Презентации лекции №12. План лекции. Общие сведения о перекрестных конструкциях покрытий
 Скачать 22.9 Mb.
|
|
Несущие остовы одноэтажных зданий с применением перекрестно-ребристых и перекрестно-стержневых конструкций покрытий. Тонкостенные пространственные покрытия. План лекции. 1.Общие сведения о перекрестных конструкциях покрытий. 2.Способы опирания и особенности опорных конструкций перекрестных систем покрытий. 3.Перекрестно-ребристые конструкции покрытий. 4. Перекрестно-стержневые конструкции покрытий. 5.Тонкостенные пространственные конструкции. 5.1. Оболочки. 5.2. Складки. 1.Общие сведения о перекрестных конструкциях покрытий. Перекрестные конструкции относятся к пространственным конструкциям. Перекрестные системы покрытия состоят из несущих линейных элементов, пересекающихся в плане под углом 90 или 60°.  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. Перекрестные системы покрытий  Преимущества перекрестной системы конструкций: - возможность перекрывать без промежуточных опор большие пролеты; - возможность покрытия сложных планов с регулярной и нерегулярной расстановкой опор; - снижение строительной высоты покрытия; - возможность возводить здания по индивидуальным проектам, используя типовые конструкции массового изготовлении; - облегчение кровельного покрытия; -архитектурная выразительность в интерьере и в экстерьере. 2.Способы опирания и особенности перекрестных систем покрытий. Схемы опирания перекрестных систем покрытий  1 — стены; 2 — колонны; 3- ферма, рама; 4-внутренние опоры а,б-опирание по всему контуру на стены, в,д-по контуру с разряжением, г,ж-внутриконтурное, е,и-комбинированное   Павильон Зоны Символов на ЭКСПО-70 в Осака. Япония. Арх. К.Танге, инж. Й.Цубои. Внутриконтурное опирание покрытия. Павильон площадью 108х291м опирается на 6 опор. Стропильная высота покрытия 7,6м. Перекрестное покрытие покрыто надувными «подушками» из прозрачной многослойной н6есгораемой полиэфирной пленки размерами 10,8х10,8м. Данное покрытие относится к «обнаженным» архитектурно-конструктивным формам, структура которых читается и не закрыта ограждениями.  Концертный зал в Антверпене    Драматический театр в Туле Способ опирания – внутриконтурное, наличие дополнительных регулярный и нерегулярных опор (произвольных точек) внутри контура здания. Такой способ опирания существенно сокращает пролеты и соответственно снижает высоту покрытия. Особенности перекрестных конструкций покрытий:
3. Перекрестно-ребристые конструкции покрытий. Перекрестно-ребристые конструкции покрытий состоят из линейных элементов (обычно балок) с параллельными поясами, пересекающимися в двух или трех направлениях и по своей работе в большей или меньшей степени приближающихся к работе сплошной плиты. Особенности перекрестно-ребристого покрытия:
В перекрестно-ребристых покрытиях расстояние между ребрами-от 1,5 м до 6 м. Изготавливаются из железобетона, в некоторых случаях из металла и дерева.  Прогрессивным и экономически целесообразным является монтаж ребристого покрытия из сборных коробчатых элементов.  а — перекрестно-ребристые покрытия; б — коробчатый элемент сборного перекрестно – ребристого покрытия; в — способ сборки перекрестно-ребристой конструкции из плоских элементов; 1 — коробчатый элемент; 2 — арматура, закладываемая в швы между железобетонными коробчатыми элементами Перекрестно-ребристое покрытие может быть создано и непосредственным монтажом отрезков ребер длиной в две ячейки. Такое решение сборной перекрестно-ребристой конструкции может быть выполнено не только из железобетона, но также из элементов металлической фермы или деревянных щитовых элементов.  Зал конгрессов в Чикаго.1954 г. Арх. Ван Дер Роэ (США).  Выставочный павильон в Сокольниках (Москва). 1960 г. по проекту "Моспроекта"  4.Перекрестно-стержневые конструкции покрытий. В плане перекрестно-стержневое покрытие представляется двумя сетками с квадратными или треугольными ячейками, из которых нижняя сетка сдвинута относительно верхней на половину ячейки внутрь пролета. Перекрестно-стержневые системы изготовляются исключительно из металла, из элементов в виде труб или проката. Трубчатые конструкции монтируются простым ввинчиванием оголовников с нарезкой в многогранный узловой элемент. 5-стержень, 6-коннектор Элементы из проката соединяются через фасонки на болтах и на сварке. Болтовое соединение  Сварное соединение Монтаж перекрестно-стержневых покрытий   Кровля выполняется из легких материалов (профилированного настила, щитов с деревянным или металлическим обрамлением и т. д.).  Опирание настила производится на швеллеры, прикрепленные к коннектору (многогранный узловой элемент).  К пространственным стержневым конструкциям относятся:
