Реферат. 1. Введение. Актуальность темы

• Название: 1. Введение. Актуальность темы
• Анкор: Реферат.docx
• Дата: 15.12.2017
• Размер: 6.79 Mb.
• Имя файла: Реферат.docx
• Тип: Документы; #11542
• страница: 5 из 10

а)

б)

в)

г)

Рис. 31. Стропильные железобетонные фермы

а – сегментная ферма; б – то же, безраскосная; в – то же, для пологой или плоской

кровли; г – с параллельными поясами
Пролеты ферм, выполненных из сборного железобетона, в большинстве случаев не

превышает 30 м, так как при больших пролетах перевозка ферм затруднительна. Поэтому,

сборные железобетонные фермы больших пролетов целесообразно сваривать на месте их отдельных элементов (рис. 32).





Рис.32. Железобетонная предварительно

напряженная ферма пролетом 36 м, собираемая

из отдельных элементов:

а – конструктивное решение фермы;

б – деталь крепления раскосов.

Целесообразно решение покрытий достигается также при применении длинномерных

сборных настилов, укладываемых по продольным балкам, опертым на колонны, или по несущим продольным стенам. Такие настилы могут быть пустотелыми – высотой 80 – 100 см;ребристыми – шириной 1,5 – 3 м, типа ТТ, сводчатыми, вспарушенными, гиперболического очертания и т. д. (рис. 33).

Для создания крупных общественных помещений могут применяться одноэтажные

рамные конструкции, в которых ригели жестко соединены с колоннами.

Железобетонные рамы больших пролетов применяют редко ввиду их массивности и

высокой стоимости (рис. 34 а, б)

Пример уникальной железобетонной рамы покрытия подземного выставочного зала в Турине пролетом 53,27 м показан на рис. 34, в.

В большепролетных общественных зданиях применение деревянных клееных рам да-

ет значительное уменьшение материалоемкости конструкций при простоте изготовления (см.рис. 34, г).

Металлические рамы сплошного сечения целесообразны только при сравнительно небольших пролетах (до 24 м), решетчатые же рамы могут применяться в пролетах до 150 м(рис. 35, а).

Рамные конструкции могут иметь разнообразные формы с прямыми, ломанными и

криволинейными очертаниями, что в ряде случаев позволяет получить определенный архитектурный эффект. Они допускают устройство крупных нависающих консолей, например, на железнодорожных перронах, посадочных площадках аэровокзалов, над трибунами стадионов, входами в крупные общественные здания (рис. 35, б).

Арочные покрытия перекрывают пролеты 100 м и более. Высокие архитектурные ка-

чества арочных конструкций позволяют во многих случаях получить выразительные интерьеры крупных залов (рис. 35, в).

Рис. 33. Длинномерные сборные железобетонные настилы покрытий:

а – пустотный «динакор»; б – ребристый; в – настил типа ТТ; г – сводчатый настил

КЖС; д – вспарушный; е – гиперболический


Рис. 34. Рамные конструкции больших пролетов:

а – выставочный павильон в Гамбурге (ФРГ); б – навес на автомобильной выставке в

Сиднее (Австралия); в – подземный выставочный зал в Турине (Италия); г – здание бассейна

Ла-Турель; д – здание бассейна в Реймсе (Франция)




Рис. 36. Арочно-сводчатые конструкции

а – арка; б – арка с затяжкой; в – цилиндрический свод; г – цилиндрический свод на стоечно-подкосных опорах; д – крестовый свод; е – сомкнутый (монастырский) свод; ж – зеркальный свод; RA и RB – вертикальные реакции опор; Н – распор; f – стрела подъема арки; 1 – распалубка; 2 – лоток


Рис. 35. Конструкции больших пролетов:

а-г – металлические решетчатые рамы;

сложные железобетонные рамы:

д – трибуны стадиона в Красноярске;

е – Центральный стадион имени В. И. Ленина в М оскве;

ж – спортивный зал в Эссене (ФРГ);

з – спортивный зал в Женеве (Швейцария);

арочные покрытия:

и – пространственная решетчатая арка из алюминиевого сплава;

к – арочное покрытие из стальных элементов


Арочная конструкция представляет собой брус криволинейного (циркульного, параболического и др.) очертания. Кривизна арки обеспечивает возможность ее статической работы преимущественно на осевые (сжимающие) усилия, но вызывает (в отличие от балочных конструкций) не только вертикальные, но и горизонтальные реакции опор, так называемый распор (рис. 36).

