Стены из облегченных конструкций

В стенах одноэтажных отапливаемых зданий, предназначенных для размещения производств с неагрессивной и слабоагрессивной средой при относительной влажности воздуха помещений не более 60%, эффективно ограждение из металлических трехслойных панелей. Их располагают вертикально, прикрепляя к горизонтальным ригелям (рис. 9.7 а), которые, в свою очередь, на болтах соединены с фахверковыми и основными колоннами.

Рис. 9.7 Стены из металлических панелей: а – фрагмент фасада; б – сечения ригелей (рядового - 1; опорного надоконного - 2; опорного подоконного - 3; стыкового - 4 и цокольного - 5); в – угловая и рядовая панели; г – соединение панелей (в шпунт симметрично по толщине панели; с кромками в виде выступов-кулачков; с соединением в шпунт несимметрично по толщине панели); д – детали стены; 1 – панель; 2 – болт М8; 3 – ригель; 4 – листовая сталь; 5 – несгораемый утеплитель; 6 – накладки для навески из полосы 40х4; 7 – колонна; 8 – мастика из пенополиуретана; 9 – оконные переплеты; 10 – легкобетонная панель.

Ригели, в зависимости от их местоположения, бывают рядовые, опорные стыковые и цокольные (рис. 9.7 б). Шаг ригелей обычно принимают от 1,8 до 3,6 м. Массу стеновых панелей воспринимают опорные и стыковые ригели. Трехслойные бескаркасные панели типа «сэндвич» изготавливают из двух облицовочных металлических листов и утеплителя из пенополиуретана, вспученного между ними в процессе изготовления, что обеспечивает его сцепление с обшивками без дополнительных средств.

Панели по очертанию поперечного сечения разделяют на три типа: первый тип выполняют с разными продольными кромками – паз, гребень, которые образуют соединение в шпунт; второй тип выполняют с одинаковыми кромками в виде «кулачков»; третий – с разными продольными кромками и соединением в шпунт – не симметрично по толщине панели (рис. 9.7 в). Длина панелей от 2380 до 11380 мм (через 600 мм). Ширина панелей 1016 мм, толщина от 50 до 100 мм.

Панели крепят к ригелям с увеличенной шайбой, а панели второго типа – в вертикальном шве специальным комплектом крепежных деталей. Панели третьего типа (рис. 9.7 г) дополнительно крепят к ригелю потайным креплением за внутреннюю обшивку самонарезающими винтами. Горизонтальные швы между панелями заполняют полосами из эластичного пенополиуретана, мастиками, а также устраивают сливы и нащельники из фасонной листовой стали.

Цоколь стен с трехслойными металлическими панелями выполняют из кирпича или легкобетонных панелей толщиной не менее 240 мм.

Существенным недостатком стен из таких панелей является их недостаточная огнестойкость, в связи с чем в зданиях необходимо предусматривать дополнительные противопожарные меры (вертикальные и горизонтальные преграды и т.п.).

Стены для отапливаемых зданий с применением профилированных оцинкованных стальных и алюминиевых листов могут быть выполнены и непосредственно в построечных условиях по методу полистовой сборки. Монтаж стен такой конструкции выполняют после установки цокольной панели и после устройства цоколя из кирпича, высота которого должна быть кратна модулю 300 мм (рис. 9.8).

Метод полистовой сборки – применяется при монтаже утепленных наружных стен в построечных условиях. Метод заключается в том, что вначале к ригелям фахверка прилепляют анкерами профилированные листы внутренней обшивки с укрепленными на них теплоизоляционными плитами (клеем или шпильками). Затем выполняют наружную обшивку из стальных оцинкованных или алюминиевых профилированных листов, которые крепят к ригелям фахверка самонарезающими винтами.

Профилированные листы внутренней обшивки с укрепленными на них теплоизоляционными плитами (клеем или шпильками) прикрепляют к ригелям фахверка анкерами. Наружная обшивка из стальных оцинкованных или алюминиевых профилированных листов крепится к ригелям фахверка самонарезающими болтами. Ширина профилированных листов 750 и 1000 мм; длина до 12 м.

Рис. 9.8 Стены из металлических профилированных листов при полистовой сборке: а – детали вертикального разреза; б – фрагмент горизонтального разреза; 1 – наружные листы; 2 – полосовая сталь толщиной 2 мм; 3 - стальная клямера; 4 – оцинкованная кровельная сталь; 5 – деревянный брус; 6 – внутренние листы; 7 – утеплитель; 8 – опорный прогон из швеллеров 160х80х5 мм; 9 – ферма (балка) покрытия; 10 – Промежуточный ригель; 11 – стальной анкер ø = 10 мм; 12 – колонна; 13 – стальной опорный столик; 14 – просмоленная пакля; 15 – оконный переплет; 16 – легкобетонная панель; 17 – слив; 18 – уголок 65х40х5; 19 – самонарезающие болты.

1. Несущие конструкции покрытия

Рассмотрим покрытия, выполненные из плоскостных конструкций, к ним относятся стропильные и подстропильные балки и фермы.

При одинаковом шаге колонн по крайним и средним рядам цеха, несущие конструкции покрытия состоят только из стропильных элементов.

В случае, когда шаг колонн по крайнему ряду отличается от шага колонн по среднему ряду (например, часто шаг колонн по наружному ряду назначается 6 м, а по среднему – 12 м) несущие конструкции покрытия состоят из стропильных и подстропильных элементов.

Выбор оптимального варианта несущих конструкций покрытия, т.е. с использованием подстропильных конструкций или без них зависит от ряда факторов:

- необходимости применения укрупненной сетки колонн по технологическим причинам;

- размеров ограждающих конструкций покрытия;

- способов передачи нагрузок на элементы каркаса.

