КОНСТРУКЦИЯ ЗДАНИЯ
BUILDING STRUCTURE

Изобретение относится к области строительства, в частности к области строительства промышленных и общественных зданий из металлоконструкций.
Конструкция здания, состоящая из опирающихся на несущие колонны или на подстропильные фермы металлических ферм с верхними и нижними поясами, объединенными раскосами, из верхних и нижних продольных связей, объединяющих между собой пояса смежных ферм. Конструкция так же состоит из настила в виде профилированных металлических листов, опирающихся на верхние пояса смежных ферм, из наружных стен, установленных между колоннами по периметру здания.
Отличие заключается в том, что объединенные между собой в ленты профилированные металлические листы прикреплены как к верхним, так и к нижним продольным связям, причем их гофры направлены вдоль плоскости ферм, при этом верхние и нижние ленты листов через жесткие элементы соединены между собой на установленных между колоннами опорных балках. Ленты образуют замкнутый контур вокруг ферм, кроме того все ленты из профилированных листов между смежными фермами объединены между собой.
Известны конструкции зданий, состоящие из несущих колонн с металлическими фермами, по которым укладываются плиты перекрытия и с наружными навесными стенами (1, стр.23). Колонны могут быть железобетонными или металлическими. По верхним и нижним поясам ферм устанавливаются связи в виде направленных вдоль здания и в виде раскосов. Металлические фермы состоят из нижнего и верхнего поясов и раскосов их соединяющих. Между колоннами крепятся наружные стены. По плитам перекрытия укладывается утеплитель и устраивается кровельное покрытие. В некоторых случаях вместо плит покрытия по верхнему поясу ферм укладывается металлический оцинкованный профилированный настил (1, стр.27), по которому укладывают пароизоляционный слой, утеплитель и по утеплителю обычно с воздушным зазором второй оцинкованный лист или рулонные листы, соединенные друг с другом фальцованными соединениями.
Наиболее близким техническим решением по отношению к заявленному решению является конструкция здания, состоящая из несущих колонн, ферм с покрытием из профнастила, с утеплителем и с верхним кровельным профилированным листом (1, стр.27, рис.1.13), поскольку оно имеет большее число общих существенных признаков с заявленным решением. Указанное известное решение принято за прототип. Характеризуется оно тем, что здание выполнено из опирающихся на несущие колонны ферм с раскосами, с нижним и верхним поясами, с продольными связями, прикрепленными к верхнему поясу, и с продольными связями, прикрепленными к нижнему поясу, с покрытием по верху ферм в виде профилированного металлического листа с гофрами, расположенными вдоль здания, с наружными стенами, утеплителем по профилированному листу и кровельным покрытием, так же в виде профилированного листа.
Недостатком такой конструкции является то, что металлоемкость таких конструкций высока и определяется расчетом металлических ферм и каркаса конструкции здания в целом как рамной конструкции.
Целью изобретения является уменьшение расхода металла на конструкцию, снижение себестоимости здания.
Сущностью изобретения является то, что объединенные между собой в ленты профилированные металлические листы прикреплены как к верхним, так и к нижним продольным связям, причем их гофры направлены вдоль плоскости ферм, при этом верхние и нижние ленты листов через жесткие элементы соединены между собой на установленных между колоннами опорных балках, образуя замкнутый контур вокруг ферм, кроме того, все ленты из профилированных листов между смежными фермами объединены между собой.
Суть изобретения раскрыта на чертежах, где представлено:
на фиг.1 - поперечный разрез здания с фермой, опирающейся на опорные балки, установленные по верху колонн, с профилированными металлическими листами в виде лент по верхнему и нижнему поясам ферм,
на фиг.2 - фрагмент опорной части разреза здания,
на фиг.3 - фрагмент продольного разреза здания.
