На каждый день | Конструктивные решения зданий
ДЕРЕВЯННЫЕ И ПЛАСТМАССОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ
Деревянные конструкции весьма разнообразны и могут применяться в зданиях и сооружениях различного назначения. Особенно эффективно их применение в покрытиях производственных и общественных зданий.
Деревянные конструкции следует изготавливать из высушенной древесины, которая должна быть антисептирована. Следует выполнять конструктивные меры и требования по защите древесины от гниения. Они должны подвергаться также огнезащитной пропитке.
Дальнейшее развитие производственной базы по изготовлению деревянных конструкций позволит повысить объем и эффективность их применения в строительстве. В настоящее время в нашей стране действуют предприятия, на которых выпускаются клееные деревянные конструкции.
К основным плоскостным сплошным деревянным конструкциям относятся: балки на пластинчатых нагелях (пролетами L0 = 4,5...6 м); балки двутаврового сечения с перекрестной стенкой на гвоздях (L0 = 6...12 м); клеенные балки двутаврового сечения со стенкой из досок на ребро (L0 = 3...7 м); дощатоклееные балки из пакета досок - постоянной высоты, двускатные, гнутоклеенные (L0 = 6...24 м); клеефанерные балки с плоской стенкой (L0 = 12...24 м); распорные системы треугольного очертания из клеенных элементов (L0 = 12...18 м); арки со стальной затяжкой дощатоклееные или из балок с перекрестной стенкой на гвоздях (L0 = 15...36 м); арки дощатокленые с опиранием на фундаменты (L0 = 18...100 м); рамы с перекрестной стенкой на гвоздях (L0 = 9...18 м); дощатоклееные гнутые рамы (L0 = 12…24 м); дощатоклееные рамы с соединением ригеля со стойками на зубчатый шип или на нагелях (L0 = 12...18 м); тоже, с консолями и подкосами (L0 = 15...36 м).
В армированных деревянных конструкциях на растянутой (нижней) поверхности деревянных элементов в специальных бороздах размещают стальную стержневую арматуру, которая с помощью синтетических смол приклеивается к дереву и защищается от коррозии. Благодаря армированию достигается уменьшение конструктивной высоты деревянных конструкций и существенное (до 30...40%) снижение расхода древесины.
К плоскостным сквозным деревянным конструкциям относятся такие, которые состоят из поясов и связывающих их решеток (раскосов и стоек). Основным видом сквозных конструкций являются фермы: сегментные клееные со стальным нижним поясом (L0 = 12...36 м); полигональные брусчатые со стальным нижним поясом (L0 = 12...30 м); треугольные брусчатые или дощатые со стальным нижним поясом; трапециевидные из дощатоклееных элементов (рис. 1) пролетом до 21 м.
Сквозные арки, состоящие из двух полуарок со стальной затяжкой, могут достигать пролетов до 60 м и более.
Сквозными (решетчатыми) могут быть стойки, высота которых достигает 15 м.
Для применения в массовом строительстве разработаны типовые плоскостные деревянные конструкции, сведения о которых приведены в табл. 1.
Рисунок 1. Трапецевидная ферма из дощатоклееных деревянных элементов: 1 - нижний пояс; 2 - раскосы; 3 - стойка; 4 - стальные нагели и болты
Таблица 1. Типовые деревянные строительные конструкции
|
Наименование конструкций и эскиз |
Марка изделия |
Пролет, L0, м |
Высота, Н, м |
Расчетные нагрузки |
Назначение |
Серия |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Балки клееные |
1БСКГ |
6...12 |
0,495...1,188 |
6...27кН/м |
Покрытия и перекрытия одноэтажных зданий межвидового применения |
1.062.5-2 выпуск 1 |
|
|
1БСКО |
6...12 |
0,495...1,188 |
6...27кН/м |
Тоже |
Тоже |
|
|
1БСКД |
9...24 |
0,378...0,987 |
6...12,5 кН/м |
Покрытия общественных зданий |
1.262-1, выпуск 5 |
|
Рамы клееные |
PD |
12...42 |
5,6...13,5 |
6...12,5 кН/м |
Общественные здания |
1.222.5-1 выпуск 6 |
|
Арки клееные, трехшарнирные |
ДЭА |
18; 24 |
7,5; 7,95; 9,95; 9,5 |
Снеговая нагрузка 0,7-2 кН/м2 |
Спортивные сооружения |
1.263-3 выпуск 1 |
|
Фермы металлодеревянные |
ФМД |
9...24 |
2,52...3,113 |
Снеговая нагрузка До 1,5кН/м2 |
Покрытия однопролетных производственных и сельскохозяйственных зданий |
1.063.9-2 1.063.9-3 1.463.9-14 |
|
Фермы клееные сегментные |
КДФ |
15;18; 21;24 |
2,14; 2,57; 3,00; 3,43 |
18...27 кН/м |
Однопролетные залы общественных зданий с подвесным потолком |
1.263-1, выпуск 1 |
|
КДФт |
15; 18; 21; 24 |
2,14...3,43 |
15...24 кН/м |
Покрытия общественных зданий |
1.263-1, выпуск 2 |
Пространственные деревянные конструкции применяются в строительной практике, как правило, в виде сводов или куполов.
