2015-06-16
1611
Кудерин М.К.
Расчет одноэтажного производственного здания
Со стальным каркасом
Павлодар
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова.
Расчет одноэтажного производственного здания
Со стальным каркасом
Учебное пособие.
Павлодар
УДК 624.94.014.2. 001.24 (07.5.8)
ББК 38.54 – 022 Я73
К 88
Рекомендовано ученным советом ПГУ им. С.Торайгырова
Рецензенты:
д.т.н., профессор Нурбатуров К.А. – генеральный директор “НИИСТРОМПРОЕКТ ”
К.т.н., профессор ПГУ Ельмуратов С.К.
В учебном пособие содержится краткий теоретический материал и примеры компоновки конструктивной схемы каркаса, статического расчета поперечной рамы, подкрановой балки, колонны, стропильной фермы.
© Кудерин М.К. 2005г.
© Павлодарский Государственный Университет им. С.Торайгырова 2005г.
Содержание
Предисловие …………………………………………………… 3
Часть 1. Компоновка поперечной рамы одноэтажного производственного здания.
1.1 Разбивка сетки колонн ………………………. 4
1.2 Установка габаритных размеров
поперечной рамы здания ………………………. 5
1.3 Компоновка торцового фахверка ………………... 6
1.4 Система связей ……………………………………. 7
Пример 1. Компоновка конструктивной схемы
каркаса здания ……………………………………. 9
Часть 2. Расчет подкрановой балки.
2.1 Определение усилий ……………………………… 11
2.2 Подбор сечения подкрановой балки …………. 13
2.3 Проверка прочности подкрановой балки …………. 15
Пример 2. Расчет подкрановой балки ………………... 17
Часть 3. Расчет поперечной рамы каркаса производственного здания.
3.1 Расчетная схема рамы ……………………………... 26
3.2 Нагрузки, действующие на раму ………………… 27
3.2.1 Постоянная нагрузка ……………………………… 27
3.2.2 Снеговая нагрузка ……………………………… 28
3.2.3 Крановая нагрузка ……………………………… 29
3.2.4 Ветровая нагрузка ……………………………… 31
3.3 Статический расчет рамы ………………………. 33
3.3.1 Усилия в стойках рамы
от постоянной нагрузки ………………………. 34
3.3.2 Усилия в стойках рамы от снеговой нагрузки …... 37
3.3.3 Усилия в стойках рамы от крановых моментов …… 37
3.3.4 Усилия в стойках рамы от силы
поперечного торможения ………………………. 39
3.3.5 Усилия в стойках рамы от ветровой нагрузки …... 40
3.3.6 Определение расчетных усилий
в стойках рамы ……………………………………. 42
Пример 3. Статический расчет рамы ……………….. 42
Часть 4. Расчет и конструирование ступенчатой внецентренно - сжатой колонны.
4.1 Определение расчетных длин ………………… 58
4.2 Подбор сечения верхней части колонны …………. 58
4.3 Подбор сечения нижней части колонны …………. 63
4.4 Расчет и конструирование узлов колонны....... 65
Пример 4. Расчет и конструирование колонны …………. 70
Часть 5. Расчет строительной фермы.
5.1 Определение расчетных нагрузок ………………… 98
5.2 Определение расчетных усилий
в стержнях фермы ……………………………… 99
5.3 Подбор сечения элементов фермы ………………… 99
5.4 Расчет узлов фермы ……………………………… 101
Пример 5. Расчет стропильной фермы ………………… 103
Часть 6. Приложения …………………………………………… 118
Литература ………………………………………………….. 146
ПРЕДИСЛОВИЕ
Методическое пособие является руководством к выполнению курсового проекта по металлическим конструкциям для строительных специальностей на тему «Металлические конструкции одноэтажных промышленных зданий». В нем содержится: краткий теоретический материал и примеры компоновки, определения нагрузок, статического расчета поперечной рамы, подбора и проверки сечений подкрановой балки, колонны, стропильной фермы. В приложении пособия приведён дополнительный справочный материал, необходимый для практического расчета.
Целью курсового проекта и методического пособия к нему является закрепление теоретических знаний, приобретение навыков реального проектирования металлических конструкций.
В пособии применена международная система единиц (СИ).
1. КОМПОНОВКА ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ И КАРКАСА ОДНОЭТАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ.
Компоновка конструктивной схемы каркаса включает в себя:
- разбивку сетки колонн;
- установку схемы поперечной рамы и размеров основных несущих элементов (колонн, ригелей);
- решение системы связей по шатру и по колоннам;
- установление типа ограждающих конструкций и схемы фахверка стен.
1.1 Разбивка сетки колонн.
Согласно СН 223-62 «Основные положения по унификации объемно-планировочных и конструктивных решений промышленных зданий размеры пролета и шага колонн назначаются кратными 60 М – 6м. Торцовые колонны смещаются от разбивочной оси на 500мм. Расстояния между температурными швами должны приниматься в соответствии с характеристикой здания или сооружения и климатическим районом по СНиП II–23-81 (приложение 1)
  |
Рис.1.1
Рис. 1.2 Покрытие – холодное
Нагрузки: силовая – 200 кгс/см2 (2кН/м2),
ветровая 45 кгс/см2 (0,45кН/м2)
1.2 Установление габаритных размеров
поперечной рамы здания.