 Форма плана структурных плит и ориентация поясных сеток Структурные плиты обладают повышенной жесткостью. Рекомендуется для них отношение высоты к пролету h/l = 1/16- 1/25  Театр в Будапеште. Арх. В.Гранцев.СССР  а-продольный разрез, б-план
 Монреальская Биосфера (бывший Павильон США на Экспо-67), созданная архитектором Ричардом Фуллером   Пассажирский терминал аэровокзального комплекса «Шереметьево-3» Покрытие имеет Т-образную форму в плане, над которым возвышается конический купол диаметром 61,8 м и высотой 24,84 м. Несущая конструкция купола-радиально-кольцевая система с 4-мя связевыми панелями. Стержневые пространственные конструкции могут быть: однопоясными, двухпоясными и многопоясными.  Структурные плиты выполняют двухпоясными. Сетчатые купола и цилиндрические оболочки при обычных пролетах – однопоясными. Узлы, соединительные стержни формируют пространство, заключенное между ними (зоны). Зоны могут быть в виде тетраэдра, гексаэдра (куба), октаэдра, додекаэдра и др. Форма зоны может обеспечивать или не обеспечивать жесткость стержневой системы.  Летний киноконцертный зал на 3000 мест в Сочи  а-план, б-покрытие, в-фрагмент покрытия, г-элемент, составляющий покрытие, д-фрагмент расположения кровельных плит (ПК1, ПК2) Жесткость остова, несущего перекрестное покрытие, опирающегося только на колонны, можно решить способами:
5.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, состоят из плоских тонкостенных плит, жестко соединенных между собой под некоторым углом. 5.1. Оболочки Схемы тонкостенных пространственных покрытий Цилиндрические Призматические Оболочки с вертикальной оболочки складки осью вращения (купола)  Оболочки двоякой, Висячего типа с Висячего типа с положительной гауссовой кривизны, поверхностью поверхностью прямоугольными в плане однозначной кривизны равнозначной кривизны Оболочки двоякой Составные оболочки из отрицательной гауссовой кривизны, прямоугольных в плане прямоугольными в плане элементов Составные оболочки Составные оболочки из треугольных элементов в виде волнистых сводов Формы разных видов оболочек различаются:
Гауссовая кривизна представляет собой произведение двух взаимно нормальных кривизн p1 и р2 рассматриваемой оболочки. Кривизной р называется, как известно, величина, обратная радиусу кривизны R: p = l/R При отрицательном знаке произведения оболочки двоякой кривизны имеют прогибы в разные стороны  при положительном — в одну  нулевая кривизна
Способ переноса заключается в переносе образующей линии, прямолинейной или криволинейной, вдоль направляющей линии, лежащей в плоскости, перпендикулярной плоскости образующей. Цилиндрическая Коноидальная Бочарная Оболочка с поверхностью Оболочка оболочка оболочка гипара 
Способ вращения состоит из вращения образующей вокруг некоторой оси, лежащей в ее плоскости. Вокруг горизонтальных осей х (у): Цилиндрическая Конически Тороидальная Поверхность оболочка горизонтальная оболочка гипара Вокруг вертикальной оси z: Конически Сферическая Парусная Воронкообразная вертикальная Оболочки должны проектироваться с учетом особенностей работы в плоскостях осей х,у, z. Цилиндрическая оболочка в продольном направлении работает как балка с пролетом L, у которой в нижнем поясе возникают растягивающие усилия, а в верхней части оболочки эти усилия сжимающие .  Конструктивная высота оболочки-не менее 1/10 L Распорный пролет (l), или длину волны длинной цилиндрической оболочки, обычно принимают не более 12 м. В поперечном направлении цилиндрическая оболочка работает как распорная конструкция с пролетом l ≤ 1/2 L. Для погашения распора предусматриваются диафрагмы жесткости, устанавливаемые по длине оболочки с шагом, равным 1... 1,5 Диафрагмы жесткости цилиндрической оболочки выполняются как сплошные стены жесткости, как фермы, вделанные в оболочку, как арки с затяжками.  