Как уже отмечалось в § 1.2, покрытие производственного здания состоит из кровельных (ограждающих) конструкций, несущих элементов (прогонов, ферм, фонарей), на которые опирается кровля, и связей по покрытию, обеспечивающих пространственную неизменяемость, жесткость и устойчивость покрытия в целом и его элементов.
Компоновка конструкций покрытия включает выбор ограждающих конструкций и разработку конструктивной схемы основных несущих элементов, связей и фонарей. Решение этих вопросов зависит от назначения здания, технологических особенностей производственного процесса, для которого оно предназначено, санитарно-технических, противопожарных и других требований. Необходимо также учитывать наличие производственной базы по изготовлению конструкций в районе строительства, обеспеченность монтажными механизмами и т.д.
При выборе типа покрытия (по прогонам или без них) следует учитывать присущие им достоинства и недостатки. Покрытие по прогонам собирают из относительно легких элементов, поэтому не требуются мощные монтажные механизмы, уменьшаются транспортные расходы. Собственная масса такого покрытия невелика, что приводит к уменьшению нагрузки на все нижележащие конструкции, при снижении массы конструкций уменьшаются также сейсмические воздействия. Но поскольку монтаж покрытия осуществляется "россыпью", возрастает трудоемкость
78
монтажа, причем работы на высоте требуют дополнительных мер по обеспечению техники безопасности.
Покрытие из крупноразмерных панелей более индустриально. Трудоемкость монтажа сокращается. Кровля из панелей, опирающихся непосредственно на стропильные конструкции, обладает большой сдвиговой жесткостью, что повышает эффект пространственной работы каркаса. Однако большая масса панелей требует использования более мощных монтажных механизмов.
Покрытие по прогонам. Прогоны устанавливают на верхний пояс стропильных ферм. Для того чтобы в поясе фермы не возник дополнительный изгибающий момент, целесообразно обеспечить опирание прогонов в узлах фермы, т.е. увязать шаг прогонов со схемой фермы.
Шаг прогонов зависит от несущей способности кровельного настила. Применяют различные типы настилов (см.п.1.2.1) и увязывают с ними шаг прогонов. Шаг прогонов при кровле из профилированного настила и панелей в зависимости от снеговой нагрузки принимают равным 3...4 м. В зонах повышенного снегоотложения (у фонарей, перепадов высот) шаг прогонов может быть меньше.
Холодные кровли из волнистых асбестоцементных, стальных или алюминиевых листов укладывают по прогонам, установленным с шагом 1,25...1,5 м. При использовании мелкоразмерных плит шаг прогонов (в зависимости от несущей способности плит) принимают 1,5...2 м. При использовании для кровли стального оцинкованного настила с высотой гофра 57 или 75 мм шаг прогонов назначают 3...4 м.
Беспрогонные покрытия. До недавнего времени основным типом покрытий одноэтажных производственных зданий были железобетонные панели размером 3 × 6 и 3 × 12. Собственная масса таких панелей составляет 140...210 кг/м2, что утяжеляет все нижележащие конструкции.
Для снижения нагрузок от покрытия были разработаны каркасные металлические панели шириной 1,5 и 3 м и длиной 6 и 12 м. Масса таких панелей в 4...5 раз меньше, чем железобетонных.
Утепленные стальные панели обычно состоят из каркаса, профилированного настила, эффективного утеплителя и гидроизоляционного слоя. Для пролета 12 м разработаны также панели со шпренгелем, с предварительно напряженной обшивкой и другие решения.
По сравнению с кровлей по прогонам металлические панели более индустриальны и позволяют значительную часть работ по устройству кровли перенести на заводы или в специализированные мастерские. Однако расход стали на панели по сравнению с решением по прогонам несколько
79
больше за счет дополнительных элементов, необходимых для обеспечения жесткости панелей при транспортировке и монтаже.
Неутепленные стальные панели (см.рис. 1.14, а, в) применяют в покрытиях зданий со значительными тепловыделениями. Наиболее эффективным решением являются панели из гнутого стального листа толщиной 3...4 мм (см. рис. 1.14, б). Такие панели по расходу стали не отличаются от решения из плоского листа по прогонам и широко применяются в горячих цехах.
Панели с использованием алюминиевых сплавов отличаются малой массой и высокой коррозионной стойкостью. Однако из-за высокой стоимости алюминия их применение весьма ограниченно. Целесообразно использование таких панелей в производствах с сильноагрессивными средами и в отдаленных районах, где высока стоимость транспортных расходов.
Беспрогонное покрытие может быть устроено путем укладки профилированного стального настила непосредственно на пояса стропильных ферм. Однако при применении обычных настилов с высотой гофра 57 и 75 мм шаг стропильных конструкций должен быть не более 4 м. Это решение использовано в типовой системе покрытия "Молодечно". В каждой ячейке такого здания, соответствующей шагу колонн 12 м, на подстропильные фермы устанавливают три стропильные фермы с шагом 4 м. Применение профилированного настила с высотой волны 114 мм позволяет увеличить шаг стропильных конструкций до 6 м и получить более экономичное решение.
Выбор схемы основных несущих конструкций зависит от шага колонн.
Наиболее простое решение получается, если шаг стропильных ферм равен шагу колонн. В этом случае отпадает необходимость установки подстропильных ферм. Обычно такое решение применяют при шаге колонн 6 м (см. рис. 1.9, а). При шаге колонн 12 м возможны решения как с установкой стропильных ферм только на колонны (без подстропильных конструкций), так и с введением дополнительных промежуточных ферм, опирающихся на подстропильные конструкции (см. рис. 1.9, б). Если шаг колонн более 12 м, то используют решение с подстропильными конструкциями, при этом шаг стропильных ферм должен быть кратен шагу колонн. При разном шаге колонн по крайнему и среднему рядам, например 12 м - по крайнему и 24 м - по среднему, подстропильные конструкции могут устанавливаться только по среднему ряду.
Выбор схемы несущих конструкций должен соответствовать методу монтажа. При возведении зданий сравнительно небольшой площади (до
80
5...10 тыс.м2) конструкции покрытия монтируют, как правило, поэлементным способом. При большей площади здания предпочтительнее монтаж пространственными блоками (на ячейку здания 12 × 24 м, 12 × 30 м), которые собирают на земле и устанавливают в проектное положение одним или двумя кранами (блочный монтаж). При площади покрытия 40...50 тыс. м2 используют конвейерный способ монтажа. В этом случае блок последовательно перемещают по рельсам с одной стоянки на другую, выполняя на каждой стоянке отдельные операции (от сборки металлоконструкций до остекления фонарей). Готовый блок помещают в торце здания с предварительно смонтированными колоннами и подкрановыми конструкциями на установщик (дооборудованный мостовой кран), с помощью которого доставляют на место установки в проектное положение. Специфика блочного и конвейерного монтажа требует соответствующей компоновки покрытия. Блок из двух стропильных ферм имеет консольные вылеты в обе стороны на половину шага колонн. Для обеспечения пространственной жесткости блока необходимо устройство развитой системы связей. Кроме того, каждый блок должен быть замкнут, поэтому по среднему ряду колонн приходится устанавливать две подстропильные фермы. Имеются другие особенности, которые вы должны учесть при компоновке покрытия, если намерены использовать блочный или конвейерный монтаж.
81
