследований.

Измерения геометрических параметров выполняются лазерной аппаратурой, большая часть которой применяется в геодезических работах. Используется и традиционный измерительный инструмент – линейка, рулетка, штангенциркуль, микрометр, шаблоны для оценки профиля сварных швов и прочее оборудование.

Для неразрушающего контроля могут применяться магнитные и радиационные технологии, капиллярный метод, а при необходимости – лабораторное исследование образцов стали. В арсенале эксперта имеется необходимый слесарный инструмент, а также – средства защиты согласно требованиям техники безопасности.

Специфика контроля сооружения, находящегося в эксплуатации, требует, чтобы при обнаружении дефектов, представляющих угрозу безопасности объекта, незамедлительно принимались меры по прекращению его работы или изменению режима – например, уменьшение полезной нагрузки или недопущение нагрузок временных. При необходимости возможно полное прекращение эксплуатации объекта, возведение временных опор и прочие меры, для принятия которых может потребоваться организация временного подразделения – комиссии или совета.

Успешное проведение контроля состояния и качества стального каркаса здания или сооружения зависит от полноты взаимодействия с другими службами, занятыми возведением и эксплуатацией объекта – специалистами пожарной охраны, отопления и вентиляции. Качественно выполненное обследование документируется с фото и видеофиксацией.

Комбинированные сталебетонные конструкции

Особенности конструкций

Когда идет речь о комбинированных конструкциях, многие часто путают их с комплексными конструкциями. В тоже время между ними существуют принципиальные различия.

В комплексных конструкциях элементы состоят из нескольких материалов, вместе воспринимающих внешние нагрузки. Например, железобетонные балки с профилями из металлопроката, колонны со стальными профилями, трубобетонные колонны и т.д. Элементы таких конструкций состоят из стали и бетона и полностью используются достоинства разных материалов.

Комбинированные конструкции — это конструкции, состоящие из элементов, которые выполнены из разных материалов. Пример комбинированных конструкций: внутренний железобетонный каркас с внешними несущими кирпичными стенами; стальной каркас с цилиндрическими железобетонными ядрами жесткости. В этой главе рассмотрены сталебетонные комбинированные конструкции — стальной каркас с железобетонными ядрами жесткости.

В практике комбинированные конструкции часто применяются совместно с комплексными конструкциями. Так комплексные конструкции широко применяются в конструкции ядра жесткости: железобетонного, стального, железобетонного с жесткой арматурой и др. В таких конструкциях используется большая жесткость ядра жесткости для восприятия горизонтальных нагрузок (железобетонные стены-диафрагмы, профилированные железобетонные стены-диафрагмы) и прочность стальных иду,других комплексных элементов, воспринимающих вертикальные нагрузки. В результате в остове здания используются все достоинства разных материалов.

Комплексные элементы, имеющие высокую прочность часто применяются в высотных железобетонных зданиях. Например, переходные балки, опоры каркаса, стены-диафрагмы высотных зданий.

Достоинства и недостатки комбинированных и комплексных конструкций

Комбинированные конструкции в сравнении с комплексными имеют следующие достоинства:

  1. меньший размер элемента конструкции. У элементов стальных и комплексных конструкций большая жесткость, поэтому при одинаковых уровнях нагруженности можно значительно уменьшать размеры колонн и увеличивать фактические эксплуатационные площади. Так же при больших пролетах, если в комплексных конструкциях использовать стальные балки, можно увеличить надежность здания;
  2. собственный вес конструкции. При повышении жесткости материала и уменьшении сечения элемента собственный вес конструкции уменьшается. По сравнению с железобетонными конструкциями стоимость смешанных конструкций значительно уменьшается;
  3. высокая скорость возведения. Железобетонный ствол и внешний каркас здания могут возводиться отдельно, скорость возведения смешанной конструктивной системы больше, чем у обычных железобетонных конструкций и приблизительно равна скорости возведения стальных конструкций;
  4. сейсмостойкие свойства. Пластичность элементов стальных или комбинированных конструкций обычно выше, чем железобетонных конструкций. Если ведется оптимальное рроектирование, то сейсмостойкие свойства смешанных конструкций достигаются более высокие, чем у железобетонных.

Смешанные конструкции по сравнению с комбинированными имеют следующие недостатки:

  1. больший расход стали при производстве конструкций. В общих случаях расход стали смешанных конструкций больше расхода стали на железобетонные конструкции и в итоге стоимость смешанных конструкций выше стоимости железобетонных;
  2. высокие требования при возведении. К смешанным конструкциям предъявляются более высокие требования по технологии возведения, чем для железобетонных конструкций.

Сравнение смешанных и стальных конструкций

Смешанные конструкции по сравнению со стальными конструкциями имеют следующие достоинства:

  1. меньший расход стали при производстве конструкций. Железобетонный ствол является главным элементом, который оказывает сопротивление горизонтальным силам, и расход стали на смешанный вариант ствола меньше, чем у каркасно-опорных систем стальных конструкций;
  2. высокая жесткость монолитных зданий. Жесткость железобетонного ствола намного больше жесткости ствола со стальными опорами. Монолитные участки смешанной конструктивной системы здания имеют большую жесткость, и такие решения всегда удовлетворяют требованиям комфортности при нормальных условиях эксплуатации и в тоже время после землетрясения степень разрушения несущих и неконструктивных элементов очень мала;
  3. конструкции имеют хорошую огнестойкость и коррозионную стойкость. Огнестойкость и коррозионная стойкость железобетонного ствола намного выше, чем у каркасно-опорных систем стальных конструкций.

Смешанные конструкции по сравнению со стальными конструкциями имеют следующие недостатки:

  1. больший расход бетона при производстве конструкций. Необходимо проводить производство бетонных работ; Собственный вес конструкций больше, чем у стальных.
  2. высокие требования к технологии возведения. Железобетонные и стальные конструкции при сейсмостойкой конструктивной схеме возводят одновременно, с учетом повышенных требований по технологии производства работ.

Строительный объект является системным объектом. Влияющих на него факторов много; технические, экономические и др., которые должны оценивать комплексную полезность объекта с разных сторон. Появление и развитие смешанных конструкций предоставило новые возможности в выборе конструкций. Быстрое развитие смешанных конструкций в китайских высотных зданиях и небоскребах показало существенные преимущества смешанных конструкций.

Каркас из железобетона

Строительство – сложный и долгий процесс. Есть много методик, материалов и техник, которые используются в таком виде работ. Они отличаются в зависимости от того, будет ли сооружение жилым помещением, или строением для промышленных целей. Среди них – использование железобетонных каркасов. Это не новый и распространенный вид строительства, особенно часто применяемый для сооружения многоэтажных конструкций. Правильная техника строительства и качественные материалы обеспечат максимально возможную стойкость. Прочность и надежность таких строений доказана годами.

Преимущества и недостатки

Железобетонные каркасы применяется в строительстве как многоэтажных, в том числе высотных, конструкций, так и в сооружении небольших частных домов. В первом случае это техническая необходимость в силу прочности такого вида материала, во втором – экономично не обосновано, так как можно использовать более дешевые составляющие. К плюсам использования железобетонного каркаса в строительстве можно отнести:

  • хорошие несущие данные;
  • большой эксплуатационный период;
  • большую длину пролетов (6 м);
  • качественное изготовление составляющих каркаса полностью проводится на производствах, что обосновывает их надежность.

Из-за того, что железобетонными каркасами можно создавать большие площадки, расширяется возможность в планировании внутреннего пространства. Среди недостатков можно назвать только большой вес конструкций.

Виды. Где используется в строительстве?

Каркасные железобетонные конструкции можно разделить на:

  • монолитные;
  • сборно-монолитные;
  • сборные.