Кружально-сетчатые своды собираются из поставленных на ребро стандартных косяков, расположенных по двум пересекающимся направлениям. Поперечное сечение свода имеет круговое или многоугольное очертание. Распор свода воспринимается стальными затяжками или непосредственно фундаментами. Узловые соединения косяков осуществляются либо с помощью шипов, либо металлических связей. При косяках цельного сечения пролет свода не превышает 20 м, при использовании же клеефанерных косяков пролет свода может достигать 100 м.
Складчатые покрытия образуются из системы наклонных досок, примыкающих друг к другу длинными сторонами и опирающихся на торцовые диафрагмы - по коротким. В поперечном разрезе профиль складчатого покрытия может быть треугольным, трапециевидным или прямоугольным. Гранями складок могут служить цельные доски, дощатогвоздевые или клеенные элементы, а также трехслойные пластмассовые панели. Пролет таких покрытий может достигать 30 м.
Цилиндрические оболочки, опирающиеся по торцам на жесткие в своей плоскости диафрагмы и имеющие вдоль образующей свободные края (бортовые элементы), изготавливают из криволинейных деревянных ребер, соединенных с клеефанерными криволинейными панелями. В качестве диафрагм применяют фермы, арки с затяжкой, торцовые стены.
Если цилиндрическую оболочку рассечь диагональными плоскостями (рис. 2а), то образуются две пары сводов, называемых распалубками (1) и лотками (2). Оболочки, составленные из четырех или более лотков называются сомкнутыми сводами (рис. 2б), а образованные из распалубок - крестовыми сводами (рис. 2в). В месте пересечения распалубок устраивают ребра - гурты. Пролет таких оболочек достигает 30 м.
Рисунок 2. Схемы образования сводов-оболочек: а - цилиндрическая оболочка; б - крестовый свод; в - сомкнутый свод; 1 - распалубки; 2 - лотки
Структурные деревянные покрытия представляют собой пространственные плиты или оболочки из регулярно повторяющихся элементов. Примером могут служить структуры из пересекающихся в двух или трех направлениях клеенных балочных элементов с их жесткими соединением в узлах. Пролет структурных плит составляет 12...28 м, а размер ячейки структуры - 4...7,2 м. Структуры могут быть смонтированы с применением разнообразных элементов, например объемных в форме тетраэдров из фанерных листов. Они могут быть металлодеревянными с растянутыми элементами из металла и сжатыми - из древесины.
Купольные покрытия из древесины и фанеры применяют достаточно широко, их пролеты составляют, как правило, 12...35 м, но могут превышать 100 м. Купола обычно составляются из меридиональных ребер, опорного и фонарного колец, кольцевого и косого настилов. Каждое ребро состоит из нескольких склеенных или сбитых гвоздями досок. Расстояние между ребрами на уровне опорного кольца равно 0,8...1,5 м. Опорное кольцо, работающее на растяжение, изготовляют из дерева, металла или железобетона. Кольцевой настил в зоне опорного кольца, где возможно появление кольцевых растягивающих усилий, выполняют из двух слоев досок. Доски верхнего слоя должны перекрывать стыки нижнего. Косой настил предназначен для восприятия сдвигающих усилий, возникающих при несимметричной нагрузке.
В качестве меридиональных ребер могут быть использованы полуарки или прямолинейные элементы, изготовленные из досок, клееной древесины или фанеры. Они могут иметь сплошную или сквозную стенку. Ребра располагаются с шагом 4,5...6 м по нижнему опорному кольцу. Для обеспечения устойчивости ребер из плоскости они попарно соединяются между собой металлическими связями. По ребрам укладываются кольцевые прогоны, а на последние дощатый настил - продольный и косой. Вместо прогонов и настила можно использовать панели, например трехслойные, укладываемые непосредственно на меридиональные ребра.
Другими разновидностями деревянных куполов являются складчатые, ребристо-кольцевые, сетчатые, кружально-сетчатые из сомкнутых сводов и др.
Ребристо-кольцевые купола образуются из пересекающихся меридиональных ребер и непрерывных кольцевых прогонов. Последние работают не только на местный изгиб, но в составе купола, кроме того, воспринимают кольцевые усилия.