Габаритные размеры поперечной рамы по вертикали привязывают к отметке уровня пола (↓ 
000). Размеры по горизонтали привязывают к продольным осям здания (рис.1.1). В здании указываются следующие основные параметры: величина пролета здания L и отметка головки подкранового рельса (↓ ур.г.р.) (рис. 1.2). Габариты мостовых электрических кранов принимаются по ГОСТ 6711-81.
Размеры пролета здания L и пролета крана L к находятся в следующей зависимости:
L = L к + 2l, (1.1)
где l - расстояние между осью колонны и осью подкрановой
балки.
Высота здания от уровня пола до низа стропильных ферм:
Н = h1 + h2, (1.2)
где h1 – отметка головки кранового рельса, задается по условиям технологического процесса;
h2 – расстояние от головки кранового рельса до низа стропильных ферм.
Далее устанавливаются основные размеры ступенчатых колонн поперечной рамы:
h в = hб + hр + h2, (1.3)
где hв – высота верхней части колонны;
hб – высота подкрановой балки;
hр -высота кранового рельса, предварительно принимается равной 200 мм.
h н = Н – hв + (600…1000), (1.4)
где (600…1000) мм – заглубление опорной плиты башмака ниже нулевой отметки пола, тогда h = hв + hн,
Ширина верхней части колонны Вв из условия обеспечения жесткости должна быть Вв ≥(1/12)hв. Обычно Вв назначается равной 500 или 1000 мм.
Ширина нижней части колонны Вн из условия обеспечения жесткости должна быть Вн ≥ (1/20)h в обычных промышленных зданиях и Вн ≥ (1/15)h в зданиях с кранами «особого» режима работы. Ось подкрановой ветви колонны совмещают с осью подкрановой балки, тогда Вн =l+Во
где Во - привязка наружной грани колонны к оси колонны;
Чтобы кран при движении не задевал колонну l должно быть не менее
l ≥ В1 + (Вв – Во) + (60…75) мм, (1.5)
где В1 – часть кранового моста, выступающая за ось рельса, принимаемая по ГОСТ на краны. (60…75)мм, т.е зазор между краном и колонной
При определении основных параметров поперечной рамы должны быть обеспечены требования унификации.
1.3 Компоновка торцового фахверка.
Торцовый фахверк образует несущий каркас для ограждающих конструкций стен и состоит из вертикальных стоек, устанавливаемых через 6 м. или 12м. и распоров сокращающих их свободную длину. (рис. 1.3) Верхние концы стоек в горизонтальном направлении опирают на поперечную связевую ферму в уровне нижних поясов.
1.4 Системы связей.
При проектировании стальных каркасов промышленного здания должны предусматриваться связи по покрытию и вертикальные связи между колоннами. Связи по покрытию и между колоннами проектируют обычно с крестовой решеткой (рис.1.4) однако, возможны и др. конструктивные решения [ I ].
Связи по покрытию располагают:
1) В плоскости верхних поясов стропильных ферм, в торцах здания (при большой длине здания устанавливаются дополнительные связевые фермы на расстоянии не более 60м.) которые состоят из поперечных связевых ферм и продольных элементов между ними (рис.1.4а)
Продольные элементы (распорки) должны обеспечить предельную гибкость верхних поясов ферм из плоскости [l ]пр = 220
2) Поперечные связевые фермы в плоскости нижних поясов ферм, в торцах здания, температурного блока, (при большой длине здания промежуточные поперечные связи, расположенные в тех же панелях, что и поперечные связи по верхним поясам ферм), продольные связевые фермы по краям здания (рис.1.4,б)
3) Между фермами – продольные вертикальные связи, устанавливаемые по длине здания в местах расположения поперечных связевых ферм, а в поперечном направлении – в коньке, на опорах и при пролетах ферм более 30 м. в четвертях пролета.
ВЕРТИКАЛЬНЫЕ СВЯЗИ МЕЖДУ КОЛОННАМИ РАСПОЛАГАЮТ: (рис.1.4,в)
1) Ниже подкрановых балок – посредине здания или температурного блока, а при длине здания более 120 м. обычно ставят две системы вертикальных связей. Расстояние между связями и торцом здания не должно превышать допустимого [ 1 ].
2) Выше подкрановых балок – в средней части длины здания и по торцам.
 |
Рис. 1.3
а)
б)
 |
в)
Рис. 1.4
Пример 1.
КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ КАРКАСА ОДНОЭТАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ.
Пролет здания L = 36м
Длина здания 
= 108м
Продольный шаг колонн b = 12,0м
Сопряжение ригеля с колонной рамы принимаем - жёсткое.
Здание оборудовано двумя мостовыми кранами в пролёте грузоподъемностью по Q = 800/200 кН.
Отметка головки рельса h1 = 12,4 м.
а) Согласно п. 1,2: определяем вертикальные размеры:
Высота цеха Н = h + h2;
h2 = (hкр + 100) + α = 4000+100+3 00=4400мм.
где hкр - габаритный размер крана (расстояние от головки рельса до верхней точки тележки крана) см. прилож. 100 мм - зазор между верхней точкой тележки крана и низом стропильной конструкции, принимаемый по требованию техники безопасности.
α = 200...400 мм размер, учитывающий возможный прогиб конструкции покрытия. Тогда
Н - h1 + h2 – 12400 + 4400 = 16800 мм.
Этот размер должен быть кратно 600 мм. В обратном случае, производится корректировка размера h1.