Конструкция здания состоит из несущих колонн 1 (фиг.1), металлических ферм 2. Фермы 2 имеют верхний пояс 3, нижний пояс 4, раскосы 5. Колонны опираются на фундамент 6. Фермы опираются на опорные балки 10, установленные по верху колонн вдоль продольной оси здания. К верхнему поясу 3 ферм 2 прикреплены продольные связи 11, к которым в свою очередь прикреплены настилы в виде отдельных профилированных оцинкованных листов 7 с гофрами, направленными вдоль плоскости ферм с коньком 13. К нижнему поясу 4 ферм 2 так же прикреплены продольные связи 12, к которым прикреплены профилированные оцинкованные листы 7 так же с гофрами, направленными вдоль плоскости ферм.
Отдельные профилированные листы 7 и 8 соединены между собой болтовыми соединениями 14 и образуют две ленты из листов вдоль верхнего и нижнего поясов. На опорах эти ленты объединены между собой объединяющим элементом, который может быть выполнен, например, также из профилированного листа 9, прикрепленного к металлическому каркасу 13 торца ферм. У некоторых конструкций такого типа объединяющий элемент может отсутствовать. В продольном направлении здания смежные листы, а следовательно и ленты, так же соединены между собой, например, болтовыми соединениями и по всему зданию образуют единые плоскости, для сегментных ферм поверхности.
На фиг.2 показана опора ферм 2 с профилированными листами 7 и 8 на опорные балки 10. Как видно из рисунка, нижний лист 8 прикреплен к опорной балке 10 болтовыми соединениями 14. Верхний лист 7 прикреплен болтовыми соединениями 14 к крайней верхней продольной связи 11. Торцевой профилированный лист 9 так же с помощью болтовых соединений 14 прикреплен к крайним продольным связям 11 и 12 верхнего и нижнего поясов 3 и 4 и объединяет верхнюю и нижнюю ленты листов. На фиг.3 показан фрагмент продольного разреза здания фермами 2, из которого видно, что вокруг ферм 2 создается замкнутый контур из профилированных листов 7 и 8. Листы 8 крепятся к продольным связям 12, прикрепленным к нижнему поясу 4 ферм 2.
При воздействии вертикальной снеговой нагрузки на верхний профилированный лист 7, выполняющий функции кровли, усилия передаются на верхние продольные связи 11 и затем на раскосы 5 ферм 2. Изгиб конструкции приводит к возникновению усилий сжатия в верхних профилированных листах 7 и к растяжению в нижних профилированных листах 8. Верхние профилированные листы 7 образуют несущую оболочку, а нижние 8 - растянутую мембрану. В работу включаются и раскосы 5 ферм. Опирание такого покрытия осуществляется не в отдельных точках, местах опор ферм 2 на колонны 1, а по длине опорных балок 10 через элемент жесткости 9. Это дает возможность увеличить у здания, при необходимости, число ферм 2 и число колонн 1, на которые опираются балки 10, и облегчить фундамент 6. При этом наружные стены 15 могут иметь любую конструкцию, собираемую на месте из профилированных листов или, например, из сандвич-панелей.
Монтаж здания осуществляется путем монтажа ферм с последующим креплением профилированных листов. В некоторых случаях профилированные листы нижнего пояса могут быть заменены рулонным стальным оцинкованным листом. Верхний профилированный лист служит кровлей, а при необходимости утепления здания утеплитель укладывается на нижние профилированные листы 8.
Таким образом, профилированные листы, включаясь в работу, облегчают ферму и позволяют существенно уменьшить металлоемкость конструкции в целом. Конструкция такого здания с фермами позволяет использовать стандартные элементы проката металла и металлоизделий и не требует специальной технологии изготовления. Такое покрытие может быть использовано в одноэтажных зданиях и в виде последних этажей многоэтажных зданий. Пролет конструкций может достигать 60 м. Применять такую конструкцию можно при строительстве спортивных сооружений, складских помещений, производственных цехов и др.
Литература
1. Металлические конструкции. Конструкции зданий том 2. Учебное пособие. Издательство "Высшая школа" 1998 г.