Клееные деревянные купола больших пролетов получили применение в США, Японии и в др. странах при строительстве крытых стадионов, рынков и т. п. Купола имеют сферическую поверхность, их диаметр может превышать 100 м. Например, крытый стадион в г. Такома (США) имеет деревянный купол диаметром 162 м. Куполами аналогичной конструкции покрыты также спортивные залы в других странах. Так, в г. Ясусиро (Япония) спортивный зал покрыт сферическим клееным деревянным куполом диаметром 36,6 м и стрелой подъема 8 м (рис. 3). Каркас купола собран из криволинейных пересекающихся в трех направлениях главных ребер, по которым уложены криволинейные прогоны. Каркас обшит дощатым настилом, поверх которого расположены гидроизоляция и кровля из оцинкованного железа. Купол опирается на монолитное железобетонное кольцо, которое поддерживается железобетонными колоннами, опирающимися на кольцевую железобетонную балку.
Рисунок 3. Разрез и план здания спортивного зала с клееным деревянным решетчатым куполом покрытия: 1 - главные ребра каркаса купола; 2 - опорный контур; 3 - колонны; 4 - кольцевая обвязочная балка; 5 – фундамент
Сетчатые многогранные купола образуются из треугольных, ромбовидных, многоугольных элементов, соединяемых по углам шарнирно. Примером такого покрытия может служить разработанный в РГАС деревянный многогранный решетчатый сферический купол из деревянных брусков цельного сечения (рис. 4). Стержни каркаса являются контурными ребрами треугольных панелей, образующих многогранную поверхность купола. В контурных ребрах предусмотрены отверстия под монтажные болты, используемые для соединения панелей между собой.
Рисунок 4. Каркас многогранного сферического купола из деревянных брусков
Контурные ребра 1 треугольных панелей (рис. 5) в углах соединяются при помощи листовых фанерных вкладышей 2 на клею. Между наружной и внутренней обшивками 4 из тонких алюминиевых листов укладывается тепло-, звуко- и пароизоляция 5-7.
Рисунок 5. Треугольные панели многогранного купола: 1 - контурное ребро; 2 - листовые фанерные вкладыши; 3 - прижимная планка; 4 - наружная и внутренняя обшивки из алюминиевых листов; 5 - перфорированный картон; 6 - минераловатная плита; 7 - пароизоляция
Гиперболические оболочки отрицательной гауссовой кривизны отличаются тем, что позволяют получать криволинейную поверхность из прямолинейных образующих. Благодаря этому они могут изготовляться из прямолинейных досок, брусков, фанерных полос.
Пластмассовые конструкции, учитывая их свойства, целесообразно применять в качестве ограждающих и пространственных.
Для покрытий неотапливаемых зданий применяют волнистые или плоские листы толщиной 1,5...2,5 мм из светопрозрачного стеклопластика на полиэфирных смолах. Отапливаемые здания перекрывают трехслойными панелями с обшивками из стеклопластика и средним слоем из пенопласта.
Для перекрытий небольших пролетов (до 4 м) возможно применение гладких пластмассовых сводов. При больших пролетах до 18...20 м используют волнистые своды, монтируемые из лотковых пластмассовых элементов толщиной 1...4 мм, шириной 0,75...1,6 м и высотой лотка до 0,6 м. Элементы соединяются между собой внахлестку на клею или болтах, а поперечные швы герметизируются лентой на полиэфирном клее.
Эффективны также стеклопластиковые складчатые своды из ромбических панелей, согнутых по большой диагонали. Панели состоят из контурных ребер и обшивок, между которыми в необходимых случаях вводят пенопласт. Размеры ромбических трехслойных панелей при толщине 48 мм составляют по направлениям диагоналей 3 и 6 м, а пролет свода - до 20 м и более.
Получили применение в строительной практике структурные сводчатые покрытия, собираемые из тонкостенных стеклопластиковых объемных элементов, вершины которых соединяются стальными или стеклопластиковыми стержнями, тросами или алюминиевыми трубами, которые могут быть подвергнуты предварительному напряжению. В результате образуется двухпоясная система, одним поясом которой являются стержни, соединяющие вершины объемных элементов, а другим - примыкающие друг к другу ребра пластмассовых объемных элементов. Пролет таких структурных сводов достигает 18...24 м.
Пластмассовые купола могут быть одно-, двух- и трехслойными. Однослойные купола изготавливают из полиэфирного стеклопластика, оргстекла и пенопласта, двухслойные - из наружного стеклопластикового слоя и внутренних стеклопластиковых обшивок и среднего теплоизоляционного слоя (пенополистирола, пенофенопласта и т. п.). Диаметры одно- и двухслойных куполов при толщине стенки 6...9 мм не превышают 10 м, а трехслойных куполов при общей толщине 50 мм достигают 25 м. Пластмассовые купола нередко проектируют из волнистых или складчатых элементов.
Комбинированные конструкции, включающие элементы из различных материалов, весьма разнообразны. К ним относятся: металлодеревянные фермы, в которых растянутые элементы (нижний пояс, раскосы) выполнены металлическими, а остальные элементы - деревянными; панели стен и покрытий, с каркасами из древесины и обшивкой из стеклопластика; элементы структурных плоских и пространственных покрытий и многие другие разновидности конструкций, в которых рационально сочетаются элементы из различных материалов.
Вернуться к списку
|
Распечатать
|
