Архитектурные конструкции. Часть 1,2. Казбек-Казиев З.А. 1989. Архитектурные конструкции. Часть 2. Казбек-Казиев З.А. 1989. Акрыльцовходнаяплощадка
 Скачать 3.41 Mb.
|
Примерная высота сечений рам и арок13 5 Рис. XII.14. Примеры рам и арок и их детали: а — рама с выносными консолями баркас затяжкой подуровнем земли в — трехшарнирная рама со сплошной металлической стенкой г—ж — шарнирные опоры г — железобетонной рамы д — металлической рамы с плитным шарниром е опора с сегментным опираиием; ж — с металлическим цилиндром / — шарнирная опора; 2 — затяжка 3 — шарнирная заделка затяжки 4 — средний шарнир трех- шарнирной рамы 5 — свинцовая прокладка Своды, которые можно рассматривать как разновидность арок большой ширины, в настоящее время изготовляются преимущественно из железобетона, реже из бетона или камня. Наиболее простую конструкцию представляют собой гладкие цилиндрические своды, опирающиеся по всей длине своими нижними краями на фундаменты (риса. Более прогрессивный вид цилиндрического свода представляет собой ребристый свод, собираемый из однотипных железобетонных плит, окаймленных ребрами. Основными несущими элементами служат поперечные ребра, представляющие )сновные формы сводов: а — гладкий свод б — ребристый в, г, д сомкнутые е — зеркальный ж — цилиндрический с распалубками; и — крестовый Глава Xll. Несущие остовы одноэтажных зданий Рис. XII.16. Схема погашений распора в сводах на колоннах: а — многопролетный свод б — свод на прямоугольном плане в — крестовый свод на квадратном плане; / — цилиндрические своды 2 — опорная балка, поддерживающая своды между колоннами 3 колонны 4 — железобетонная плита, воспринимающая распорот крайних сводов 5 — стены, на которые опирается плита и на которые передаются горизонтальные усилия от свода S — затяжки 7 крестовый свод бой несущие арки, и продольные реб- ра, являющиеся связями. Высота поперечных ребер, при их шаге 1.. .2 м составляет 1/70... 1/100 пролета, продоль- ных — 10...20 см, толщина плиты между ребрами 3.. .4 см. При отсутствии плит между ребрами и замене их любым несущим материалом, например стеклом, свод превращается" в сет- чатый Комбинируя пересекающиеся между собой цилиндрические поверхности, можно получить сомкнутый на прямоугольном или квадратном плане свод, многогранный купол, четырехгранный с горизотггальной вставкой, так называемый зеркальный свода также цилиндрический свод с врезкой цилиндров меньших размеров, называемый еще сводом с распалубками. Свод, образуемый пересечением двух цилиндров, открытых наружу, на квадратном плане, называется крестовым сводом, который в отличие от остальных сводов опирается на четыре стоящие отдельно фундамента. На рис. XII. 16 показано несколько приемов передачи распора на массив и на затяжки, Цилиндрические своды, установленные на колонны без затяжек, представляют при оформлении интерьера здания одну из интересных архитектурных задач. Нар и с . XII. 16, а показано одно из таких решений. Согласно этому решению ряд арок опирается на ригели рам, стойки которых представляют собой колонны, размещенные внутри здания. Распорот этих арок, кроме крайних, взаимно погашается на ригелях поперечных рам, на которые они оперты. Распор же крайних арок передается на монолитную плиту покрытия и насте- ны, на которые она опирается. Отдельно стоящий цилиндрический свод также опирается на ригели рам, размеры которых позволяют принимать распори передавать его настойки. Однако при отсутствии конструкции, которая могла бы передать этот распор на фундаменты, его можно погасить только затяжками. В случае крестового свода, реактивные усилия от него сосредоточены непосредственно на четырех опорах. Для восприятия и погашения распора необходимо предусмотреть затяжки, попарно объединяющие все четыре колонны, либо устроить контрфорсы, как это принято в готических соборах. Наряду с каменным материалом дерево тоже может быть использовано как материал для изготовления рам и арок, особенно с использованием клееной древесины. Как правило, их делают двух, трехшарнирными, сиз- готовлением в мастерских и монтажом на стройке. Устанавливаются деревянные рамы и арки с шагом не болеем и применяются для пролетов до 15,20м. Покрытия по деревянным рамами аркам выполняют либо из брусьев, уложенных с шагом 1. . . 