Арки могут быть деревянными, металлическими и железобетонными, сплошного или

решетчатого сечения. При малых пролетах (до 30 м) деревянные и железобетонные арки

имеют прямоугольное сечение, а металлические – двутавровое. При пролетах от 30 до 50 м независимо от материала – двутавровое, а при пролетах более 50 м – решетчатое. Подъем арок обычно составляет от ¼ до 1/6 пролета, а расстояние между арками 6 -12 м. По сравнению с покрытиями по балкам, фермам и ригелям рам арочные покрытия имеют меньший вес по затрате материалов они более экономичны. Однако, арочные конструкции более деформативны, чем рамные, и поэтому применять их целесообразно в таких покрытиях, где нет динамических или больших горизонтальных сил, например, в зданиях выставочных павильонов, крытых рынках, спортивных стадионах и т. п.

Примером большепролетного арочного покрытия может служить конструкция покрытия зала Дворца Спорта в Лужниках, размером 144×78 м (рис. 37).



Рис. 37. Конструкция арочного покрытия стальными арками с затяжкой Дворца

спорта в Лужниках:

а – поперечный разрез здания; б – деталь полуарки; 1 – неподвижная опора; 2 –

аэрационный фонарь, 3 – арка; 4 – подвижная опора; 5 – затяжка

Несущими конструкциями покрытия являются стальные решетчатые арки пролетом

78 м с затяжками, с шагом 6 м.

Арки с затяжками применяются во Дворце Спорта на Центральном стадионе имени В.И. Ленина в М оскве (см. рис. 35)


Дворец спорта «Сант Джорджи» в Барселоне, Испания, архит. А. Исодзаки, 1992

Спортивный зал в Огуни, Япония, арх. Ш. Йо, 1988
Пространственные конструкции покрытий больших пролетов

Для перекрытия больших пролетов наиболее целесообразны пространственные конструкции, которые в эстетическом отношении превосходят плоские линейные конструкции –балки, фермы, рамы и арки. Пространственные конструкции выполняют в металле, железобетоне, дереве. Наиболее простые из них – это складки, т. е. пространственные балки, составленные из отдельных плоских элементов (рис. 38)



Рис. 38. Железобетонные складчатые покрытия:

а – трапециевидная складка; б – треугольная складка; в – усложненная треугольная складка;

Геометрические формы складчатых конструкций различны: отдельные складки могут иметь треугольное и трапециевидное сечение и иметь друг с другом параллельные, веерные или встречные сочетания. Складки получают применение в покрытиях пролетом до 40 м и в высоких стенах при необходимости повышения их жесткости. Получило распространение сочетание складчатых стен и покрытий с жесткими сопряжениями между ними в виде пространственной рамной конструкции. Складки используют в арочных и шатровых покрытиях для помещений с прямоугольным, трапециевидным, многоугольным или криволинейным

планом (рис. 39).



Рис. 39. Складчатые покрытия

а – формы и габариты сечения монолитных и сборных складок; б – схемы размещения устройств верхнего света.

Формы покрытий: в – параллельными складками; г – то же, веерными; д – встречными; е – складчатые рамы; примеры фрагментов покрытий; ж – встречными складками; з – сочетанием веерных и встречных складок
Металлические складчатые покрытия, особенно, перекрестно-стержневые позволяют получить значительный архитектурный и экономический эффект при пролетах до 50 м. Такие решетчатые (перекрестно-стержневые) складки, составленные из трехметровых трубчатых стержней, при высоте 2,12 м позволяют перекрывать пролет до 30 м, а при устройстве двух и трехрешетчатой системы с увеличением высоты конструкций – до 54 м.

Перекрестно-стержневая конструкция при плане помещения, приближающейся к

квадрату, превращается в пространственную сетку, состоящую из перекрещивающихся по-

ясных стержней и пространственной решетки, поставленной по диагонали квадратных ячеек(рис. 40).

Возможности такой конструкции (структуры) очень широки, т. к. ее можно опирать на колонны в любой точке. М одульная сетка пространственных перекрестно-стержневых конструкций строится по ортогональной (преимущественно 3×3 м) треугольной или шестиугольной системам (рис. 40, в-е). Такие конструкции применяют для самых разнородных покрытий с опиранием по контуру на внутриконтурные колонны (рис 40, л-н).



