1.1 Конструкции большепролетных и многоэтажных каркасных здании

Большие пролеты, перекрываемые металлическими конструкциями, применяются в зданиях общественного и специального назначения и производственных зданиях.

Здания общественного назначения — театры, выставочные павильо­ны, концертные и спортивные залы, крытые стадионы, рынки, вокзалы и т. п. — имеют большие пролеты, обусловленные как эксплуатацион-. ными, так и архитектурными требованиями.

Здания специального назначения — ангары, гаражи, троллейбусные парки и т. п.

В промышленном строительстве большие пролеты встречаются в сборочных цехах самолетостроительных, судостроительных и машино­строительных заводов, в экспериментально

Системы, перекрывающие большие пролеты, проектируют, как пра­вило, однопролетными, что вытекает из основного эксплуатационного требования — отсутствия промежуточных опор.

Различия в назначении большепролетных сооружений, условиях их эксплуатации и предъявляемых к ним архитектурных требованиях оп­ределяют применение весьма разнообразных конструктивных реше­ний— балочных, рамных, арочных, пространственных и висячих — вантовых. Балочные и рамные системы чаще ис­пользуются в большепролетных перекрытиях зданий с прямоугольным планом. Арочные системы имеют преимущества в архитектурном отно­шении: они экономичны при пролетах 80 м и более (рис. 17.3). Наибо­лее экономичны по затрате металла пространственные системы в виде сетчатых или сплошных оболочек и складок, плоских структурных кон­струкций, куполов пли шатров — при круглом или многоугольном пла­не здания

Конструкции висячих систем, в которых основными не­сущими элементами являются ванты из высокопрочных материалов, работающих на растяжение, получаются наиболее легкими, что является их су­щественным преимуществом. Они просты в изготовлении и монтаже.

В основном большепролетные перекрытия имеют прямоугольное очертание в плане. Отступле­ние от обычной прямоугольной планировки (кроме круга) усложняет компоновку конструкций перекрытия и затрудняет применение типовых конструктивных элементов. Сооружения с большими пролетами (за редким исключением) не являются объектами массового строительства; их архитектурные и конструктивные решения весьма индивидуальны, что также ограничивает возможности типизации и унификации конст­рукций. Однако типовые решения для отдельных конструктивных эле­ментов этих покрытий (прогонов, переплетов, кровельных плит и т. п.) следует применять в возможно большем объеме. Поэтому весьма целе­сообразно назначать основные компоновочные размеры сооружения (шаг рам, ферм, арок, расстояния между прогонами и т. п.) с учетом Единой модульной системы (см. гл. 10).

Большепролетные конструкции работают в основном на нагрузку от собственного веса, поэтому уменьшение собственного веса конструкции является главной задачей инженера. С этой точки зрения рационально применять в большепролетных конструкциях стали повышенной проч­ности или легкие алюминиевые сплавы. Малая плотность алюминиевых сплавов при большой прочности делает их весьма перспективными ма­териалами для несущих конструкций большепролетных зданий.

Большой собственный вес большепролетных конструкций стимули­рует также применение предварительно напряженных несущих конструкций и вантовых систем, в которых весьма эффективно используются высокопрочная проволока, канаты и т. п.

Особенно эффективно с точки зрения экономии стали применение в большепролетных покрытиях облегченных кровельных конструкций и материалов. В качестве несущего настила кровли следует применять стальной профилированный настил, армоцементные, армопенобетонные и армопеносшшкатные плиты, а в качестве утеплителей — минеральную вату, оргалит и другие эффективные материалы. Весьма легкими, ин­дустриальными в изготовлении и монтаже являются стальное или алюминиевые кровельные панели пролетом 6 и 12 м, в которых можно эффективно использовать предварительное напряжение. Широкое при­менение могут получить различные пластмассы. Легкими, долговечны­ми и дешевыми в эксплуатации получаются кровельные настилы из алюминиевых сплавов. Кровли большепролетных производственных зданий часто устраивают теплыми. Это дает возможность принимать для них небольшие уклоны, что весьма упрощает несущую конструк­цию. По технологическим соображениям в зданиях с большими про­летами иногда требуется верхнее освещение. Наиболее удобным в кон­структивном отношении является поперечное расположение фонарей, при котором несущие и фонарные конструкции могут быть объединены в единую несущую систему покрытия (рис. 17.4).

Существенной конструктивной особенностью ангаров является на­личие больших, на всю длину фасадной стены, ворот для пропуска са­молетов. Для прикрепления и открывания таких ворот требуются спе­циальные устройства. Это оказывает существенное влияние на конст­руктивное решение покрытия ангаров