1.а. Стропильные конструкции чаще всего выполняют в виде балок и ферм, реже в виде арок и рам.

Стропильные балки из сборного железобетона применяют при устройстве односкатных, многоскатных и плоских покрытий зданий пролетами от 6 до 24 м (рис. 7.1).

Рис. 7.1 Железобетонные балки покрытий: а – стропильные, пролетом 6 и 9 м, для покрытий с плоской кровлей; б – стропильные, пролетом 12 м, для покрытий с плоской и скатной кровлей; в – стропильные, пролетом 18 и 24 м, для скатных кровель; г – стропильные, решетчатого типа пролетом 12 и 18 м; д – подстропильная балка длиной 12 м для скатной и плоской кровель; е – крепление к колоннам стропильных балок пролетом 6, 9 и 12 м при плоской кровле; ж – то же, при скатной кровле; з – опирание стропильных балок на подстропильную; 1 – колонна; 2 – стропильная балка; 3 – стальная пластина в колонне; 4 – то же, в стропильной балке; 5 – монтажная сварка.

Балки пролетом 6 и 9 м предназначены для покрытий зданий с плоской кровлей, с подвесным подъемно-транспортным оборудованием и без него. Для покрытия зданий пролетом 6 м балки имеют тавровое, а для пролетов 9 м – двутавровое сечение (рис. 7.1 а).

Для покрытий зданий пролетом 12 м со скатной или плоской кровлей применяют балки с параллельными поясами (рис. 7.1 б) они используются при шаге колонн 6 м и допускают устройство фонарей шириной 6 м. опорная часть балок позволяет устанавливать их горизонтально или с уклоном (1:20).

Для устройства покрытий пролетом 18 м наиболее рациональны предварительно напряженные двускатные балки двутаврового сечения и решетчатого типа (рис. 7.1 в, г).

Балки двутаврового сечения можно применять для зданий пролетом 24 м с шагом 6 и 12 м с использованием подвесного транспорта грузоподъемностью до 50 т и устройством фонарей шириной 6 м. по технико-экономическим показателям такие балки являются одними из самых эффективных конструкций.

Решетчатые балки устанавливаются с шагом только 6 м, к ним можно крепить пути подвесного транспорта грузоподъемностью до 5 т.

В балках предусмотрены закладные детали (рис. 7.1 е, ж, поз. 4) для опирания на колонны или стены, а также для крепления плит покрытия, стеновых конструкций, путей подвесного транспорта и фонарей.

В целях унификации конструктивных и объемно-планировочных параметров зданий, балки пролетом 9÷24 м имеют высоту на опорах 900 мм, а балки пролетом 6 м – 600 мм.

Стропильные балки крепят к колоннам монтажной сваркой закладных деталей (рис. 7.1 е, ж). Болтовые соединения с последующей обваркой закладных и накладных деталей приводит к большому расходу стали и значительным трудовым затратам.

При несовпадении в зданиях шага колонн по наружным и средним рядам применяются подстропильные балки (рис. 7.1 д).

Высота колонн или стен, на которые опираются подстропильные балки на 600 мм короче высоты цеха, т.к. опорная часть подстропильных балок составляет 600 мм (рис. 7.1 з). Соблюдение данного условия необходимо для сохранения нижних поясов стропильных балок в горизонтальной плоскости. Крепление подстропильных балок к колоннам и стропильных балок к подстропильным производят монтажной сваркой соответствующих закладных и накладных деталей (рис. 7.1 з).

1.б. Фермы, по сравнению с балками, обладают лучшими технико-экономическими показателями:

- меньшей массой;

- возможностью использования межферменного пространства.

Фермы из сборного железобетона эффективны для перекрытия пролетов 18 и 24 м.

Эффективность сборных железобетонных ферм пролетами более 12 м (и даже 24 м) практикой не подтверждается. При таких пролетах эффективнее стальные фермы.

В зависимости от очертания стропильные фермы подразделяют на:

- сегментные;

- безраскосные;

- с параллельными поясами;

- полигональные;

- треугольные (рис. 7.2 а, д).

Рис. 7.2 Железобетонные фермы: а – сегментные; б – безраскосные; в – с параллельными поясами; г – полигональные; д – треугольные; е – подстропильные для малоуклонных кровель; ж – подстропильные для скатных кровель (в монтированном положении в покрытии).

Сегментные раскосные фермы предназначены для покрытий зданий с неагрессивной средой, а также со слабо- и среднеагрессивными газовыми средами. Их можно установить с шагом 6 и 12 м на железобетонные колонны или подстропильные фермы. К ним можно подвешивать краны грузоподъемностью от 1 до 5 т. Очертание верхнего пояса позволяет использовать для покрытия плиты шириной 3 м.

Безраскосные фермы (рис. 7.2 б) можно применять при шаге 6 и 12 м для покрытий со скатной и малоуклонной кровлей. К ним предусмотрена подвеска кранов грузоподъемностью 1 – 5 т.

Фермы для малоуклонных кровель (3,3%) имеют дополнительные стойки над верхним поясом, которые служат опорами для плит размерами 3х6 и 3х12 м (рис. 7.2 б).

Фермы с параллельными поясами и полигональные (рис. 7.2 в, г) используют реже, так как они имеют большую высоту на опоре, что приводит к увеличению высоты стен и неполезного объема здания, а также возникает необходимость в дополнительных связях в покрытии.

Для устройства покрытий в неотапливаемых зданиях применяют треугольные формы под кровлю из асбестоцементных или металлических профилированных листов.

В местах крепления к колоннам или подстропильным фермам, опирания плит покрытия, стоек фонарей и путей подвесного транспорта в фермах предусмотрены закладные детали.

