46.Пневматические конструкции общественных зданий.
В последние годы для размещения различных установок применяют здания и сооружения с необычными для строительной практики пневматическими конструкциями.
Принцип возведения пневматических, или надувных зданий и сооружений основан на том, что во внутреннее замкнутое пространство оболочек нагнетается атмосферный воздух, который предварительно напрягает (растягивает) оболочку, придавая ей заданную форму, устойчивость и несущую способность.
Для поддержания этих зданий и сооружений в равновесии независимо от их пролета постоянное избыточное давление внутри в большинстве случаев принимают около 20 кг/м2 (20 мм вод. ст.), что соответствует разнице отметок земной поверхности 15 м.
Пневматические здания обладают уникальной легкостью. Так, при пролетах свыше 100 м вес I м2 оболочки едва превышает 3 кг/м2.
Пневматические здания и сооружения обладают высокой надежностью. При выходе из строя агрегатов, подающих воздух, опускание оболочки происходит очень медленно. За это время люди могут спокойно эвакуироваться из здания.
Основными элементами пневматического здания являются оболочка (иногда с каркасом), воздухонагнетающий агрегат и дверь или ворота. В зданиях, возведенных из прозрачных оболочек, проемы для освещения не требуются. Если же оболочка непрозрачна, то в ней предусматривают окна преимущественно круглого очертания.
Двери и ворота в зданиях из мягких оболочек в целях герметизации могут иметь воздушные шлюзы. Простейшей дверной конструкцией является скользящий карман.
Пневматические сооружения имеют существенные недостатки: они сравнительно дороги, легко повреждаемы от механических воздействий и неогнестойки, вследствие чего они непригодны для капитального строительства
В зависимости от способа обеспечения устойчивости и неизменяемости формы оболочки пневматические здания и сооружения подразделяют на три основные группы: воздухоопертые, воздухонесомые и комбинированные.
Воздухоопертые пневматические своды и купола изготавливают из тонкой газонепроницаемой пленки (ткани). Внутренний эксплуатируемый объем таких конструкций находится под небольшим избыточным давлением порядка 10-100 мм вод. ст. (0,001-0,01 ат.); расчетное давление поддерживается воздуходувками небольшой мощности. Недостатком воздухоопертых конструкций является невозможность использовать их для зданий с часто открывающимися проемами.
Воздухонесомые конструкции имеют пневматические несущие элементы в виде пневмоарок, колонн и т.д., находящиеся под избыточным давлением порядка 0,3-5 ат. (0,03-0,5 МПа), а оболочка свободно опирается на них. Несущие элементы изготовляют из прочной воздухонепроницаемой ткани.
Преимущество воздухонесомых конструкций заключается в обеспечении нормального атмосферного давления внутри помещений, что исключает необходимость их герметизации и устройство шлюзов. Однако на эти конструкции расходуется больше ткани, и они дороже воздухоопертых конструкций.
|
43.Оболочки в форме гиперболических параболоидов.
Гиперболический параболоид (называется сокращённо «гипара»).
Образование поверхности гиперболического параболоида определяется двумя системами непараллельных и непересекающихся прямых (рис. 10. 2, в), которые называются направляющими линиями. Каждая точка по поверхности гиперболического параболоида является можно рассматривать как пересечения двух образующих, входящих в состав поверхности.
Если рассечь поверхность оболочки плоскостями, параллельными плоскости, равноделящей угол между направляющими линиями, то линии сечений получат в одном случае форму парабол, в другому - форму гипербол. Поверхность гиперболического параболоида м.б. образована и путем перемещения параболы вдоль другой параболы с противоположным направлением кривизны.
При равномерно распределенной нагрузки напряжение во всех точках поверхности гипара имеет постоянную величину. Это объясняется тем, что усилия растяжения и сжатия одинаковы для каждой точки. Вот почему гипары обладают большой сопротивляемостью к выпучиванию. Когда оболочка под действием нагрузки стремится прогнутся, растягивающие напряжение в направлении, нормальном к этому давлению, автоматически возрастает. Это позволяет выполнять оболочки малой толщины часто без окаймляющих бортовых элементов.
Покрытия в форме гипаров осуществляются из железобетона - монолитного или сборного, армоцемента, металла и дерева, как правило, с гладкой внутренней поверхностью с контурными ребрами, а также в некоторых случаях с ребристой внутренней поверхностью. Сборные элементы осуществляются из железобетонных или армоцементных плит размерами 2x3 и 3x3 м. Оболочки в форме гипаров создают распор, воспринимаемый преднапряженными затяжками или контурными ребрами или их сочетанием.
|
44.Висячие покрытия с плоскими несущими конструкциями. Способы обеспечения их устойчивости. Устройство ограждающих конструкций покрытия.
Плоские висячие конструкции покрытий (рис.10.3,а) состоят из параллельных рядов тросов, закрепленных на опорах и провисающих по очертанию гибкой нити в пролетах. Такой вид покрытий, как правило, применяется над прямоугольными зданиями с незамкнутым опорным контуром.
