Висячее многопролетное покрытие промышленного здания

 

Изобретение относится к строительным конструкциям многопролетных промышленных зданий и может быть использовано для гражданских и общественных зданий с висячими покрытиями. Задача, решаемая изобретением, состоит в снижении материалоемкости и улучшении эксплуатационных характеристик здания. Предложенное техническое решение позволяет увеличить жесткость многопролетного висячего покрытия в 1,4 - 1,6 раза по сравнению с традиционными висячими конструкциями. При этом затраты металла на несущие конструкции уменьшаются на 8 - 15%. Висячее многопролетное покрытие состоит из колонн 1, гибких несущих нитей 2, связанных посредством подвесок 3 с балками жесткости 4 и с продольными балками 5, оттяжек 6, соединяющих оголовки надбалочных наклонных стоек 7 с анкерными фундаментами. Также соответствующие оголовки надбалочных наклонных стоек 7 одного продольного ряда колонн 1 соединяются между собой продольными бортовыми балками 8, а кроме того, еще либо плоскими связевыми элементами 9, либо - крестообразными связевыми элементами. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к строительным конструкциям многопролетных промышленных зданий и может быть использовано для гражданских и общественных зданий с висячими покрытиями.

В строительстве известны конструкции многопролетных промышленных зданий, состоящих из рам со сквозными ригелями, к которым прикрепляются балки пути для передвижения подвесных кранов [1] Недостатком данных конструкций является их высокая материалоемкость при увеличенных пролетах.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является висячее покрытие, включающее гибкие несущие нити, подвески, балки жесткости и колонны с наклонными надбалочными стойками [2] Данное конструктивное решение было принято для рассредоточения несущих канатов, что позволяет упростить узлы соединения несущих нитей к оголовкам колонн, а также с подвесками. Однако, данная схема не оказывает влияние на улучшение деформативных свойств (жесткости) покрытия, что приводит к дополнительным затратам, направленным на стабилизацию конструкции (увеличение сечений несущих элементов, применение пилонных канатов и т.п.) Задача, решаемая изобретением, состоит в снижении материалоемкости и улучшении эксплуатационных характеристик здания.

Предложенное техническое решение позволяет увеличить жесткость многопролетного висячего покрытия в 1,4-1,6 раза по сравнению с традиционными висячими конструкциями. При этом затраты металла на несущие конструкции уменьшаются на 8-15% Висячее многопролетное покрытие промышленного здания, включающее колонны с надбалочными наклонными стойками, к верхним концам которых присоединены продольные бортовые балки и гибкие несущие нити с прикрепленными к ним посредством подвесок балками жесткости и продольными балками для выполнения указанной задачи снабжено соединяющими надбалочные стойки связевыми элементами, а две надбалочные стойки каждой колонны симметрично наклонены поперек направления пролета под углом к горизонту, определяемым зависимостью: tgα , где α угол наклона надбалочных стоек к горизонту; L пролет здания; n количество панелей (расстояний между узлами) балки жесткости; h_o вертикальная проекция надбалочных стоек.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена изометрическая схема фрагмента предлагаемого многопролетного покрытия в случае, когда связевые элементы соединяют верхние концы надбалочных наклонных стоек, установленных на одной колонне, а на фиг. 2 в случае, когда связевые элементы перекрестно соединяют верхние концы надбалочных наклонных стоек смежных в продольном направлении колонн.

Висячее многопролетное покрытие промышленного здания состоит из колонн 1, гибких несущих нитей 2, связанных посредством подвесок 3 с балками жесткости 4 и с продольными балками 5, оттяжек 6, соединяющих оголовки надбалочных наклонных стоек 7 с анкерными фундаментами. Также соответствующие оголовки надбалочных наклонных стоек 7 одного продольного ряда колонн 1 соединяются между собой продольными бортовыми балками 8, а кроме этого, еще либо плоскими связевыми элементами 9 (фиг. 1), либо крестообразными связевыми элементами 10 (фиг. 2).

При загружении балок жесткости 4 одного из пролетов покрытия нагрузка посредством подвесок 3 передается на гибкие несущие нити 2. Возникающий в гибких несущих нитях 2 распор передается на узлы соединения этих элементов с надбалочными наклонными стойками 7, продольными бортовыми балками 8 и связевыми элементами 9 (или 10).