Каждый из этих видов лучше всего подходит для своего типа строительства и схема их установки полностью разные. Использование сборного железобетонного каркаса (серия 1.020) раньше ограничивалось только сооружениями для промышленных или административных целей, сейчас этот материал широко применяется для жилых помещений, так как удалось ввести в такую конструкцию гибкую внутреннюю планировку. Использование этого вида имеет свои плюсы:

  • применение небольшого количества материалов (как, например, в монолитном);
  • возможность работать при низких температурах.

Особенностью этого вида является то, что таким железобетонным каркасом обеспечивается невысокая несущая способность и в нем используются жесткие узлы. К минусам этого вида относиться:

  • рама каркаса не сопротивляется горизонтальному движению, отчего неизменяемость пространства зависит только от вертикальных элементов;
  • ограниченность в выборе формы конструкции из-за заводских стандартов.

Сборный железобетонный каркас составляют три элемента:

  • колоны;
  • ригели;
  • основы лестничных проемов.

Схема сборного железобетонного каркаса.

Эти элементы изготавливаются на производстве, после чего привозятся на строительство и собираются в единую конструкцию. Монолитные каркасы делают на строительной площадке путем заполнения опалубки конструкции бетонной смесью нужной марки. Преимущества использования:

  • нет ограничения по форме, местонахождению элементов в конструкции, сечению колонн;
  • прочность – способны выдержать любую нагрузку и количество этажей;
  • нагрузки между элементами в железобетонном каркасе рассредоточиваются, что дает возможность экономить используемые материалы (жесткие составляющие часть нагрузки с колон переносят на балки и перекрытия);
  • при возведении стен и перегородок используются материалы с высокими теплоизоляционными свойствами.
Читать еще:  Утепление бетона при заливке

Для сооружения монолитной конструкции используют съемную опалубку, которая заливается бетоном. Это ускоряет строительные работы.

Технология строительства железобетонных каркасных конструкций

Есть разные типы сооружения помещений в зависимости от вида каркаса и этажности.

Сборные конструкции

При расчете каркаса многоэтажного сооружения используется расчетная схема с жесткими связями сдвига. Типы каркасов для высоких сооружений: рамные, связевые, комбинированные. Для перемещения составляющих каркаса при изготовлении в них закладывают монтажные петли или оставляют небольшие отверстия. Железобетонные каркасы сооружают, сваривая стальные детали.

Для сборных каркасов делают железобетонные фундаменты, в которые устанавливают колонны, расстояние между которыми 6 и 12 м. Балки для фундамента делают из бетонов марок 200-400. На укладываемые балки (длинна равняется шагу колонн) опираются несущие стены. Балки укладывают на ступенчатый фундамент таким образом, чтоб верхний уровень на 3 см был ниже уровня пола. Проемы между балками и колонами заливают бетоном. Заполнение проводят бетоном марки 100.

Колонны серии 1.020-1/87.

После фундамента делают гидроизоляцию (защита пола от промерзания и влияния грунтов на балки фундамента). При сооружении больших конструкций необходимо использовать колонны 1.020. Они способны выдержать нагрузку до 500 т (примерно 10 этажей при усилении в стыке). Чтоб изготовить жесткий диск перекрытия, необходимо установить приваренные ригели в одну, которые направлены в одну сторону, и связанные плиты по колонных рядах.

Ячеисто-бетонные блоки лучше всего подходят для наружного стенового ограждения железобетонных каркасных сооружений. Их выкладывают одним рядом, с нулевой жесткостью, что помогает сохранить пластичность фасадов. Наружные стены устанавливают на плиту перекрытия или ригели. Таким образом, нет ограничения по количеству этажей здания.

Если внешние стены сооружаются из мелких блоков, то они могут выкладываться как в один слой, так и многослойно. При конструировании таких строений необходимо следить, чтоб кладка не была опорой для каркаса. Толщину стен выбирают, учитывая теплоизоляционные требования: для жилых домов толщина наружной стены должна быть 50 см (прочность В 2.5, морозостойкость F 25).

Для кладки внутренних стен и перегородок между квартирами и других внутренних элементов также используют ячеисто-бетонные блоки. Эти перегородки проектируются для каждого этажа самонесущими. При планировании толщины стен и перекрытий основным требованием является звукоизоляция (больше 50 дБ), которая определяется согласно нормативным документам. Этот параметр зависит от блоков, раствора, бетона и т. д. Для улучшения звукоизоляции могут использовать заполнение промежутков минплитой (плотность 80-100 кг /м3).

Перегородки между комнатами выполняют толщиной 12 см из ячеистых блоков (звукоизоляция не меньше 43 дБ).

При кладке стен в комнатах, где предполагаемая влажность повышена (например, ванная комната), необходимо использовать защиту для ячеистых блоков от влаги и пара. Отделочные наружные работы необходимо проводить после полного естественного высыхания здания, иначе влажность с блоков будет выходить внутрь помещения.

Расчетной схемой одноэтажного железобетонного каркасного промышленного здания является рама, в которой ригели и колонны скрепляются при помощи шарнирного соединения. При строительстве монолитного каркасного здания в первую очередь делают опалубку, потом делают необходимый раствор и делают заполнения опалубки бетононасосом.

Сборно-монолитные каркасы

Колонны ставятся в отверстие в железобетонной плите. На плиту ставятся многопустотные панели, на них – пролетные панели. Арматурная сетка межколонных панелей сваривается с армопрутьями пролетных панелей, после чего происходит заполнение бетонной смесью.

Повышение эффективности монолитного каркасного жилья

Не смотря на то, что монолитный каркас уже широко используется в строительстве, его функциональные свойства стараются постоянно повысить. Строители пытаются сделать его более прочным, уменьшить расход материалов. Одним из способов достижения такой цели является использование бетона более высокой марки. Это уменьшает расход арматуры в каркасах, отчего расход на материалы уменьшается. Эффективность каркаса достигается, если армирование составляет больше 3%. Оптимизация монолитного железобетонного каркаса происходит по:

  • марке бетона;
  • сечению ж/б составляющих;
  • количеству арматуры в бетоне.

В сооружении монолитных каркасных зданий используют метод, при котором коробку конструкции заглубляют в землю на глубину до 2 этажей. При этом все здание замоноличено. Такая техника позволяет упрочнить конструкцию, так как нагрузки передаются пластовым грунтам (они высокопрочные).

Стоимость такого здания очень большая (опалубка, техника и т. д.), отчего при строительстве одноэтажных (2-3) сооружений используется редко. Для таких конструкций чаще используют сборные железобетонные каркасы, что дешевле и они достаточно прочны для такой высоты.

Заключение

Железобетонные каркасы – наиболее подходящий материал для возведения многоэтажных зданий. Такая конструкция является прочной и выдерживает большой вес и этажность. Каркасы бывают сборными, сборно-монолитными и монолитными, каждый из них подходит для конкретного вида строительства. Не так давно сборные каркасы использовались только для промышленных или административных целей.

Использование такого материала для небольших, например, одноэтажных, сооружений нецелесообразно из-за большой стоимости материалов и работ. Техника конструирования железобетонных каркасных зданий проектируется до каждой мелочи, что обеспечивает надежность и стойкость таким сооружениям. При возведении таких зданий необходимо учитывать нормативы, которые законом установлены для разных помещений.

Сайт инженера-проектировщика

  • > Главная
  • > Расчеты
  • > Несущие конструкции
  • > Изоляционные материалы
  • > Чертежи в формате dwg
  • > Проекты повт. применения
  • > Справочник материалов
  • > Метизы
  • > Здания и сооружения
  • > RAL, текстуры, цвета
  • > Программы для проектирования

Свежие записи

Металлический каркас здания

Металлические каркасы одноэтажных зданий.

