Архитектура.Пособие (покрытия) / Раздел 2

2. Плоскостные безраспорные конструкции покрытий

2.1. Общие сведения

Плоскостные безраспорные конструкции покрытия, называемые стропильными конструкциями, имеют длину равную ширине пролета здания и устанавливаются по длине здания с определенным шагом, называемым шагом стропильных конструкций. При шаге стропильных конструкций равном шагу колонн стропильные балки или фермы опирают на колонны каркаса. В тех случаях, когда шаг стропильных конструкций меньше шага колонн, стропильные фермы или балки в промежутках между колоннами опирают на установленные в продольном направлении подстропильные конструкции в виде балок или ферм (рис. 1.1).

Балки являются сплошными изгибаемыми безраспорными конструкциями. Это наиболее простые несущие конструкции покрытия, часто применяемые для перекрытия сравнительно небольших пролетов. Балки могут иметь различное очертание (рис. 2.1.1) и различное сечение в зависимости от применяемых материалов, величины перекрываемого пролета, эстетических требований и т.д.

Рис. 2.1.1. Балки покрытия

а – горизонтальная; б – двускатная; в, г – односкатные; д – криволинейные

Фермы. В покрытиях промышленных зданий применяют, главным образом, балочные фермы. Это также изгибаемые безраспорные конструкции, которые, в отличие от балок, являются решетчатыми (сквозными) конструкциями. Основные элементы ферм – пояса, образующие контур ферм, и решетка, состоящая из раскосов (диагональных элементов) и стоек (вертикальных элементов), расположенных в одной плоскости.

Соединение стержней в узлах чаще всего принимается шарнирным, т.е. в случае узловой передачи нагрузок на ферму все ее элементы работают только на осевые усилия (растяжение и сжатие). Такая работа материала более эффективна, следовательно, фермы более экономичны по расходу материала, чем балки. С другой стороны, они более трудоемки в изготовлении, и их целесообразно использовать при пролетах не менее 18 м, т.к. с увеличением перекрываемых пролетов и уменьшением нагрузки эффективность ферм по сравнению с балками растет.

В зависимости от назначения, архитектурных требований и схемы приложения нагрузок фермы могут иметь самую разнообразную конструктивную форму (рис. 2.1.2). Очертание поясов ферм в значительной степени определяет их экономичность. С этой точки зрения наиболее целесообразны фермы сегментного очертания, однако криволинейное очертание пояса во многих случаях (например, в металлических фермах) существенно повышает трудоемкость изготовления.

Рис. 2.1.2. Геометрические схемы ферм и типы решеток

а, б, в – треугольные с треугольными решетками; г – трапецеидальная с крестовой решеткой; д – трапецеидальная с треугольной шпренгельной решеткой; е, ж – с параллельными поясами с треугольными решетками; з – с параллельными поясами с ромбической решеткой; и – полигональная с треугольной решеткой; к – сегментная безраскосная

В некоторых случаях, особенно для перекрытия больших пролетов, могут применяться полигональные фермы с переломом в каждом узле.

Фермы трапецеидального очертания несколько проигрывают по расходу материала, но имеют конструктивные преимущества за счет упрощения узлов.

Фермы с параллельными поясами наименее экономичны по расходу материала, однако равные длины элементов решетки, одинаковая схема узлов и повторяемость элементов и деталей делают их наиболее часто применяемыми в конструкциях покрытий.

Фермы треугольного очертания рациональны для консольных систем, для балочных систем при сосредоточенной нагрузке в середине пролета (подстропильные фермы), а также при необходимости устройства скатных покрытий (более 20%) или для создания одностороннего освещения (шедовые покрытия).

Выбор типа решетки зависит от схемы приложения нагрузок, очертания поясов, габаритов фермы, конструктивных требований. Например, шпренгельную решетку применяют при внеузловом приложении сосредоточенной нагрузки к верхнему поясу, а ромбическая решетка обладает повышенной жесткостью и наиболее целесообразна при большой высоте ферм.

Плоские фермы могут воспринимать нагрузку, действующую только в их плоскости, и нуждаются в закреплении из плоскости другими элементами (например, плитами покрытий) или (и) связями.

В качестве несуще-ограждающих конструкций покрытия могут применяться железобетонные плиты, стальной или алюминиевый профилированный настил или панели с его применением, другие небетонные материалы. Несуще-ограждающие конструкции покрытия могут иметь прогонное или беспрогонное решение.

Более простое беспрогонное решение используют в тех случаях, когда имеется возможность опирать несуще-ограждающие конструкции непосредственно на несущие конструкции покрытий, например, при использовании в покрытии крупноразмерных железобетонных ребристых плит (рис. 2.1.3, а).

Рис. 2.1.3. Несуще-ограждающие конструкции покрытий

а – беспрогонное решение; б – прогонное решение

1 – стропильная ферма; 2 – железобетонные плиты покрытия;

3 – прогоны покрытия; 4 – профилированный настил

Прогонное решение чаще всего применяют в зданиях с несуще-ограждающими конструкциями с использованием легких небетонных материалов (например, профилированного настила), когда расстояние между несущими элементами покрытия больше максимального, при котором обеспечивается несущая способность используемых несуще-ограждающих элементов (рис. 2.1.3, б).

11