Несущие элементы покрытия

Основные функции несущих конструкций покрытия — поддержание элементов кровли, ограждающей здание от внешних атмосферных воз­действий, и передача нагрузок от веса кровли, снеговых отложений и от собственного веса всех конструкций покрытия на вертикальные несущие элементы здания (колонны). В зависимости от назначения здания, мест­ных климатических условий, характера применяемого материала в за­дачи проектирования конструкций покрытия могут входить, кроме того, обеспечение производственных помещений естественным верхним све­том, обеспечение аэрации воздуха помещений, сбор и отвод атмосфер­ных осадков, крепление системы подвесного транспорта и различных ин­женерных коммуникаций. В некоторых видах производств конструкции покрытия должны давать возможность устраивать подвесные потолки или размещать в пределах габарита несущих конструкций различное вспомогательное оборудование. Значение того или иного фактора в про­ектировании конструкций покрытия во многих случаях определяет ар­хитектурно-конструктивный облик здания и тип конструкций покрытия. Так, условия отвода атмосферных осадков определяют тип покрытий — скатных или плоских, а необходимость верхнего света и аэрации требу­ет устройства фонарей, а иногда специального пилообразного профиля кровли (шеды).

При шаге всех типов ферм 6 м прогоны выполняют из про­катных швеллеров сечением 200...240 мм в зависимости от рас­четной нагрузки. В необходимых случаях, особенно в ендовах, прогоны могут, применяться усиленные или состоять из двух швеллеров. При шаге ферм 12 м прогоны устраивают решет­чатого типа. Они имеют треугольную форму.

Типы покрытий промышлен­ных зданий

а — утепленное железобетонное; б — однослой­ное легкобетонное; в — полутеплое; г — не­утепленное (холодное) железобетонное; д — неутепленное из асбестоцементных листов; / — несущая плита покрытия; 2 — пароизоля­ции; 3 — теплоизоляционный слой; 4 —стяжка; 5 — гидроизоляционный ковер; 6 — защитный слой-гравий, втопленный в горячую мастику; 7 — легкий бетон; 8 — несущие ребра из же­лезобетона; 9 — профиль волнистого асбестоце­мента; 10 — стальной уголок; // — асбестоцементные волнистые листы; 12 — крепежный крюк; 13 — швеллер.

Большие размеры площади за­стройки современных промышлен­ных зданий вызывают необходи­мость преимущественного приме­нения внутреннего отвода атмос­ферных вод с покрытий. При этом для возможности отвода талых вод с покрытия зимой (через вну­тренние водостоки) термическое сопротивление конструкций по­крытий в зданиях с нормальным температурно-влажностным режимом принимают несколько пони­женным из расчета обеспечить нормальные теплозащитные функ­ции и одновременно дать возмож­ность непрерывного подтаивания снега на покрытии. Покрытия над неотапливаемыми зданиями и над зданиями или помещениями с из­быточными тепловыделениями от производственных процессов выпрлняют холодными из железобе­тона, асбестоцементных или ме­таллических листов без утепле­ния

В соответствии со своим функ­циональным назначением в систе­ме ограждающих конструкций по­крытия отапливаемых зданий состоят из:

1) несущих элементов покрытий, к которым относят плиты или на­стилы, опирающиеся на пролетные несущие конструкции: фермы (бал­ки) или прогоны;

2) слоя пароизоляции, укладываемого под теплоизоляцией и слу­жащего препятствием прониканию паров воздуха из помещений в тол­щу утеплителя;

3) теплоизоляционного слоя, выполняющего основные теплозащит­ные функции ограждения внутренних помещений от внешних темпера­турных воздействий;

4) выравнивающей стяжки, укладываемой поверх теплоизоляцион­ного слоя и являющейся основанием для гидроизоляционного ковра;

5) гидроизоляционного ковра, назначение которого — препятство­вать прониканию в толщу утеплителя и внутрь помещений атмосфер­ных осадков;

6) защитного слоя, предохраняющего гидроизоляцию покрытия от механических и атмосферных воздействий, а также от солнечной ра­диации.

В составе конструкции покрытий для различных видов производст­венных зданий некоторые из перечисленных элементов покрытий по условиям эксплуатации могут отсутствовать или, наоборот, приобретать особое значение. Пароизоляционный слой можно не устраивать над су­хими помещениями с относительной влажностью воздуха не более 50%. На производстве с агрессивными выделениями может возникнуть необ­ходимость в защитном слое под нижней поверхностью несущей плиты для защиты ее от разрушения. Над помещениями с влажной воздуш­ной средой возникает необходимость в усиленном слое пароизоляции.

В зависимости от конструкции и материалов покрытия отдельные его элементы могут приобретать совмещенные функции.