Для обеспечения пространственной устойчивости этого вида висячих покрытий применяются тяжелые ограждения из железобетонных панелей, после укладки которых на тросы, покрытию дают монтажную нагрузку, вызывающую натяжение тросов, и в таком состоянии замоноличивают швы между панелями вместе с тросами. Затем пригрузку снимают. Образуется вогнутая предварительно-напряженная ж.б. оболочка цилиндрического очертания (см.рис.10.3,а).
Восприятие горизонтальных усилий в висячих покрытиях с незамкнутым контуром (рис 10.З) осуществляется с помощью прочно заанкеренных в грунте оттяжек (см. рис. 10.3,а) или рам с наклонными стойками (см.рис. 10.3,г,д), а также при относительно небольших пролетах распорных балок или ферм.
|
45.Пространственные висячие покрытия общественных зданий. Способы обеспечения их устойчивости. Устройство ограждающей конструкции покрытия.
Наиболее эффективно применение пространственных висячих покрытий зальных помещений при замкнутом опорном контуре, воспринимающем горизонтальные усилия. Наиболее целесообразна круглая форма опорного контура, обеспечивающая при равномерной нагрузке - равномерное распределение усилий от покрытия и безмоментную работу самой контурной балки.
Висячие покрытия с круглым опорным контуром находят применение в виде однопоясных систем. В однопоясных круглых покрытиях тросы, расположенные радиально, закрепляются в контурном опорном и центральном кольцах (рис.10.4,а). Внешнее кольцо, испытывающее сжимающие усилия, выполняется из железобетона; внутренне растянутое - из стали. Обеспечение пространственной устойчивости в круглых однопоясных покрытиях достигается теме же способами, что и при незамкнутом контуре, т.е. путем применения тяжелого ограждения в виде ж. б. плит, замоноличивания перекрытия с предварительным напряжением тросов и превращения его в жесткую оболочку.
В двухпоясных висячих покрытиях нижние тросы, как правило, несущие, а верхние стабилизирующие (напрягающие), соединенные распорными трубчатыми стойками.
Конструкция отличается устойчивостью и стабильностью формы. В силу этого возможно применение легких ограждений из волнистой стали, алюминия и др.
Для уменьшения строительного объема применяются двухпоясные схемы с пересекающимися нижним и верхним тросами (см. рис. 10.4,в) и с двумя контурными опорными кольцами или с закреплением концов верхних несущих тросов непосредственно на колоннах.
|
|
36.Деревянные балки и фермы большепролетных общественных зданий.
Деревянные балки применяют в местностях, богатых лесом. Обычно они используются для зданий III класса капитальности из-за малой огнестойкости и долговечности.
Деревянные балки подразделяются на гвоздевые и клееные. Изготовляются они длиной до 20-30 м. Гвоздевые балки (рис. 8.3, а) имеют сшитую на гвоздях стенку из двух слоёв досок, наклоненных в разные стороны под углом 450. Верхний и нижний пояса образуются за счет нашитых с обеих сторон к вертикальной стенки балки брусьев. Высота гвоздевых балок – 1/6 ÷ 1/8 пролета. Вместо дощатой стенки можно применять стенку из многослойной фанеры.
Клееные балки в отличие от гвоздевых обладают высокой прочностью и повышенной огнестойкостью даже без специальной пропитки. Сечение клееных балок может быть прямоугольным, двутавровым и коробчатым. Они изготовляются из реек или досок на клею, уложенных плашмя или на ребро. Высота таких балок 1/10 ÷ 1/12 пролёта. По очертанию верхнего и нижнего поясов клееные балки могут быть с горизонтальными поясами, одно или двухскатные и криволинейные. (Типовые деревянные клеевые балки применяемые в нашей стране имеют длину 6, 9, 12, и 18 м).
Деревянные фермы в их простейшем виде могут быть представлены бревенчатыми и брусчатыми висячими стропилами, о которых мы вели речь в предыдущем семестре.
Деревянные фермы применяют для пролётов более 18 м и при условии выполнения профилактических мероприятий по пожарной безопасности.
Верхний (сжатый) пояс и раскосы деревянных ферм изготовляют из брусьев квадратного или прямоугольного сечения со стороной, равной 1/50 ÷ 1/80 пролёта, нижний (растянутый) пояс и подвески могут выполнятся как из брусьев так и из стальных тяжей с винтовыми нарезками на концах для натяжения их с помощью гаек с подкладными шайбами.
В практике отечественного строительства применяются сейчас сегментные фермы пролётом 15, 18, 21 и 24 м, верхний пояс которых выполняется из неразрезного пакета досок шириной 170 мм на клею (КБ-3). Раскосы выполняются из брусков той же ширины, нижний пояс – из прокатных уголков, а подвески – из круглой стали.
|
20.Решение узла соединения сборных ж/б колонн в каркасных зданиях.
Наиболее сложная задача при проектировании сборного ж.б. каркаса - решение стыков колонн. В практике отечественного строительства сложились два типа стыков:
а) стыки, в которых усилия передаются через стальные элементы - опорные плиты или оголовники;
б) стыки, в которых осуществляется непосредственная передача усилий с бетона на бетон.