Подстропильные фермы разработаны для вариантов малоуклонных и скатных кровель (рис. 7.2 е, ж).

На рис. 7.3 приведен пример фрагмента одноэтажного промышленного здания для пролета L = 18 м при шаге колонн внешнего ряда 6 м и шаге колонн среднего ряда 12 м.

Плиты покрытия, подкрановые балки условно не показаны.

Рис. 7.3 Каркас ОПЗ с применением подстропильной фермы: 1 – колонна внешнего ряда (шаг 6 м); 2 – колонна среднего ряда (шаг 12 м); 3 – стропильная ферма пролетом 18 м; 4 – подстропильная ферма для шага колонн 12 м; 5 – стеновое ограждение (фрагмент).

2. Ограждающие беспрогонные конструкции покрытия

Из предыдущих тем курса Вы узнали, что покрытие здания образуют несущие и ограждающие конструкции.

Ограждающая часть покрытия повержена разнообразным атмосферным (солнечная радиация, дождь, снег, ветер, низкие температуры) и эксплуатационным (высокие или низкие температуры, влажность, агрессивные среды и т.п.) воздействиям. Вследствие этого ограждающие конструкции должны обладать высокой стойкостью против этих воздействий и надежно защищать здание от преждевременного износа и разрушения.

В зависимости от производственно-технического режима в здании покрытия устраивают утепленными или холодными.

Утепленные покрытия состоят из несущего слоя и теплоизоляции, защищенной паро- и гидроизоляцией (рис. 7.4 в–и). При необходимости в утепленные конструкции вводят другие конструктивные элементы, например воздушные прослойки или отверстия для вентиляции ограждения (рис. 7.4 е, ж, з).

Холодные покрытия состоят из несущих элементов и гидроизоляционного ковра или из элементов, объединяющих в себе несущие и гидроизоляционные функции (асбестоцементные листы) (рис. 7.4 а, б).

Рис. 7.4 Основные виды ограждающих конструкций покрытий: а, б – холодные; в, г, д – утепленные невентилируемые; е, з – утепленные вентилируемые; ж – частично вентилируемые; и – с диффузной прослойкой; 1 – защитный слой; 2 – кровельный ковер; 3 – выравнивающий слой; 4 – железобетонный настил; 5 – асбестоцементные или металлические листы; 6 – прогон; 7 – утеплитель; 8 – пароизоляция; 9 – металлический профилированный настил; 10 – легкобетонный настил; 11 – деревянная рейка; 12 – каналы или борозды; 13 – перфорированный рубероид.

Невентилируемые ограждения устраивают над помещениями с сухим и нормальным влажностным режимом (рис. 7.4 в–д).

Вентилируемые и частично вентилируемые ограждения устраивают над помещениями с влажным и мокрым режимом, а также в районах с продолжительным жарким периодом года (рис. 7.4 в–з). Для большинства климатических районов площадь сечения продухов достаточна 1/2500…1/3000 от площади ската покрытия.

Для предотвращения вздутия кровельного ковра в результате испарения влаги из утеплителя в покрытиях делают диффузные прослойки, которые выполняют из перфорированного рубероида, укладываемого насухо.

В зданиях под помещениями со взрывоопасными производствами предусматривают легкосбрасываемые конструкции покрытия, масса которых не превышает 120 кг/м².

Ограждающая часть покрытия может быть решена по прогонной и беспрогонной схемам.

Беспрогонная схема покрытия позволяет применять крупноразмерные плиты покрытия, на их устройство расходуется меньше металла, они менее трудоемки.

Для устройства беспрогонных покрытий используют крупноразмерные панели, которые спирают непосредственно на несущие конструкции покрытия. Длину панелей принимают равной шагу стропильных конструкций покрытия (6 и 12 м), а в ряде случаев – величине пролета здания (18 и 24 м). Ширину панелей увязывают с размерами несущей конструкции покрытия и с учетом нагрузки, действующей на покрытие. Обычно ширину панелей принимают 3 м, а доборных – 1,5 м.

Чаще всего в беспрогонных покрытиях применяют железобетонные панели, изготавливаемые из бетонов классов В22,5 – В40. Такие панели используют в качестве настила утепленных и холодных покрытий (рис. 7.5 а, б).

Существенным недостатком покрытий с использованием таких плит является необходимость трудоемкого устройства пароизоляция, утеплителя и водоизоляционного ковра в построечных условиях.

В целях совмещения в одной плите несущих и ограждающих функций разработаны плиты из легких бетонов, а также комбинированные плиты, в которых несущие продольные ребра выполнены из тяжелого бетона, а полка плиты – из легких бетонов (рис. 7.5 в–д).

Сократить затраты труда на устройство покрытий в построечных условиях позволяют комплексные плиты, поступающие на стройплощадку с наклеенными в заводских условиях слоями пароизоляции, утеплителя и водоизоляционного ковра (рис. 7.5 е). Устройство покрытия в этом случае сводится к заделке стыков.

Рис. 7.5 Железобетонные плиты для покрытий без прогонов: а – размером 3х6 м и 1,5х6 м; б – размером 3х12 и 1,5х12 м; в – плоская из ячеистого бетона; г – ребристая из легких бетонов; д – ребристая комбинированная из тяжелого и легкого бетона; е – комплексная панель покрытия.

Функции несущих и ограждающих элементов с уменьшенными трудозатратами на монтаже совмещены в конструкциях покрытия с плитами «на пролет». Плиты такого типа укладывают вдоль пролета (рис. 7.6 а, б), опирая на подстропильные балки или фермы.