Стальной каркас одноэтажных производственных зданий имеет такую ​​же конструктивную схему, что и железобетонный каркас. Применяют стальные каркасы при строительстве предприятий металлургии, машиностроения и других производств с большими пролетами и значительными крановыми нагрузками. Наиболее целесообразно применять такие каркасы в сейсмических районах.

Главными элементами каркаса (рис. 1) являются поперечные рамы, которые выполняют из колонн, ферм, ригелей и балок.

Рис. 1. Элементы стального каркаса: 1 — колонны; 2 — подкрановые балки; 3 — вертикальные связи между фермами; 4 — стропильные фермы; 5 – вертикальные связи (в гребне фермы) 6 — растяжки (на уровне нижнего пояса ферм) 7 — прогоны; 8 — вертикальные крестовые связи (между колоннами) 9 – горизонтальные крестовые связи (на уровне нижнего пояса ферм)

Принцип работы несущего каркаса состоит в том, что пространственная жесткость обеспечивается системой связи и наличием жестокости узлов. Современные программы позволяют выполнять пространственный расчет каркаса целиком, что более полно отражает работу конструкций.

Для предварительных расчетов допускается выполнение расчета каркаса по упрощенной схеме, когда отдельно рассчитываются рамы в поперечном и продольном направлении здания.

Предварительной расчет поперечной рамы позволяет определить основные сечения каркаса и назначить тип узлов соединения. Жесткость поперечной рамы должна обеспечиваться жесткостью узлов, т.к. система связей в поперечной раме, как правило, не предусматривается. Самая распестрённая схема поперечной рамы: жесткое крепление колонн к фундаментом и шарнирное крепление ригелей к колоннам. В некоторых случаях, ригеля имеют жесткое крепление к колонне, что приводит к уменьшению сечения ригеля и увеличению сечения колонны. Такая схема целесообразна при небольшой высоте колонн или при наличии мостовых кранов.

Предварительный расчет продольной рамы позволяет определить систему продольных связей, которые воспринимают ветровую нагрузку, а также выполнить расчет прогонов покрытия, стеновых прогонов, подкрановых балок и подстропильных ферм.

Конструкции световых и аэрационных фонарей должны учитываться при расчете поперечных рам, т.к. их наличие влияет на схему снеговых нагрузок и оказывает влияние на передачу нагрузок на ригель. Основное назначение фонарей – естественное освещение и естественная вентиляция, что особенно актуально в многопролетных зданиях с большими пролетами.

Помимо основных несущих конструкций, металлические каркасы включают в себя различные вспомогательные площадки, лестницы, кронштейны и другие элементы, учет которых зависит от значений передаваемых нагрузок.

Подкрановые конструкции воспринимает основные усилия от мостовых кранов, они могут быть выполнены в виде дополнительных ветвей колонн. При небольшой грузоподъемности, подкрановые конструкции совмещают с основными колоннами, при этом подкрановые балки или фермы опираются на консоли, приваренные к основным несущим колоннам здания.

Подстропильные фермы применяют при большом шаге колонн, который может быть продиктован технологическими процессами предприятия, а длина панелей или прогонов не позволяет перекрыть весь пролет. В таких случаях устанавливают подстропильные фермы, на них устанавливают стропильные фермы, а на них уже кладут прогоны или плиты покрытия.

Система связей устанавливается вдоль здания и по покрытию здания. Стеновые и кровельные панели создают дополнительную жесткость, но их работу в расчетах, обычно, не учитывают. Иногда дополнительно предусматривают монтажные связи, которые устанавливаются на период монтажа.

Система фахверка служит для крепления стенового ограждения. Различают фахверковые колонны, фахверковые стойки и прогоны. Фахверк воспринимает ветровую нагрузку, нагрузку от стенового ограждения и затем передает их на существующий каркас и фундаменты.

Сопряжения элементов в узлах выполняют с помощью болтов, сварки и заклепок (при высоких значениях динамических нагрузках).

Типовой пролет имет длину — 18, 24, 30, 36 м и шагом колонн 6 и 12 м.

buildingbook.ru

Информационный блог о строительстве зданий

  • Home
  • /
  • Железобетонные конструкции
  • /
  • Стальные конструкции
  • /
  • Сравнение железобетона и металлокаркаса

Сравнение железобетона и металлокаркаса

В этой статье мы сравним 2-е технологии строительства промышленных зданий: металлокаркасного и железобетонного здания.

Прежде всего давайте определим что такое металлокаркасное и железобетонное здание.

Металлокаркасное здание

В металлокаркасном здании несущие элементы (колонны, связи, балки перекрытия и фермы) выполнены из стали.

Колонны выполняют преимущественно из двутавра или составного сечения из уголков, швеллеров.

Перекрытия до 12 м выполняют из прокатных или сварных балок, более 12 м из ферм. Поверх балок и прогонов монтируют профлист или кровельную сэндвич-панель. В межэтажном перекрытии иногда используют профлист как несъёмную опалубку и делают монолитное перекрытие. Также можно поверх стальных балок монтировать ж.б. перекрытия для увеличения скорости монтажа.

Жесткость каркаса обеспечивается жесткой заделкой колонн в фундамент и/или применением связей и ригелей, либо жестким соединением колонны с фермой или балкой.

Ограждающие стены, как правило, выполняют из сэндвич-панелей.

Преимущества металлокаркасного здания

— Высокая скорость монтажа, которая обеспечивается изготовлением элементов здания на заводе, а на строительной площадке элементы только соединяются при помощи болтового или сварного соединения.

— Отсутствие мокрых процессов, что позволяет вести строительство зимой без устройства тепляков.

— Меньшая нагрузка на фундамент: несмотря на то, что плотность стали выше чем у бетона, у нее и прочность гораздо выше чем у бетона и, при прочих равных условиях, здание из металлокаркаса будет легче чем из железобетона. Посоревноваться с металлом в этом показатели может только дерево.

— Нет необходимости иметь завод под рукой — элементы можно изготовить за тысячу километров от строительной площадки. При строительстве монолитного здания требуется наличие завода не далеко от строительной площадки или устройство мобильного бетонно-растворного узла, что ограничивает его применение в районах Крайнего Севера или Дальнего Востока.

— Металлокаркасное здание легко модернизировать под новые требования при модернизации производства. Элементы легко демонтируются, усиление несущих элементов производится просто приваркой к существующему усиливающего элемента (полосы стали или профиля). При этом усиление конструкции может производится без демонтажа элементов. Иметь способ модернизировать промышленное здание без существенных вливаний финансовых средств очень важно для успешной деятельности предприятия. Установка нового оборудования может потребовать постройки нового здания, если старое не удовлетворяет условиям технологии. В этом случае рациональнее реконструировать здание чем сносить здание и строить новое.

— При демонтаже здания металл можно переплавить, что позволяет повторно использовать данный материал. Это, на мой взгляд, одно из самых важных преимуществ металлокаркасного здания для промышленности. Жизненный цикл пром.здания может быть совсем малым т.к. меняются технологии, из-за дорожания земли или по другим причинам рационально перенести производство в другое место, а старое здание не имеет смысла модернизировать. В этом случае использовать металл для переплавки гораздо эффективнее и экологичнее, чем выбрасывать железобетон на свалку.

— Возможность перенести здание в другое место. Здание можно не только демонтировать, но и смонтировать заново в другом месте. Выполнить это можно не во всех случаях, но иногда можно хотя бы частично. Например очень часть можно встретить бывшие в употреблении кровельные фермы с демонтированного здания.

— Есть множество типовых проектов складов, пром.зданий, административных зданий, что позволяет уменьшить срок проектирования, изготовления и строительства.

