8 Большепролетные конструкции 2025

1.

Лекция 8
КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ
БОЛЬШЕПРОЛЁТНЫХ ЗДАНИЙ
1.
2.
3.
4.
5.
План
Приемы конструктивных решений большепролетных зданий
Плоскостные безраспорные конструкции из жёстких материалов
Плоскостные распорные конструкции
Криволинейные по форме пространственные системы
Тонкостенные пространственные конструкции
2025
Лектор - Лукина Ирина Кимовна

2.

1
ПРИЕМЫ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ
БОЛЬШЕПРОЛЁТНЫХ ЗДАНИЙ
Особое место в мировой архитектуре занимают большепролетные сооружения
(промышленные здания, сооружения транспортной инфраструктуры, торговые,
складские и спортивные комплексы)

3.

Пролет здания – расстояние между смежными опорами несущей
конструкции в поперечном направлении
Шаг колонн – расстояние между смежными опорами несущей
конструкции в продольном направлении

4.

Первой в истории человечества большепролетной конструкцией был бетонный
купол римского Пантеона («Храм всех богов», 125 г. н. э.) с диаметром основания
43 м, а толщина стен у основания больше 6 м.

5.

К большепролетным сооружениям относят такие, которые имеют пролеты более
40-80 м. Сравнительно недавно такие сооружения считались уникальными и
строились крайне редко, в настоящее время быстрое развитие науки и техники,
а также большая потребность в таких сооружениях в промышленности и сфере
досуга и развлечения предопределили интенсивное строительство таких
сооружений во многих странах.

6.

В зданиях с помещениями больших размеров, в которых в связи с их назначением
не могут быть установлены промежуточные опоры (в зрительных и спортивных
залах, бассейнах, выставочных павильонах и др.), систему конструкций покрытий
выбирают в зависимости от условий эксплуатации и намеченного архитектурнокомпозиционного решения.

7.

По функциональному назначению большепролѐтные здания можно
разделить на:
1) здания общественного назначения (театры, выставочные
павильоны, кинотеатры, концертные и спортивные залы, крытые
стадионы, рынки, вокзалы);
2)
здания специального назначения (ангары, гаражи);
3)
промышленные
здания
(здания
авиационных,
судостроительных и машиностроительных заводов, лабораторные
корпуса различных производств).

8.

Широкое внедрение в строительство современных высококачественных
строительных материалов (железобетон, высокопрочная сталь, алюминий,
синтетические материалы и др.) обеспечило возможность широкого применения
эффективных конструкций для перекрытия больших пролётов

9.

10.

В зависимости от применяемого в покрытии материала эти конструкции
можно разбить на три большие группы:
1. из жёстких материалов (металл, бетон, дерево, пластмассы);
2. из нежёстких (гибких) материалов (тросы, кабели, тонкие
металлические листы, ткани, синтетические плёнки);
3. комбинированные (сочетающие в себе материалы разных групп).

11.

По условиям статической работы конструкции большепролётных покрытий
делятся на:
1.
плоскостные
- плоскостные безраспорные (балки, фермы)
- плоскостные распорные (рамы, арки)
2.
пространственные
- тонкостенным (оболочки, складки и шатры)
- конструкции из нежёстких материалов
- висячие конструкции
- перекрестно-стержневые системы и др.

12.

2
ПЛОСКОСТНЫЕ БЕЗРАСПОРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
ИЗ ЖЁСТКИХ МАТЕРИАЛОВ
К плоскостным относятся такие конструкции, у которых каждый несущий
элемент, перекрывающий пролёт, работает только в своей вертикальной
плоскости (балки, фермы, рамы, арки).
Балки и фермы работают автономно в своей вертикальной плоскости и
передают на опорные конструкции (колонны или стены) соответствующие
вертикальные опорные реакции.

13.

Балки и фермы
Балки и фермы – несущие пролётные конструкции. Они располагаются
обычно параллельно друг другу, поддерживая жёсткие покрытия, и передают
нагрузки на несущие стены или колонны, а через них на фундаменты и
основания.

14.

Железобетонные балки покрытия

15.

Строительные фермы
В архитектуре фермой называется несущая конструкция здания, пролётного
сооружения моста, гидротехнического сооружения и т. п., которая состоит из
соединённых между собой металлических или железобетонных стержней

16.

Ферма это важнейший элемент в строительстве быстровозводимых, чаще
всего, производственных зданий и сооружений.
В ферме используется конструкция в виде треугольника, подобная форма
имеет наиболее жёсткую конструкцию

17.

Железобетонные фермы

18.

Металлические фермы

19.

металл под воздействием огня быстро теряет свою несущую
способность, а это может вызвать обрушение всего покрытия

20.

Стойки
Формы вертикальных элементов стоечно-балочной конструктивной
системы

21.

3
ПЛОСКОСТНЫЕ РАСПОРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Распор – это давление сводов на опоры в горизонтальном направлении.
Плоскостные распорные конструкции (арки и рамы) передают на опоры
помимо вертикальной нагрузки от собственного веса и веса покрытия ещё
и горизонтальные усилия – распор.
Рамы и арки передают на опорные элементы не только вертикальные
опорные реакции, но и возникающие в конструкциях распорные усилия.

22.

Арка – простейшая криволинейная плоская система, это брус,
имеющий в продольном направлении криволинейное очертание
(окружности, параболы и т.п.). В отличие от балки, арка передает на
опоры не только вертикальные силы, но и горизонтальные, так
называемый распор. При этом в самой арке возникают сжимающие
и только при определенных условиях изгибающие усилия. Поэтому
арками можно перекрывать значительно большие пролеты, чем
балками. Распор может быть погашен путем устройства затяжки –
элемента, затягивающего пяты арки и работающего на растяжение.
Рама также отличается от балок и ферм тем, что в своей плоскости
обладает достаточной жёсткостью, не требуя в этой плоскости
никаких дополнительных мер по созданию устойчивости

23.