Рис. 40. Перекрестно - стержневые конструкции

Типы перекрестно-стержневых конструкций: а – покрытия большого пролета; б - пространственная конструкция покрытия 36×36 м. Типы сеток и опирание: в-e – павильонные покрытия; ж – неразрезная конструкция покрытия; з, и, к – с треугольной сеткой. Применение перекрестно-стержневых конструкций: л – пространственная конструкция теплицы;

м – пространственная конструкция выставочного павильона; н – рамная конструкция спортивного зала
Для разгрузки основного пролета целесообразно устройство консольных свесов

структурной плиты с вылетом консолей в 0,2 - 0,25 основного пролета. Структурные конструкции выполняют с пролетами от 18 до 200 м и применяют для перекрытий общественных зданий. Возможно применение перекрестно – стержневых конструкций в качестве несущей части стен большой высоты (рис. 41).



Р ис. 41. Констр у кция пер екр естного покр ытия над залом Дома мебели в

М оскв е:

а – план расположения перекрестных ферм; б – деталь узла А; 1 – башенный кран Т- 266 грузоподъемностью 3 т ; 2 – контур перекрытия подвала; 3 – временные монтажные стойки
Другим примером перекрестной конструкции может служить перекрытие над зри-

тельным залом Дворца съездов в Кремле (рис.42)

Перекрытие состоит из стальных поперечных балок, с шагом 6,4 м, и двух продоль-

ных стальных балок, отстоящих от опор 12,8 м. Поперечные балки сплошные двутавровой

формы, продольные – решетчатые; высота балок 3,5 м.

Расстояние между осями поперечник диафрагм называемой пролетом оболочки, а между осями бортовых элементов – длиной волны.

Цилиндрический свод-оболочка – безраспорная конструкция, работающая на попе-

речный изгиб как балка пространственной формы, свод – распорная конструкция, работающая преимущественно на осевые усилия. Для обеспечения последнего условия кривая свода принимается пологой, в то время как для повышения жесткости свода – оболочки целесообразна большая кривизна формы, наконец, продольная ось длинного цилиндрического свода оболочки размещается параллельно перекрываемому пролету, а продольная ось свода – перпендикулярно ему. Стабильность формы цилиндрической оболочки обеспечивается торцовыми диафрагмами жесткости. Статическая работа, геометрическая форма и размещение в пространстве цилиндрического свода-оболочки существенно отличаются от работы свода.Цилиндрические и коноидальные своды-оболочки используются по большей части в многоволновых одно- и многопролетных сочетаниях; применяют консольные и бесконсольные, параллельные и веерные оболочки, разнообразные формы жесткости элементов (рис.43).

Цилиндрические оболочки могут применяться при пролетах до 24 м при ширине обо-

лочки 6-12 м, высоте 2-3 м и толщине 3 см.

Иногда цилиндрическим оболочкам придают несимметрическое сечение, например,

при устройстве шедовых (пилообразных) покрытий больших пролетов (рис. 44, а-в).

Сетчатые цилиндрические оболочки обладают большой архитектурной выразительно-

стью (см. рис. 44, в).

В большепролетных покрытиях общественных зданий применяют оболочки одинарной кривизны, имеющие цилиндрическую форму.



Рис. 42. Схема расположения в плане конструкции перекрытия зала Дворца съездов в

Кремле:

1 – распорки; 2 – главные продольные балки; 3 – пор тал сцены; 4 – глав ные попер ечные балки; 5 – прогоны; 6 – зал приемов; 7 – зрительный зал




Рис. 43. Многоволновые оболочки

а – консолированные; б – веерные; в – с серповидными диафрагмами жесткости; г– на отдельных опорах



Рис. 44. Своды-оболочки:

а-в – цилиндрические оболочки; г – свод главного павильона выставочного центра в Турине, продольный поперечный разрезы, деталь; д – свод покрытия дворца международных выставок в Ницце (Франция); е – свод автобусной стоянки в Ленинграде
Оболочки представляют собой тонкостенные жесткие конструкции с криволинейнойповерхностью. Толщина оболочек весьма мала по сравнению с другими ее размерами. Тонкостенность конструкции исключает возможность работы оболочки на поперечный изгиб и обеспечивает ее работу на осевые усилия. Геометрические и статические свойства оболочек зависят от их кривизны и ее непрерывности. Знак кривизны зависит от расположения центров радиусов кривизны по отношению к поверхности. При расположении центров по одну ее сторону К имеет положительное значение, по обе стороны – отрицательное (рис. 45).