1,5 мс двумя слоями досок поверх них, либо из деревоплиты, панели которой собираются из досок или брусьев, поставленных на ребро, плотно сбитых гвоздями или соединенных с помощью синтетического клея. Высота деревопли- гы принимается примерно 'о от шага накрываемых ею конструкций Глава XII. Несущие остовы одноэтажных зданий 7 XII.6, Перекрестные системы Перекрестные системы покрытия состоят из несущих линейных элементов, пересекающихся в плане под углом 90 или 60°. При этом если конструкция состоит из несущих элементов, расположенных параллельно сторонам квадрата или прямоугольника, и составляет сетку из квадратных ячеек, то такая конструкция называется ортогональной. Если та же квадратная сетка расположена к контурам покрытия под углом 45°, то такая конструкция называется диагональной. Сетку с треугольной формой ячеек, стороны которых параллельны сторонам контура покрытия, называют треугольной. Наличие несущих пересекающихся элементов позволяет нагрузку на покрытие передавать на опоры неводной вертикальной плоскости, как в плоскостных конструкциях, а сразу в двух и даже в трех вертикальных плоскостях Это существенно уменьшает величину усилий и прогибов в такой конструкции, что позволяет уменьшить ее конструктивную высоту до пролета в зависимости от нагрузок и формы в плане покрытия. Наиболее рационально перекрестная система может быть использована в покрытии, имеющем в плане форму квадрата, равнобедренного треугольника, круга или многоугольника, вписанного вкруг (рис. XII.17, а—е). Если очертание покрытия в плане отступает от такой правильной формы и пролеты несущих элементов водном и другом направлении различаются более чем на 20%, то применение перекрестной системы становится нерациональным, так как работать будут только элементы меньшего пролета, в основном как плоскостные. Между темна прямоугольном плане при отношении сторон более чем 1/2 можно также применить перекрестные несущие элементы, расположив их неортогонально, а диагонально, те. под углом в 45° к сторонам контура (рис. ХИ.17,Ж). Опирание перекрестных систем- может выполняться по всему контуру, на отдельные его части или на колонны. При этом необходимо учитывать, что при опирании перекрестного покрытия только на угловые колонны его контурные элементы будут работать как простые балки или фермы, принимая всю нагрузку от по- Рис. XI 1.17. Перекрестные системы покрытий; а—-ж — схемы перекрестных систем; и—л — положение опор под перекрестной системой L — пролет конструкции Z-i — вылет консоли / — опоры — окаймляющий несущий элемент (балка или ферма Глава XJi. Несущие остовы одноэтажных зданий крытия, находящегося внутри контура. А это значит, что эти контурные алементы должны иметь конструктивную высоту примерно в два раза больше конструктивной высоты перекрестного покрытия. Для того чтобы в этом случае все покрытие было одной высоты, следует контурные несущие элементы подпереть осотя бы еще одной- двумя дополнительными опорами (рис. XII. 17, и). Перекрестные системы допускают устройство консольных свесов, которые, впрочем;не должны превосходить основного пролета (расстояния между угловыми колоннами). Перекрестные системы покрытия допускают устройство дополнительных опор и внутри плана покрытия, что сущесивенно сокращает пролеты и соответственно конструктивную высоту покрытия. В тоже время высота контурных несущих элементов определяется по тем же принципам, на которые было указано выше, в случае наличия только одних угловых опор (рис. XII. 17,л). Материалом для изготовления перекрестных систем служит_в основном металл и железобетон. По своим конструктивным схемам эти системы делятся на перекрестно-ребристые и