Здания из металлоконструкций.

Здания из металлоконструкций.
В современном строительстве все большей популярностью пользуются
быстровозводимые здания из металлоконструкций различного назначения.
Данная технология позволяет в кратчайшие сроки и с минимальными
затратами построить капитальное строение необходимого размера и
функционального использования, в том числе жилые дома,
производственные цеха, торговые павильоны, ангары и складские
помещения, гаражи и пр. При этом существует возможность свободной
внутренней планировки здания, добавление к нему дополнительных
помещений и этажей, а также его быстрый демонтаж при необходимости.
Преимущества зданий из металлоконструкций
Основными достоинствами использования металлоконструкций при
возведении различных зданий являются:






минимальные сроки строительства;
низкая себестоимость сооружения;
простота и технологичность монтажа;
небольшой вес конструкции, не требующий мощного фундамента;
высокая пожаробезопасность и сейсмоустойчивость;
удобная транспортировка строительных элементов к месту сборки.
Виды зданий из металлоконструкций
По устройству несущего каркаса здания из металлоконструкций могут быть:



пролетными;
блочными (ячеистыми);
зальными.
Пролетная конструкция зданий характерна для производственных объектов с
продольным технологическим циклом (конвейерные производства,
автомойки, склады и ангары из металлоконструкций и т.д.).
Блочный тип строений считается универсальным и чаще всего используется
для постройки жилых домов, торговых центров, павильонов, офисных зданий
и пр.
Здания зального типа сооружаются при необходимости получения большой
площади внутреннего пространства, свободного от опорных колонн. При
этом применяются специальные крупногабаритные изделия усиленной
конструкции.
Технология постройки зданий из металлоконструкций
Основой быстровозводимых зданий является несущий каркас, изготовляемый
из металлических конструкций в виде опорных колонн и установленных на
них поперечных балок (ферм). Каркас здания монтируется на заранее
подготовленный фундамент из монолитного или сборного железобетона с
закладными элементами, к которым крепятся опорные колонны. Между
собой элементы конструкции скрепляются при помощи болтовых
соединений, заклепок или сварки.
После полной сборки несущего каркаса он обшивается снаружи
профнастилом или другими видами листовых материалов. При
необходимости также выполняется внутренняя отделка помещений. Для
утепления здания между наружными и внутренними поверхностями
размещаются теплоизоляционные материалы. Для обшивки несущего каркаса
могут также применяться специальные сэндвич-панели, не требующие
дополнительной отделки и утепления.
Металлоконструкции производственных помещений и других
крупногабаритных сооружений различного назначения изготавливаются из
углеродистых низколегированных сталей, имеющих наилучшие показатели
на прочность и растяжение под нагрузкой. Для небольших строений чаще
используются изделия из легкосплавных металлов.
ТИПОВЫЕ МЕТАЛЛОКАРАКАСНЫЕ
ЗДАНИЯ НА ОСНОВЕ ЛМК
В современном строительстве зданий промышленного и коммерческого
назначения, широкое распространение получили каркасные здания малых и
средних пролетов на основе легких металлических конструкций.
Производственные цеха, склады, ангары, торговые центры, спортивные
комплексы и многие другие объекты, в настоящее время наиболее часто
возводятся из легких металлоконструкций, обладающими рядом
преимуществ перед традиционными материалами. ЛМК довольно
экономичны за счет малой металлоемкости, обладают существенной
унификацией, высоко технологичны при изготовлении и монтаже, большая
степень заводской готовности в отдельных случаях позволяет осуществлять
поставки укрупненными блоками, так же удобны в транспортировке.
Позволяют в кратчайшие сроки встраивать в существующие типовые схемы
конструкций здания новейшие технологические разработки.
В своей основе такие здания представляют собой стальной рамный каркас
на облегченном фундаменте с ограждением из профилированного листа и
синтетического утеплителя, хотя в зависимости от назначения строения и
архитектурных требований, так же в ограждающих конструкциях
применяются плиты, строительные блоки, кирпич, пеноблоки и т.п.
СЕРИЯ 400-0-26.84 «Здания из рамных конструкций коробчатого
сечения типа «ОРСК» Разработчик: «Гипроспецлегкконструкция» и
«ЦНИИпроектстальконструкция». Чертежи КМД на стальные рамные
конструкции каркаса выпущены под шифром 135.00.00.00.00.