Рис. 7.6 Конструкции покрытия с плитами «пролет»: а – общий вид фрагмента здания с плитами типа КЖС; б – то же с плоскими плитами коробчатого сечения; 1 – основные колонны каркаса (крайние и средние); 2 – фахверковая колонна; 3 – подстропильная балка; 4 – плита КЖС размером 3х18 м с проемом 2,5х6 м для светоаэрационного фонаря; 5 – светоаэрационный фонарь шириной 6 м и покрытием из ребристых железобетонных плит; 6 – несущая балка подвесного крана.

Плиты типа КЖС размером 3х18 м (рис. 7.6 а) имеют профиль, очерченный по квадратной параболе. С продольной стороны плита усилена ребрами – диафрагмами переменной высоты. Плиты выпускают сплошными, с проемами в полке для пропуска вентиляционных шахт и воздуховодов, а также с центральным проемом размером 6х2,5 м под светоаэрационные фонари. Плиты допускают подвеску крановых путей.

Коробчатые плиты имеют двухпустотное сечение 2000х900 мм с консольными свесами верхней полки по 500 мм (рис. 7.6 б). Такое сечение позволяют использовать плиты в качестве воздуховодов. В нижней полке предусматривают отверстия размерами 700х700 мм с шагом 1500 мм.

Настилы имеют длину 18 м, они обеспечивают возможность крепления к ним подвесного кранового оборудования грузоподъемностью до 1 т.

3. Кровли производственных зданий

Как ранее отмечалось, кровли промышленных зданий работают в тяжелых эксплуатационных условиях. Помимо воздействий внешней и внутренней среды на прочность и водонепроницаемость кровли оказывают влияние неравномерная осадка здания, температурные деформации, усадка железобетонных настилов, вибрация и прочие.

Материал и конструкцию кровли назначают в основном в зависимости от уклона покрытия и вида воздействий. По виду материалов кровли подразделяют на рулонные, мастичные, асбестоцементные и металлические.

Рулонные кровли являются одними из распространенных в отечественной и зарубежной практике строительства. Их выполняют из рубероида, толя, гидроизола и полимерных пленок.

Кровли из рубероида, толя и гидроизола устраивают четырех слойными при уклонах до 2,5% и трехслойными – при уклонах от 2,5 до 10%. Двухслойные кровли рекомендуются при уклонах от 15 до 25% и только на теплостойких мастиках. Для наклейки рубероида, толя и гидроизола используют горячие и холодные мастики с различной теплостойкостью. Горячие мастики дегтевого, битумного и битумно-резинового состава в водоизоляционном ковре наносят слоями не меньше 2 мм, а холодные битумные и битумно-латексно-кукерсольные – не меньше 1 мм. Для повышения срока службы рулонных кровель их делают малоуклонными (1,5-2,5%) и покрывают защитным слоем гравия, втопленного в горячую мастику.

Изменением № 2 ДБН В.2.6-14-97 «Конструкции зданий и сооружений. Покрытия зданий и сооружений» Госстрой Украины законодательно запретил при проектировании и устройстве кровельных ковров использование традиционных рубероидов на картонной основе с покровной массой из оксидированного битума (типа РКП, РКБ и др.) и предписал использование современных рулонных кровельных наплавляемых битумно-полимерных материалов на негниющих основах с покровной массой из модифицированного битума.

Рулонные кровли относятся к числу трудоемких конструкций. В целях механизации работ по их устройству применяют наплавляемые рубероиды, наклеиваемые методом разогрева утолщенного покровного слоя или пластификации их растворителем. Другим средством снижения трудоемкости кровельных работ и расхода материалов является сокращение количества слоев рулонного ковра. Этим требованиям лучше соответствуют полимерные и битумно-полимерные рулонные кровельные материалы из отечественных это бутилкор, битулизол, гидробутил и армогидробутил. Эти материалы позволяют устраивать надежные кровли из одного слоя.

За рубежом вместо наклейки пленок к основанию используют метод свободной укладки. Так в САШ этим методом выполняют до 50% всех однослойных кровель. Из листов, выпускаемых шириной 15 м и толщиной 1,1 и 1,5 мм предварительно склеивают карты площадью до 900 м². После их укладки они пригружаются слоем гравия толщиной 40-50 мм или крепят с помощью винтов со специальными шайбами.

Мастичные кровли обладают высотными водоизоляционными свойствами, устойчивы против атмосферных и механических воздействий. Их выполняют из горячих битумных или резинобитумных мастик либо на водных битумных эмульсиях. Эксплуатационные качества мастичных кровель значительно повышаются при армировании их стеклохолстами, стеклосетками, рубленным стекловолокном и при устройстве защитного слоя из мелкого гравия.

Количество слоев мастики и армирующих прокладок от двух до четырех в зависимости от уклона кровли.

Мастичные кровли выполняют с применением жидких составов на основе полимеров (силикол, тиокол и т.п.). такие кровли устраивают по массивному бетонному основанию; на него насухо укладывают армирующую ткань и наносят жидкий состав полимера. Для защиты от стирания полимерный слой после вулканизации окрашивают.

В таблице 7.1 приведены физико-технические свойства некоторых материалов, рекомендуемых для водоизоляционного ковра.

Материалы, рекомендуемые для пароизоляции и водоизоляционного ковра

Таблица 7.1

Физико-технические свойства битумно-полимерных наплавляемых рулонных материалов с основой из синтетических волокон (для пароизоляции и водоизоляционного ковра)

4. Способы отвода дождевых и талых вод с покрытия

В зависимости от температурного режима помещений, профиля и конструкции покрытия, протяженности скатов и количества выпадающих осадков в районе строительства отвод дождевых и талых вод с покрытий промышленных зданий может быть наружным и внутренним.

