Тема 3.10. Конструкции большепролетных покрытий общественных зданий

Все конструктивные системы покрытия можно рас­сматривать с двух позиций, оказывающих влияние на архитектурный облик всего здания. Во-первых, с позиции работы конструкции в одном, двух или нескольких направлениях одновременно, и тогда мы делим их на плоскостные и пространственные. Во-вторых, с позиции отсутствия или наличия распора в конструкции, и тогда мы имеем дело с безраспорными и распорными конструкциями.

Плоскостными называют конструкции, работающие только в одной вертикальной плоскости, проходящей через опоры; к ним относятся балки, фермы, рамы, арки.

В отличие от плоскостных пространственные покрытия рабо­тают одновременно в двух или нескольких направлениях. К ним относятся: оболочки, складки, висячие покрытия, пневматические конструкции и др.

У распорных конструкций под влиянием собственной массы и внешних вертикальных нагрузок на опорах возникают помимо вер­тикальных еще и горизонтальные составляющие реакций, именуемые распором. Безраспорными конструкциями называют такие, у которых горизонтальные составляющие опорных реакций отсутствуют.

Балки и фермы представляют собой основные виды безраспор­ных плоскостных конструкций (рис. 3.61).

Железобетонные балки заводского изготовления для пролетов 12, 15, 18 м являются наиболее простыми несущими конструкциями; они получили наибольшее распространение благодаря экономному расходу металла, простоте монтажа и соответствию противопожар­ным нормам. Разработано несколько типов балок для горизонталь­ных и скатных с небольшим уклоном (до 1: 5) покрытий. Сечение таких балок принимается прямоугольным (при L< 12 м), тавровым или двутавровым (при L > 12 м).

Стальные фермы обычно применяют при пролетах 12-18 м и выше.

Очертание стальных ферм может быть разнообразным, чаще все­го применяют трапециевидные двускатные, с параллельными пояса­ми и др. В верхнем поясе фермы раскрепляются железобетонными плитами покрытия, привариваемыми к узлам верхнего пояса. В ниж­нем поясе и в вертикальной плоскости над опорами фермы раскрепляются металлическими связями. Конструируют металли­ческие фермы с применением прокатных уголков и швеллеров. При пролетах более 40 м и при больших нагрузках эти профили рацио­нально заменить трубчатыми или коробчатыми сечениями.

В пространственных покрытиях в отличие от плоскостных их тонкая плита оболочки работает на сжатие, а растягивающие уси­лия сосредоточены в контурных элементах, работающих в разных плоскостях. Основными видами пространственных покрытий являются оболочки, складки, шатры, висячие и пневматические покрытия.

Оболочки бывают одинарной и двоякой кривизны. Первые представляют собой цилиндрические или конические поверхности Оболочки двоякой кривизны могут быть и оболочками вращения с криволинейной образующей (купол, гиперболический параболоид, эллипсоид вращения).

На рис. 3.62 показаны основные формы сводов.

По структуре оболочки бывают гладкие, волнистые, ребристые, сетчатые (рис. 3.63).

Изготовляют их из монолитного или сборного железобетона. В сборных конструкциях помимо железобетона ис­пользуют асбестоцемент, металл, пластик. Ребристыми являются обо­лочки, у которых тонкая криволинейная стенка усилена ребрами. Сет­чатая оболочка состоит только из ребер или стержней, промежутки между которыми заполняют ненесущим материалом (стеклопласти­ком, пленкой). Гладкие железобетонные оболочки выполняют все­гда монолитными. Железобетонные и металлические оболочки применяют для устройства покрытий пролетом до 100 м и более.

Цилиндрические оболочки опираются на торцовые и промежу­точные диафрагмы, которые жестко с ними связаны, обеспечивая тем самым устойчивость всей оболочки. Бочарные оболочки в от­личие от цилиндрических имеют продольную ось не прямолинейную, а изогнутую по кривой с выпуклостью кверху, которая чаще всего очерчена по окружности. Сферические оболочки представля­ют собой часть поверхности шара и чаще всего имеют форму купо­ла, опирающегося по всему периметру или на отдельно стоящие опоры, расположенные по периметру. Они могут быть монолитны­ми и сборными.

Складки и шатры — пространственные покрытия, образованные плоскими взаимно пересекающимися элементами (рис. 3.64). Их при­меняют для зданий пролетами до 40 м. Складки обычно состоят из ряда повторяющихся в определенном порядке поперек пролета эле­ментов, опирающихся по краям па диафрагмы жесткости. Шатры перекрывают прямоугольное в плане пространство смыкающимися кверху с четырех сторон плоскостями. Толщина плоского элемента складки должна быть не менее '/200 пролета, высота — не менее '/₂₍₎, а ширина грани — не менее '/₅ пролета.

Висячие покрытия отличаются наиболее экономичным расходом металла, работающим только на растяжение (рис. 3.65). Они бывают: седловидными по аркам; седловидными с опиранием на изогнутый контур; в виде гиперболического параболоида с жестким контуром и т.д. Основными элементами висячего покрытия являются: несущие тросы, жесткий опорный контур, оттяжки, опорные мачты.

Пневматические покрытия (рис. 3.66) позволяют перекрывать пролеты до 30 м и бывают трех основных видов: воздухоопорные оболочки, пневматические каркасы и пневматические линзы.

Воздухоопорные оболочки представляют собой баллоны из прорезиненной или синтетической ткани, внутри которых создается давление воздуха 0,002-0,005 МПа. Эксплуатируемое помещение находится внутри баллона, и попасть в него можно только через шлюз. Этот вид покрытия широко применяют для устройства полевых лабораторий, спортивных сооружений.

Пневматические каркасы, представляющие собой удлиненные баллоны с избыточным давлением воздуха 0,03-0,07 МПа, изготов­ляют и виде арок. Ряд арок образует непрерывный свод. При уста­новке опор с шагом 3-4 м поверх натягивается водонепроницаемая ткань.

Пневматические линзы выполняют в виде больших подушек, заполненных воздухом с избыточным давлением 0,002-0,005 МПа и подвешенных краями к жесткой каркасной конструкции. Их ис­пользуют для устройства летних театров и других сооружении вре­менного или передвижного характера.

Поиск по сайту: