2.4. Конструктивная структура здания

Конструктивная структура здания — это совокупность взаимосвязанных конструктивных элементов (фундаментов, стен, перекрытий, крыши и др.), вы­полняющих в здании конкретные функции.

Конструкции имеют в здании двойное назначение: они должны восприни­мать без разрушения и деформаций все приходящиеся на здание нагрузки (вес собственных конструкций, оборудования, людей) и воздействия (ветер, сейс­мические колебания и пр.), а также защищать помещения от холода, жары, осадков, шума и других неблагоприятных несиловых воздействий. Таким об­разом, конструкции зданий выполняют несущие и ограждающие функции. При этом возможно, как совмещение этих функций, так и дифференциация конст­рукций на несущие и ограждающие.

Для общественных зданий применяются различные конструктивные схе­мы: с полным каркасом из железобетонных или стальных вертикальных и го­ризонтальных связевых элементов, с неполным каркасом, с несущими про­дольными или поперечными стенами.

Ограждающая конструкция	Несущая конструкция	Тип покрытия
Стены	Связевая	Плоскостное покрытие
Навесные панели	Рамная	Пространственное покрытие
Монолитные ограждения		Составное покрытие

наиболее распространены в настоящее время каркас­ные системы с навесными панелями, чаще всего многослойными, а также мно­жество разновидностей смешанных систем — сочетания традиционных мате­риалов с легкими высокоэффективными. Так, например, поперечные несущие стены из кирпича могут быть использованы в сочетании с навесными наруж­ными стенами, сборный каркас — с монолитными перекрытиями. Большое распространение получили высокоэффективные энергосберегающие системы: вентилируемые фасады, структурное стекло, витражные элементы из алюминиевых сплавов и пластика

Появление большого количества новых строительных и отделочных материалов дает новые возможности для реше­ния фасадов и облика здания в целом. Уникальная конструкция дикту­ет композиционное решение здания и оказывает решающее влияние на его формообразование. В этой связи отдельного внимания заслуживают конструк­ции покрытий общественных зданий. Арки, оболочки, купола, вантовые кон­струкции, пневматические покрытия дают возможность создания художествен­ного образа, присущего именно данному зданию или определенному типу об­щественного здания, становясь его символом, знаком и обеспечивая его узна­ваемость.

В то же время очень важным моментом для общественного здания яв­ляется сохранение в его образе «духа места» и времени — колорита той страны, города, где это здание построено, с одной стороны, и той истори­ческой эпохи, когда оно возникло, с другой. В этой связи хотелось бы при­вести слова А. Аалто: «Архитектура, связанная с землей, на которой она создается, всегда имеет локальный характер. Но при этом ее формы носят не только местные национальные черты, но и отражают воздействие проте­кающих во всем мире интернациональных процессов... в совокупности рож­дается результат, органично сочетающий в себе национальное и интерна­циональное, а значит, отвечающий требованиям современного мира, в ко­тором эти понятия трудно разделить».

.Классы зданий-определяются : - по капитальности в соответствии с их назначением.

-Здания внеклассные- наиболее значительные, уникальные, государственного значения со сроком службы более 100 лет. (дворец съездов, мавзолей и т. д.).

-Здания 1 класса-ключевые здания в городской застройке на срок службы более 70 лет (театры, музеи, дворцы культуры, вокзалы и т.д.).

-Здания 11 класса- здания массового строительства, составляющие основу городской застройки на срок службы не менее 50 лет ( гостиницы, административные здания).

-Здания 111 класса-облегченные здания пониженной капитальности сроком службы 25-50 лет.

В зависимости от конструкций здания бывают малоэтажные, многоэтажные и большепролетные. Конструктивные схемы применяемые при строительстве общественных зданий:

-рамная схема, в которой все горизонтальные нагрузки воспринимаются жесткими узлами рамных конструкций.

-связевая схема, где горизонтальные нагрузки передаются на жесткие вертикальные и горизонтальные диофрагмы и ядра жесткости ( лестничные клетки, лифтовые шахты).

-смешанная рамно-связевая схема, в которой принимаются оба способа.

ПЛОСКИЕ БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Балки

Фермы

Длиномерные ж/б сборные настилы покрытий

При больших пролетах использубтся типовые железобетонные фермы и настилы.решение покрытий достигается применением длиномерных сборных настилов.

1-пустотный «динакор 2-ребристый 3-настил типа «ТТ»

6-сводчатый настил КЖС 5-гиперболический 6-вспарушеннй

Рамные конструкции

При рамной конструкции ригели жестко связаны с колоннами. Рамы могут быть металлическими,железобетоннымии деревянными (клеенные).

Металлические решетчатые рамы

Металлические рамы сплошного сечения применяются при небольших пролетах (до 24м). Решетчатые могут перекрывать пролеты до 150м.

Рамные конструкции могут иметь разнообразные формы. Позволяют устройство крупных консолей.

