Архитектура государственный экзамен
 Скачать 328.91 Kb.
|
|
Методы расчета строительных конструкций. Основные положения метода расчета по предельным состояниям. Метод расчета по предельным состояниям. Сущность метода Метод расчета конструкций по предельным состояниям является дальнейшим развитием метода расчета по разрушающим усилиям. При расчете по этому методу четко устанавливаются предельные состояния конструкций и вводится система расчетных коэффициентов, гарантирующих конструкцию от наступления этих состояний при самых неблагоприятных сочетаниях нагрузок и при наименьших значениях прочностных характеристик материалов. Стадии разрушения, но безопасность работы конструкции под нагрузкой оценивается не одним синтезирующим коэффициентом запаса, а системой расчетных коэффициентов. Конструкции, запроектированные и рассчитанные по методу предельного состояния, получаются несколько экономичнее. 2. Две группы предельных состояний Предельными считаются состояния, при которых конструкции перестают удовлетворять предъявляемым к ним в процессе эксплуатации требованиям, т. е. теряют способность сопротивляться внешним нагрузкам и воздействиям или получают недопустимые перемещения или местные повреждения. Железобетонные конструкции должны удовлетворять требованиям расчета по двум группам предельных состояний: по несущей способности — первая группа предельных состояний; по пригодности к нормальной эксплуатации — вторая группа предельных состояний. Расчет по предельным состояниям первой группы выполняют, чтобы предотвратить: - хрупкое, вязкое или иного характера разрушение (расчет по прочности с учетом в необходимых случаях прогиба конструкции перед разрушением); - потерю устойчивости формы конструкции (расчет на устойчивость тонкостенных конструкций и т. п.) или ее положения (расчет на опрокидывание и скольжение подпорных стен, внецентренно нагруженных высоких фундаментов; расчет на всплытие заглубленных или подземных резервуаров и т. п.); - усталостное разрушение (расчет на выносливость конструкций, находящихся под воздействием многократно повторяющейся нагрузки подвижной или пульсирующей: подкрановых балок, шпал, рамных фундаментов и перекрытий под неуравновешенные машины и т.п.); - разрушение от совместного воздействия силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды (периодического или постоянного воздействия агрессивной среды, действия попеременного замораживания и оттаивания и т. п.). Расчет по предельным состояниям второй группы выполняют, чтобы предотвратить: - образование чрезмерного или продолжительного раскрытия трещин (если по условиям эксплуатации образование или продолжительное раскрытие трещин допустимо); - чрезмерные перемещения (прогибы, углы поворота, углы перекоса и амплитуды колебаний). Расчет по предельным состояниям конструкции в целом, а также отдельных ее элементов или частей производится для всех этапов: изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации; при этом расчетные схемы должны отвечать принятым конструктивным решениям и каждому из перечисленных этапов. 3. Расчетные факторы Расчетные факторы — нагрузки и механические характеристики бетона и арматуры (временное сопротивление, предел текучести)—обладают статистической изменчивостью (разбросом значений). Нагрузки и воздействия могут отличаться от заданной вероятности превышения средних значений, а механические характеристики материалов могут отличаться от заданной вероятности снижения средних значений. В расчетах по предельным состояниям учитывают статистическую изменчивость нагрузок и механических характеристик материалов, факторы нестатистического характера и различные неблагоприятные или благоприятные физические, химические и механические условия работы бетона и арматуры, изготовления и эксплуатации элементов зданий и сооружений. Нагрузки, механические характеристики материалов и расчетные коэффициенты нормируют. Единая модульная система, правила привязки конструктивных элементов зданий к разбивочным осям. Привязкой называют расстояние от разбивочной оси до грани или геометрической оси конструктивного элемента. Привязку несущих конструкций здания выполняют по определенным правилам. Это позволяет применять конструкции одних и тех же типоразмеров в крайних или средних пролетах. В одноэтажных промышленных зданиях колонны крайних продольных рядов и наружные стены имеют «нулевую привязку», то есть наружные грани колонн и внутренние поверхности стен совмещены с продольными разбивочными осями здания. Такую привязку имеют бескрановые здания, а также здания, оборудованные мостовыми кранами грузоподъемностью до 30 т. Колонны крайних продольных рядов и наружные поверхности стен смещаются с поперечных разбивочных осей на 250 мм, если здания оборудованы кранами грузоподъемностью до 50 