Данная серия разработана на здания
промышленных предприятий, для производств с неагрессивными и
слабоагрессивными средами при нормальной влажности.Представляют собой
рамные конструкции коробчатого сечения на основе легких металлических
конструкций с легкими ограждающими конструкциями комплектной
поставки. Применяются в следующих климатических зонах: с I-IV по
скоростному напору ветра, с I-III по весу снегового покрова, с расчетной
температурой наружного воздуха до минус 650С, с расчетной сейсмичностью
до 9 баллов.
По конструктивному решению, здания типа «Орск», являются:
одноэтажными, однопролетными (допускаются двух-пролетные), пролетами
18 и 24 м, бескрановыми с высотой в плане 6980 мм и с мостовыми кранами
грузоподъемностью до 5т, высотой 8180 мм. Каркас здания состоит из
двухскатных рам с уклоном ригелей 1,5%, устойчивость каркаса
обеспечивается развязкой рам при помощи связей и прогонов, с торцов
устанавливаются стойки фахверка. В крановых зданиях для опирания
концевых подкрановых балок устанавливают дополнительные стойки.
Рама каркаса состоит из двух стоек и двух полуригелей, которые
монтируются при помощи фланцевых соединений на высокопрочных болтах.
Коробчатое сечение элементов рам образуются двумя швеллерами и листом с
продольной гофрой. В качестве несущего элемента кровли используется
профилированный стальной настил, укладываемый по прогонам.
Подкрановые балки принимать по серии 1.426.2-3.
СЕРИЯ 1.420.3-15 «Стальные конструкции каркасов типа «Канск»
одноэтажных производственных зданий» Разработчик:
ЦНИИПромзданий», «ЦНИИпроектстальконструкция»
Серия 1.420.3-15 разработана для
производственных одноэтажных зданий с пролетами 18 и 24 м, с количество
пролетов от одного до пяти. Возможно использование в следующих
климатических районах строительства: III район по скоростному напору
ветра, I-V районы по весу снегового покрова, с расчетной температурой до
минус 650С, с сейсмичностью до 7 баллов включительно. Для
несейсмических районов и районов с расчетной температурой минус 400С и
выше, допускается строительство зданий протяженностью до 228м, для
сейсмических районов и районов с температурой до минус 650С,
допускаемая длина не более 156м. Здания типа «Канск» используются как в
бескрановом варианте, так и с установкой мостовых кранов легкого и
среднего режимов работы грузоподъемностью от 5 до 20т, или с подвесными
кранами грузоподъемностью 1…3,8т. Шаг колонн для однопролетных зданий
6м, многопролетных – 6 и 12м. Стеновые ограждения легкие трехслойные
сендвич-панели или железобетонные панели, кровля легкая из
профилированного листа с утеплителем.
Конструктивно каркасы зданий состоят из сплошностенчатых рам,
прогонов и панелей кровли, так же в состав входят стойки торцового и
продольного фахверков, пути подвесного транспорта и крановые эстакады.
Жесткость каркаса обеспечивается установкой вертикальных связей.
Колонны изготавливаются из прокатных широкополочных двутавров, ригеля
из тонкостенных сварных балок, соединения между собой фланцевые на
высокопрочных болтах. Прогоны запроектированы из прокатных профилей
для шага рам 6м, стойки фахверка из холодногнутых тонкостенных профилей
коробчатого сечения и из сварных С-образных профилей. Подкрановые
балки типовые принимать по серии 1.462-1.
СЕРИЯ 1.460.3-14 «Стальные конструкции покрытий производственных
зданий типа «МОЛОДЕЧНО» пролетами 18, 24 и 30м с применением
замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного
сечения» Разработчик: «ГПИ Ленпроектстальконструкция»,
«ВНИПИпромстальконструкция», ВНИКТИстальконструкция»,
«Молодечненский ЗМК»
Колонны каркаса для покрытий типа «Молодечно»
разработаны в серии 1.424.3-7 в.3 «Стальные колонны одноэтажных
производственных зданий, оборудованных мостовыми опорными
кранами»Покрытия типа «Молодечно» предназначены для одноэтажных
производственных зданий пролетами 18,24 и 30м, с использованием ферм и
связей из гнутосварных профилей и рулонной кровли по стальному настилу
без прогонов с уклоном 0,015. Рекомендованы к применению в отапливаемых
зданиях с неагрессивной или слабоагрессивной средой для следующих
климатических районов: I-V по скоростному напору ветра, I-V по весу
снегового покрова для зданий без перепада высот и I-IV в зданиях с
перепадами высот, с расчетной температурой наружного воздуха до минус
400С и выше, а также ниже минус 400С, расчетной сейсмичностью до 8-9
баллов в I-III районах по снеговому покрову.
