Металлический каркас производственного здания выполняет две функции. Во-первых, на каркас опирается различное технологическое оборудование, прежде всего подъемно-транспортное (мостовые и подвесные краны, тельферы). Колонны совместно со стропильными фермами образуют поперечные рамы, являющиеся основными несущими конструкциями каркаса. Кроме восприятия вышеуказанных нагрузок, а также снега и ветра, поперечные рамы обеспечивают жесткость здания в поперечном направлении.
Неизменяемость каркаса в продольном направлении создается устройством связей колонн, каждая из которых состоит из распорок и решетчатых систем, расположенных между двумя колоннами. Остальные колонны соединяются со связями при помощи распорок. Связи колонн воспринимают ветровую нагрузку, передаваемую на торцы здания, и усилия от продольного кранового торможения.
Колонны опираются на железобетонные фундаменты и передают на них нагрузки через базы, развитые в плоскости поперечных рам и снабженные анкерными болтами. Считается, что в поперечном направлении колонны абсолютно защемлены в фундаментах, а в продольном – имеют шарнирное опирание.
Поперечные рамы, объединенные в горизонтальной плоскости связями стропильных ферм и диском кровли, образуют пространственную систему.
Температурные деформации конструкций каркаса компенсируются устройством температурных швов в виде парных колонн между температурными отсеками. Чтобы обеспечить свободу температурных деформаций конструкций каркаса, связи колонн необходимо располагать в середине температурного отсека.
Продольный шаг для колонн принимают 6 или 12 м, поперечный шаг (пролет рам) – чаще всего 18, 24, 30 и 36 м.
При кранах грузоподъемностью до 20 тонн колонны имеют постоянное по длине двутавровое сечение.
При кранах грузоподъемностью более 20 тонн применяют ступенчатые колонны, верхняя надкрановая часть которых имеет двутавровое сечение, а нижняя часть выполняется сквозной из двух ветвей, соединенных решеткой из уголков. Ветви сквозной части колонны проектируют либо из прокатных профилей, либо из сварных составных сечений.
Для быстровозводимых зданий с высокой агрессивностью среды решетку из уголков в нижней части ступенчатых колонн заменяют сплошной стенкой из листа, укрепленной ребрами жесткости.
Нижняя опорная часть колонных называется базой. Растягивающие усилия, возникающие при внецентренном сжатии, воспринимаются анкерными болтами, заложенными в фундамент.
При проектировании внецентренно сжатых колонн их габариты назначают предварительно по конструктивным соображениям.
Сплошные колонны обладают большей жесткостью, чем сквозные, они проще в изготовлении, однако назначать их следует при высоте сечения не более 1 метра. При большей высоте их применение экономически нецелесообразно.
Размеры колонны по высоте (длине) также определяют конструктивно с учетом высоты технологического оборудования, глубины заложения фундамента, габарита мостовых кранов и расстояния между верхом габарита крана и низом конструкции покрытия, которое обычно принимается не менее 200 мм.