Большепролетные и пространственные покрытия

Большепролетные здания наиболее удачно удовлетворяют требованиям технологической гибкости и универсальности производственных зданий. Они используются для судостроительных и авиасборочных цехов, ангаров и других производств с крупногабаритным оборудованием. Однако их строительство сдерживается из-за сложности конструкций большепролетных покрытий, трудоемкости возведения и неприспособленности для устройства подвесных коммуникаций и кранового оборудования.

Экономичность большепролетных зданий зависит в основном от конструкций покрытий, так как их стоимость часто превышает половину всей стоимости зданий.

Покрытия в большепролетных зданиях подразделяют на плоскостные, пространственные и висячие.

Плоскостные покрытия. Большепролетные плоскостные покрытия не отличаются от покрытий с обычными пролетами, однако они сложнее по конструкции вследствие больших пролетов. По несущим большепролетным фермам, балкам, аркам или рамам свободно укладывают и крепят к верхнему поясу ограждающие элементы по беспрогонной или прогонной схеме.

Несущие и ограждающие конструкции в плоскостных большепролетных покрытиях работают самостоятельно, а поэтому на них расходуется больше материала; они имеют большую массу, возрастающую с увеличением пролета. Вследствие этого большепролетные покрытия плоскостного типа устраивают редко.

На рис. XV-l рассмотрены характерные виды большепролетных плоскостных покрытий:

- железобетонные фермы пролетом 96 м, которые собирают из линейных элементов, соединяемых в узлах сваркой закладных деталей и заливкой швов раствором. Фермы изготовлены из бетона М500 с предварительно напряженным нижним поясом;

- здание ангара перекрыто предварительно напряженными стальными фермами, которые оперты на два ряда колонн и имеют консольный вынос в 42 м;

- склада пролетом 80 м с несущими конструкциями из двухшарнирных металличесних рам (Дания).

Пространственные покрытия. Более рациональны, так как в них совмещены несущие и ограждающие функции, благодаря чему расход материалов на их устройство получается наименьшим.

Пространственные покрытия выполняют из плоскостных элементов (ферм и панелей), монолитно связанных между собой и работающих как единое целое в виде оболочек одинарной или двоякой кривизны. Материалом для них служат сталь и железобетон (монолитный, сборный и сборно-монолитный).

В оболочках под действием равномерно распределенной нагрузки возникают взаимно уравновешивающиеся нормальные и поперечные усилия, а изгибающие моменты отсутствуют. Оболочки даже больших пролетов имеют небольшую толщину (от 30 до 100 мм), так как бетон в них работает в основном на сжатие.

Применяют несколько типов оболочек. Простейшими из них являются цилиндрические оболочки, подразделяемые на длинные и короткие (рис. ХУ-2, а, б). Пространственная работа оболочки обеспечивается жесткими торцовыми диафрагмами.

Несущую способность цилиндрических оболочек можно увеличить при устройстве бортовых элементов. Оболочку с диафрагмой и бортовыми элементами можно опирать' на четыре точки; отсутствие диафрагм превращает оболочку в свод, опираемый по продольным сторонам. В своде возникает распор, воспринимаемый фундаментами, затяжками или контрфорсами.

Здания можно перекрывать несколькими оболочками или сводами, имеющими общие бортовые элементы.

Широко применяют купольные оболочки в виде парусного купола (рис. ХУ-2, в). Основанием куполов может быть окружность и реже квадрат. Купола передают на опоры вертикальные нагрузки и распор.

Особую группу составляют оболочки с коноидальной поверхностью (рис. ХУ -2, г). Образующие линии таких оболочек перемещаются с одной стороны по дуге кругового или эллиптического очертания, с другой - по прямой линии или по дуге со значительно меньшей кривизной, чем на противоположной стороне. Коноидальные оболочки устраивают в шедовых покрытиях, перекрываюших помещение в направлении, перпендикулярном остекленной поверхности.

К оболочкам двоякой кривизны относят параболойдные, в которых оба центра кривизны расположены по одну сторону поверхности, и гиперболойдные, имеющие центры кривизны по обе стороны поверхности (рис. ХУ-2, д, е).