т. Колонны торцового ряда смещаются с поперечных разбивочных осей внутрь здания на 500 мм, а внутренние поверхности торцовых стен имеют «нулевую привязку». Колонны средних рядов располагают на пересечении продольных и поперечных разбивочных осей. Деформационные швы, перепады высот в здании устраивают на парных колонках. В многоэтажных промышленных зданиях колонны крайних продольных рядов имеют «нулевую привязку» либо разбивочная ось здания проходит по центру колонны (осевая привязка). Колонны торцовых стен, имеющих фахверк смещают с поперечной разбивочной оси на 500 мм, а в зданиях с сеткой колонн 6X6 м имеют осевую привязку. Колонны средних рядов располагаются на пересечении продольных и поперечных осей. Колонны в местах расположения деформационных швов привязывают по таким же правилам, как и в одноэтажных зданиях. Единые правила привязки конструкций сокращают количество доборных элементов и способствуют дальнейшей индустриализации строительства. Наружные грани колонн и внутренние поверхности стен совмещены с разбивочной осью здания пространственных ячеек здания называют планировочными элементами. В зависимости от местоположения в здании объемно-планировочные и планировочные элементы бывают угловые, торцовые, боковые, средине и примыкающие к деформационным швам. Температурные блоки — это отсеки здания длиной 60—216 м, расположенные между торцовой стенкой и деформационным швом или между деформационным и швами. Объем но-планировочные элементы, имеющие одинаковые размеры и единое конструктивное решение, представляют собой унифицированные пространственные ячейки здания, из которых путем взаимосочетания компонуют одноэтажные и многоэтажные промышленные здания требуемых размеров. Строительная физика. Теплоизоляция ограждающих конструкций Предназначается для обеспечения теплотехнич. качеств конструкций и поддержания в помещениях температурно-влажиостного режима, необходимого в гигиеническом отношении, а также для производств. процессов. Теплоизоляция зависит от наружных климатич. условий, требований к температурно-влажностному режиму помещений и от особенностей систем отопления. Необходимые теплотехнич. качества утепленных ограждающих конструкций достигаются приданием им требуемых сопротивления теплопередаче и теплоустойчивости (см. Теплофизика строительная). Первая теплотехническая величина ограничивает потери тепла ограждающими конструкциями здания в холодный период года, вторая — обеспечивает относит, постоянство темп-ры воздуха помещения в течение суток при колебаниях темп-ры наружного воздуха или перерывах в действии отопит, систем. Разность температур впутр. воздуха и смежной с ним поверхности ограждающей конструкции (t6—тв) является показателем, от к-рого зависит величина этой разности и коэфф. восприятия тепла поверхностью утепленных конструкций влияют на условия теплообмена между организмом человека и окружающей средой. Чем меньше допустимая величина этой разности, тем больше утепляемой конструкции. Для ограждающих конструкций жилых помещений наибольшая предельно допустимая, установленная действующими в СССР Строительными Нормами и Правилами величина указанной разности температур составляет 4,5—6,0°. Меньшая величина и соответственно повышенное сопротивление теплопередаче принимаются для покрытий и чердачных перекрытий жилых зданий. В производств, помещениях, не отличающихся высокой влажностью воздуха, разность t6—Ts допускается более значительной, а теплоизоляция — соответственно меньшей. В ограждающих конструкциях сухих цехов с большими и непрерывными выделениями тепла Т. может отсутствовать, если конструкции выполнены из достаточно стойких материалов, обеспечивающих долговечность здания. В ограждающих конструкциях влажных помещений степень теплоизоляции устанавливается из условий ограничения конденсации влаги на поверхности конструкций. Уменьшение веса утепленных конструкций достигается применением для теплоизоляции эффективных теплоизоляционных материалов с малым коэффициентом теплопроводности. Строительная физика. Основы строительной и архитектурной акустики. Одним из важных факторов, оказывающих существенное влияние на эксплуатационные качества зданий, является учет при их проектировании и строительстве акустических требований. К ним относятся, во-первых, надлежащая звукоизоляция помещений для снижения уровня проникающего в них шума, оказывающего неблагоприятное воздействие на организм человека, и, во-вторых, обеспечение в помещениях массового пользования, предназначенных для слушания речи и музыки, таких условий передачи звука, которые создавали бы наилучшую слышимость. Вопросы звукоизоляции изучает строительная акустика, вопросы обеспечения хорошей слышимости — архитектурная акустика. Звук представляет собой волнообразное колебательное движение, распространяющееся