Конструкции применяются в однопролетных и многопролетных зданиях с
шагом стропильных ферм 4м, шаг колонн по средним рядам 12м, по крайним
6 и 12м. Колонны используются стальные и железобетонные, стены из
сендвич или керамзитобетонных панелей, высота зданий до низа ферм не
более 18м. Здания бескрановые или с мостовыми кранами легкого, среднего
и тяжелого режимов работы грузоподъемностью до 50т.
Покрытие состоит из стропильных ферм которые устанавливаются на
подстропильные фермы или балки, которые в свою очередь опираются на
колонны через стальные надколонники. На верхнем поясе стропильных ферм
закрепляется профнастил, нижние пояса раскрепляются вертикальными
связями и распорками. Стропильные фермы двухскатные с параллельными
поясами и равномерной треугольной решеткой с нисходящими опорными
распорками. Соединение элементов ферм — сварное бесфасонное.
СЕРИЯ 1.420.3-36.03 «Каркасы стальные типа «УНИТЕК» с одно и
многопролетными рамами пролетами 15,18,21,24 и 30м» Разработчик:
ООО «НИИПСФ «УНИКОН», ОАО «Уралтрубпром», ОАО
«Союзлегконструкция»
Стальные каркасы типа «УНИТЕК» — универсальные Трубчатые
Конструкции одноэтажных производственных зданий с применением
конструкций их гнутосварных квадратных и прямоугольных профилей,
разработаны для применения в отапливаемых и холодных зданиях без кранов
и с мостовыми подвесными кранами грузоподъемностью до 5т.
Предназначены для строительства в климатических районах: I-V по весу
снегового покрова, I-IIV по ветровому давлению, в несейсмических и в
районах с расчетной сейсмичностью до 9 баллов. Основными несущими
конструкциями каркаса являются рамы из гнутосварных труб,
расположенных с шагом 6м. Устойчивость и жесткость каркаса в продольном
направлении обеспечиваются системой вертикальных связей и распорок, в
поперечном конструкциями несущих рам. Жесткость покрытия задается
горизонтальными связями по ригелю рамы. Прогоны стен и покрытия
выполнены по разрезной схеме и изготавливаются из прокатных или гнутых
швеллеров. Горизонтальные и вертикальные связи по каркасу и фахверку –
крестовые гибкие выполнены из круглой стали диаметром 20 и 24 мм.
Распорки между рамами изготавливают из гнутосварных труб. Все заводские
соединения сварные, монтажные на втулках и на высокопрочных болтах.
Ограждающие конструкции из профилированного листа или сендвичпанелей.
КАРКАСНЫЕ ДОМА ИЗ ЛЕГКИХ
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ (ЛМК). Технологии скоростного
строительства появились в середине прошлого века, одно из
основных направлений — строительстве жилых домов на основе легкого каркаса
с последующим утеплением пролетов и обшивкой стен. Пионерами каркасного
домостроения традиционно считаются канадцы, которые на протяжении почти
двух веков совершенствуют данную технологию. В последние
десятилетия появились множество инновационных теплоизоляционных
материалов и разработок в области энергоэффективного использования
ресурсов, благодаря чему каркасное строительство распространяется по всему
миру.
Первоначально, для каркаса использовали дерево. Вертикальные стойкистолбы соединяли горизонтальными ригелями, прочность и устойчивость
строения достигалась использованием раскосов – диагональных балок.
Промежутки между элементами каркаса заполняли каменной кладкой с
внутренней теплоизоляцией из соломы, стружек, опилок и т. п., на глиняной
связке. Однако дерево – при высыхании дает усадку, изменяется конфигурация
досок и геометрия всего строения. Древесина подвержена гниению, хорошо горит,
легко поражается грызунами, грибками и насекомыми. Легкие металлоконструкции
лишенные недостатков деревянных конструкций, завоевывают все большую
популярность в индивидуальном жилом строительстве. Использование металла
для каркасов удобнее и практичней. С использованием легких металлических
конструкций (ЛМК) в наши дни строятся не только торговые центры, терминалы,
спортивные комплексы и другие знания общественного назначения, но и мало- и
многоэтажные офисные и жилые здания.