— Простота контроля за расходом материала. Иногда это очень важно т.к. не заметно своровать колонну или балку не получится в отличии от бетона, цемента.

— Для монтажа требуется меньше строительной техники, и в большинстве случаев можно ограничится краном.

— Возможность сделать большие пролеты здания. Хотя можно использовать стальные фермы и в железобетонном здании.

Недостатки металлокаркасного здания

— Одним из самых больших недостатков металлокаркасного здания является низкая пожаростойкость конструкций. Несмотря на то, что металл не горит, он очень сильно теряет свои несущие способности при пожаре. Существуют способы для увеличения пожаростойкости, но они приводят к удорожанию и увеличению срока строительства здания. Существуют специальные окрасочные материалы, которые могут увеличить пожаростойкость стальных конструкций до 30 минут. Для большей защиты применяют конструктивную пожарозащиту (обшивка металлоконструкций минеральной ватой, гипсоволокнистыми листами или обетонирование конструкций).

— Низкая коррозионная стойкость, однако при правильном проектировании и эксплуатации этой проблемы нет. Конструкции должны быть хорошо окрашены, регулярно осматриваться на предмет увлажнения, появления коррозии, герметичности конструкции. При правильной эксплуатации конструкции будут служить вечно.

— Более высокая стоимость по сравнению с железобетонными зданиями. Если по близости есть завод по производству бетона, то молонит будет дешевле (на Севере и Востоке нашей страны с этим можно поспорить т.к. там бетон раза в 3 дороже чем в других регионах России). Хотя если мы будем сравнивать не только показатели по общей стоимости, но и разнице во времени на постройку и упущенной прибыли предприятия от работы в это время, то металлокаркас, возможно, выиграет и монолита. Кроме того при строительстве зимой стоимость монтажа мололита возрастает т.к. необходимо прогревать бетон. В каждом конкретном случае нужно сравнивать варианты, но обычно кто что умеет, тот то и строит.

Железобетонное здание

В железобетонном здании несущие конструкции (стены, перекрытия) выполнены из армированного бетона.

Здание может быть монолитным или из сборных железобетонных конструкций (часть элементов изготавливается на заводе, а затем соединяются на площадке при помощи сварки выпущенной арматуры и замоноличивания участка).

Жесткость каркаса обеспечивается жесткой заделкой колонн в фундамент, жестким соединением колонны с перекрытием, использованием диафрагм (монолитных стен).

В промышленном строительстве не редко железобетонные и стальные конструкции используют вместе, например изготавливают колонны из железобетона, а жесткость каркаса обеспечивается наличием стальных связей. Перекрытие тоже может быть из стальных конструкций т.к. использование стальных ферм при больших пролетах более рационально чем использование монолита или плит перекрытия.

Для ограждающих конструкций также можно использовать сэндвич-панели, либо выполнить стены из блоков и утеплить снаружи.

Преимущества железобетонного здания

— Более низкая стоимость по сравнению с металлокаркасным (имеется ввиду там, где бетон имеет не завышенную стоимость). Этот вопрос уже поднимал выше, в каждом отдельном случае необходимо рассчитывать, но в большинстве случаев это утверждение верно.

— Высокая пожаростойкость конструкции. Бетон не сильно изменяет свои свойства от воздействия температуры и защищает арматуру.

— Высокая коррозионная стойкость, которая обеспечивается защитой арматуры бетоном.

— Высокая скорость монтажа при использовании готовых заводских изделий. По скорости монтажа может посоревноваться с металлокаркасным зданием если все изделия выполнены на заводе и на строительной площадке не требуется производить монолитных работ.

— Большой ассортимент готовых железобетонных изделий (плиты перекрытия, колонны, фундаментные блоки).

— Также как и у металлокаркасных зданий есть достаточно много типовых серий зданий.

Недостатки железобетонного здания

— Самым главным недостатком является наличие мокрых процессов при строительстве, что ограничивает, либо затрудняет монтаж конструкций в зимнее время, но это относится к монолитным конструкциям.

— Большие сроки строительства монолитного здания по сравнению с металлокаркасом. Это в основном связано с тем, что бетону нужно время для набора прочности (100% прочности бетон набирает за 28 дней).

Читать еще:  Заливка пола жидким стеклом

— Усилить железобетонные конструкции при реконструкции более затратно и трудоемко чем в металлокаркасном здании.

— Можно еще добавить как недостаток сложность обследования здания т.к. чтобы узнать какая арматура находится в колонне или балке необходимо вскрывать её, но это только при отсутствии проектной документации на здание, что встречается нередко.

— Более ограниченные возможности при реконструкции по сравнению с металлокаркасом.

— Более высокие нагрузки на фундамент.

Вывод

Нельзя сказать что одна технология явно лучше другой, в каждой есть свои плюсы и минусы. Нет плохих материалов, есть не правильное их применение.

Кроме того очень часто в металлокаркасном здании испозуются ж.б. элементы и наоборот. Хорошим примером является использование ж.б. колонн и стальных ферм в промышленном здании, что позволяет сэкономить на колоннах, обеспечить пожаростойкость конструкции и при этом сделать большой и легкий пролет здания.

По стоимости эксплуатации здания практически не отличаются, единственное металлокаркасные здания требуют периодического осмотра на предмет появления коррозии и обновление огнезащитного покрытия (при ее наличии).

Также не корректно сравнивать металлокаркасное и железобетонное здание по теплоизолирующим способностям — в обоих случаях каркас закрывается современными утеплителями снаружи и не контактирует с внешней средой, не создает мостика холода (естественно при грамотном проектировании).

При выборе технологии строительства нужно ответить на несколько вопросов:

— Какие строительные материалы и другие ресурсы доступны на месте строительства?

— Какие сроки строительства?

— Какие противопожарные требования предъявляются к зданию?

— Какие технологические требования предъявляются к будущему зданию?

— Продумать способы доставки материалов на строительную площадку.

— Предусмотреть возможность расширения и модернизации производства.

Железобетонный каркас зданий: сборный, металлический и деревянный (основные элементы)

Железобетонный каркас применяют в процессе возведения многоэтажных зданий и частных домов. Соблюдение техники строительства и использование надежных материалов придаст прочности сооружению.

Преимущества и недостатки

Железобетонные каркасы незаменимы при сооружении высотных зданий, т.к. обладают отличной прочностью. При частном строительстве допустимо выбирать материалы с менее хорошими характеристиками. В связи с этим использование стального каркаса железобетонного при частном строительстве является экономически необоснованным.

Основные преимущества применения материала:

  • высокая несущая способность;
  • огнестойкость;
  • длительная эксплуатация;
  • малые эксплуатационные расходы;
  • надежность конструкции;
  • затраты на производство таких изделий намного ниже, чем на конструкции из камня или металла;
  • длина пролетов позволяет создавать большие помещения без дополнительных опор (перегородок, колонн).

Недостатки материала:

  • большая плотность;
  • необходимость выдержки до приобретения прочности;
  • высокая звуко- и теплопроводность;
  • трудоемкость ремонтных работ, усиления конструкции;
  • материал может покрыться трещинами из-за усадки и силовых воздействий.

Виды, где используется в строительстве

Технология строительства железобетонных каркасных конструкций

От типа металлической конструкции и количества этажей зависит способ возведения здания. Различают сборные, монолитные и комбинированные конструкции.

Первый вариант имеет ряд преимуществ:

  1. Отсутствие необходимости подогрева рабочего места зимой, что существенно экономит затраты на энергоресурсы.
  2. Возможность оставлять железобетонные материалы на стройке, что обеспечивает непрерывность процесса сборки конструкции.
  3. Уменьшение необходимости непрофессиональной рабочей силы.
  4. Наличие дополнительного пространства, которое отсутствует при монолитном строительстве.
  5. Элементы каркаса изготовляются на заводе, что позволяет обойтись без сварочных работ.
  6. Быстрота сооружения здания.
  7. Достижение прочности сразу после установки.