Осуществление на строительстве всех элементов конструкций по­крытия отапливаемых зданий требует длительных сроков и больших за­трат труда. Перенесение значительной части процессов изготовления покрытия в заводские условия дает возможность поставлять на строй­ку комплексные теплые настилы, примерами которых могут служить несущие плиты-настилы из легких бетонов (керамзитобетона, перлито-бетона), из армированных ячеистых бетонов или комбинированные пли­ты из легких или ячеистых бетонов с несущими продольными ребрами из тяжелого бетона, в которых несущие и теплоизоляционные функции совмещаются в однослойной плите.

Комплексные настилы покрытий в виде однослойных плит из легких или армированных ячеистых бетонов, не требующих дополнительного утепления, изготовляют с нанесением в заводских условиях основного гидроизоляционного слоя и пароизоляционной покраской, включая по­краску периметральных граней. Комплексные настилы могут иметь и многослойную структуру и состоять из несущей железобетонной пли­ты, слоя пароизоляции, утепления и основного гидроизоляционного слоя или из асбестоцементных или металлических скорлуп с утеплени­ем внутри, и т. д. Основное требование к комплексным настилам — обеспечение возможно более полной заводской готовности для умень­шения количества операций, выполняемых на строительстве и особенно на площади покрытия.

В состав элементов холодных покрытий, в зависимости от характера применяемых материалов, иногда входит только один несущий настил, совмещающий в себе функции гидроизоляции и защитного слоя (асбестоцементные плиты, металлические оцинкованные листы) или же они состоят из несущей плиты (железобетонной, деревянной и др.), гидро­изоляционного, а при необходимости и защитного слоя.

При выборе материалов и конструкций покрытий необходимо учиты­вать особенно важное значение покрытия в обеспечении нормальных условий эксплуатации здания. Хотя ограждающие конструкции покры­тия могут быть менее долговечны, чем несущие конструкции (имея в виду возможность периодических ремонтов отдельных элементов по­крытия), конструкции покрытия необходимо проектировать с учетом максимально возможного удлинения сроков их службы и обеспечения минимальных затрат на содержание кровли и эксплуатацию здания. В производствах с интенсивными выделениями агрессивных газов или паров при выборе материалов и формы конструктивных элементов покрытия необходимо учитывать характер и степень этих воздействий на основе учета опыта эксплуатации аналогичных производственных объектов.

В производствах со значительными выделениями лучистого тепла от печей, расплавленного или раскаленного металла или других источников тепла температура внутренней поверхности покрытия может посто­янно или периодически превышать 100°, что существенно влияет на уменьшение прочности бетонов, свойств гидроизоляционных материалов и долговечности покрытия. В этих условиях принимают меры защиты ковра от высоких температур путем усиления теплоизоляции, устройст­ва вентилируемых продухов, применяют для несущей части покрытия жаростойкие бетоны, а в необходимых случаях устраивают металличе­скую кровлю.

Особое значение при проектировании покрытия имеет возможность выполнения всех работ по его устройству в любое время года, в корот­кие сроки и с минимальными затратами труда на стройке. Эта предпо­сылка нередко связана с необходимостью устройства покрытия лишь с небольшим опережением по отношению к монтажу технологического оборудования и нередко заставляет выполнять теплоизоляцию и гид­роизоляцию покрытия в осенне-зимнее время. Удовлетворение этих тре­бований сопряжено прежде всего с обеспечением при проектировании максимальной индустриализации устройства покрытия, унификации и типизации всех его элементов для всемерного сокращения количества типоразмеров изделий, максимального укрупнения сборных элементов заводского изготовления и сокращения всех операций и процессов, рас­считанных на выполнение непосредственно на стройке, на поверхности покрытия. Это тем важнее, что при большой площади застройки со­временных промышленных зданий перемещение большого количества разнообразных материалов и изделий по поверхности покрытий пред­ставляет большие трудности и сопровождается порчей ранее выполнен­ных участков покрытия.

Для производственных зданий применяют, как правило, бесчердач­ные покрытия. Чердачные покрытия устраивают в виде исключения при строительстве некоторых многоэтажных зданий, которые по условиям производства требуют повышенной гигиеничности и недопущения кон­денсата на потолке, особенно при кондиционировании воздуха в поме­щениях. В многопролетных промышленных зданиях с производственны­ми помещениями, требующими соблюдения особой чистоты, и при необ­ходимости размещения под покрытием систем вентиляции, отопления, панельного искусственного освещения и нетяжелого вспомогательного оборудования, применяют вместо чердачных покрытий легкие подвесные потолки, более отвечающие требованиям санитарии и промышленной эс­тетики.

Формы покрытий, применяемых в промышленном строительстве, раз­деляют по характеру профиля их поперечного сечения на скатные и плоские.

