Гражданское строительство, теория вкратце. 2 часть.

Структурные системы

Структурные типы Конструктивные системы для большепролетных зданий можно разделить на две группы: подверженные изгибу, в которых действуют как растягивающие, так и сжимающие силы, и фуникулерные конструкции, испытывающие либо чистое растяжение, либо чистое сжатие. Поскольку мосты являются распространенным типом длиннопролетных сооружений, между мостами и большепролетными зданиями наблюдалось взаимодействие. К изгибным конструкциям относятся балка, двусторонняя решетка, ферма, двусторонняя ферма и пространственная ферма. Они имеют различное оптимальное соотношение глубины к пролету от 1:5 до 1:15 для односторонней фермы и от 1:35 до 1:40 для пространственной фермы. Фуникулерные конструкции включают параболическую арку, туннельный свод и купол, которые действуют на чистое сжатие и имеют соотношение подъема к пролету от 1:10 до 1:2, а также вантовую крышу, велосипедное колесо и искривленные поверхности растяжения, которые действуют в чистом растяжении. В рамках этих общих форм большепролетных конструкций важным ограничением наряду с другими экономическими факторами являются используемые материалы и рабочая сила, необходимая для сборки.

Деревянные конструкции Клееный брус можно использовать как длиннопролетный материал. Его можно изготовить заранее, используя металлические соединители, в фермы длиной до 45 метров (150 футов). Однако его наиболее экономичными формами являются чистые компрессионные формы многоарочного свода с пролетами до 93 метров (305 футов) и ребристые купола с пролетами до 107 метров (350 футов). Их часто используют в качестве промышленных складов для таких материалов, как глинозем, соль и поташ, которые могут разъедать сталь или бетон. Такие деревянные конструкции обычно встречаются только вблизи лесных массивов; Транспортировка древесины в другие районы увеличивает ее стоимость.

Стальные конструкции Сталь является основным материалом для большепролетных конструкций. Изгибающиеся конструкции, первоначально разработанные для мостов, такие как пластинчатые балки и фермы, используются в большепролетных зданиях. Пластинчатые балки свариваются из стальных пластин, образуя двутавровые балки, которые глубже, чем стандартные катаные профили, и могут иметь пролет до 60 метров (200 футов); однако они не очень эффективны в использовании материала. Фермы представляют собой пустотелые балки, в которых напряжения передаются в тонкие линейные элементы, изготовленные из проката, которые соединяются сваркой или болтами в устойчивые треугольные конфигурации. Элементы ферм действуют либо на чистое сжатие, либо на чистое растяжение: в верхних и нижних горизонтальных элементах силы максимальны в центре пролета, а в вертикалях и диагоналях они максимальны у опор. Фермы очень эффективны при изгибе и имеют пролет до 190 метров (623 фута). Двусторонние решетки могут быть изготовлены из пластинчатых балок или ферм, чтобы охватывать квадратные пространства размером до 91 метра (300 футов); эти двусторонние структуры более эффективны, но их строительство обходится дороже.

Высокоэффективные фуникулеры используются для самых длинных пролетов. Своды, состоящие из рядов параболических арок, обычно в форме ферм для большей жесткости, использовались для пролетов до 98,5 метров (323 фута). Купола со стальными фермами, особенно треугольный купол Шведлера, были выбраны для нескольких крупных крытых стадионов, максимальный пролет которых составлял 204,2 метра (669 футов). Конструкция вантовой крыши — еще одна конструктивная система, заимствованная из мостостроения. Плоская конструкция крыши при изгибе поддерживается сверху стальными тросами, расходящимися вниз от мачт, возвышающихся над уровнем крыши; построены пролеты длиной до 72 метров (236 футов). Другой формой фуникулера является крыша в виде велосипедного колеса, где два слоя расходящихся натяжных тросов, разделенных небольшими сжимающими стойками, соединяют небольшое внутреннее натяжное кольцо с внешним сжимающим кольцом, которое, в свою очередь, поддерживается колоннами. В сетях натяжных тросов используется сеть кабелей, натянутых от мачт или непрерывных ребер, образующих тугую поверхность отрицательной кривизны, например, в форме седла или трубы; сеть тросов можно заменить синтетическими тканями для формирования поверхности натяжения. Другой тканевой конструкцией, в которой используются натяжные тросы, является мембрана на воздушной подушке. Сеть тросов прикреплена к ткани непрерывными швами, а сборка тросов и ткани поддерживается по краю компрессионным кольцом. Давление воздуха внутри здания слегка увеличивается, чтобы противостоять давлению внешнего ветра. Увеличение может составлять всего лишь 1,5 процента атмосферного давления, и его можно поддерживать даже в больших зданиях с относительно небольшими компрессорами. Тросы придают ткани устойчивость к развеванию при неравномерном давлении ветра и поддерживают ее в случае случайного сдувания.

