Выставочный павильон

проектирования общественных зданий. Современная строительная наука  дает возможность перекрывать помещения любых размеров металлическими, железобетонными, деревянными конструкциями.

Несущие конструкции покрытий больших  пролетов в зависимости от их конструктивной схемы и статической работы можно подразделить на три группы:

1) конструкции, работающие в  одной плоскости;

2) конструкции, работающие в  двух плоскостях (так называемые  перекрестные);

3) пространственные системы, при  расчете которых учитывают усилия  в трех плоско-

стях.

К несущим конструкциям покрытий, работающим в одной плоскости, относятся балки, фермы, рамы и арки (рис. 29).

Рис. 29. Несущие конструкции  для перекрытия залов:

1 – односкатная балка; 2 – двускатная балка; 3 – решетчатая  балка; 4 – сегментная раскос-

ная ферма; 5 – арочная  безраскосная ферма

 

Балочные системы больших пролетов в залах общественного назначения применяют сравнительно редко, главным образом, в случаях необходимости создания покрытий небольшой строительной высоты. Сечение балок обычно применяют двутавровое. По архитектурным требованиям нежелательно оставлять в интерьере балки открытыми, поэтому чаще всего на нижнюю полку двутавров укладывают плиты, чтобы создать гладкий потолок.На рисунке (рис. 30) приведен пример конструкции балочного покрытия зала общественного здания пролетом 48 м.

В качестве несущих элементов покрытий зальных помещений часто применяют различного рода сквозные фермы (треугольные, полигональные, с параллельными поясами,

сегментные или арочные (рис. 31).

Р ис. 30. П р имер констр у кции балочного покр ытия зала пр олетом 48 м:

1 – балка длиной 48 м; 2 – утепленное покрытие; 3 – светильник; 4 – конструкция ос-

текленного перекрытия

 

а)

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

в)

 

 

 

 

г)

 

 

Рис. 31. Стропильные железобетонные фермы

а – сегментная ферма; б  – то же, безраскосная; в – то же, для пологой или плоской

кровли; г – с параллельными поясами

 

Пролеты ферм, выполненных из сборного железобетона, в большинстве случаев  не

превышает 30 м, так как при больших  пролетах перевозка ферм затруднительна. Поэтому,

сборные железобетонные фермы больших  пролетов целесообразно сваривать  на месте их отдельных элементов (рис. 32).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.32. Железобетонная предварительно

напряженная ферма пролетом 36 м, собираемая

из отдельных элементов:

а – конструктивное решение  фермы;

б – деталь крепления раскосов.

 

 

Целесообразно решение покрытий достигается  также при применении длинномерных

сборных настилов, укладываемых по продольным балкам, опертым на колонны, или по несущим продольным стенам. Такие  настилы могут быть пустотелыми  – высотой 80 – 100 см;ребристыми – шириной 1,5 – 3 м, типа ТТ, сводчатыми, вспарушенными, гиперболического очертания и т. д. (рис. 33).

Для создания крупных общественных помещений могут применяться  одноэтажные

рамные конструкции, в которых  ригели жестко соединены с колоннами.

Железобетонные рамы больших пролетов применяют редко ввиду их массивности  и

высокой стоимости (рис. 34 а, б)

Пример уникальной железобетонной рамы покрытия подземного выставочного зала в Турине пролетом 53,27 м показан на рис. 34, в.

В большепролетных общественных зданиях  применение деревянных клееных рам  да-

ет значительное уменьшение материалоемкости конструкций при простоте изготовления (см.рис. 34, г).

Металлические рамы сплошного сечения  целесообразны только при сравнительно небольших пролетах (до 24 м), решетчатые же рамы могут применяться в пролетах до 150 м(рис. 35, а).

Рамные конструкции могут иметь  разнообразные формы с прямыми, ломанными и

криволинейными очертаниями, что  в ряде случаев позволяет получить определенный архитектурный эффект. Они допускают устройство крупных  нависающих консолей, например, на железнодорожных перронах, посадочных площадках аэровокзалов, над трибунами стадионов, входами в крупные общественные здания (рис. 35, б).

Арочные покрытия перекрывают пролеты 100 м и более. Высокие архитектурные  ка-

чества арочных конструкций  позволяют во многих случаях получить выразительные интерьеры крупных  залов (рис. 35, в).