перекрестно-стержневвые. Перекрестно-ребристые конструк- ции изготавливаются главным образом из железобетона, в некоторых случаяЗГ'й^м^еталл^ и даже из дерева. Перекрестно-ребристые железобетонные покрытия могут быть выполнены ив монолите, однако такое решение невыгодно из-за огромного расхода древесины на леса и опалубку. Более прогрессивными экономически целесообразным является мантаж ребристого покрытияиз c6opных коробчатых элементов (рйс." ХП. 18, а, б). Корибчатые элементы представляют собой ящики с дном, повернутым кверху, которые монтируются непосредственно на лесах. При небольших npолетах (дом) они могут быть смонтированы также и на земле, аза- тем кранами подняты в проектное положение. По нижней кромке эти ящики обычно имеют выступ, которым примыкают друг к другу, оставляя между стенками зазор в 1 0 . . . 15 см, куда закладывается соединяющая их арматура. После заполнения зазоров высокопрочным бетоном и его отвердения конструкция превращается в жестко замоноличенное перекрестно- ребристое покрытие. Перекрестно-ребристое покрытие может быть создано и непосредственным монтажом отрезков ребер длиной в две ячейки При этом каждый отрезок ребра крепится к двум, перпендикулярно стоящим к ним ребрам на половине длины. Такое решение сборной перекрестно-ребристой конструкции может быть выполнено не только из железобетона, но также из элементоа^металлической фермы или деревянных щитовых элементов (рис. XII. 18, 0)7 Перекрестно-стержневые системы изготовляются исключительно из металла, из элементов в виде трубили проката. Трубчатые конструкции проще в монтаже, так как могут быть смонтированы простым ввинчиванием оголовников с нарезкой в многогранный узловой элемент, в то время как элементы из проката соединяются через фасонки на болтах или на сварке. В плане перекрестно-стержневое покрытие представляется двумя сетками с квадратными или треугольными Ячейками, из которых нижняя сетка сдвинута относительно верхней наполовину ячейки внутрь пролета (рис. XII.18). Узлы верхней и нижней сеток соединяются между собой наклонными диагональными элементами раскосами. В целях лучшегб распределения опорных усилий в конструкции над точечной опорой предусматривается капитель из четырех наклонных раскосов или из перекрещивающихся прокатных балок. Кровля над перекрестно-стержне- вым покрытием выполняется обычно из легких материалов, с применением профилированного настила, щитов с деревянным или металлическим 00- Глава XII. Несущие остовы одноэтажных зданий Рис. Перекрестно- ребристые и перекрестно- стержневые системы покры- тий: а — перекрестно-ребристые покрытия; б — коробчатый элемент сборного перекрестно- ребристого покрытия и деталь соединения таких элементов; в — способ сборки перекрест- но-ребристой конструкции из плоских элементов г — укрупненный сборный элемент того же покрытия д — перекрест- но-стержневые покрытия е варианты опнрания и типы опор перекрестно-стержневого покрытия 1 — коробчатый элемент — арматура, закладываемая в* швы между железобетонными коробчатыми элементами 3 сборный элемент размером а — опора перекрестно-стержне- вой системы 5 — стержень £ — коннектор рамлением и т. д. Опирание кровельных щитов на конструкцию производится только над узлами на пластинки со стержнем, ввинченным в многогранный узловой элемент, так называемый коннектор. Опирание настила производится на швеллеры, прикрепленные к коннектору. Опирание элементов кровли непосредственно на стержни ферм не допускается, так как они работают только на осевые усилия. Жесткость остова, несущего перекрестное покрытие, опирающегося только на колонны, можно решить двумя способами обеспечением устой- чивости-самих колонн или внесением в систему опор стенок жесткости, (т. е. по связёвой схеме. Стенки эти должны быть ориертиро'ваны соответственно с направлениями сторон ячеек перекрестного покрытия. Их протяженность может быть ограничена . . . Зм. XI 1.7. Тонкостенные пространственные конструкции Тонкостенными пространственными