в упругой среде (газообразной, жидкой или твердой). Колебания источника звука возбуждают в упругой среде звуковые волны, создавая последовательно повторяющиеся сгущения и разрежения частиц этой среды. Расстояние между двумя симметрично расположенными точками соседних звуковых волн полного цикла колебаний называют длиной волны X. Сгущения и разрежения как бы бегут по воздуху или в другой упругой среде, в которой распространяется звук с определенной скоростью с. Скорость звука в воздухе около 340 м/сек, в воде 1450 м/сек, в стали 5100 м/сек. Время, за которое звук проходит один полный цикл колебаний, называют периодом, а количество периодов, повторявшихся в одну секунду, называют частотой звука. Единица измерения частоты колебаний — герц (гц). Чем больше частота звука, тем выше тон. Ухо человека воспринимает звуки только в диапазоне от 20 до 20 000 гц. Интервал частот, заключенный между двумя граничными частотами, из которых верхняя вдвое больше предыдущей нижней, называется октавой. Всякое увеличение частоты вдвое, т. е. на одну октаву, всегда воспринимается ухом как повышение тона на одну и ту же величину. Звукоизоляция ограждения зависит не только от его веса, но и от частоты изолируемого звука. Поэтому для более точного расчета звукоизолирующей способности ограждения необходимо иметь так называемую частотную характеристику, т. е. кривую, показывающую зависимость величины звукоизоляции конструкции в децибелах от частоты изолируемого шума в пределах октавных полос от 100 до 3200 гц. Строительная физика. Основы строительной светотехники. Светотехника, являясь частью строительной физики, тесно связана с архитектурой. Она решает и физико-технические вопросы (освещение зданий и помещений) и психофизиологические вопросы (видимость и восприятие зданий и их элементов). Передача теплоты от одного тела другому, менее нагретому, происходит вследствие теплопроводности этих тел или окружающей их среды, путем конвекции (при жидкой или газообразной среде), либо излучением (при газообразной и безвоздушной среде). Энергия, передаваемая излучением, называется лучистой энергией. Примером источника лучистой энергии является Солнце. Физическая природа лучистой энергии - электромагнитные колебания. Излучение характеризуется спектральным составом и мощностью. Спектральный состав излучения определяется длиной волны излучения. Длины волн лучистой энергии колеблются в очень широких пределах - от тысячных долей миллимикрона до сотен километров. Светотехника изучает только незначительную область излучений, вызывающих ощущение света и лежащих в пределах от 0,40 до 0,76 мкм. Каждое монохроматическое, т. е. соответствующее определенной волне, излучение, лежащее в пределах видимого спектра, вызывает ощущение цвета от фиолетового до красного. Мощность лучистой энергии определяется количеством этой энергии, посылаемой в единицу времени, и измеряется в ваттах. Мощность лучистой энергии, оцениваемой по световому ощущению, которое она производит, называется световым потоком F (в лм). Освещенностью Е поверхности называется отношение падающего светового потока к площади освещаемой поверхности: Е = F/S. Единицей измерения освещенности служит люкс (лк), равный световому потоку в 1 лм, равномерно распределенному по площади в 1 м2. При падении светового потока на освещаемое тело часть потока отражается, часть проходит сквозь тело и часть потока поглощается телом. Каждое тело имеет коэффициенты отражения р, пропускания т и поглощения а, которые характеризуются отношением соответствующей части светового потока к падающему световому потоку. Для архитектора наибольший интерес представляют явления отражения и пропускания света, так как светопропускающие (светопроз-рачные) материалы используют в ограждающих конструкциях (окна, фонари, витражи и т. д.), а отражения внутренних поверхностей помещения в значительной степени обусловливают интенсивность освещенности в помещении. Различают три основных вида отражения и пропускания света: направленное, направленно-рассеянное и диффузное. Направленное отражение получается от гладких, полированных поверхностей. Характерным примером на правленного отражения служит зеркало. Односекционные, коридорные, галерейные жилые дома малой и средней этажности. Точную границу между определением коридорного дома и односекционного часто трудно установить. Короткий, но широкий коридорный дом вполне можно рассматривать в качестве односекционного. Одной из характерных черт односекционного дома, которая не всегда имеется в коридорном доме, является наличие ориентации помещений по крайней мере в четыре стороны, а иногда и более. Односекционная схема центрична (чаще близка к квадрату), и квартиры размещаются со всех сторон вокруг узла вертикальных коммуникаций, В этой центричной схеме