Несущие конструкции зданий

Основные типы несущих конструкций:

1. Стоечно-балочная.

2. Арочно-сводчатая.

3. Стеновая.

4. Оболочки одинарной и двоякой кривизны.

5. Складки.

6. Висячие конструкции.

7. Перекрёстно-стержневые (структуры).

8. Пневматические (надувные).

Для несущих конструкций применяют две группы материалов: жёсткие и нежёсткие. К жёстким относятся камень, бетон, железобетон, армоцемент, металлические стержни (сечением различной конфигурации), дерево. Нежёсткие материалы объединяются в две подгруппы: гибкие и мягкие. Гибкие – металлические тросы, мягкие – ткани и синтетические плёнки. Жёсткие материалы часто используют в конструкциях, работающих на сжатие и изгиб, нежёсткие – только в конструкциях, работающих на растяжение. Для обеспечения несущей способности конструкции из нежёстких материалов выполняют с предварительным напряжением или с каркасом.

По характеру статической работы все несущие конструкции подразделяются на плоскостные и пространственные. Все элементы работают под нагрузкой автономно, как правило в одном направлении и не участвуют в работе конструкций, к которым они примыкают. Все или большинство элементов работают в двух направлениях и участвуют в работе сопрягаемых с ними конструкций. Благодаря этому повышается жёсткость и несущая способность пространственных конструкций и снижается расход материалов на их изготовление.

Выбор типа и материалов несущей конструкции определяется величинами перекрываемых пролётов. При малых пролётах применяются простые, плоскостные и стержневые конструкции. При больших – более сложные пространственные, экономическая эффективность которых возрастает с увеличением пролёта.

Стоечно-балочная конструкция

Стоечно-балочная конструкция является наиболее простой и распространённой среди плоскостных.

Вертикальный элемент – стойка (колонна, столб) – представляет собой прямолинейный стержень, который воспринимает все вертикальные нагрузки от горизонтального элемента (балки), горизонтальные нагрузки, приходящиеся на стойку и передают усилия на фундамент, при этом сама стойка работает на сжатие и изгиб.

Горизонтальный элемент – балка (брус) – прямолинейный стержень, работающий на поперечный изгиб под воздействием вертикальных нагрузок.

29.11.2012

Лекция №13

При жёстком сопряжении балки со стойкой обеспечивается совместность их деформации и перемещений в узле сопряжения и возможность передачи изгибающего момента на стойку. Такой вариант стоечно-балочной системы носит название рамы или рамной конструкции а жёсткий узел сопряжения балки со стойкой – рамного узла. Система несущей конструкции в виде многопролётной или многоэтажной стоечно-балочной конструкции называется каркасной системой. Каркас из стоечно-балочных конструкций с шарнирами сопряжениями пространственной жёсткостью не обладает. Для её обеспечения вводятся специальные конструкции вертикальных связей и вся система несущих конструкций здания называется каркасно-связевой или связевым каркасом. В качестве связей могут быть использованы отдельные стены (диафрагмы жёсткости), рамы-раскосы.

Арочная-сводчатая конструкция

Арочные конструкции представляют собой брус криволинейного (циркульного, параболического и др.) очертания. Кривизна арки обеспечивает возможность её статической работы преимущественно на осевые (сжимающие усилия), но вызывает, в отличие от балочных конструкций, не только вертикальные, но и горизонтальные реакции опор – так называемый распор. Работа арок преимущественно на осевые усилия (то есть на сжатие) позволяет перекрывать ими значительно б о льшие пролёты чем балки. При увеличении ширины арки перпендикулярно пролёту образуется конструкция пространственной формы, называемая цилиндрическим сводом.

Стеновая конструкция

Стеновая (бескаркасная, коробочная, плоскостная) несущая конструкция, которая состоит из плоскостных вертикальных и горизонтальных элементов – стен и перекрытий. Стержневая стоечно-балочная конструкция является только несущей и при применении в здании должна дополняться ограждающими конструкциями. Для коробчатой-же конструкции характерно совмещение несущих и ограждающих конструкций. Совмещение несущих и ограждающих конструкций позволяет применять стеновую систему в зданиях со стабильной планировочной схемой и ограниченной площадью помещений. Она является основой в современном многоэтажном строительстве из кирпича, крупных блоков, панелей и монолитного железобетона.

Оболочка одинарной и двоякой кривизны

Оболочка представляет собой тонкостенные жёсткие конструкции с криволинейной конструкцией. Толщина оболочек весьма мала по сравнению с другими её размерами. Тонкостенность конструкции исключает возможность работы оболочки на поперечный изгиб и обеспечивает её работу на осевые усилия (на сжатие).

Складки

Складки – пространственная конструкция, образуемая сочетанием отдельных плоскостей (складок) и диафрагм жёсткости. Эти конструкции, как и цилиндрические своды оболочки,
имеют аналогичную схему работы. Складки могут иметь треугольные трапециевидные, иметь друг с другом параллельные, веерные или встречные сочетания. Складки применяют в покрытиях до 40м и высоких стенах при необходимости повышения их жёсткости.

Висячие конструкции

Висячие конструкции изобретены выдающимся инженером и учёным Шуховым, но стали широко использоваться только в середине ХХ-го века. Основными несущими элементами висячих конструкций являются гибкие тросы, ванты, цепи или кабели. Они работают только на растяжение и несут подвешенные к ним ограждающие горизонтальные, а иногда и вертикальные конструкции. Висячие конструкции могут быть плоскостными или пространственными. В плоскостных системах помимо одиночных параллельных несущих тросов используют опорные пилоны, через которые перекинуты тросы и специальные анкерные крепления тросов к фундаментам, воспринимающих вертикальные и горизонтальные опорные реакции.