Фундамент для зданий из ЛМК обычно свайный, столбчатый с легким
ростверком или простейший ленточный. Так же, высокая жесткость
металлического каркаса позволяет устанавливать его прямо на подсыпку из слоя
щебня или на железобетонные плиты. На практике технология возведения домов
без фундамента применяется при обустройстве вахтовых поселков в северных
районах. Несущий каркас дома принимает на себя все весовые, ветровые
нагрузки, вес снега и пр. и передает его на фундамент. Каркас здания – сложный
комплекс, образующий пространственную структуру, с увязанными между собой
элементами. Вертикальные колоны принимают нагрузку от прогонов, стеновых
ограждающих конструкций, перекрытий, стропильной системы и
т.п. Диагональные связи не позволяют конструкции «сложиться». Размеры
элементов конструкций находятся в пределах унифицированных рядов. Длина,
ширина и высота имеют размеры, кратные 3, 4 и 6. Такое решение позволяет
изготавливать унифицированные элементы промышленным способом, а значит
позволяет снизить цену металлокаркаса конечному потребителю. Колоны и
ригели каркаса изготавливают из профилированной прямоугольной трубы,
заполнение пролетов, изготовление проемов под окна, установка дополнительных
балок перекрытия, с целью облегчения конструкции, делается из гнутого профиля
(швеллера).
Достоинства металлического каркаса для
строительства домов индивидуального проживания:
- отсутствие усадки и коробления;
- соблюдение геометрии здания и возможность создания любых архитектурных
форм;
- надежность – структура металла однородная, расчетные характеристики
полностью совпадают с реальностью, запасы минимальные;
- легкость конструкции здания – прочность стали обеспечивает малую толщину
элемента каркаса;
- невысокая цена – облегчение конструкции сооружения приводит к уменьшению
фундамента, упрощению стен, новые материалы тоже используются в меньшем
количестве, уменьшается трудоемкость строительства;
- возведение возможно в любое время года;
- простота массового производства;
- не повреждается гнилью, жучками и пр.
Изготовление на заводе позволяет провести предварительную сборку
важнейших узлов в цехе, разобрать их и упаковав, отправить в виде готового
«домокомплекта» с чертежами и подробной инструкцией по сборке. Часто на
заводе собирают блоки высокой степени готовности, подходящие для перевозки
автотранспортом. Например, габаритными размерами — 3,0х2,8х9,0 или
3,0х2,8х12,0. Эти блоки легко монтируются на стройплощадке как детский
конструктор, в ширину, в высоту и в длину, получая готовые дома в короткие
сроки (не только одно-, но и двух- и трех-этажные).
Основными недостатками стальных конструкций являются невысокая
огнестойкость и низкая коррозионно-стойкость, в связи с чем приходиться
применять дополнительные меры по защите металла. Для защиты от коррозии
используется грунтовка и стойкое лакокрасочное покрытие. Так как стальной
каркас укрыт частями ограждающих конструкций, защищающих от влаги снаружи и
пара изнутри, то требование к покрытию – выдержать срок эксплуатации
каркасного здания. В качестве лакокрасочных материалов используются
грунтовки, эмали, краски и лаки. Требования к виду защиты, числу слоев и
суммарной толщине покрытий, для придания металлам необходимых
огнезащитных и коррозионностойких свойств, более подробно описано в СНиП
2.03.11-85.
В качестве внутренних ограждающих конструкций используются гипсокартонные
или гипсоволоконные плиты, ОСП, ДСП и т. п. материалы, в промежутке между
которыми укладывают эффективную теплоизоляцию. Изнутри ее укрывают
пароизоляцией, а снаружи – ветрозащитной мембраной, поверх которой с
помощью обрешетки устраивается вентиляционный канал. На обрешетку крепятся
профлист или сайдинг. Иногда используют сэндвич-панели или СИП-панели,
имеющие замки «шип-паз». Крепятся панели длинными кровельными саморезами
с широкими головками. Изготовленные на заводе с высокой точностью, такие
варианты внешних ограждающих конструкций не требуют высокой квалификации
монтажников, имеют большую прочность, хорошую степень теплоизоляции.
Жилой дом на основе каркаса из легких
металлоконструкций (ЛМК) имеет значительно меньший вес, чем дом из
традиционных материалов. Вес каркаса в пересчете на полезную площадь дома
составляет от 20 до 30 кг. Полный вес готового дома – от 130 – 140 до 200 кг/кв. м.
Такой дом можно построить в стесненных городских условиях без применения
грузоподъемных механизмов. Высокоэффективная теплоизоляция позволяет
обеспечить все современные требования по энергоэффективности, а значит
снизить затраты на отопление и кондиционирование. Применение недорогих
натуральных материалов, в т. ч. и утеплителей позволяет обеспечить
экологичность дома. Срок службы каркаса, обеспеченного современной
антикоррозионной защитой может достигать 100 лет. Отсутствие «мокрых»
процессов в строительстве позволяет строить зимой. Ограничение в этом случае
будет только от мороза. Эксплуатация зданий обходится недорого, т. к.
поврежденные элементы легко заменяются.