Сборные конструкции

Конструкция таких каркасов предполагает наличие железобетонного фундамента. На нем монтируют колонны с промежутками 6-12 м. Для фундаментных балок применяют бетон марок 200-400. Эти элементы будут служить опорой несущим стенам. Балки размещают так, чтобы уровень пола был на 3 см выше их верхней стороны. Пустое пространство заливается бетоном. Для этого подходит марка 100.

Для того чтобы пол был защищен от промерзания, а также, чтобы на нем не сказывалось влияние почвы на балки, производят гидроизоляцию. Большие конструкции возводятся при помощи колонн 1.020, приспособленных к нагрузке до 500 т, что равняется 10 этажам. Наружные стены возводят из ячеисто-бетонных блоков, уложенных в 1 ряд. Благодаря нулевой жесткости сохраняется пластичность фасада. Блоки укладывают на балки или плиту перекрытия.

При строительстве несущей конструкции из блоков маленького размера кладку можно производить в 1 или несколько слоев. На этапе конструирования подобного строения нужно убедиться, что кладка не служит опорой каркаса. Толщина стен подбирается с учетом теплоизоляционных требований. В жилых домах этот параметр должен быть равен 50 см.

Ячеисто-бетонные блоки подходят и для внутренних перегородок (между комнатами, квартирами). Эти стены являются для каждого этажа самостоящими. Во время планирования толщины перегородок и перекрытий в первую очередь учитываются требования звукоизоляции (больше 50 дБ).

Существуют нормативные документы для расчета параметра. Он зависит от используемых блоков, раствора, бетона и пр. Избавиться от посторонних звуков поможет минплита, которой заполняются пустоты. Плотность материала должна находиться в пределах 80-100 кг/м³.

Рекомендуемая толщина межкомнатных стен — 12 см, звукоизоляционный параметр — минимум 43 дБ.

Сборный каркас чаще всего применяется при возведении 2-5-этажных промышленных построек. Если строится более высокое здание, требующее больших крановых нагрузок, то целесообразно использовать стальное основание. Его составляющие (колонны, ригели и связующие элементы) бывают сплошные или решетчатые. Их изготавливают из швеллеров, уголков и прочих профилей, скрепленных при помощи сварочного аппарата.

Сборно-монолитные каркасы

При применении таких каркасов можно снизить трудоемкость работ и уменьшить их срок, сохранив основные достоинства монолитных конструкций.

В этом варианте колонны и балки бетонируются в опалубке с тонкими стенками и квадратным сечением. Стыки арматуры и опалубки замоноличиваются, когда колонны и балки заливаются бетоном.

Монолитный каркас

Монолитный каркас можно соорудить при помощи как съемной, так и несъемной опалубки. Второй тип чаще применяется для возведения невысоких частных домов. После того как опалубку заливают бетоном, она соединяется с другими элементами и выполняет роль несущей конструкции. В современном строительстве ее изготавливают из разных материалов, в т.ч. из пенопласта.

В зависимости от конструкции опалубки бывают 2 видов:

  1. Щитовой. Опалубку такого типа создают из отдельных деталей, которые соединяются специальными крепежными элементами. Таким образом формируют емкость для заливки бетона, который станет основанием будущей постройки.
  2. Туннельный. Опалубку приобретают в собранном виде, из-за чего такой тип конструкции подойдет не для всех монтажных работ. Купленные изделия не подлежат изменениям. Их заполняют раствором сразу после установки.

После завершения работ по укладке бетона необходимо перейти к его уплотнению: это убережет конструкцию от образования пустот. Для выполнения задачи подойдут специальные инструменты (глубинный, а также поверхностный вибратор и пр.).

При помощи уплотнения монолитный каркас станет максимально прочным. После завершения процесса переходят к армированию конструкции. Особенности технологии позволяют реализовывать различные дизайнерские идеи.

Повышение эффективности монолитного каркасного жилья

Несмотря на то что монолитный каркас приобрел доверие строителей, его свойства постоянно улучшают: повышают прочность, снижают расход материалов. Для достижения этих целей применяют бетоны более высоких марок. Благодаря этому удается снизить расход арматуры и стоимость постройки. Каркас здания считается эффективным, если армирование превышает 3%.

Монолитную конструкцию оптимизируют следующими способами:

  • по марке бетона;
  • по сечению железобетонных компонентов;
  • по проценту армирования в бетоне.

При возведении монолитного здания руководствуются способом, который предполагает заглубление коробки сооружения на 2 этажа. При помощи этого метода удается сделать конструкцию максимально надежной, т.к. нагрузки передаются высокопрочным пластовым почвам.

Несмотря на эффективность, эта технология редко применяется при возведении домов высотой до 3 этажей включительно. Причина заключается в высокой стоимости такого строения (сооружение деревянной опалубки, применение дорогостоящей техники и пр.). При обустройстве невысоких зданий чаще применяют сборные каркасы, которые обладают достаточной прочностью, при этом стоят намного дешевле.

СРАВНЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЗДАНИЙ СО СТАЛЬНЫМ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫМ КАРКАСОМ И БЕСКАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ

Одной из основных задач, разрешаемых конструктором при проектировании сооружений, является правильный выбор материала и схемы конструкции, который можно произвести только на основе технико-экономического анализа с учетом местных особенностей.

Основными технико-экономическими показателями, которые должны быть положены в основу выбора конструкций, являются:

  1. удобство эксплоатации;
  2. габарит конструкции и увязка с планово-архитектурным решением;
  3. сроки возведения;
  4. трудоемкость;
  5. расход материалов;
  6. вес здания;
  7. размеры строительной площадки;
  8. стоимость здания.

Перечисленные основные показатели не являются постоянными и зависят от целого ряда факторов. Таковыми факторами являются: общая конфигурация здания, плановое решение, высота здания, пролеты перекрытий, высота этажей, величина нагрузок, наличие строительных материалов и цены на них, наличие и квалификация рабочей силы, объем производимых работ и приспособленность к индустриальным и скоростным методам изготовления.

Перечисленные выше основные показатели не являются исчерпывающими для окончательного суждения о целесообразности той или иной конструкции. Окончательный выбор может быть сделан только с учетом местных условий и состояния промышленности. Однако эти показатели необходимы для полного представления о целесообразности того или дру того вида конструкции.

Перейдем к анализу технико-экономических показателей стального каркаса и сопоставлению их с соответствующими показателями зданий из других материалов.

Удобство эксплуатации

Условия нормальной эксплуатации сооружения предъявляют к стальному каркасу следующие требования:

Огнестойкость

В отношении огнестойкости стальной каркас при надлежащей его защите от огня мало уступает кирпичным и железобетонным зданиям и вполне может быть отнесен к огнестойким сооружениям.

Прочность и жесткость

Сталь, как известно, является строительным материалом наибольшей прочности, а поэтому стальной каркас обладает наибольшей прочностью я жесткостью, вполне отвечающими требованиям хорошей и безаварийной работы сооружений.

Долговечность и надежность

Надлежащая защита металла от коррозии (которую легко осуществляют предохраняющие каркас от огня оболочки), а также применение специальных сталей делают каркас долговечным.

Надежность стального каркаса обеспечивается высокой стандартностью свойств стали, точностью изготовления, а также неоднократным контролем. Так, контролю подвергаются и металл, идущий в производство, и конструкции как в процессе изготовления на заводе, так и во время монтажа.