Рис. 33. Длинномерные сборные  железобетонные настилы покрытий:

а – пустотный «динакор»; б – ребристый; в – настил типа ТТ; г – сводчатый настил

КЖС; д – вспарушный; е – гиперболический

 

Рис. 34. Рамные конструкции больших  пролетов:

а – выставочный павильон в Гамбурге (ФРГ); б – навес на автомобильной  выставке в

Сиднее (Австралия); в – подземный выставочный зал в Турине (Италия); г – здание бассейна

Ла-Турель; д – здание бассейна в Реймсе (Франция)

 

 

 

Рис. 36. Арочно-сводчатые  конструкции

а – арка; б – арка с затяжкой; в – цилиндрический свод; г – цилиндрический свод на стоечно-подкосных опорах; д –  крестовый свод; е – сомкнутый (монастырский) свод; ж – зеркальный свод; RA и RB – вертикальные реакции  опор; Н – распор; f – стрела подъема  арки; 1 – распалубка; 2 – лоток

 

Рис. 35. Конструкции больших  пролетов:

а-г – металлические решетчатые рамы;

сложные железобетонные рамы:

д – трибуны стадиона в Красноярске;

е – Центральный стадион  имени В. И. Ленина в М оскве;

ж – спортивный зал в Эссене (ФРГ);

з – спортивный зал в  Женеве (Швейцария);

арочные покрытия:

и – пространственная решетчатая арка из алюминиевого сплава;

к – арочное покрытие из стальных элементов

 

 

Арочная конструкция представляет собой брус криволинейного (циркульного, параболического и др.) очертания. Кривизна арки обеспечивает возможность ее статической работы преимущественно на осевые (сжимающие) усилия, но вызывает (в отличие от балочных конструкций) не только вертикальные, но и горизонтальные реакции опор, так называемый распор (рис. 36).

    Арки могут быть деревянными, металлическими и железобетонными, сплошного или

решетчатого сечения. При малых  пролетах (до 30 м) деревянные и железобетонные арки

имеют прямоугольное сечение, а  металлические – двутавровое. При пролетах от 30 до 50 м независимо от материала – двутавровое, а при пролетах более 50 м – решетчатое. Подъем арок обычно составляет от ¼ до 1/6 пролета, а расстояние между арками 6 -12 м. По сравнению с покрытиями по балкам, фермам и ригелям рам арочные покрытия имеют меньший вес по затрате материалов они более экономичны. Однако, арочные конструкции более деформативны, чем рамные, и поэтому применять их целесообразно в таких покрытиях, где нет динамических или больших горизонтальных сил, например, в зданиях выставочных павильонов, крытых рынках, спортивных стадионах и т. п.

Примером большепролетного арочного покрытия может служить конструкция покрытия зала Дворца Спорта в Лужниках, размером 144×78 м (рис. 37).

Рис. 37. Конструкция арочного покрытия стальными арками с затяжкой Дворца

спорта в Лужниках:

а – поперечный разрез здания; б – деталь полуарки; 1 –  неподвижная опора; 2 –

аэрационный фонарь, 3 –  арка; 4 – подвижная опора; 5 –  затяжка

 

 

Несущими конструкциями покрытия являются стальные решетчатые арки пролетом

78 м с затяжками, с шагом  6 м.

Арки с затяжками применяются  во Дворце Спорта на Центральном стадионе имени В.И. Ленина в М оскве (см. рис. 35)

 

Дворец спорта «Сант  Джорджи» в Барселоне, Испания, архит. А. Исодзаки, 1992

 

 

Спортивный зал в  Огуни, Япония, арх. Ш. Йо, 1988

 

 Пространственные  конструкции покрытий больших  пролетов

Для перекрытия больших пролетов наиболее целесообразны пространственные конструкции, которые в эстетическом отношении превосходят плоские линейные конструкции –балки, фермы, рамы и арки. Пространственные конструкции выполняют в металле, железобетоне, дереве. Наиболее простые из них – это складки, т. е. пространственные балки, составленные из отдельных плоских элементов (рис. 38)

Рис. 38. Железобетонные складчатые покрытия:

а – трапециевидная складка; б – треугольная складка; в – усложненная треугольная складка;

 

 

Геометрические формы складчатых конструкций различны: отдельные  складки могут иметь треугольное и трапециевидное сечение и иметь друг с другом параллельные, веерные или встречные сочетания. Складки получают применение в покрытиях пролетом до 40 м и в высоких стенах при необходимости повышения их жесткости. Получило распространение сочетание складчатых стен и покрытий с жесткими сопряжениями между ними в виде пространственной рамной конструкции. Складки используют в арочных и шатровых покрытиях для помещений с прямоугольным, трапециевидным, многоугольным или криволинейным

планом (рис. 39).

Рис. 39. Складчатые покрытия

а – формы и габариты сечения монолитных и сборных  складок; б – схемы размещения устройств верхнего света.