конструкциями называют такие конструкции, пространственная форма которых обеспечивает их жесткость и устойчивость, что позволяет их толщину доводить до минимальных размеров. К ним относят оболочки и складки. Оболочками называются геометрические тела, ограниченные криволинейными поверхностями, расстояния между которыми малы по сравнению с другими их размерами. Складки в отличие от оболочек состо- Глава XII. Несущие остовы одноэтажных зданий ят из плоских тонкостенных плит, жестко соединенных между собой под некоторым углом. Формы разных видов оболочек различаются гауссовой кривизной, которая представляет сооой произведение двух взаимно нормальных кри- визн р и р 2 рассматриваемой ооолоч- ки. Кривизной р называется, как известно, величина, обратная радиусу кривизны Интерес при этом представляет знак произведения пр отрицательном знаке оболочки двоякой кривизны имеют прогибы в разные cтороны; при положительном — в одну. Помимо гауссовой кривизны различаются оболочки и по способу их геометрического формообразования: способ переноса и способ вращения. Способ переноса заключается в переносе образующей линии, прямолинейной или криволинейной, вдоль направляющей линии, лежащей в плоскости, перпендикулярной плоскости образующей. Другой способ состоит ^из вращения образующей вокруг некоторой оси, лежащей в ее плоскости. При этом некоторые поверхности, как, например, цилиндрическая круговая поверхность и поверхность гиперболического параболоида (гипара), могут формироваться как -по способу переноса, таки по способу вращения (рис. а, б, л, м). Рис. XII.19. Основные типы поверхностей оболочек: а, б — цилиндрическая ад конически вертикальная и горизонтальная г — конои- дальная; е — бочарная ж — тороидальная и — сферическая к — парусная л, мс поверхностью гипара; н — воронкообразная Глава XII. Несущие остовы одноэтажных зданий Цилиндрическая круговая поверхность оболочки может быть получена переносом прямолинейной образующей по круговой направляющей или круговой образующей по прямолинейной направляющей Все другие виды цилиндрических оболочек — параболические, эллиптические и т. д. — могут быть получены только по способу переноса (рис. XII.19, а). Коническая оболочка формируется вращением прямой- образующей вокруг вертикальной оси" при этом один конец образующей закреплен в некоторой точке на оси вращения, а другой движется по замкнутой кривой, находящейся в плоскости, перпендикулярной оси вращения. Если эту кривую считать направляющей, а прямую образующей, то формирование конуса происходит по способу враще- ния. Поверхность коноидальной оболочки образуется переносом прямой. у которой один конец движется по кри- волийейной направляющей, а другой по прямолинейной Все перечисленные выше поверхности оболочек (рис. XII. 19, а—д) имеют нулевую гауссову кривизну: так как в сечениях, совпадающих с прямолинейной образующей, один из радиусов кривизны равен бесконечности, сама кривизна равна нулю следовательно, и произведение обеих кри- визн будет равно нулю. Оболочки, поверхности которых получены перемещением криволинейной образующей подругой криволинейной образующей, будут также оболочками переноса. Так, например, получена поверхность бочарного - свода, криволинейная образующая которого перемещается по криволинейной оси, лежащей в плоскости, перпендикулярной плоскости образующей. Если та же образующая получит еще и вращательное движение вокруг оси у—у, лежащей в ее плоскости, то полученная криволинейная поверхность будет представлять собой поверхность тора. Сферическая оболочка может быть получена вращением части окружности вокруг оси. Если же у сферической оболочки срезаны стороны вертикальными плоскостями, выходящими из квадрата, вписанного вкруг основания, то такая оболочка носит название парусной оболочки. Работая в двух взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях, оболочки должны проектироваться с учетом особенностей работы в каждой из этих плоскостей. Ta к цилиндрическая