Наружный водоотвод подразделяют на неорганизованный, когда сброс воды происходит по свесам карниза, и организованный, при котором вода с кровли отводится по желобам и водосточным трубам. Наружный водоотвод предусматривают редко из-за его недостатков. Так при неорганизованном отводе воды увлажняются стены, что снижает их теплотехнические качества и долговечность, а также образуются наледи на карнизах, вызывающие разрушение кровли. В покрытиях с наружным организованным водоотводом указанные недостатки проявляются в меньшей мере, однако замерзание воды в желобах и водосточных трубах при резком похолодании может вывести из строя систему водоотвода.

В отапливаемых зданиях водоотвод с покрытия, как правило, устраивают внутренний, а в неотапливаемых – наружный неорганизованный. Внутренний водоотвод является наиболее надежным способом удаления воды с кровли.

Покрытия многопролетных неотапливаемых зданий с внутренним отводом воды можно предусматривать при наличии производственных тепловыделений, поддерживающих положительную температуру в помещениях.

Наружный водоотвод с покрытий.

Для наружного водоотвода с покрытий на продольных стенах предусматривают карнизы. Во избежание чрезмерного увлажнения стен стекающей водой вынос карниза на наружную плоскость стены должен быть по возможности большим (не менее 0,5 м при высоте стен 6 м). Стояк воды при неорганизованном водоотводе происходит по всей длине карниза. В отапливаемых зданиях целесообразно устраивать обогреваемые карнизы, в которых свес образуется за счет напуска плит покрытия. Снизу свес ограждается карнизной плитой Z-образного профиля. При таком решении обогрев карниза осуществляется за счет теплого воздуха помещения.

Для наружного организованного отвода воды расстояние между водосточными трубами принимают не более 24 м, площадь сечения трубы назначается из расчета 1,5 см² на 1 м² площади кровли.

По периметру карниза в зданиях высотой более 10 м на кровлях с уклоном от 5 до 35% следует предусматривать решетчатое ограждение высотой не менее 600 мм из несгораемых материалов.

Внутренний водоотвод с покрытий.

Система внутреннего водоотвода состоит из водоприемных воронок, водосточных труб, стояков, подпольных или подвесных трубопроводов и выпусков (рис. 7.7).

Рис. 7.7 Основные схемы внутренних водостоков: а-в – для однопролетных зданий; г-ж – для многопролетных зданий; 1 – подпольный трубопровод; 2 – стояк; 3 – водоприемная воронка; 4 – подвесной трубопровод; 5 – выпуск; 6 – коллектор ливневой или общесплавной канализации.

Схему внутреннего водоотвода выбирают в зависимости от размеров и назначения здания, числа и величины пролетов, конструкции кровельного покрытия и других факторов.

Для однопролетных зданий лучшей считается схема с одной воронкой на стояке (рис. 7.7 а), обеспечивающая хорошую пропускную способность и надежность работы при пониженной температуре. При наличии ливневой или общесплавной канализации с одной стороны здания применяют схему с продольными трубопроводами (рис. 7.7 в). При сильно развитых фундаментах под технологическое оборудование можно использовать схему с подвесными трубопроводами (рис. 7.7 б, г, ж).

Площадь водосбора, приходящуюся на одну воронку, определяют с учетом климатических условий, типа кровли и схемы внутреннего водоотвода, особенно важно учитывать интенсивность дождя q. Максимальная площадь водосбора на одну воронку не должна превышать величин, указанных в таблице 7.2.

Таблица 7.2

Максимально допускаемая площадь водосбора, м², на одну водоприемную колонку

Водоприемные воронки на скатных покрытиях размещают в ендовах на расстоянии не более 24 м друг от друга, а на плоских покрытиях – 48 м.

Расстояние от оси воронок до продольной и поперечной разбивочных осей составляет 500 мм.

Минимальные уклоны отводных трубопроводов принимают:

- для подвесных – 0,005;

- для подпольных – 0,003-0,005.

Наибольшая длина выпусков от стояков до оси смотровых колодцев допускается 15-20 м в зависимости от диаметра труб.

Стояки обычно размещают открыто, рядом с колоннами и крепят к ним хомутами. Подвесные трубопроводы крепят к несущим конструкциям покрытия. По периметру покрытий с внутренним водоотводом над кровлей устраивают парапеты из несгораемых материалов высотой не менее 0,6 м.

1. В производственных зданиях для обеспечения функционального процесса необходимым уровнем естественного освещения, а также для удаления вредных выделений используются фонари.

Фонарь – это специальная конструкция в покрытии здания, способная пропускать внутрь помещений лучистую энергию видимой части солнечного спектра и предназначенная для естественного освещения и аэрации.

По назначению фонари классифицируют на световые, светоаэрационные и аэрационные.

Световые фонари призваны обеспечивать естественное освещение помещений в соответствии с требованиями производственно-технологического процесса и условиями зрительной работы людей, а аэрационные – обеспечивать воздухообмен в соответствии с требованиями к микроклимату помещений.

Световые фонари могут быть использованы для аэрационных целей, если в них предусмотреть открывающиеся переплеты, отверстия и т.п. – в этом случае они называются светоаэрационные.

По форме профиля и конструктивной схеме фонари могут быть прямоугольные, трапециевидные, треугольные, м-образные, шедовые и зенитные (рис. 12.1).

Каждый из этих топов фонарей обладает определенной светоактивностью , удобством в эксплуатации и конструктивными особенностями.

Светоактивность фонаря представляет собой совокупность характеристик, определяющих его светоэнергетическое состояние.

Рис. 12.1 Основные типы светоаэрационных фонарей: а – прямоугольные; б, в – трапециевидные; г – треугольные; д – м-образные; е – шедовые; ж – зенитные (панельный и точечный).

Так, трапециевидные, треугольные и зенитные фонари обладают высокой светоактивностью, но не исключают значительной инсоляции, в них усложняется устройство открывающихся переплетов, они подвержены загрязняемости.

