90. Покрытия общественных зданий ячейковой структуры
Сетчатые пространственные перекрёстные конструкции представляют собой системы взаимно пересекающихся балок или ферм. В местах пересечения балки и фермы жёстко скрепляются между собой, что обеспечивает их совместную работу как единого целого пространственного элемента, опёртого по контуру на колонны или несущие стены. Такие конструкции целесообразно применять для перекрытия помещений, близких в плане к квадрату или правильному многоугольнику. Для снижения усилий в межопорных частях сетчатых конструкций целесообразно за опорами устраивать консольные свесы до 1/4 основного пролета.
Сетчатыми конструкциями из балок и железобетонных ферм можно перекрывать пролеты до 40 м, а из стальных ферм (т. е. «структурами») до 100 м.
Сетчатые конструктивные системы из линейных металлических элементов, называемые «структурами», образуются из взаимно пересекающихся вертикальных или наклонных ферм.
Наклонные фермы при взаимном пересечении образуют на плоскостях верхних и нижних поясов сетки с квадратной, треугольной и шестиугольной ячейки. Но ячейки этих поясов в плане оказываются смещёнными одна относительно другой. В следствие этого такие «структуры» представляют собой конструкции, собранные как бы из многократно повторяющихся стержневых пирамид с квадратным, треугольным или шестиугольным основанием. В таких конструкциях (с целью их облегчения и достижения равнонапряжённости в элементах систем) можно убирать отдельные стержни и группы стержней (рис. 8.11.Г).
Рис. 8.11.Г. Варианты схем возможного удаления отдельных стержневых элементов
Сетчатые конструкции с треугольными поясными ячейками имеют геометрически неизменяемую пространственную структуру и наибольшую жёсткость (по сравнению с квадратными и шестиугольными) и они удобны для сложных в плане покрытий.
Размещение опор под сетчатыми системами покрытий определяется архитектурно-планировочным решением помещений, но при этом целесообразно устройство консольных свесов до 1/4 основного пролёта, что существенно разгружает межопорные части системы.
Опоры могут быть или в виде обычных колонн, или в виде колонн с решётчатыми или жёсткими капителями либо в виде пространственных конструкций (рис. 8.11.Ж).
По верху сетчатых конструкций устраивают беспрогонное покрытие из несущих железобетонных или армоцементных плит либо прогонное из металлических панелей, плит или листов, и по этим элементам укладывают пароизоляцию, утеплитель, растворную стяжку и кровельный ковёр.
Рис. 8.11.Ж. Варианты схем конструктивных решений опор для перекрёстных стержневых систем: а – обычные колонны; б – колонны с решётчатыми капителями; в – колонны с жёсткими капителями; г – пространственные опоры
Покрытия зальных помещений общественных зданий
Такими горизонтальными несущими конструкциями в рамных системах являются деревянные, железобетонные и металлические балки и фермы, располагаемые с шагом от 6 до 12 м и опираемые на колонны каркаса или на несущие стены, усиленные при необходимости, например, пилястрами. Залы пролётом до 18 м можно перекрывать деревянными или железобетонными балками либо фермами или стальными балками, а залы с пролётами от 24 до 36 м перекрывают железобетонными или металлическими фермами.
Плоские рамные системы с жёстким соединением их элементов в узлах могут применяться для перекрытия значительно большихпролётов: деревянные рамы можно применять для залов с пролётом до 40 м и более, железобетонные – до 50 м и более, стальные решётчатые – до 70 м и более
Рамные конструкции бывают бесшарнирными, одно-, двух- и трёхшарнирными (рис. 8.8.А). При этом бесшарнирные рамы имеют повышенную жёсткость, что обеспечивает более экономное использование материала конструкции.
По верху рамных балок и ферм (а также балок, опёртых на несущие стены) укладывают несущие элементы покрытий (прогоны или плиты), а на них – остальные элементы покрытия, в том числе пароизоляцию, утеплитель, растворную стяжку и кровельный ковёр (рис. 8.8.Б).
Рис. 8.8.А. Схемы рамных конструкций для большепролётных покрытий зданий:
а – железобетонная рама бесшарнирная; б – то же одношарнирная; в – то же двухшарнирная; г – то же трёхшарнирная с балкой ломаного очертания и наклонными стойками; д – то же трёхшарнирная с консолями и оттяжками; е – стальная рама двухшарнирная;1 – балка (ферма) рамы; 2 – стойка рамы; 3 – шарниры; 4 – оттяжки; 5 – анкерный фундамент; 6 – консоль;7 – затяжка
Арочные несущие конструкции покрытий целесообразно применять для зальных помещений больших пролётов. Арки бывают круговыми, параболическими, эллиптическими или стрельчатыми и их очертание выбирают таким, чтобы поперечное сечение работало преимущественно на сжатие.
Распорные усилия от арочных систем воспринимают или фундаменты, или затяжки, располагаемые ниже уровня пола. Если же арки опирают на колонны или стены, то их распор может быть воспринят затяжками, наклонными стойками, контрфорсами или рамами, примыкающими к несущим колоннам арки или стенам.
Рис. 8.9.Б. Схемы восприятия распорных арочных усилий:а – затяжкой (с подвеской или без подвески); б – наклонными стойками или контрфорсами (стенами треугольного очертания); в – рамами; 1 – затяжка; 2 – подвеска; 3 – наклонная стойка или контрфорсная стенка; 4 – рама
Арки сплошного сечения из дерева, железобетона или стали применяют для пролётов до 30 м, а для больших пролётов применяют стальные решётчатые арки. Примером такого конструктивного решения является покрытие зала Дворца спорта в Лужниках (Москва), где применены решётчатые арки пролётом 78 м с затяжками при шаге 6 м (рис. 8.10). Покрытия по арочным системам устраивают,как правило, по прогонам.