В стыках первого типа концы колонн снабжаются стальными пластиками или оголовниками, приваренными к продольной стержневой арматуре (рис.4.4, а, б). При монтаже колонна устанавливается на центрирующий металлической прокладке.
Стальные пластины или оголовники смежных элементов соединяются посредством сварки. Шов между торцами зачеканивается раствором, а вокруг стальных оголовников на высоту стыка бетонируется защитный слой.
В стыках второго типа происходит передача усилий с бетона на бетон. Наиболее распространенной конструкцией данного стыка является сферическая поверхность торцов колонн с соединением арматурных стержней с помощью ванной сварки (рис 4.4, в).
В последнее время стали применяться плоские безметаллические стыки с центрирующей бетонной площадкой (рис. 4.4, г), которые требуют значительно более простых форм для их изготовления.
Ванная сварка арматуры, в отличие от ранее принятого стыкования через дополнительные накладки позволяет повысить надежность стыка и значительно упростить его, сократить количество монтажной сварки.
К выполнению сферического стыка предъявляются повышенные требования по соблюдению геометрических размеров и точности сферических поверхностей.
Стыковые ниши после монтажа замоноличиваются бетоном.
Стык колонн с жесткой арматурой в зданиях высотой до З0 - 40 этажей решают по принципу непосредственной передачи нагрузок с одного стального пакета на другой с помощью прокладной стальной плиты (рис.4.5, в).
Опирание ж.б. колонн с гибкой арматурой на массив ф-та производят через железобетонные башмаки (рассмотренные в прошлом семестре) с бетонированием зазоров и вибрированием.
Ж.б. колонны с жесткой аматурой опирают на фундамент через прокладную стальную плиту, зекрепленную анкерными болтами, и крепятся к ней на сварке.
Рис.4.4. Стыки сборных ж.б. колонн с гибкой арматурой
а – стык колонн с помощью стальных листов (пластин), заанкеренных в бетон; б – стык колонн с помощью стальных оголовников, приваренных к продольной арматуре; в – сферический безметаллический стык сборных ж.б. колонн; г – плоский безметаллический стык ж.б. колонн (серия ИИ-04); 1 – стальная пластина верхнего оголовка; 2 – тоже, нижнего огловка; 3 – сварной шов; 4 – центрирующая металлическая прокладка; 5 и 6 – верхний и нижний стальной оголовник; 7 – продольная арматура; 8 – поперечная арматура; 9 – стыковые ниши; 10 – сферические бетонные поверхности; 11 – центрирующий бетонный выступ.
Рис.4.5. Сборные ж.б. колонны с жесткой арматурой (мет. сердечниками)
а – общий вид колонны; б – типы сечения стальных сердечников; в – стык колонны; 1 – колонна; 2 – стальной сердечник; 3 – выпуски армтурных стержней; 4 – стальные закладные детали; 5 – полосы толщиной до 60мм; 6 – уголки; 7 – сварной шов; 8 – стержни продольной гибкой арматуры; 9 – хомуты; 10 – прокладная фрезерованная стальная пластина; 11 – монтажные болты; 12 – стальные ушки.
|
40.Купола.
Купол в основании, которого круг, имеет поверхность, образованную вращением кривой линии (арки) вокруг центральной вертикальной оси. В зависимости от образующей кривой купола могут иметь сферическую форму, параболическую, стрельчатую и эллиптическую. Усилия в них распределяются равномерно,* и материал используется наиболее эффективно.
Распор от купола, как правило, воспринимается нижним опорным кольцом, работающим на растяжение, выполняемым из железобетона или металла.
Современные купола по своим конструктивным формам могут
быть подразделены: на гладкие, ребристые, ребристо-кольцевые, сетчатые, волнистые, складчатые и геодезические.
Гладкие купола (см. рис. 10.1, а) имеют гладкие внутреннюю и внешнюю поверхности и осуществляют как правило из ж.б. монолитных конструкций . В нижней части ж.б. куполов оболочка утолщается и соединяется с опорным кольцом.
Ребристые купола (см. рис. 10.1, б) образуются при помощи полуарок прямоугольного сечения или сегментных форм (рёбер), по которым укладывается ограждающая конструкция.
Ребристо-кольцевые купола (см. рис. 10.1, в), помимо меридиальных рёбер имеют соединённые с ними горизонтальные кольца, придающие конструкции пространственную жёсткость и воспринимающие усилия распора.
Сетчатые купола (см. рис. 10.1, г) представляют собой системы стержней (прямолинейных или изогнутых) с узловыми соединениями, вписанными в сферическую поверхность.
Геодезический купол (или многогранный) представляет собой многогранник, по форме близкий к сферической поверхности (рис.7,д), грани которого треугольные, ромбические или многоугольные элементы.
Волнистые (и складчатые) купола (см. рис. 10. 1,е) имеют поверхность, состоящую из оболочек двоякой кривизны или складок, сходящихся к полюсу купола.
Пространственная жёсткость таких покрытий обеспечивается ребрами, образующимися по линиям пересечений оболочек от опор до полюса купола.
| |
Скачать 7.82 Mb.