Рис. 45. Поверхности двоякой положительной (а) и отрицательной (б) кривизны
К оболочкам положительной гауссовой кривизны относятся все купольные оболочки(сферодид или эллипсоид вращения и т. п.), оболочки переноса (бочарные своды) и т. п.Характерным примером поверхности отрицательной кривизны является гиперболический параболоид, формируемый перемещением параболы с ветвями вверх по параболе с ветвями вниз (рис. 46).

Если поверхность оболочки в одном из направлений имеет конечную величину кривизны, а в перпендикулярном ему – нулевую, то ее называют оболочкой одинарной кривизны (цилиндрическая и коническая оболочка – коноид).

Оболочки являются пространственными конструкциями как по форме, так и по суще-

ству статической работы. Их большая по сравнению с плоскостными конструкциями несу-

щая способность определяется не дополнительным расходом материалов, а только изменением формы конструкции, способствующей повышению ее жесткости.



Рис. 46. Гиперболический параболоид

1 – парабола с вершиной вверх; 2 – парабола с вершиной вниз; 3 – прямолинейные

образующие; 4 – пространственный четырехугольник – гипар

Это становится очевидным при сопоставлении конструкций плоской плиты с пространственной конструкцией (длинного цилиндрического свода – оболочки одинарной кривизны), примененных в условиях равенства пролетов и нагрузок (рис. 47).


Рис. 47. Схемы конструкций

а – плоской плиты; б – цилиндрического свода-оболочки; в – цилиндрического свода; 1 - оболочка; 2 – бортовой элемент оболочки; 3 – диафрагма жесткости
Большой интерес представляют сборные железобетонные оболочки двоякой кривизны, которые по расходу материалов выгоднее, чем оболочные одинарной кривизны. Распространенным типом покрытия подобного рода является пологая двояковыпуклая оболочка(рис. 48).

Контурными диафрагмами оболочки служат железобетонные арки, свод имеет форму многогранника. Каждая грань представляет собой ромбовидную плоскую плиту с контурным и диагональными ребрами. Свод оболочки опирается на четыре колонны, расположенные по углам, благодаря чему, площадь 1600 м², не имеет промежуточных опор.


Рис. 48. Схема пологой оболочки двойной кривизны размером 40×40 м
К оболочкам двоякой кривизны относятся также оболочки типа гиперболических параболоидов (гипары). Это очень эффективные конструкции для покрытий больших пролетов:они дают возможность создать довольно тонкую оболочку и получить экономию в материалепо сравнению с другими оболочками того же пролета.

Форма гипаров в плане может быть квадратной, прямоугольной, овальной и т. д.

(рис. 49).



Рис. 49. Сетчатые конструкции



Рис. 50. Тонкостенные оболочки двоякой кривизны

а – волнистый купол; б, в – оболочки переноса на прямоугольном и квадратном плане; г – сферическая парусная оболочка на треугольном плане; 1 и 2 – образующая и направляющая оболочки переноса; 3 – диафрагма жесткости
Волнистые своды и купола представляют собой варианты оболочек, гладкая поверхность которых заменена волнистой. Применение волнистой поверхности может быть вызвано статическими (устройство светопрозрачных включений по боковой поверхности волн или в их торцах) или композиционными требованиями. Наибольший пролет (206 м) перекрытий такими конструкциями в здании Дворца выставок в Париже. Перекрытие опирается только на три точки и состоит из трех взаимно пересекающихся волнистых парусных фрагментов,образующих сомкнутый свод. Для повышения жесткости и устойчивости конструкции железобетонная оболочка свода выполнена двухслойной с вертикальными связями-диафрагмами(рис. 51) и общий вид (рис. 52).



Рис. 51. Париж. Дворец выставок. Конструкция сомкнутого трехлоткового свода из многоволновых двухрядных оболочек


Рис. 52. Общий вид Главного павильона Национального центра промышленности и

техники в Париже. Расстояние между опорами — 205,5 м, высота оболочки в ее верхней точ-

ке — 46,3 м. Покрытие представляет собой треугольный купол, выполненный по принципу

крестового свода