Надбалочные стойки 7 наклонены под углом к горизонту, определяемым следующей зависимостью: tgα , где α угол наклона надбалочных стоек к горизонту; L пролет здания; n количество панелей (расстояний между узлами) балок жесткости;
h_o вертикальная проекция надбалочных стоек.

Ввиду наклонности надбалочных стоек 7, часть продольных сил возникающих в них воспринимается не только колоннами 1, но и балочной системой, состоящей из балок жесткости 4 и продольных балок 5, благодаря чему значительно увеличивается пространственность работы конструкции, а следовательно и происходит уменьшение усилий в несущих элементах.

Как видно из приведенной выше зависимости, угол наклона α характеризует степень перераспределения возникающих усилий с колонн 1 на балки 4 и 5. Чем ближе будет угол наклона α к вертикальному, тем больше будут усилия в колонне 1 и меньше в балках 4 и 5, и наоборот. В пределе висячая система может выродиться в обычную конструкцию с вертикальными надбалочными стойками. Таким образом, варьируя угол наклона α, за счет компановочных параметров здания (пролет, шаг колонн, вертикальная проекция надбалочных наклонных стоек и т. д. ), можно добиваться оптимального распределения напряжений в несущих элементах покрытия, а следовательно и уменьшения расхода материала на каркас.

Продольные бортовые балки 8 перераспределяют оставшиеся усилия на соседние поперечники по всей глубине пролета, как неразрезные балки, что также улучшает жесткость висячей системы. В случае, если верхние концы надбалочных наклонных стоек 7 соединяются плоскими связевыми элементами 9 (фиг. 1), то оставшаяся часть распора, через упомянутые связевые элементы 9, передаются на смежный узел второй надбалочной наклонной стойки 7 этой же колонны 1, где она перераспределяется на второй линии продольных бортовых балок 8. Кроме того, часть усилий воспринимается второй наклонной стойкой 7. Оставшаяся часть распора передается на несущие элементы соседнего пролета, где будут происходить аналогичные перераспределения усилий. Если верхние концы надбалочных наклонных стоек 7 соединяются крестообразными связевыми элементами 10 (фиг. 2), то оставшаяся часть распора через данные элементы передаются на соответствующие узлы соседних поперечников, где будут происходить аналогичные перераспределения усилий и передача их на несущие элементы соседних пролетов. В крайних пролетах оставшиеся усилия через оттяжки 6 передаются на анкерные фундаменты.

Надбалочные наклонные стойки 7, кроме вовлечения в работу по восприятию распоров системы балок 4 и 5, также уменьшают пролет гибких несущих нитей 2 за счет сближения их опорных закреплений, что ведет к уменьшению кинематических перемещений в висячей системе, а следовательно и ее деформативности.

Все перечисленные выше причины позволяют увеличить жесткость многопролетного висячего покрытия в 1,4-1,6 раза по сравнению с традиционными висячими конструкциями. При этом затраты металла на несущие конструкции уменьшаются на 8-15%

Формула изобретения

1. ВИСЯЧЕЕ МНОГОПРОЛЕТНОЕ ПОКРЫТИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ, включающее колонны с надбалочными наклонными стойками, к верхним концам которых присоединены продольные бортовые балки и гибкие несущие нити с прикрепленными к ним посредством подвесок балками жесткости и продольными балками, отличающееся тем, что оно снабжено соединяющими оголовки надбалочных наклонных стоек связевыми элементами, а две надбалочные стойки каждой колонны симметрично наклонены поперек направления пролета под углом к горизонту, определяемым зависимостью

где α - угол наклона надбалочных стоек к горизонту;
L - пролет здания;
n - количество панелей (расстояний между узлами) балок жесткости;
h₀ - вертикальная проекция надбалочных стоек.

2. Покрытие по п. 1, отличающееся тем, что связевыми элементами соединены верхние концы надбалочных стоек, установленных на одной колонне.

3. Покрытие по п. 1, отличающееся тем, что связевыми элементами перекрестно соединены верхние концы надбалочных стоек смежных в продольном направлении колонн.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2