Роли в проекте здания
В зданиях со стальными конструкциями прогоны и балки являются второстепенными элементами, поддерживающими крышу и облицовку стен. Они менее заметны, чем основной каркас, но имеют решающее значение для целостности, устойчивости и-долговременной эксплуатации ограждающей конструкции здания.
Прогоны крыши — это горизонтальные элементы, установленные перпендикулярно основной раме, которые поддерживают панели крыши и передают нагрузку крыши на стропила или балки. Стеновые балки — это горизонтальные элементы в плоскости стены, которые поддерживают стеновые панели и передают боковые ветровые нагрузки на колонны или ветровые колонны. Они могут иметь одно и то же семейство профилей C или Z, но их функции, определяемые их местоположением и средой нагрузки, принципиально различаются.
Регулирующие нагрузки и поведение конструкции
| Элемент | Прогон крыши | Стеновой пояс |
|---|---|---|
| Доминирующая нагрузка | Вертикальные гравитационные нагрузки (собственный-вес, собственная нагрузка на крышу, снег, динамическая нагрузка конструкции) плюс восходящий ветер | Горизонтальное давление ветра и подветренное подсасывание; вертикальные нагрузки незначительны |
| Решающие дела | Равномерная снеговая нагрузка; ветровой подъем при сжатии нижнего фланца | Наветренное положительное давление; подветренное отрицательное всасывание |
| Предел отклонения | Вертикальный, обычно L/150 без потолка и L/200 с потолком. | Горизонтальный, обычно L/150 |
| Поведение раздела | Сильный-осевой изгиб под вертикальной нагрузкой; проверка устойчивости при подъеме | Преобладают изгиб и сдвиг от горизонтальной нагрузки. |
Вышеуказанные пределы прогиба — это значения, обычно принятые в практике проектирования стали, полученной методом холодной-деформации, например, в стандарте GB 50018 и руководствах по проектированию на основе AISI-, и их необходимо сверить со спецификациями проекта.
Прогоны крыши: вертикальная нагрузка и подъем ветра
Прогоны крыши рассчитаны в первую очередь на вертикальные нагрузки: собственную нагрузку на крышу, снеговые и строительные нагрузки. Поскольку облицовка мало удерживает подъем, подсасывание ветра на крыше может привести к сжатию нижнего фланца прогона, что делает подъемный корпус проверкой устойчивости, а также проверкой прочности.
Стеновые пояса: горизонтальное давление ветра
Стеновые пояса регулируются давлением горизонтального ветра и всасыванием, действующими на поверхность стены. Нагрузка создает горизонтальные изгибающие моменты и сдвиг, а вертикальный вес стеновых панелей по сравнению с этим обычно незначителен. Зона ветровой нагрузки определяет шаг пояса и размер сечения.
Типы секций и конструктивные детали
Разделы
Прогоны крыши обычно представляют собой секции Z-, которые можно перекрывать опорами, образуя непрерывные многопролетные-пролеты, или секции C-, со сварными секциями H-, предназначенными для длинных пролетов или тяжелых нагрузок. Стеновые балки в основном представляют собой секции C-, а секции H- используются для длинных пролетов или зон с сильным-ветром. Больший пролет или более тяжелая снеговая нагрузка требуют более глубокой секции и более толстого полотна, чтобы противостоять вертикальному изгибу и сдвигу.
Коленные бандажи
Между нижней полкой прогона и нижней полкой балки устанавливаются коленные распорки для удержания сжатой полки при подъеме ветра. Эта деталь характерна для кровельных систем и является частым источником проблем, если ее не учитывать.
Провисающие стержни
Провисающие стержни уменьшают эффективную длину элементов по слабым-осям. На крышах обычно используется двухъярусная-ярусная конструкция с диагональными стержнями возле конька и карниза, а на стенах — одноярусная; Диагональные стержни провисания также передают ветровые нагрузки фронтона на раскосы крыши.
Открытия
Стеновые пояса вокруг дверей и окон должны быть усилены или углублены, поскольку путь нагрузки прерывается проемом. Это частый источник проблем в полевых условиях, если детализация не проверена.