В скатных покрытиях различают: пологие — с уклоном от 2,5 до 10% (рис. VI.2, а, б), с крутым уклоном — свыше 15%, с криволинейным очер­танием — сводчатые, положительной или отрицательной кривизны, ко-ноидальные и др. (рис. У1.2, в), а также пилообразные или шедовые с од­носторонним наклоном (рис. У1.2,г). Пилообразные покрытия могут иметь также, в зависимости от конструктивного решения, профиль скат­ного или криволинейного очертания.

Плоские покрытия делятся на плоские с нулевым уклоном (горизон­тальные), рассчитанные на заливку слоем воды, и плоские с уклоном к внутренним водостокам до 2,5%. Выбор профиля или формы покрытия непосредственно связан с архитектурно-конструктив­ным решением здания, с формой и конструктивной схемой несущих кон­струкций покрытий, с эксплуатационными особенностями промышленно­го здания.

Крутизна уклона связана с выбором кровельного материала или ти­па пролетных несущих конструкций. Для покрытий с крутыми уклонами применяют асбестоцементные или металлические листы. Применение плоских покрытий с заливкой слоем воды целесообразно для предохра­нения производственных помещений от перегрева солнечными лучами в условиях жаркого климата и позволяет снизить расходы на искус­ственную вентиляцию. Криволинейные очертания покрытий связаны с применением арочных и сегментных ферм и в особенности — простран­ственных систем несущих конструкций, экономически и технически целе­сообразных в строительстве большепролетных зданий с большой пло­щадью застройки.

Промышленные здания строят с внутренним или наружным отводом воды с покрытий. В современных отапливаемых зданиях применяют, как правило, внутренний отвод воды. Наружный водоотвод для отапли­ваемых зданий применяют при отсутствии на территории предприятия ливневой канализации, а также при строительстве небольших предприя­тий со зданиями шириной не более 72 м и высотой до 10 м. Применение внутреннего отвода воды нерационально в случаях строительства зданий с деревянными конструкциями покрытий.

В неотапливаемых зданиях с избыточными производственными тепло­выделениями внутренний отвод воды с покрытий устраивают в тех слу­чаях, когда режим производства обеспечивает постоянную положитель­ную температуру внутреннего воздуха в зоне покрытия и в зоне расположе­ния водосточных воронок и стояков. В тех случаях, когда применение внутренних водостоков необходимо, а технология производства не позволяет гарантировать постоянство положительной температуры в зда­нии, воронки и стояки водостоков оборудуют электрообогревом. Наруж­ный отвод воды осуществляется через переливные карнизы или через во­досборные желоба и наружные водосточные трубы. Длину ската для от­вода воды принимают для отапливаемых зданий не более 36 м, а для неотапливаемых — не более 50 м. Промышленные здания, имеющие чердачные покрытия, выполняют с наружным отводом воды. При строи­тельстве многоэтажных промышленных зданий высотой не более 10 м с чердачными покрытиями в пределах городской застройки, особенно при расположении зданий на линии городских магистральных улиц, пред­почтительно устройство внутреннего отвода воды.

Внутренний отвод воды с покрытий осуществляют через воронки и стояки в водосборный коллектор, уложенный под полом и присоеди­ненный к системе труб подземной ливневой канализации.

6) Особого рассмотрения требует вопрос о снегоотложениях на покры­тиях промышленных зданий в районах с обильными снегопадами. Вели­чина и характер снегоотложений на покрытиях определяются формой профиля покрытия. На больших поверхностях плоских покрытий снег практически не задерживается — он сдувается ветром. Не­большие отложения снега накапливаются лишь у парапетов, у бортов де­формационных швов, у заветренной стороны световых колпаков и других надстроек, выступающих над плоскостью покрытия. Эти отложения обычно невелики и не осложняют эксплуатационного режима покрытий. На покрытиях сводчатой формы многопролетных зданий снег отлагается в ендовах, а избыток его сносится ветром. Особенно вели­ки отложения снега в ендовах и на скатах покрытий, имеющих пилооб­разную форму (шедовых). Большие скопления снега образуются также на покрытиях многопролетных зданий, имеющих протяженные фонар­ные надстройки, особенно при неблагоприятном расположении фонарей относительно господствующего направления ветра в зимнее время. С фо­нарных надстроек снег сдувается в межфонарные пространства. Известны случаи, когда в особенно снежные зимы замк­нутые межфонарные пространства заполнялись снегом вровень с покрытиями фонарей. Это перегружает покрытия, затемняет фо­нари и вызывает необходимость сложных и трудоемких работ по удале­нию снега с покрытия.

Особенно опасны в отношении заносимости снегом замкнутые со всех сторон, пониженные участки покрытия, образуемые на перепадах высот смежных пролетов, при пересечении фонарей на взаимно перпендику­лярных пролетах и у торцов высоких фонарей. В таких местах на покры­тии образуются скопления снега, называемые «снеговыми мешками», вызывающие превышение расчетной нагрузки на конст­рукции покрытия и создающие большие затруднения в работе по очист­ке покрытий от снега.