Арки и рамы
Арки
Рамы

24.

Виды арок
Виды рам

25.

4
КРИВОЛИНЕЙНЫЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ
СИСТЕМЫ
Своды
Своды из природных и искусственных камней имеют ограниченные
пролёты до 12 м. При необходимости увеличить пролёт своды
выполняют из железобетона – монолитного и сборного.
Цилиндрический свод отличается от арки большей шириной и также
представляет пространственную конструкцию, имеющую кривизну в
одном направлении.
Ребристый
Гладкий

26.

27.

28.

Крестовый
Сомкнутый
Пересечение двух поверхностей цилиндрических сводов с одинаковой
стрелой подъема образует крестовый свод, состоящий из четырех
равновеликих частей цилиндрического свода - распалубок и имеющий
четыре опоры.
Сомкнутый свод также образуется из четырех одинаковых частей
поверхности цилиндрического свода, называемых лотками, или щеками,
но опирающихся по всему периметру перекрываемой площади.

29.

Крестовый свод

30.

Парусный свод

31.

Зеркальный свод

32.

5
ТОНКОСТЕННЫЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ
КОНСТРУКЦИИ
Тонкостенные пространственные покрытия отличаются от плоскостных
тем, что эти конструкции работают преимущественно на сжатие. Такие
конструкции значительно экономичнее по расходу материалов, чем
плоскостные.
К тонкостенным пространственным конструкциям относятся оболочки,
складки и шатры.

33.

Оболочки
Оболочка представляет собой элемент, ограниченный внешней и
внутренней криволинейными поверхностями, расстояние между
которыми, т. е. толщина, относительно мала по сравнению с другими
размерами (пролёт, высота).

34.

Оболочки бывают одинарной и двоякой кривизны. К первым
принадлежат оболочки, представляющие цилиндрическую или
коническую поверхность.
купол
парусный свод
бочарная
оболочка
лотковая
оболочка
поверхность в форме
гиперболического
параболоида;
покрытие из
четырёх
оболочек в
форме
гиперболическо
го параболоида

35.

36.

Складки и шатры
Складки и шатры – это тонкостенные пространственные покрытия,
образованные плоскими взаимно перекрещивающимися элементами,
жёстко соединёнными между собой под разными углами. Складчатые
конструкции позволяют перекрывать большие пролеты (от 20 до 100 м)
при экономном расходовании материала

37.

Складки

38.

Шатры

39.

Цирк на проспекте Вернадского
Москва (1965-1971)

40.

Пространственные конструкции из нежёстких материалов
Висячие конструкции
К пространственным большепролётным конструкциям из нежёстких
материалов относятся висячие конструкции, где основными несущими
элементами, перекрывающими пролёт, служат металлические тросы,
металлические листовые мембраны, мембраны из синтетических
материалов, а также воздухоопорные и каркасные пневматические
конструкции.

41.

Висячие покрытия
В висячих конструктивных системах основные несущие элементы – гибкие
тросы, цепи или кабели. В висячих конструкциях они воспринимают только
растягивающие усилия, работают на растяжение и называются вантами.

42.

Пространственная висячая система состоит из опорного контура и из
системы тросов – вант, образующих поверхность, по которой может быть
уложена ограждающая конструкция.

43.

Висячее покрытие спортивного центра «Иогги» в Токио
Арх. К. Тангэ. 1964 г.

44.

"Многое ещё возможно"
Фрай Отто (1925-2015)
Олимпийский стадион в Мюнхене, Германии

45.

Пневматические и тентовые конструкции
Для сооружений, рассчитанных на срок службы менее 25 лет, и для
временных выставочных зданий строительство капитальных конструкций
нецелесообразно.
Возникла потребность в легких и быстровозводимых конструкциях с
небольшим сроком эксплуатации. К таким объектам, в частности,
относятся зальные помещения, перекрытые пневматическими и тентовыми
конструкциями

46.

Пневмоконструкции делятся на два вида:
1. воздухоопорные оболочки, в которых избыточное давление находится
под покрытием
2. воздухонесомые
покрытия, где избыточное давление создаётся в
пневмобаллонах.

47.

Воздухоопорные конструкции

48.

Воздухоопорные сооружения
стеганный купол

49.

Избыточное давление (500 Н/м2 ) человек не ощущает. Обогрев таких
сооружений производится калориферами. Чтобы избежать утечки воздуха у
основания предусматриваются фартуки. Снаружи они присыпаются землёй,
внутри помещаются под полом. Вход и выход в такое здание осуществляется
через специальные шлюзы. Целесообразно также применение вращающихся
дверей.
Оболочка, как правило, полупрозрачна. В ней устраиваются светопрозрачные
участки из органического стекла или полиэфирной пленки.

50.

Воздухонесомые конструкции

51.

Покрытия из нежёстких материалов свою несущую способность,
устойчивость и требуемую жёсткость приобретают только путём
натяжения или после предварительного натяжения (висячие, тентовые,
пневматические).
Каркасно-тентовые конструкции

52.

Тентовые покрытия применяют для временных сооружений. Тенты состоят из
мягкой
водонепроницаемой
ткани,
которая
натягивается
между
возвышающейся опорой и анкерами в грунте или оттяжками. Однако пролёты
таких конструкций редко превосходят 10 м, т.к. ткань не может выдержать
высоких напряжений.

53.

54.

Комбинированное покрытие

55.

Составные купольно-складчатые оболочки