1-оболочка, 2-диафрагма жесткости, 3-бортовой элемент Бочарные и тороидальные оболочки работают как распорные конструкции и в продольном, и в поперечном направлениях. В поперечном направлении распор воспринимается диафрагмами жесткости. Для восприятия распора в продольном направлении предусматриваются затяжки. 4-подвеска, 5-затяжка,Распор купольных оболочек воспринимается опорным кольцом, которое можно установить на колонны как внешне безраспорную конструкцию.  1-оболочка, 2-опорное кольцо,5-связи жесткости Распор купола может быть воспринят также наклонными стойками и перенесен ими на замкнутый кольцевой фундамент. 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 на опоры сооружения. Распор оболочки, имеющей форму гипара на квадратном плане, передается от покрытия на бортовые элементы, которые работают как балка или опираются непосредственно на несущие стены По форме сечений оболочки можно разделить на гладкие, ребристые и сетчатые. По методу возведения — на монолитные, сборные и сборно-монолитные. Гладкие оболочки выполняются монолитными. Сборные оболочки монтируются из тонкостенных железобетонных плит, окаймленных ребрами. Ребра служат для соединения оболочки между собой, причем между ребрами оставляются швы, куда закладывается арматура, после чего швы заполняются цементным раствором. При этом получаются ребристые оболочки. Особое место среди купольных оболочек занимают так называемые кристаллические, собираемые из стержней или из треугольных панелей, имеющие минимальное количество типоразмеров.  Сингапур. Торговый центр Clarke Quay   Покрытия, составленные из нескольких оболочек, могут быть соединены жесткими линейными элементами — стержнями, металлическими фермами.  Покрытие из двух гипар (Мексика) Покрытие из восьми пересекающихся гипар (Мексика) Распор воспринят затяжками, соединяющими попарно фундаменты, которые работают как безраспорная конструкция. 5.2.Складки Складки формируются из тонкостенных плоских элементов, жестко скрепленных между собой под различными углами. Если сечение складки от опоры до опоры постоянно и не меняется в пролете, то такую складку называют призматической. Призматические складки в основном применяются углового и трапециевидного сечения.  Призматические пилообразные(а) и трапецеидальные(б) Длинномерные, опертые по двум сторонам, призматические складки работают в продольном направлении как балка, а в поперечном — как рама, распор которой погашается боковыми гранями смежных складок. Только крайние складки должны быть обеспечены соответствующими бортовыми элементами. По торцам призматических складок устанавливаются диафрагмы жесткости, которые повторяются и в пролете. Колледж «Пио Латино Американо» (корпус столовой) в Риме, Италия. Арх.Д.Лафуэнте, Виченцо, Фаусто, Л.Пасарелли, С. И Г.Ребеккини.  Складчатая конструкция конференц-зала комплекса зданий ЮНЕСКО в Париже. Интерьер конференц-зала.  К непризматическим складкам относятся складки косоугольные со сходящимися гранями, шатровые, прямоугольного плана, с одинаковым уклоном граней со всех четырех сторон, сводчатые и купольные.  Здание цирка в Душанбе  Складчатое купольное покрытие выставочного павильона в г.Авиньон. Франция. Арх.А.Энджиниаринг, В.Е.Т. Конструктивная высота длинномерных складок, как призматических, так и косоугольных, не должна быть меньше 1/10... 1/15 главного пролета (L). Пролет (L) у таких складок обычно не превосходит 50 м, а в шатровых —20 м. Складки бывают:
Монолитные складки выполняются обычно гладкими, с толщиной стенки не менее 5 см. Сборные-выполняются из плоских плит, окаймленных ребрами, высота которых принимается h=(1/100...1150) главного пролета (L), а толщина самой плиты принимается в 2-3 раза меньше, но не менее 3 см. Горизонтальные грани трапециевидных складок, которые воспринимают основные сжимающие усилия, обычно делаются в 1,5...2 раза толще, чем наклонные грани. Утолщение граней предусматривается также в местах их угловых соединений. Складчатые покрытия могут образовывать своды с пролетами до 60 м и выше. Деревянный складчатый свод, состоящий из пространственных складок-арок:  Школьное здание в г.Волен (кантон Ааргау), Швейцария а-продольный разрез, б-поперечный разрез Общий вид пространственной полуарки 1-нижний пояс, 2-верхний пояс,3-решетка граней Складки могут быть выполнены также и в комбинации с оболочкой.  олимпийском объекте Дружба в Москве. |