М-образные фонари имеют хорошие аэрационные качества, а шедовые, при ориентации на северную часть небосвода, защищают помещения от прямых солнечных лучей.

Прямоугольные фонари, благодаря вертикальному остеклению, отличаются незначительной инсоляцией и загрязняемостью. По сравнению с фонарями с наклонным остеклением они конструктивно более просты и надежны в эксплуатации. В них несложно устройство открывающихся переплетов.

Зенитные фонари по сравнению с прямоугольными обладают значительно большей световой активностью, обеспечивают равномерное освещение рабочих мест. они более удобны в эксплуатации, вызывают меньшую вероятность образования снеговых мешков в зимний период. Зенитные фонари могут выполнять и аэрационные функции.

Выбор типа фонаря производят с учетом требований к естественному освещению и воздухообмену, особенностей объемно-планировочного и конструктивного решения здания, а также климата местности.

Опыт проектирования и строительства одноэтажных промышленных зданий с фонарями показал, что при прочих равных условиях они на 8-11% дороже бесфонарных. Вследствие этого фонари рекомендуется применять в строго обоснованных случаях.

2. Световые и светоаэрационные фонари преимущественно выполняют в виде прямоугольных надстроек (п-образные фонари) и встроенных светопрозрачных куполов, колпаков, панелей и лент (зенитные фонари).

1) Прямоугольные светоаэрационные фонари применяют в зданиях с избытком тепловыделений более 25 Вт/(м²∙ч). размеры прямоугольных фонарей назначают в зависимости от светотехнических и аэрационных требований, согласуя с требованиями унификации.

При пролетах 18 м ширину фонарей принимают равной 6 м, при пролетах 24-36 м равной 12 м. длина прямоугольных фонарей по противопожарным соображениям не должна превышать 84 м. По этой же причине их не доводят до торца пролета на один шаг (6 или 12 м). Высоту фонарей ограничивают одним – двумя ярусами переплетов. Высота переплетов в одноярусных фонарях составляет 1,8 м, а в двухъярусных 2х1,2 м. Предпочтение следует отдавать фонарям с одноярусными переплетами, высота которых достаточна для обеспечения на рабочей поверхности среднего значения КЕО от 1,2 до 3,5%. Покрытиям фонаря придают уклон 1:60 с наружным неорганизованным водоотводом.

Конструкции фонарей состоят из несущих и ограждающих элементов и связей. Несущими элементами фонарей являются поперечные фонари фермы, фонарные панели и панели торца (рис. 12.2). Фонарные фермы выполняют из гнутых или прокатных швеллеров (стойки), спаренных уголков (раскосы) и одинарного уголка (горизонтальная связь между стойками). В зависимости от конструкции покрытия стойки ферм делают вертикальными – при профилированных настилах и наклонными – при железобетонных плитах. В последнем случае плиты опирают на консоль стойки, которая опущена на 300 мм ниже верхнего пояса фонарной панели (рис. 12.2 б).

Рис. 12.2 Несущие конструкции прямоугольных светоаэрационных фонарей: а – фонарная ферма пролетом 6 м под профилированный настил при шаге стропильных ферм 6 и 12 м; б – то же, под железобетонные плиты; в – то же, пролетом 12 м.

Фонарные фермы устанавливает в соответствии с шагом стропильных конструкций (6 и 12 м). Стойки фермы крепят к верхнему поясу стропильных ферм посредством опорной пластины на сварке.

Панель торца фонарей совмещают в себе функции фонарных ферм и панелей. Последние состоят из стоек, раскосов и верхней обвязки.

Ограждающая часть прямоугольных фонарей может быть выполнена утепленной и холодной. При утепленном покрытии фонаря, его бортовую часть, торцы и остекление выполняют с соответствующей теплоизоляцией (рис. 12.3). В целях унификации фонарных переплетов с окнами их конструктивно решают из стальных профилей аналогично оконным, а в качестве остекления чаще используют двухслойные стеклопакеты. Фонарные переплеты выполняют верхнеподвесными. Стыки между глухими и открывающимися переплетами уплотняют резиновыми профилями.

Рис. 12.3 Конструкции прямоугольных светоаэрационных фонарей: а – карнизный узел для шага стропильных ферм при покрытии из стального профилированного настила; б – то же, при покрытии из сборных железобетонных плит; в – цокольная часть фонаря при покрытии из стального профилированного настила; г – то же, из сборных железобетонных плит; 1 – элементы фонарной фермы; 2 – профилированный настил; 3 – остекление; 4 – шарнир для поворота переплета; 5 – железобетонная плита покрытия; 6 – консоль стойки фонарной фермы; 7 – гнутый стальной профиль толщиной 4 мм, высотой 950 мм; 8 – асбестоцементный волнистый лист; 9 - противопожарная заглушка из минеральной ваты; 10 – дополнительные слои водоизоляционного ковра с защитным слоем.

Для обеспечения равномерного освещения производственных помещений расстояния между осями смежных фонарей принимают не более четырех расстояний от условной рабочей поверхности до низа остекления фонаря. пространственную жесткость и устойчивость фонарей обеспечивают горизонтальными и вертикальными связями, передающими усилия на диск покрытия.

Недостатками прямоугольных фонарей являются их высокая металлоемкость, воздухопроницаемость, возможность образования наледей на остеклении и др.

2) Зенитные фонари наиболее эффективны в зданиях с незначительными технологическими тепловыделениями – до 23 Вт/(м²∙ч). Они могут быть точечного типа или панельными (рис. 12.1 ж), односкатные, двускатные и криволинейные (рис. 12.4). При необходимости зенитные фонари могут быть выполнены в виде ленты, собираемой из секций длиной 6 м. Выбор типа фонаря связан с высотой помещения. Так, фонари точечного типа с площадью световых проемов до 4,5 м² рекомендуются к применению в зданиях высотой до 8,4 м, а в зданиях большей высоты – панельного типа с площадью световых проемов более 4,5 м².