Выставочный павильон в Гамбурге

Здание бассейна в Ла-Турель

трибуны стадиона в Красноярске

Здание бассйна в Реймсе (Франция)

Арочные покрытия

Арки могут быть металлическими,железобетоннымии деревянными (клеенные). Подъем арок составляет от1/4 до 1/6 пролета.

ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Наиболее простые пространственные конструкции-это

складки (пространственные балки, состоящие из отдельных плоских элементов).

а-Трапецевидная, б-треугольная, в-усложненная теугольная

Перекрестно-стержневая конструкция

Перекрестно-стержневые конструкции.-пространсвенная сетка, состоящая из перекрещивающихся поясных стержней и пространственной решетки, поставленной по диоганали квадратных ячеек.(На 20-30 % расход металла меньше). Пролет 36x3 6м. Модульная сетка строится по ортоганальной (в основном ЗхЗм) треугольной или шестиугольной системам.

Схемы перекрестных систем

Перекрестно-ребристые и

перекрестно-стержневые системы покрытий

а -перекрестно-ребристые покрытия;

б-коробчатый элемент сборного перекрестно-ребристого покрытия и деталь соединения таких элементов;

в- способ сборки перекрестно-ребристой конструкции из плоских элементов;

г -укруп­ненный сборный элемент того же покрытия;

д-перекрестно-стержневые покрытия;

е - варианты опирания и типы опор перекрестно-стержневого покры­тия;1- коробчатый элемент;

2-арматура, закладываемая в швы между железобетонными коробчатыми элементами;

3 -сборный элемент размером 2а:

4-опора перекрестно-стержне­вой системы;

5 -стержень;

6 - коннектор.

-волнистый (бочарный) свод-придание оболочке криволинейной арочной фермы с подъемом 1/10-1/8 пролета.(до 96м) Толщина плиты волнистого свода при любом пролете не более Зсм, расход ж/б на 30-35% меньше обычной стропильной системы.

-пологие оболочки-часть купола, срезанного по четырем сторонам вертикальными плоскостями, пролеты до 100м и более. Экономия на 30-35% по сравнению с покрытиями по стропильным фермам.

-крестовые своды-отрезки цилиндрических оболочек или волнистыхь сводов перекрещивающихся друг с другом и опирающиеся на мощные диоганальные арки. Крестовые своды опраются на 4 угла с передачей на опоры горизонтальных усилий (распор). Чем больше стрела подъема оболочки, тем меньше распор, поэтому увеличивается кривизна подъема от h/2 до h/4. L-пролет

-купольные покрытия - современные купола сооружают из металла, ж/б, клееных деревянных конструкций. Конструкции куполов могут быть гладкими, ребристыми, ребристо-кольцевыми, кристаллическими, звёздачатами, сетчатыми.

Железобетонные купола

Гладкий ж/бетонный ребристо-кольцевой

Кристалический ж/бетонный звездчатый

Металлические какасы куполов

Сетчатый типа «Цейс» кристаллический(геодезический»

-воронкообразные покрытия - опираются только на центральный столб, образуя оболочку отрицательной двоякой кривизны до 18-20м-вылет. Преимущественно монолитный ж/б, из-за сложности сборных элементов. Соединение воронкообразных покрытий позволяет получить грибовидное покрытие с квадратной или шестигранной сеткой колонн.

Гиперболические параболоиды (гипары) могут быть в плане любой формы. Особенностью покрытий типа гипаров-передача усилий на две нижние опоры оболочки и возможность оставления верхних узлов без опор. Разновидностью гипаров явл. седловидные покрытия.

одиночный комбинация одиночных гипаров

комбинация одиночных гипаров седловидное покрытие

Висячее покрытие двускатные висячие покрытия

на прямоугольном плане

Висячее покрытие на круглом плане

Покрытие типа «чашеобразное» покрытие

«велосипедное колесо»

-Висячие и вантовые покрытия-основные несущие элементы работают на растяжение, до 1000м пролетом. Для придания жесткости в висячих конструкциях устраивают стабилизирующие тросы, которые создают предварительное напряжение в несущих тросах. Висячие покрытия бывают-покрытия уложенные по тросам, и на покрытия подвешенные к несущим тросам

с оттяжками консольное

Вантовое с фермами вверх

-пневматические конструкции-срок службы до 25 лет, для временных выставочных зданий. Различают два вида -воздухо-напорные и пневмокаркасные.

Воздухо-опорные конструкции-цилиндрические или сферические гибкие оболочки, наполненные воздухом Р=0,01атм.-уравновновешивающим внешнюю нагрузку.

Пневмокаркасные - сложнее и дороже, надежная герметичность Р=2-Затм.В эксплуатации удобнее воздухоопорных, особенно при больших людских потоках, не требует устройства входных шлюзов. Соединение принципов и воздухоопорной оболочки позволяет получит- линзу, где нижняя оболочка работает как растянутая поверхность, а верхняя часть, поддерживаемая расчленением воздуха внутри линзы, служит стабилизатором и создаёт уклон для воды.

Воздухоопорное

пневмокаркасное

линзовое