(Мы продаем куб бетона по цене производителя с доставкой своим транспортом! Доставим бетон автобетоносмесителем в Новороссийске, Анапе, Геленджике и по Краснодарскому краю.)

Бетонные конструкции Железобетон из-за присущей ему прочности на сжатие в основном используется для длинных пролетов в фуникулерных формах сжатия, включая своды, оболочки и купола. Тонкие параболические своды, укрепленные ребрами, были построены с пролетами примерно до 90 метров (300 футов). Изготовлены более сложные формы бетонных оболочек, в том числе гиперболическое параболо. идентификаторы, или седловидные формы, и пересекающиеся параболические своды. Примером последнего является выставочный зал CNIT в Париже, который состоит из шести пересекающихся параболических сводов с двойной оболочкой, построенных так, чтобы охватывать треугольное пространство со стороной 216 метров (708 футов) с опорами только в вершинах треугольника. Железобетонные купола, которые обычно также имеют параболическое сечение, строятся либо в ребристой форме, либо в виде тонких оболочек. Максимальный пролет этих куполов составляет около 200 метров (660 футов). Другая форма фуникулера, используемая в бетоне, хотя на самом деле это составная конструкция, — это перевернутый купол или тарелка. Как и в случае со стальным велосипедным колесом, бетонное сжимающее кольцо, опирающееся на колонны по периметру конструкции, поддерживает радиальные стальные тросы, которые проходят внутрь и вниз к небольшому стальному натяжному кольцу в центре, образуя форму тарелки. Кабельная сеть защищена от ветра путем заключения ее в бетонную чашу; конструкции этого типа построены с пролетами до 126 метров (420 футов).

Факторы искусственной среды

Акустика Аудитории с большими пролетами требуют внимания к акустике: аудитория хочет четко слышать говорящих и слышать музыку с соответствующей тональностью. К сожалению, акустические требования к качеству речи часто противоречат требованиям к музыке, и трудно спроектировать аудиторию, удовлетворяющую обеим требованиям. Лучшим показателем акустических характеристик зрительных залов является время реверберации, которое прямо пропорционально объему зала и обратно пропорционально степени звукопоглощения внутри него, включая поверхности стен и потолка, а также саму аудиторию. При измерении в звуковом диапазоне 500–1000 герц помещения с коротким временем реверберации от 1 до 1,5 секунды хороши для разборчивости речи, а более длительное время реверберации от 1,5 до 2,5 секунды добавляет богатства тона музыкальным выступлениям. Таким образом, добавление звукопоглощающего материала в зал улучшает его речь, но ухудшает его музыкальные качества. Люди являются отличными звукопоглотителями, поэтому публика оказывает заметное влияние на акустику зала; Чтобы этот эффект оставался постоянным при изменении размера аудитории, сиденья в зале обычно обиты тканью, которая служит суррогатными зрителями с той же звукопоглощающей способностью. Изогнутых поверхностей, которые имеют тенденцию фокусировать звук, в аудиториях либо избегают, либо покрывают звукопоглощающим материалом. Электронные системы усиления звука можно использовать для помощи выступающим в больших залах, но, как правило, они не подходят для музыки. Другие здания с большими пролетами, такие как крытые стадионы и выставочные залы, подвергаются лишь незначительной акустической обработке.

Системы экологического контроля Атмосферные системы в зданиях с большими пролетами должны справляться со значительным выделением тепла и запахов при плотности населения менее одного квадратного метра (11 квадратных футов) на человека. Воздух должен перемещаться через населенную зону достаточно быстро, чтобы поддерживать приемлемую скорость воздухообмена.