Расположение фонарей в покрытии и их общая площадь зависят от требований к освещению помещений. Максимальная площадь остекления не должна превышать 15% освещаемой площади пола производственных помещений. Наиболее рациональной формой поперечного сечения фонарей шириной до 1,5 м является односкатная, а шириной 3 м – двускатная. Зенитные фонари большей ширины нецелесообразны.

Рис. 12.4 Зенитные фонари: а – купольный; б – односкатный по железобетонным плитам; в – двускатный с покрытием по профилированному настилу; г – то же, по железобетонным плитам; 1 – стальной стакан; 2 – купол 1,6х1,4 м; 3 – элемент рамы; 4 – элемент фартука; 5 – утепленное покрытие здания; 6 – стеклопакет; 7 – сетка оцинкованная; 8 – нащельник боковой.

Размеры световых проемов зенитных фонарей увязывают с конструктивным исполнением покрытия. При покрытиях из сборных железобетонных плит размером 1,5х6 м и из профилированных стальных настилов размеры световых проемов принимают 1,5х1,7; 1,5х5,9 и 2,9х5,9 м. При покрытиях из железобетонных плит размером 3х6 и 3х12 м, а также при плитах «на пролет» размеры проемов составляют 2,9х2,9, а в покрытиях из стального профилированного листа по беспрогонной схеме с шагом стропильных ферм 4 м – 2,9х3,9 м.

Общими конструктивными элементами всех видов зенитных фонарей являются:

- опорный стакан;

- светопропускающее заполнение;

- защитная сетка;

- фартуки из оцинкованной стали (рис. 12.4).

Стаканы выполняют из листовой стали толщиной 2-3 мм и холодногнутых профилей, соединенных на сварке или болтах. Высоту опорных стаканов назначают с учетом возвышения светопропускающего заполнения над уровнем кровли не меньше чем на 300 мм. Стенки стаканов утепляют минеральной ватой повышенной жесткости.

Светопрозрачное заполнение зенитных фонарей выполняют одно-, двух- или трехслойным из листового стекла, стеклопакетов и из листовых полимерных материалов в виде куполов или сводов. Наибольшее распространение получили фонари с заполнением из двухслойных стеклопакетов толщиной 27 мм, которые по своим теплотехническим характеристикам удовлетворяют большинству производственных зданий, возводимых в климатических районах с расчетной температурой наружного воздуха до -30°С.

При более низких температурах наружного воздуха применяют трехслойные пакеты. Двухслойные пакеты светопрозрачного ограждения имеют размеры 1420х870; 1600х920; 1520х940; 1560х980; 1560х1450; 1640х1530 мм, а трехслойные толщиной 42 мм – 1460х920; 1560х980 и 1640х1530 мм. Толщина стекол в пакетах принята 6 мм, а толщина воздушных прослоек 15 и 12 мм.

Зенитные фонари устраивают глухими и открывающимися. Для очистки от загрязнения и аэрации в них предусматривают открывающиеся створки со специальными механизмами открывания. Открывающиеся зенитные фонари имеют размеры световых проемов 1,5х1,7; 1,5х5,9 и 2,7х2,7 м.

Светопрозрачные заполнения в зенитных фонарях выполняются из профильного стекла, стеклопластика. В зарубежной практике строительства применяют силикатное стекло (Финляндия), швеллерное профильное стекло в два ряда, полимерные материалы, в частности органическое стекло и различные термопласты (страны Западной Европы).

Зенитные фонари, несмотря на определенные достоинства, имеют ряд недостатков. При их применении усложняется устройство кровли, особенно с фонарями точечного и панельного типов. Зенитные фонари не рекомендуется применять в помещениях с большими пыле- и тепловыделениями, а также в условиях разветвленной сети подвесных транспортных галерей, конвейеров и другого технологического оборудования, загораживающего световые проемы. Фонари из органического стекла из-за повышенной пожарной опасности могут быть использованы только в помещениях, относящихся к категориям Г и Д.

Конструктивное использование покрытия значительно упрощается, если зенитные фонари располагать в виде лент или использовать светопрозрачные панели и покрытия.

3) Светопрозрачные панели и покрытия в зависимости от требований к освещению могут быть выполнены точечно, рядами или в виде лент.

Светопрозрачные панели имеют размеры плит покрытия. Их можно применять при плоских и скатных покрытиях.

Панели могут быть выполнены из стеклопакетов, стеклоблоков и стеклопластика.

Стекложелезобетонные панели из пустотелых блоков с железобетонными несущими ребрами (рис. 12.5 а) укладывают заподлицо с основными плитами покрытия или на опорные столики с возвышением над кровлей на 50-80 мм. Заделку стыков между панелями из стеклобетонов и плитами покрытия осуществляют герметиком и мастикой, а нижнюю часть – бетоном. Стекложелезобетонные панели, благодаря рифленой поверхности стеклоблоков, создают в помещении рассеянный свет.

Вместе с тем, такие панели имеют большую массу, нестойки против динамических нагрузок и статических перегрузок, ремонтонепригодны.

Рис. 12.5 Светопрозрачные панели и покрытия: а – стекложелезобетонная панель из стеклоблоков; б – стеклопластиковая панель; в – детали покрытия из отдельных светопрозрачных пластиковых листов; 1 – опорный столик; 2 – стеклопанель; 3 – фартук; 4 – мастика; 5 – утеплитель; 6 – рама из швеллеров и уголков с ребрами; 7 – ребра через 0,5 м; 8 – стеклопластик; 9 - деревянная площадка; 10 – крюк из стальной полосы; 11 – шуруп.