Простота ухода и ремонта

Уход за металлом состоит в периодическом возобновлении защитных от коррозии покрытий металла; если этими покрытиями являются массивные слои бетона или другого материала стен, никакого специального ухода за металлом не требуется. Это ставит его в равные условия с кирпичными и железобетонными зданиями.

Высокая прочность стали почти исключает возможность местных повреждений. В отдельных случаях, если таковые все же будут иметь место, поврежденные элементы могут быть легко исправлены или, заменены, в т 6 ], проведенные для 6-этажного здания, показали, что железобетонные колонны в нижнем этаже отнимают 1,045% полезной площади, в то время как металлические—только 0,32%, т е. при стальных колоннах полезная площадь увеличилась на 0,725%. По исследованиям Гавранека [«], проведенным для здания в 9 этажей, увеличение полезной площади при применении стальных колонн составляет 1,5%. Для 12-этажного здания этот показатель возрастает до 2,26% и имеет дальнейшую тенденцию к росту с увеличением высоты здания.

Применение для железобетонных каркасов спиральной п жесткой арматуры вместо гибкой несколько уменьшает их габариты. Так, железобетонный каркас с жесткой арматурой, примененный для здания в 22 этажа, дал уменьшение полезной площади здания по сравнению со стальным каркасом на 0,83%, вместо 2—3% при железобетонном каркасе с гибкой арматурой. Применение стального каркаса эффективнее,- нежели железобетонного, также и но конструктивной высоте. По исследованиям Шпигеля [ с ]. каждое перекрытие при металлическом каркасе дает экономию в конструктивной высоте в размере 20 см, или около 6% от полной высоты здания. Этот фактор весьма существенен, так как приводит к экономии на высоте стен, перегородок, трубопроводов, лифтовых путей и т. п.. что ведет к заметному снижению полной стоимости здания.

Уменьшение габаритов конструкции при применении металлического каркаса весьма существенно сказывается не только на выигрыше полезной площади, но и на полной стоимости здания. Вышесказанное можно подтвердить следующим примером. Положим, что железобетонный каркас дешевле металлического на 15%. Пусть стоимость каркаса составляет 15% от полной стоимости здания; стоимость стен, перегородок, трубопроводов и других частей здания, зависящих от высоты здания — 25%. Выигрыш при применении металлического каркаса составляет в полезной площади 15 % и в высоте 6%, благодаря чему полная стоимость здания, отнесенная ч 1 л 1 — полезной площади, будет при стальном каркасе на 0,5% меньше, чем при железобетонном.

Этот пример с достаточной убедительностью показывает, что в целом ряде случаев стальной каркас за счет уменьшения габаритов может характеризоваться либо одинаковыми, либо более выгодными экономическими показателями, отнесенными к 1 м г полезной площади, несмотря на большую стоимость самого стального каркаса по сравнению с железобетонным

Сроки возведения

Развитие производительных сил советской страны и ряд указаний партии и правительства ставят перед строителями условия быстрейшего возведения и ввода сооружений в эксплуатацию. В свете этих условий сроки возведения сооружений приобретают особо важное значение.

Стальной каркас, как правило, изготовляется на заводах, а монтаж его производится специализированными организациями. Поэтому

стальной каркас наиболее полно отвечает требованиям индустриализации и скоростным методам монтажа. Здания из других материалов изготовляются и монтируются на месте постройки, а следовательно их возведение в меньшей степени поддается механизации. Этим объясняется возможность возведения стального каркаса в более короткие сроки. Широкие возможности стандартизации и типизации отдельных элементов стального каркаса приводят к серийности и упрощению изготовления, а следовательно к еще большему сокращению сроков возведения сооружений. Зимние и летние условия возведения стального каркаса почти одинаковы, в то время как для железобетонных и кирпичных зданий в зимнее время требуется специальным уход и специальные устройства (например тепляки и др.), что значительно усложняет и затягивает производство работ. Возможность немедленной после возведения сдачи в эксплуатацию также значительно сокращает сроки возведения стального каркаса.

Из разобранного видно, что здания со стальным каркасом можно возводить в рекордно короткие сроки, и с этой точки зрения стальные каркасы стоят вне конкуренции.

Трудоемкость

В связи с тем, что элементы стального каркаса изготовляются на заводах, все операции по их изготовлению максимально механизированы. Сборка стального каркаса заключается в установке и соединении между собой заранее изготовленных деталей. Подъем и установка элементов производятся механизированным способом при помощи специальных кранов (фиг. 519). Соединение элементов на монтаже с помощью заклепок и сварки сводится до минимума, благодаря чему и связанные с этим операции трудоемки. Широкая возможность стандартизации и типизации конструкций приводит к упрощению элементов конструкций и к серийности, а следовательно также и к уменьшению трудоемкости. Таким образом все операции изготовления и монтажа стального каркаса значительно менее трудоемки, нежели для любого другого материала.

В зданиях с железобетонным каркасом работы производятся главным образом на строительной площадке’. Работы, производимые на площадке по вязке арматуры, установке опалубки, перемещению сыпучих и бетонных масс, уходу за бетоном и др., весьма кропотливы и трудоемки. Хотя работы по возведению железобетонных каркасов в настоящее время и широко механизированы, тем не менее они более трудоемки по сравнению с возведением стального каркаса.

Расход материалов

Выбор материала для зданий производится в зависимости от местных условий, причем в первую очередь конечно отдается предпочтение материалам, получаемым на месте. Дать какие-либо указания о выборе материала без учета местных особенностей невозможно. Эта задача и не входит в рассмотрение настоящего курса, поэтому ниже дается только сравнение расхода металла для железобетонного и стального каркасов.

Согласно исследованиям Академии коммунального хозяйства при СНК РСФСР расход металла на железобетонный каркас примерно на 50% меньше, чем на стальной (фиг. 520). Значительно больший расход металла на стальной каркас по сравнению с железобетонным вполне понятен и объясняется тем, что в стальном каркасе все нагрузки воспринимаются одним металлом, в то время как в железобетонном каркасе металл работает совместно с бетоном.

Количество металла, потребное для стального каркаса зданий, зависит от формы и высоты здания, его размеров, нагрузки, шага колонн и целого ряда других факторов. Поэтому дать точные указания о расходе ме талла на каркас очень трудно. Ниже приводятся данные по расходу металла для обычного вида зданий по данным СССР и США.

Читать еще:  Как прорубить проем в бетонной стене

Из приведенных данных видно, что расход металла по нашим и иностранным проектировкам примерно одинаков.

Вес здания

Вес здания до некоторой степени является обобщающим показателем расхода матералов и трудоемкости, а также загрузки транспорта. В общем можно сказать, что чем меньше .вес здания, тем меньше затрачено материалов, тем меньше трудоемкость его возведения и тем оно целесообразнее со строительной точки зрения. Правда, для высоких и узких зданий иногда необходимо повышать пес для обеспечения их устойчивости, но эти случаи чрезвычайно редки и могут рассматриваться как особые.

При равных условиях современные здания со .стальным каркасом имеют значительно меньший вес (до 50%), чем здания из других материалов, а следовательно

требуют меньшей затраты строительных материалов, меньше загружают транспорт, менее трудоемки и быстрее могут быть возведены.

Для шестиэтажного здания, исследованного Шпигелем, установлено, что нагрузка передаваемая с одной колонны на фундамент, составляет при железобетонном каркасе 342 т, а при стальном каркасе — 302 т; это дает увеличение веса при железобетонном каркасе на 13%: По данным Гавранека для девятиэтажного здания разница достигает 16,8%. Сравнение веса здания, отнесенного к 1 л 8 объема, показывает, что в современных зданиях со стальным каркасом вес здания составляет около 300 кг/м 3 , в то время как для кирпичных зданий он доходит до 500—700 кг/м а .