Двоякую кривизну имеют также гиперболоидно-параболические оболочки рис.ХV-2, ж), поверхность которых образуется двумя группами прямолинейных образующих. Их при меняют для покрытий зданий с квадратной (иногда прямоугольной) сеткой колонн.

К оболочкам близки складчатые покрытия (рис. ХУ-2, 3), которые состоят из плоских тонкостенных плит, монолитно связанных под определенным углом и опирающихся на диафрагмы. Железобетонные плиты, составляющие складку, называют гранями, а линии их пересечения - ребрами.

Рис. ХV-2. Основные виды оболочек покрытия

а- цилиндрическая длинная; б- то же, короткая; в- купольная (парусная); г- коноидальная; д- параболоидная; ж- гиперболоидно-параболическая; з- складчатые; 1- образующая; 2- то же; 3- прямолинейные образующие

.

При сетке колонн 18х Х24, 18х30 м покрытие можно делать сборно-монолитное из железобетонных многоволновых купольных оболочек, допускающих устройство световых фонарей и подвеску транспорта. Оболочки собирают из ребристых цилиндрических плит размером 3 х 6 м и контурных сегментных ферм (рис. ХУ-4, а).

Рис.ХV.4. Покрытие из купольных оболочек

1- средние плиты; 2- контурные плиты; 3- доборные плиты; 4- контурные фермы-диафрагмы

Плиты приваривают к общим фермам-диафрагмам со стороны только одной из смежных оболочек; плиты же другой оболочки опирают свободно, что обеспечивает горизонтальные перемещения краев оболочек (каждая оболочка в этом случае рассчитана как свободно стоящая). В каждой оболочке замоноличивают все швы, а между торцами плит смежных оболочек только на приопорных участках длиной по 3-4 м.

В покрытии, показанном на рис.ХV-6, (а) представлена оболочка типа гиперболического параболоида собирающаяся из плит размером 3х3 м с толщиной 35-40 мм и высотой ребра 120 мм. Плиты армируют сетками из стержней диаметром 6-10 мм, часть из которых выпускают из плоскости торцов плит. Швы между плитами замоноличивают мелкозернистым бетоном.

На рис. ХV-6, (б) приведено покрытие, выполненное из сборных железобетонных складок, опирающихся на обвязочные балки с трапециевидным очертанием верхнего пояса, которые установленные на колонны с шагом от 6х6 до 6х30 м.

Для зданий с легкими ограждающими конструкциями целесообразно применять пространственно-стержневые или структурные системы покрытий, в которых совмещены функции несущих и связевых элементов. Их различают по способу решения решетчатой пространственной конструкции, по виду стержней и по типу узловых соединений. Сечения стержней выполняют из труб или прокатных профилей.

Наиболее распространенными являются пространственные решетчатые покрытия из прокатных профилей типа ЦНИИСК (рис.ХV.7).

Рис. ХV.7. Структурное покрытие типа ЦНИИСК

а- габаритные схемы здания; б- схемы структуры; в- элементы складки

Его устраивают в одно и многопролетных зданиях при пролетах 18 и 24 м, шаге колонн 12 м и высоте до низа покрытия 4,8-18 м. Допускается установка подвесного подъемно-транспортного оборудования грузоподъемностью до 3,2 т или опорных мостовых кранов грузоподъемностью до 30 т. На покрытии могут устанавливаться светоаэрационные или зенитные фонари.

Структурные блоки в плане имеют размеры 18х12 и 24х12 м. На строительную площадку их поставляют комплектно. Сборку ведут на земле и подъем осуществляют крупными блоками. Верхние пояса монтируют из прокатных двутавров или труб, которые одновременно выполняют роль прогонов для опирания на них профнастила или других конструкций. Нижние пояса смещены в плане на полшага относительно верхних. Верхние и нижние пояса соединяют решеткой по наклонным плоскостям.

Date: 2016-07-25; view: 1942; Нарушение авторских прав