Стеклопластиковая панель (рис. 12.5 б) может состоять из железобетонных несущих ребер и заполнения из светопрозрачных пластиков или целиком из пластика.

В первом случае она состоит из верхнего и нижнего листов, обрамленных по периметру швеллерами. Для исключения «мостиков холода» обрамление тщательно утепляют и герметизируют. Панели опирают на основные железобетонные плиты покрытия. По сравнению со стекложелезобетонными панелями из стеклоблоков, пластиковые панели имеют значительно меньшую (в 15-17 раз) массу, лучшую (примерно в 1,5 раза) светоактивность и более высокое сопротивление теплопередаче. Они пропускают ультрафиолетовые лучи и создают рассеянное освещение.

Для неотапливаемых зданий используют светопрозрачные волнистые листы из стеклопластика (рис.12.5 в). Конструкции светопрозрачных покрытий из таких листов во многом аналогичны конструкциям покрытий из волнистых асбестоцементных листов.

3. Аэрационные фонари устраивают в производственных зданиях с большими выделениями тепла и пыли источниками, равномерно расположенными по площади помещения.

При неравномерном расположении источников используют аэрационные шахты.

Для целей аэрации в зданиях с нормальным температурно-влажностным режимом могут быть использованы прямоугольные световые фонари с открывающимися переплетами. Однако возможность задувания ветром таких фонарей может снижать требуемую кратность воздухообмена и даже возвращать загрязненный воздух в рабочую зону помещения. Поэтому их использование может быть эффективным только при определенных условиях.

Прямоугольные фонари считаются незадуваемыми (рис. 12.6), если между высотой фонаря h_с, высотой ската его кровли Δ и шириной междуфонарного пространства l существует соотношение l ≤ 5 (h_с + Δ). Прямоугольные фонари при вышеуказанных соотношениях размеров не задуваются, если направление ветра составляет с продольной осью фонаря 0°. Если же этот угол составляет от 30 до 60°, то проемы, прилегающие к торцам фонарей, частично задуваются. Если задувание открытых проемов нельзя допускать, в них устраивают глухие переплеты на участке длиной, равной размеру l.

Другой мерой защиты проемов от задувания может быть установка ветрозащитных панелей из асбестоцементных или стальных листов (рис. 12.6 б).

Рис. 12.6 Аэрационные фонари: а – схемы для определения незадуваемости фонарей (разрез по фонарной панели и план покрытия многопролетного здания с фонарями); б – световой фонарь с ветрозащитными панелями; в – фонарь КТИС; г – фонарь ЦНИИПСК; д – фонарь Гипромеза; е – фонарь Батурина; ж – фонарь МИОТ-2; з – фонарь ЛенПсП; 1 – ветрозащитная панель; 2 – клапаны; 3 – жалюзи; 4 – глухое остекление.

В практике промышленного строительства нашли применение специальные аэрационные фонари.

Фонарь КТИС (рис. 12.6 в) имеет с обеих сторон ветрозащитные панели поворотного типа, обеспечивающие его незадуваемость. Поворот панелей позволяет регулировать количество выходящего из цеха воздуха. В теплое время года панели открывают максимально (на 40° от вертикали), а в холодное – на меньший угол или полностью притворяют.

Фонарь является наиболее экономичным. Его используют для аэрации цехов со средним количеством тепловыделений и круглосуточной работой в них.

Фонарь ЦНИИПСК (рис. 12.6 г) – его ветрозащитные панели имеют среднюю подвеску. Это позволяет поворачивать панели с меньшими усилиями.

Фонарь Гипромеза (рис. 12.6 д) – используют только для аэрации. незадуваемость фонаря обеспечивается его формой поперечного сечения. Интенсивность вытяжки через фонарь регулируют посредством клапанов из двух плоскостей.

Атмосферные осадки, попадающие во внутрь фонаря, отводятся на крышу здания по наклонным поверхностям через щели у основания фонаря. Такие фонари устанавливают в цехах, где в зимнее время не требуется поддерживать положительную температуру (мартеновские цехи и др.).

Фонарь системы Батурина (рис 12.6 е) относится к категории светоаэрационных. Он состоит из двух частей, причем наружные боковые плоскости имеют глухое остекление, а внутренние оборудованы управляемыми жалюзийными решетками. Фонарь устраивают с разрывами по длине. При любом направлении ветра стенки фонаря отражают набегающие потоки воздуха, создавая разрежение в межферменном пространстве. В этих фонарях легче механизировать процесс открывания и закрывания створок и регулировать расход воздуха.

Фонарь системы МИОТ-2 (рис. 12.6 ж) с обеих сторон имеет стационарные ветрозащитные панели, укрепленные на консолях рам. Интенсивность воздухообмена в зависимости от направления и скорости ветра регулируют нижними и верхними створками (клапанами), которые шарнирно связаны с ветрозащитными панелями.

На крыше фонаря предусмотрены вертикальные щиты, препятствующие попаданию дождя через горловину фонаря в цех. Фонарь МИОТ-2 имеет большую производительность – до 30000 м³/час на 1 м его длины.

Фонарь системы ЛенПсП (рис. 12.6 з) имеет горизонтальные щиты по обе стороны горловины и подвижные жалюзи в боковых стенках. Горизонтальные щиты исключают задувание фонаря при малой скорости ветра, а жалюзи препятствуют попаданию атмосферных осадков в помещение. В конструкции фонаря можно устанавливать и вертикальные ветрозащитные щиты, но тогда снижается его производительность.

Такие фонари используются для аэрации горячих цехов.