Материалы, защита от коррозии и монтаж
Материалы
Горячекатаные-и листовые профили обычно используют Q235 или Q355 согласно GB/T 700 и GB/T 1591 или S235/S355 согласно EN 10025-2, а ASTM A36 и A572 используются там, где проект соответствует практике США. Прогоны и пояса холодной -формовки обычно изготавливаются из высокопрочных-лент, например, марок G350 или G550 с минимальным пределом текучести 350 МПа и 550 МПа согласно AS/NZS 4600, или эквивалентной оцинкованной ленты согласно EN 10346.
Защита от коррозии
Поскольку изоляция, уложенная непосредственно поверх прогонов, создает риск образования конденсата во влажных помещениях, прогоны крыши обычно требуют более высокой защиты от коррозии, чем стеновые прогоны. Горячее-оцинкование погружением в соответствии со стандартом ISO 1461 с массой покрытия, выбранной в соответствии со спецификациями проекта и такими стандартами, как AS/NZS 4680 или EN 10346, является стандартным подходом во влажных или агрессивных средах. Также доступна полоса с металлическим-покрытием из цинкового-алюминиевого сплава, если этого требует конструкция.
Последовательность установки
Сначала устанавливаются прогоны крыши, коленные раскосы и системы стяжных-стержней, чтобы сформировать устойчивый пространственный блок, а затем устанавливаются стеновые балки. Плоскостность стеновых поясов определяет плоскостность панелей наружных стен, что является показателем качества, который инспекторы внимательно проверяют на построенных зданиях.
Принципы отбора
Приоритет нагрузки: определите определяющую нагрузку в месте расположения элемента, вертикальную и подъемную для крыш, боковой ветер для стен. Это отправная точка выбора и проектирования.
Системный подход: рассматривать член в рамках всей структурной системы. Прогоны крыши образуют устойчивую подсистему с коленными распорками и распорками крыши; стеновые балки образуют ветро-стойкую подсистему с ветровыми колоннами и провисающими стержнями.
Конструктивная гарантия: рассматривайте коленные скобы и провисающие стержни как элементы конструкции, а не как аксессуары. Эти мелкие детали часто имеют решающее значение для общей стабильности и безопасности.
Экономическая рациональность: с учетом безопасности и функциональности выберите наиболее экономичный тип секции для пролета и нагрузки, например, используя эффект непрерывного притира секций C и Z.
Часто задаваемые вопросы
В чем разница между прогоном и поясом?Прогоны крыши поддерживают металлические кровельные панели и несут вертикальные нагрузки, а также ветровой подъем; Стеновые балки поддерживают облицовку стен и выдерживают горизонтальное давление и всасывание ветра. Названия отражают расположение и определяющее направление нагрузки.
Можно ли использовать прогоны крыши в качестве стеновых балок взаимозаменяемо?Не напрямую. Хотя в обоих случаях используются профили C или Z, технические характеристики различаются: размеры, схемы перфорации отверстий и проверки конструкции основаны на том, обращен ли элемент к вертикальной силе тяжести и подъему или к горизонтальному сдвигу ветра. Замена требует пере-проверки сечения на новое направление нагрузки.
Почему секции Z обычно встречаются на крышах, а секции C — на стенах?Z-профили допускают перекрытие стыков для непрерывного многопролетного воздействия на крыши, повышая эффективность при вертикальных нагрузках. С-профили обеспечивают чистый, ровный каркас стен и более простые детали соединений, где регулируются горизонтальные нагрузки.
Зачем нужны коленные раскосы в соединениях прогонов-стропил?Под воздействием ветра нижняя полка прогона сжимается и может прогнуться. Коленные распорки удерживают этот фланец и передают нагрузку на стропила, предотвращая локальную нестабильность стропильной системы.
Какое цинковое покрытие рекомендуется для прогонов и поясов?Массу покрытия следует указывать в соответствии с условиями проекта и стандартом, например ISO 1461 для горячего-оцинкования погружением или EN 10346/AS/NZS 4680 для полос с покрытием. Во влажных или агрессивных средах обычно рекомендуется покрытие с более высокой массой, такое как класс Z450, а крыши,-подверженные образованию конденсата, требуют такого же ухода, как и наружные стены.
Какие пределы прогиба применяются к прогонам и поясам?Обычной практикой при проектировании холодной-деформации является L/150 по вертикали для крыш без потолков, L/200 с потолками и L/150 по горизонтали для стеновых балок в соответствии с такими нормами, как GB 50018 и руководствами на основе AISI-. Спецификация проекта может устанавливать более строгие значения.