заложена ограниченность площади этажа. Жилой дом с коридорным построением может быть продолжен бесконечно (необходимо лишь включать дополнительные средства вертикальных коммуникаций для соблюдения допустимого расстояния от квартир), а число квартир на этаже теоретически не ограничено. Односекционный дом развивается от центра в четырех (или более) направлениях. В связи с тем, что глубина квартир имеет определенные пределы, расширение в стороны объема односекционного здания лимитировано: чем больше квартир размещено вокруг центра, тем больше растет внутреннее пространство, не занятое квартирами, и в какой-то момент это пространство будет больше, чем оно необходимо для организации узла вертикальных коммуникаций, площадок и коридоров. Коридорное построение жилого дома считается наиболее экономичным для многоэтажных квартирных жилых домов. Это вполне естественно, если учесть, что в коридорных домах каждый квадратный фут коридора обслуживает две квартиры вместо одной в галерейных домах. Экономическая целесообразность коридорного дома становится еще более очевидной, если мы сравним его с односекционным. В первом достигается максимальная площадь этажа, приходящаяся на лифт и лестницу, во втором — площадь этажа ограничена. Еще более наглядно сравнение с многосекционным домом, у которого большое количество лестниц и лифтов. Благодаря наличию открытых галерей, а иногда и открытых лестниц, галерейные дома применяют только в южных районах. Строительство таких домов рационально, так как двумя лестницами здесь можно обслужить большее число квартир. Сами галереи, являясь необходимым средством горизонтальной коммуникации, одновременно защищают квартиры от перегрева, что в южных районах очень важно. Галерейная структура создает высокие санитарно-гигиенические качества квартир, которые все без исключения получают двустороннюю ориентацию и сквозное проветривание. Галерейные дома могут быть выполнены в простой конструктивной схеме с минимальным количеством типоразмеров строительных элементов. По форме планов галерейные дома наиболее целесообразно делать прямоугольными или прямоугольными со сдвигом. В зависимости от конкретных условий места строительства планы можно делать и более сложной формы, но они должны состоять из прямоугольных участков. Большое значение при компоновке плана галерейного дома имеет размещение лестниц и лифтов, которые могут располагаться в габаритах дома и могут быть вынесены за его пределы. Последний прием упрощает общее конструктивное решение. Количество лестниц и расстояние наиболее удаленных от них квартир определяется по нормам аналогично коридорным домам. Можно сказать, что средняя и малая этажность жилых домов начинается там, где заканчивается возможность строить без лифта, т.е. в три — пять этажей. Однако где заканчивается средняя этажность, сказать сложно, поскольку мнения разделились. И теперь, покупая квартиры в Дмитровском районе в восьмиэтажном доме, довольно сложно его определить к какой-то категории: многоэтажным домам или среднеэтажным. С малоэтажными жилыми домами все гораздо проще. Для большинства домов средней и малой этажности из-за ограниченного количества квартир обустройство встроенных гаражей может влететь в копеечку, поэтому при них, как правило, предусматриваются открытые стоянки. Или в случае, когда минимальны площади общественных помещений вестибюля либо они размещены в отдельном здании, а инженерные и коммунальные помещения находятся на крыше или в подвале, первый этаж таких домов может использоваться под перекрытые сверху стоянки. Соответственно в зависимости от площадей квартир, числа этажей, большой процент автомобилей (если не все) будут обеспечены стоянками. Как и в многоэтажных домах, в архитектуре фасадов малоэтажных и средне этажных жилых домов может найти отражение различное конструктивное решение. В большинстве своем фасады малоэтажных домов имеют стеновое решение с облицовкой штукатуркой, деревом либо кирпичом, большую роль при котором играют рисунок оконных проемов и объем здания, а не выражение конструктивной схемы. Однако все же если функциональные требования позволяют проектировщикам использовать несущие кирпичные стены или большие площади остекления, малоэтажные дома могут быть подчеркнуты, например, выпуском их торцов перед линией остекления. Также если перекрытия выполняются из сборного или монолитного железобетона, они могут быть выражены на фасаде. Отдельно стоит подчеркнуть то, что отделка стен, деталей сливов, карнизов и др. в малоэтажных домах настолько видны с близкого расстояния, что решение их требует большей артистичности и тщательности, чем в многоэтажных домах. Малоэтажное здание с его легко решаемыми объемными построениями характеризуется интересной ломаной линией карнизов и создаёт прекрасный силуэт. |