Главная | Обратная связь

Конструкции большепролетных покрытий общественных зданий.

Большепролетные покрытия современных промышленных зданий, а также таких крупных общественных зданий, как спортивные залы, дворцы спорта, здания современных супер- и гипермаркетов, могут проектироваться как большепролетные плоскостные или пространственные конструкции. Они различаются по характеру своей статической работы. В плоскостных конструкциях все элементы работают под нагрузкой автономно, как правило, в одном направлении и не участвуют в работе соединенных с ними конструкций. В пространственных конструкциях все или большинство элементов работают совместно в двух направлениях. Благодаря такой совместной работе повышаются жесткость и несущая способность конструкции, снижается расход материалов на ее возведение.

Большепролетными плоскостными конструкциями являются балки и фермы покрытия.

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.

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).

По структуре оболочки бывают гладкие, волнистые, ребристые, сетчатые.

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. 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. 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 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.