В основном каркасы промышленных зданий изготавливают из метала или железобетона.
Большинство производственных зданий делаются с каркасам и, так как стены их имеют значительную высоту и ширину, в пределах которых нет ни перегородок, ни перекрытий, могущих служить диафрагмами в горизонтальном и вертикальном направлениях.
Свободная высота промышленных зданий может доходить до 30—40 м, а пролеты — до 100 м. Кроме того, большинство промышленных зданий оборудуются подъемными механизмами. Опирание подкрановых балок производится на колонны. На эти же колонны опираются и фермы покрытий, имеющих большие пролеты.
При наличии каркаса, воспринимающего все вертикальные и горизонтальные нагрузки, стеновая конструкция выполняется из легких материалов, физические свойства которых отвечают требованиям тепло- и звукоизоляции. В промышленных зданиях с большими тепловыделениями, а также в зданиях, где не требуется отопления, стены теряют свою теплоизолирующую функцию, служат только ограждением от ветра и дождя и делаются еще более легкими (например, из стекла или асбестоцементных листов).
Материалами для каркасов служат железобетон, реже — сталь. Выбор материала зависит от величины пролетов и высоты здания, от величины и характера воспринимаемых нагрузок, от наличия тех или иных агрессивных факторов, являющихся очень часто неизбежными спутниками многих производственных процессов, от требований огнестойкости и технико-экономических соображений.
Наиболее распространенным видом остова промышленного здания является сборный железобетонный каркас, огнестойкий, долговечный и индустриальный.
Стальной каркас не огнестоек, но лучше железобетонного воспринимает динамические нагрузки и потому применяется главным образом при строительстве крупных цехов тяжелой промышленности.
При выборе материала каркаса необходимо максимальное сокращение использования стальных конструкций и применение их только при наличии больших пролетов там, где железобетонные конструкции становятся уже нерациональными.
Все элементы сборного железобетонного каркаса типизированы, подбор их осуществляется по специальным каталогам.
Сборные железобетонные каркасы многоэтажных зданий устраиваются двух типов:
Каркасы многоэтажных производственных зданий решаются в виде рамной или рамносвязевой системы.
При рамной системе ветровые нагрузки воспринимает каркас. Соединение колонн с ригелями делается жестким, что сложно в исполнении и приводит к увеличению сечений сборных элементов, но дает некоторую экономию за счет неразрезной конструкции.
Рамно-связевая система применяется в сборных безбалочных железобетонных перекрытиях, а также и для балочных с тяжелой нагрузкой. Элементы каркаса здесь работают на восприятие вертикальных нагрузок, как рамы с жесткими узлами; ветровые и другие горизонтальные усилия через перекрытия передаются на поперечные стены.
В продольном направлении в середине температурного блока устанавливаются вертикальные связи.
Рис. 1. Деталь устройства температурного шва
1 — колонны; 2 — балки; 3 —железобетонные ребристые настилы; 4 — кирпичные стенки; 5 — деревянные рейки по закладным пробкам; 6 — компенсаторы из оцинкованной стали; 7 — конопатка
В настоящее время этот каркас применяют очень редко и главным образом на отдельных участках зданий, имеющих неунифицированные размеры. Он состоит из тех же элементов, что и сборный, но все части его выполняются на месте как единое целое. Благодаря неразрезной конструкции элементы его имеют меньшие сечения и требуют меньшего расхода стали, чем в сборном каркасе. Значительно упрощается также система ветровых связей.
Недостатками монолитного каркаса являются: большие по сравнению со сборным железобетонным трудовые затраты, расход древесины на опалубку и сезонность работ.
В зарубежных странах в строительстве уникальных сооружений монолитный железобетон имеет еще большое распространение.