оболочка в продольном на, правленйи работает как балка с пролетом кoтopoйi в нижнем поясе возникают растягивающие усилия, а в верхней части оболочки эти усилия сжимающие (рис. XII.20). Поэтому конструктивная высота такой оболочки должна быть не менее 1/10 пролета. В поперечном направлении цилиндрическая оболочка работает как распорная конструкция типа тонкостенной арки с пролетом 1(1<=1/2 Для погашения распора в этом направлении предусматриваются диафрагмы жесткости, устанавливаемые по длине оболочки с шагом, равным (1...1,5)l. Диафрагмы жесткости цилиндрической оболочки выполняются как сплошные стены жесткости, как фермы, вделэнные в оболочку как арки с затяжками. В тоже время распор, который действует между диафрагмами жесткости, должен быть воспринят так называемым бортовым элементом, который работает как балка в горизонтальной плоскости и переносит распорные усилия на диафрагмы жесткости. Отношение конструктивного подъема цилиндрической оболочки или ее стрелы f к распорному пролету / не должно быть менее тине более Распорный пролет, или длину волны длинной цилиндрической оболочки, обычно принимают не более 12 м. Бочарные и тороидальные оболочки в отличие от цилиндрических работают как распорные конструкции ив продольном, ив поперечном направлениях. В поперечном распор, также как и у цилиндрических оболочек Глава XII. Несущие остовы одноэтажных зданий воспринимается диафрагмами жесткости. Для восприятия же распора в продольном направлении предусматриваются затяжки. Эти затяжки заделываются по концам бортовых элементов, а в пролете подвешиваются к ним для предупреждения провисация. Если покрытие состоит из рядом расположенных нескольких оболочек, бортовые элементы, развитые в ширину, предусматриваются только в крайних пролетах. У бочарных и тороидальных оболочек диафрагмы жесткости можно предусмотреть голько по торцам или же торцы решать переходом в коноиды (рис. XII.20, и). Распор купольных оболочек врс- принимается опорным кольцом, которое можно установить на колонны как внешне безраспорную конструкцию. Распор купола может быть воспринят также наклонными стойками и пере- нёсен имии н замкнутый кольцевой фундaмент (рис. Распор парусных, сводов воспринимается арматурой в парусах и бортовым элементом опорной арки с затяжкой, связывающей ее концы. Эту- арку часто заменяют сегментной арочной фермой, непосредственно опирающейся она опоры сооружения. Распор оболочки, имеющей форму гипара на квадратном плане, передается от покрытия на бортовые элементы, которые работают как балка или опираются. непомредственно на несущие стены (рис. ХП.23). Рис. ХП.20. Пространственные сво- ды-оболочки: а — длинная цилиндрическая 6 — много- волновая цилиндрическая и синусоидальная оболочки в — сплошная диафрагма жесткости г арочная диафрагма д рамная диафрагма fj- бочарный свод- оболочка ж — тоже с коноидальным опиранием; и — схема, монтажа бочардого е5ддш__, к — сборный сетчато-рёбристЫЯ свод-оболочка; / — оболочка монолитная или сборная 2 — диафрагма жесткости — бортовой элемент 4 — подвеска 5 — Глава XII. Несущие остовы одноэтажных зданий Рис. ХИ. Купола — оболочки: а — гладкий б — ребристый в — сетчатый; г — много волн о вы й д купол на веоти- кальных стойках Се купол на наклонных стойках, ж — звездный купол из треугольных плит и стержней по системе МС. Туполева (фасад и план / оболочка 2 — опорное кольцо 3 — стержни сетчатого купола 4 стойки 5 — связи жесткости опоры типовые треугольные плиты 8 — стержни или затяжки в проемах звездного купола Рис. XII.22. Оболочки типа гипар и примеры комбинированных оболочек: а — построение оболочки с поверхностью гиперболического параболоида г и пара б в — покрытие здания оболочками из четырех гипаров; г — комбинированная оболочка из Двух пересекающихся цилиндров д — из трех бочарных оболочек е из четырех цилиндрических оболочек сна- клонными осями Глава XII. Несущие остовы одноэтажных зданий 1-1 Рис. XII.23. Комбинированные оболочки из гипаров |