Перекрёстно-стержневые конструкции

Перекрёстно-стержневые конструкции (структуры) начали применяться во 2-ой половине 20-го века. Они представляют собой систему из 2-ух горизонтальных решётчатых дисков, раскреплённых в двух направлениях наклонными или вертикальными стержнями.

06.12.2012

Лекция №14

ГЕНЕРАЛЬНЫЕ ПЛАНЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Размещение промышленности

Есть промышленные предприятия, которые необходимо размещать вне города с соблюдением санитарных защитных зон и есть предприятия, которые можно размещать в городе. При размещении промышленных предприятий на городских территориях соблюдают следующие требования:

1. Исключение или предельное сокращение неблагоприятных воздействий промышленности на природу и микроклимат города.

2. Обеспечение кратчайших транспортных связей между жилыми и промышленными зонами города (длительность пути от места жительства до места работы не должна превышать 30 – 45 мин.)

3. Экономичное использование территории и удовлетворение требований промышленного строительства к рельефу и грунтам площадки строительства.

4. Концентрирование размещения предприятий на общей территории промышленного узла или района.

Неблагоприятные воздействия промышленных производств связаны с выделением вредных или неприятно пахнущих веществ, дыма, пыли, сажи, с возникновением вибраций, шумов, ультразвука, электромагнитных волн, радиочастот, статического электричества, ионизирующих и радиоактивных излучений и др.

В зависимости от мощности предприятия количество выделяемых им вредностей и уровня создаваемого шума осуществляется санитарная классификация предприятий на 5 классов с соответствующей минимальной шириной санитарно-защитной зоны:

I-ый класс – 1000м, II-ой класс – 500м, III-ий класс – 300м, IV-ый класс – 100м, V-ый класс – 50м.

В отдельных случаях по гигиеническим требованиям ширина санитарно-защитной зоны предприятия I-го класса может быть увеличена в 3 и более раза.

Предприятия строительной индустрии относятся к различным классам производств: цементные заводы мощностью 150 тыс. тонн в год – к I-му классу, мощностью менее – ко II-му; к этому же классу относятся производство асбеста, гипса (алебастра), извести; к III-му классу – производство толя, рубероида, асфальто-бетона, стеклянной и шлаковой ваты, керамзита; к IV-му – домостроительные комбинаты, заводы сборного железобетона и искусственных камней, кирпичные заводы, производство полимерных строительных материалов, стекла, фарфоровых и фаянсовых изделий; к V-му – производство гипсовых изделий, фибролита, по обработке естественных камней.

Целесообразное решение городской среды, экономия территории, экономическая эффективность работы предприятий обеспечивается при концентрированном размещении родственных групп производств. Ряд предприятий IV-го и V-го класса (приборостроения, электроники, швейные, трикотажные и, частично, пищевая промышленность) характеризуются практической безопасностью, многочисленностью производственного персонала и требуют минимальных затрат территории. Такие предприятия целесообразно располагать комплексно в селитебной зоне, организуя промышленно-селитебный район. Это способствует трудоустройству значительной части населения (особенно женщин) по месту жительства, сокращения пассажирских перевозок, экономии свободного времени трудящихся.

13.12.2012

Лекция №15

Предприятия II-го и III-го класса (машино- и станкостроение, текстильная, частично пищевая промышленность) при относительно ограниченном объёме вредностей требует значительного расхода территории, большого потока транспорта с сопутствующим воздействием на окружающую среду, транспортного шума и выхлопных газов, по этому предприятия II-от и III-го класса целесообразно выносить за окраину селитьбы (жилых домов со всей инфраструктурой). Предприятия I-го класса (чёрная и цветная металлургия, химия, нефтехимия, атомная электростанция) требует максимального расхода территории и изолированного размещения. При разработке генерального плана родственных предприятий I-го класса, а так же II-го и III-го класса размещают на одной территории, объединяя их в промышленный район или узел. При этом сокращается территория, протяжённость ж/д путей, инженерных коммуникаций и т.д. Общее планировочное решение промышленного района строится по ленточной или глубинной схеме.

При размещении предприятия осуществляется строгий учёт природных условий: характер рельефа, структуры грунтов основания и их мерзлотных характеристик, температур наружного воздуха и преобладающих направлений ветра, наличие источников воды и т.п. Для размещения предприятий I-го – III-го класса целесообразны строительные площадки с относительно ровной (или слабо схолмлённой), но не плоской поверхностью с уклоном 0,3 – 3%. Наличие небольшого уклона (оптимально – 1%) необходимо для организации ливнестоков, сети подземных инженерных коммуникаций и железнодорожных путей. Жёсткие требования к рельефу площадки диктуются большими затратами на освоение территории (до 10-ти – 15-ти % стоимости предприятия). Наиболее желательными грунтами являются плотные гравелистые и песчаные грунты, сухие супеси и суглинки с нормативным давлением свыше 1,5 кг на 1см².

Генеральный план промышленного предприятия

Генплан промышленного предприятия представляет собой часть проектной документации, которая содержит комплексное решение функционально зонирования территории, внутренних и внешних транспортных и инженерных сетей, предусматривают резервы территории для обеспечения дальнейшего роста производства, единую систему культурно-бытового и других видов обслуживания. Все эти задачи решаются генеральным планом с учётом композиционных требований, единства архитектурного ансамбля предприятия и их связи с архитектурой города.