Размеры участка, занимаемого строительной площадкой

В условиях строительства больших городов и особенно в их центрах весьма часто под строительные площадки отводятся небольшие площади, благодаря чему размещение подсобных помещений, складов и материалов связано со значительными трудностями.

Элементы стального каркаса изготовляются на заводе и привозятся на место строительства готовыми, причем доставку их всегда можно со гласовать с графиком возведения сооружения. Благодаря этому отпадает необходимость в большом количестве подсобных помещений и складов, что значительно сокращает потребные размеры строительной площадки. Следовательно при малых площадках здания со стальным каркасом возводить легче, чем здания из других материалов.

Стоимость здания

Стоимость здания резко колеблется в зависимости от места их постройки. развития промышленности, пен на строительные материалы и ряда других факторов. Ниже приводятся данные по сравнению стоимости зданий, выстроенных из разных материалов, по нашим и заграничным данным.

Приводимые стоимости по разным странам между собой конечно несравнимы, так как соотношение цен на строительные материалы и рабочую силу, подготовленность промышленности и экономическое с стояние стран неодинаковы; тем не менее они могут служить для сравнения выгодности применения той или другой конструкции для каждой страны в отдельности.

Стоимость зданий с увеличением их высоты растет примерно по закону прямой (см. график на фиг. 522).

На графике фиг. 523 приведены сравнительные стоимости по этажам шестиэтажного каркаса из стали и железобетона по данным Франка и Шпигеля (Германия) LB] .

Из графика видно, что разница в стоимости железобетонного и .стального каркасов невелика, причем стальной каркас становится экономически более выгодным по Шпигелю [й , начиная с двухэтажного здания, а по Франку с четырех- и пятиэтажного.

Сравнение стоимости зданий со сплошными стенами и со стальным каркасом (по немецким данным) показывает выгодность .применения стального каркаса, начиная со зданий в 3 этажа (фиг. 524). Американские исследования показывают выгодность применения стального каркаса даже для одноэтажных зданий.

Приведенные данные о стоимости показывают экономическую выгодность применения стального каркаса даже в низких зданиях. В тех случаях, когда в силу каких-либо особенностей стальной каркас оказался бы заметно дороже железобетонного, все же ему следовало бы отдать предпочтение, учитывая, что стоимость стального каркаса составляет примерно 7—15% от полной стоимости здания (см. .график на фиг. 525) и таким образом приводит лишь к незначительному удорожанию всего здания при наличии экономии в полезной площади и объеме здания.

На основе всего разобранного можно сделать заключение, что здания со стальным каркасом имеют .все преимущества .перед зданиями, выполненными из других материалов, и отказываться от применения стального каркаса следует только в тех случаях, когда металл необходим для других более нуждающихся в нем отраслей народного хозяйства.

Рамный каркас стального здания

Рамная каркасная система — это удобная конструкция, состоящая из металлических балок, а также колонн и ригеля. Все это между собой крепится и создает рамную конструкцию. Крепеж в соединительных частях рамы осуществляется за счет соединительных болтов. Прибегая к полному усилению все детали удобно соединяются между собой. Вместо крепительных компонентов могут послужить высокопрочные болты, а также использование сварочного аппарата. Согласно новой систематизации происходит модернизирование и увеличение устойчивости конструкций.

Предназначение рамного каркаса

Система рамного каркаса обычно предназначается для построения любых жилых зданий, а также некоторых промышленных складов, сооружений, производственных помещений, и так далее. При помощи металлического каркаса можно будет соорудить здание высотой в 12 этажей. В дальнейшем осуществляется в виде сборных монолитных железобетонных конструкций. Колонны, а также ригеля в данном случае могут быть исполнены в виде сборной железобетнной конструкции. Для перекрывания применяются основные железобетонные сборные плиты с внутренним пространством.

Диафрагма жесткости обычно исполняются в монолитном варианте. Но совместно с ними иногда используют сборные железобетонные плиты. В виде наружной, а также внутренней стены обычно можно использовать небольшие материалы, возможно, применение крупных элементов.

Преимущества построения

Система всей конструкции рамного сооружения обычно предназначается для построения при хороших условиях, а также при условиях увеличенной сейсмичности площадки под строительство. Увеличение эффективной работы данных задач зачастую зависит от решений, связанных проектированием и построением жилых зданий, а также всевозможных общественных строений используемых конструкций, где также в наличии имеются основные технологические структуры производства строительного материала. Но данный проект наделен еще множеством разных преимуществ.

В области повышенной опасности рамный каркас был прекрасно оценен со стороны оптимальной затраты на покупке строительных товаров, а также при обеспечении строительства с основными и значительно приемлемыми показателями качества всей систематизации. Но все же, исполнение нормативного требования по полному обеспечению конструкционной надежности данной системы с использованием сборно-монолитных материалов популярных моделей ИИС- 04, 1020.1 — 2с сопрягается с дополнительными сложностями:

  • Применение основного числа предметов, которые наделены опалубочной формой, а также некоторыми конструктивными компонентами.
  • При установке появляется необходимость вмонтировать железобетонную перемычку над несколькими проемами во внутренних, а также наружных стенках строения.
  • Использования предварительного усиления при создании ригеля.

В данном случае вполне сложной считается определенная технология по процессу бетонирования, в том числе и прогревания монолитной опорной части ригеля в один из построечных условий при пониженной температуре.

Согласно с этим, проектировщики Кузбасса предложили лучшие предложения по техническому решению, где были модернизированы имеющиеся конструкции на основном конструкционном строении. На основании сборно-монолитного металлического каркаса, была полностью сформулирована концепционные проекции совершенно новейшей систематизации рамного построения. Именно данный вопрос в последнее время очень часто обсуждалась в правительстве, а также по поводу этого были посвящены очередные публикации СМИ.

К основным рамносвязевым конструкциям относятся все строительные системы, где использована несущая система жесткости в одностороннем расположении. Данные направления могут обеспечиваться жесткими рамными сооружениями, а также в другом варианте соединяться — диафрагмой жесткости. В данном случае (важнейшего направления) могут решиться все аналогичные конструкции вместе с рамными систематизациями, а общая жесткость построения в перпендикулярном направлении, согласно плоскостям рамы, может быть обеспечено диафрагмами вертикального расположения. Рамные варианты систем наделены высочайшим качеством по сравнению со связевыми конструкциями в целом.

Монтаж каркаса

Примером для формулировки конструкционных схем построения с рамными каркасами. В продольном построении трехэтажного здания связываются при помощи регелей, в результате образуют рамы с жесткими соединениями. В поперечном же образуются связевые плитки, облегченные для установки.

Практически все перекрытия могут собираться из заранее напряженной много пустотной плиты, изготовленной из облегченного бетонного материала, толщина, которой составляет всего 22 сантиметров. Чтобы полностью обеспечить жесткостью строения в любом поперечном расположении в торцовой части могут быть вмонтированы диафрагмы жесткости вертикального направления. Практически все соединительные детали могут быть исполнены при помощи сварочного аппарата, где все арматурные выпуски свариваются между собой.

К рамным каркасным конструкциям также обычно относятся каркасы, где использованы направления в качестве рамообразных сооружений, которые также способны устроить диафрагму жесткости. Все это в основном участвует в важнейшем восприятии нагрузок горизонтально расположения, и способны обеспечить полную устойчивость. В подобных систематизациях основным назначением рамного каркаса может стать полное снижение изгибов при перегружении элементной системы вертикального направления.

Любые рамные систематизации могут в дальнейшем дополнены стальными конструкциями, этим образуют систему с жесткими подключениями, которые частенько увеличивают общую жесткость систематизации в целом. К этому варианту рам можно отнести и системы, наделенные специальными поясами для жесткости.