Формы покрытий: в –  параллельными складками; г –  то же, веерными; д – встречными; е – складчатые рамы; примеры  фрагментов покрытий; ж – встречными складками; з – сочетанием веерных  и встречных складок

 

Металлические складчатые покрытия, особенно, перекрестно-стержневые позволяют получить значительный архитектурный и экономический эффект при пролетах до 50 м. Такие решетчатые (перекрестно-стержневые) складки, составленные из трехметровых трубчатых стержней, при высоте 2,12 м позволяют перекрывать пролет до 30 м, а при устройстве двух и трехрешетчатой системы с увеличением высоты конструкций – до 54 м.

Перекрестно-стержневая конструкция  при плане помещения, приближающейся к

квадрату, превращается в пространственную сетку, состоящую из перекрещивающихся по-

ясных стержней и пространственной решетки, поставленной по диагонали  квадратных ячеек(рис. 40).

Возможности такой конструкции (структуры) очень широки, т. к. ее можно опирать  на колонны в любой точке. М одульная сетка пространственных перекрестно-стержневых конструкций строится по ортогональной (преимущественно 3×3 м) треугольной или шестиугольной системам (рис. 40, в-е). Такие конструкции применяют для самых разнородных покрытий с опиранием по контуру на внутриконтурные колонны (рис 40, л-н).

Рис. 40. Перекрестно - стержневые конструкции

Типы перекрестно-стержневых конструкций: а – покрытия большого пролета; б - пространственная конструкция  покрытия 36×36 м. Типы сеток и опирание: в-e – павильонные покрытия; ж – неразрезная конструкция покрытия; з, и, к – с треугольной сеткой. Применение перекрестно-стержневых конструкций: л – пространственная конструкция теплицы;

м – пространственная конструкция выставочного павильона; н – рамная конструкция спортивного зала

 

Для разгрузки основного пролета  целесообразно устройство консольных свесов

структурной плиты с вылетом  консолей в 0,2 - 0,25 основного пролета. Структурные конструкции выполняют  с пролетами от 18 до 200 м и применяют  для перекрытий общественных зданий. Возможно применение перекрестно – стержневых конструкций в качестве несущей части стен большой высоты (рис. 41).

Р ис. 41. Констр у кция пер екр естного покр ытия над залом Дома мебели в

М оскв е:

а – план расположения перекрестных ферм; б – деталь узла А; 1 – башенный кран Т- 266 грузоподъемностью 3 т ; 2 – контур перекрытия подвала; 3 – временные монтажные стойки

 

Другим примером перекрестной конструкции  может служить перекрытие над зри-

тельным залом Дворца съездов в  Кремле (рис.42)

Перекрытие состоит из стальных поперечных балок, с шагом 6,4 м, и  двух продоль-

ных стальных балок, отстоящих от опор 12,8 м. Поперечные балки сплошные двутавровой

формы, продольные – решетчатые; высота балок 3,5 м.

Расстояние между осями поперечник диафрагм называемой пролетом оболочки, а между осями бортовых элементов – длиной волны.

Цилиндрический свод-оболочка –  безраспорная конструкция, работающая на попе-

речный изгиб как балка пространственной формы, свод – распорная конструкция, работающая преимущественно на осевые усилия. Для обеспечения последнего условия кривая свода принимается пологой, в то время как для повышения жесткости свода – оболочки целесообразна большая кривизна формы, наконец, продольная ось длинного цилиндрического свода оболочки размещается параллельно перекрываемому пролету, а продольная ось свода – перпендикулярно ему. Стабильность формы цилиндрической оболочки обеспечивается торцовыми диафрагмами жесткости. Статическая работа, геометрическая форма и размещение в пространстве цилиндрического свода-оболочки существенно отличаются от работы свода.Цилиндрические и коноидальные своды-оболочки используются по большей части в многоволновых одно- и многопролетных сочетаниях; применяют консольные и бесконсольные, параллельные и веерные оболочки, разнообразные формы жесткости элементов  (рис.43).

Цилиндрические оболочки могут  применяться при пролетах до 24 м  при ширине обо-

лочки 6-12 м, высоте 2-3 м и толщине 3 см.

Иногда цилиндрическим оболочкам придают несимметрическое сечение, например,

при устройстве шедовых (пилообразных) покрытий больших пролетов (рис. 44, а-в).

Сетчатые цилиндрические оболочки обладают большой архитектурной  выразительно-

стью (см. рис. 44, в).

В большепролетных покрытиях общественных зданий применяют оболочки одинарной кривизны, имеющие цилиндрическую форму.