Эксплуатационный режим покрытий, имеющих фонарные надстройки, становится более благоприятным, если продольные оси фонарей распо­лагаются по направлению господствующих зимних ветров и межфонар­ные ендовы не пересекаются выступающими над покрытием надстрой­ками.

В этой главе рассматривается только конструкция ограждающей час­ти покрытия, так как несущие пролетные конструкции были рассмотрены выше, во второй главе.

В этом параграфе рассмотрены конструкции покрытий, решенные по полной схеме.

Несущий настил покрытия. Наиболее распространенным видом не­сущих элементов покрытий современных промышленных зданий массо­вого строительства являются железобетонные ребристые плиты длиной 6 и 12 м (рис. VI.4) при ширине 3 и 1,5 м. Плиты шириной 3 м, как более экономичные, дающие наименьший собственный вес на 1 м² покрытий являются основным типом, а плиты шириной 1,5 м применяются как доборные. Ребристые плиты покрытий изготовляют из тяжелого железо­бетона марок 400—500 и армируют прядевой и стержневой арматурой или арматурной проволокой.

Плиты укладывают на верхние пояса железобетонных или металли­ческих ферм или балок и крепят к ним сваркой закладных деталей с замоноличиванием швов. Плиты длиной 6 м применяют при шестиметро­вом шаге колонн и при укладке ферм или балок на подстропильные кон­струкции. Плиты длиной 12 м применяют при 12-метровом шаге ферм или предварительно напряженных балок.

Применение длинномерных настилов длиной 18—24 м наиболее эф­фективно при их расположении поперек пролетов с опиранием на про­дольные ряды колонн по коротким балкам. К числу таких конструкций относятся, в частности, балки-настилы коробчатого сечения, используе­мые в качестве воздуховодов. В нижней плите такого настила устраива­ют отверстия для притока или вытяжки воздуха.

Значительно снижается вес конструкций покрытий, если плитам по­крытий придать пространственную форму. Примером может служить сводчатое покрытие, выполняемое из тонкостенных предварительно на­пряженных панелей-оболочек двоякой положительной или отрицатель­ной кривизны размером 3X12 и 3X18 м.

Такие настилы работают как тонкостенные своды-оболочки и дают значительное сокращение расхода железобетона. Такими плитами мож­но легко и удобно перекрывать здания, преимущественно бесфонарные, с опиранием плит на стены или на продольные балки, установленные вдоль шага колонн.

7) Теплоизоляция покрытий. Теплоизоляционный слой покрытий про­мышленного здания укладывают на несущий настил по слою пароизоля-

.

Характерные разрезы промышленных зданий

а—б — разрезы зданий со скатными крышами и наружным водоотводом; в — разрез здания с по­крытием по сегментным фермам с внутренним водоотводом; г — разрез здания с шедовым покры­тием и внутренним водоотводом; д — разрез здания с плоским покрытием и внутренним водоотво­дом; / — несущие колонны; 2 — пролетные несущие конструкции; 3 — покрытие; 4 — сливной карниз; 5 — световой фонарь; 6 — водосборная ендова; 7 — воронка внутреннего водостока; 8 — стояк внут­реннего водостока; 9 — внутренняя сеть труб ливневой канализации в каналах под полом; 10 — внешняя сеть подземной ливневой канализации; 11 — парапет

. Снегоотложения на покрытиях

а — на плоских покрытиях; б — на сегментных покрытиях; в — при параллельном рас­положении фонарей; г — при перепадах высот покрытий; д — «снеговой мешок» на пониженном пролете; / — колонны; 2 — несущие конструкции покрытий; 3 — покрытия; 4 — внутренний водоотвод; 5 — парапет; 6 — иллюминатор; 7 — световой фонарь; 8 — снег; 9 — световой пл

Конструкция окна, со­четающая заполнение из про­фильного стекла и оконной створ­чатой рамы: / — профильное стекло; 2 — кре­пежный уголок; 3 — прокладка из морозостойкой резины; 4 — гер­метизирующая прокладка; 5 — герметизирующая мастика; 6 — кре­пежный элемент; 7—рама панели; 8 — рама створки; 9 — стекло-пакет

Конструкция окна из холоднотянутых стальных профилей: а -— соединение нижнего пе­реплета со стеклопакетом и верхнего с одинарным стек­лом; б — примыкание переп­лета к цоколю; /— резино­вый уплотнитель; 2 — ри­гель; 3 — стекло; 4 — раск­ладка и швеллер алюминие­вые; 5 — деревянный брус;

6— нетвердеющая мастика;

7—эластичный пенополиу­ретан; 8 — нательник; 9 — стеклопакет; 10 — профиль

8—из листовой стали

Дата добавления: 2014-01-11