Каркасы зданий.

Отдел продаж:
  • +7 (495) 134-55-67
    (Московский)
  • 8 (800) 555-64-48
    (Федеральный)

Доставка, настройка и консультация БЕСПЛАТНО

Лицензионные СН-2020, ТСН-2001, РЖД, ТСНБ-2001, ФЕР-2017

30% скидка на недельные курсы

Каркасом называются конструкции, несущие нагрузку от перекры­тий здания и ограждающих конструкций (стеновых панелей и покры­тия), — это колонны, ригели, балки, фермы и связи. Здания, в кото­рых нагрузка от перекрытий распределяется на стены (из кирпича или блоков), называются бескаркасными. При этом раздел «Каркас» в сме­тах отсутствует. Сметная стоимость ригелей балок, ферм и связей в таких случаях включается в разделы «Перекрытия» и «Покрытия», а отдельно стоящих колонн — в раздел «Стены».

А. Каркас железобетонный монолитный

Каркас образуют железобетонные колонны и балки, устройство ко­торых нормируется в сб. 6 «Конструкции бетонные и железобетонные монолитные».

Подсчет объемов работ по устройству монолитных железобетонных конструкций заключается в определении объема укладываемого бетона в м3 и массы устанавливаемой арматуры и закладных деталей в т.

Объем бетона, уложенного в конструкции, определяется по проек­тным данным или подсчитывается по размерам конструкций с указа­нием вида и марки бетона.

Масса устанавливаемой арматуры указывается с разделением по видам арматуры и маркам стали, а масса закладных деталей и анкерных болтов- отдельно по каждой разновидности. Масса арматуры и зак­ладных деталей принимается по проектным спецификациям.

Объем железобетонных колонн надлежит определять по их сече­нию, умноженному на высоту колонн с подразделением в зависимости от высоты (до 4 м, до 6м, и более 6 м) и от периметра сечения (до 2 м, до Зм, до 4 и более 4 м).

Высоту колонн следует принимать:

а) при ребристых перекрытиях — от верха башмаков до нижней поверхности плит;

б) при каркасных конструкциях — от верха башмаков до верха ко­лонн;

в) при безбалочных перекрытиях — от верха башмаков до низа ка­пители.

При наличии консолей их объем включается в объем колонн.

Из монолитного бетона с армированием выполняют фундамент­ные балки, балки перекрытий, подкрановые и обвязочные на высоте от опорной площадки до 6-и более 6 м; при высоте балок до 500, до 800 и более 800 мм; балки с жесткой арматурой высотой до 900 и более 900мм; пояса в опалубке и без опалубки.

Объем железобетонных балок и прогонов следует определять по их сечению, умноженному на длину, с подразделением по высоте балок: до 500, до 800 и более 800мм.

Длина прогонов и балок, опирающихся на колонны, принимается равной расстоянию между внутренними гранями колонн. Длина прого­нов и балок, опирающихся на стены, определяется с учетом длины опорных частей, входящих в стены. Сечение прогонов или балок при­нимается при каркасных конструкциях и отдельных балках полное, при ребристых перекрытиях — без учета плиты. При наличии вутов их объем должен включаться в объем балок.

Объем бетона в конструкциях с жесткой арматурой (сердечником) принимается за вычетом объема сердечника.

Объем жесткой арматуры в колоннах и балках определяется деле­нием массы металла в т на объемную массу (7,85т/м3).

Массу стальных накладных изделий, устанавливаемых на стыках сборных железобетонных колонн многоэтажных производственных зда­ний и опорных консолей наружных стен следует определять по специ­фикациям к проекту.

Б. Каркас сборный железобетонный

Конструкции сборного железобетонного каркаса включают колон­ны разного вида, балки перекрытий, стропильные, подстропильные, под технологическое оборудование, ригели перекрытий и покрытий, стро­пильные, подстропильные фермы. Нормы на их установку даны в сб. 7 «Бетонные и железобетонные конструкции сборные»:

  • в производственных и жилых общественных зданиях — на 100 шт.;
  • в зданиях специального назначения — на 100 м3 конструкций.

Количество элементов, их марки, масса со ссылками на соответ­ствующие ГОСТы приводятся в спецификациях к проекту.

При подсчете объемов работ конструкции следует группировать в соответствии с их параметрами, принятыми в нормах и расценках.

Колонны одноэтажных и многоэтажных зданий, устанавливаемые в стаканах фундаментов:

  • прямоугольного сечения — глубина заделки колонн до 0,7 и бо­лее 0,7 м, масса колонн до 1, 2, 3, 4, 6, 8, 15 и 25 т;
  • двухветвевые, оканчивающиеся двумя ветвями- база колонн от 1,1 до 1,5 и более 1,5 м, глубина заделки до 0,95 и более 0,95 м, масса колонн до 5, 10 15 и 30 т;
  • двухветвевые, оканчивающиеся сплошным сечением — база колонн 1,5-1,7 м, глубина заделки более 0,95 м, масса колонн до 15 и 30 т;
  • двухветвевые составные- отметка верха фундамента, 0,15-1 м, масса блока до 30 и более 30 т (при наибольшей массе составных частей колонн до 15 и 20 т);
  • колонны многоэтажных зданий, устанавливаемые на нижестоя­щие колонны и капители:
  • колонны (без установки накладок) массой до 2, 3, 5 и более 5 т;
  • капители массой до 4 и более 4 т. Колонны в жилых и общественных зданиях:
  • устанавливаемые в стаканы фундаментов или на нижестоящие колонны массой до 2, 3 и 4 т;
  • со стальными сердечниками, устанавливаемые на фундаменты и на нижестоящие колонны, массой до 3 и 4 т.

Балки, ригели и фермы, устанавливаемые:

в одноэтажных производственных зданиях и сооружениях:

  • балки перекрытия (при свободном опирании) массой до 1, 3, 5 и 10 т;
  • балки подкрановые массой до 5 и 12 т при массе колонн до 10, 15 и более 15 т;
  • балки обвязочные;
  • стропильные балки и фермы пролетом до 6, 9, 12, 18, 24 и 30 м, массой до 3, 6, 10, 15, 20 и 30 т при длине плит покры­тий до 6 и 12 м;
  • подстропильные балки и фермы при массе стропильных или подстропильных конструкций до 10, 15 и 20 т;

в многоэтажных производственных зданиях и сооружениях:

  • ригели перекрытий и покрытий при жестких узлах длиной до 6 и 9 м, прямоугольные с полками;
  • балки при свободном опирании (под технологическое обору­дование) массой до 2 и 5 т;

в жилых и общественных зданиях:

  • балки ростверка и перекрытий массой до 1 и З т;
  • ригели массой до 1, 2, 3, 5 и 6 т.

Затраты на установку анкерных болтов и закладных изделий в бе­тонных и железобетонных конструкциях следует определять дополни­тельно в тоннах.

В. Каркас металлический

Монтаж каркасов из металлических конструкций нормируется по сб. 9 «Конструкции металлические». Основной расчетный измеритель, при­нятый в нормах и расценках — 1 т конструкций. Ограждающие конструк­ции из алюминия, перегородки, потолки подвесные, полы, покрытия и стены из профилированного настила, оконные блоки со стеклопакетами имеют измеритель 100м2, нормы и расценки на установку подкрановых путей, монорельсов, плинтусов, подвесных путей даны на 100 м.

Масса стальных конструкций принимается по спецификации к чертежам КМ с добавлением 1% на массу сварных швов (для конст­рукций, требующих сварки) и 3% к итогу на уточнение массы при разработке рабочих чертежей КМД.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector