Пронстранственные конструкции - Пензенский государственный

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
Д
Д
Д
Д
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АРХИТЕКТУРЫ И СТРОИТЕЛЬСТВА КУРС ЛЕКЦИЙ
дисциплины
Б1 В ДВ 4 «Пространственные конструкции»
Б1.В.ДВ.4 «Пространственные конструкции»
Составитель рабочий программы доцент, к.т.н. Миряев Б.В.
ПЕНЗА 2014
Цели и задачи изучения дисциплины
Цели и задачи изучения дисциплины
Цель преподавания дисциплины.
Ц
Цель дисциплины: формирование у студентов профессиональных ф
ф
компетенций в области проектирования пространственных конструкций и развитие навыков их реализации в практической деятельности.
Задачи изучения дисциплины.
В результате обучения студент должен:
знать:
‐ логику развития современных пространственных конструкций (ПК1);
‐ виды конструкций (ПК1);
‐ конструктивные факторы архитектурного проектирования (ПК3);
конструктивные факторы архитектурного проектирования (ПК3);
‐ принципы проектирования строительных конструкций (ПК5);
‐ принципы объединения конструктивных решений, строительных технологий и обслуживающих технологий в единое целое (ПК5);
‐ роль и возможности конструкций в решении проектных задач (ПК8);
‐ принципы работы и применения конструктивных систем (ПК5);
2
Цели и задачи изучения дисциплины
Цели и задачи изучения дисциплины
уметь:
‐ выбирать и использовать конструкции (ПК5);
‐ координировать взаимодействие специалистов смежных профессий в
проектном процессе с учетом профессионального разделения труда
проектном процессе с учетом профессионального разделения труда (ПК‐14);
‐ квалифицированно осуществлять авторский надзор за строительством
запроектированных объектов (ПК‐15);
б
(
)
д
владеть: ‐ методами конструирования зданий (ПК5);
3
Модули и разделы дисциплины
Модули и разделы дисциплины
1. Оболочки, складки, своды. Пространственные составные конструкции.
•
•
•
•
Оболочки двоякой положительной кривизны
К
Купола
Цилиндрические оболочки, складки, своды Пространственные составные конструкции
2. Структурные плиты. Вантовые покрытия. Мембраны. Мягкие оболочки
Мягкие оболочки.
•
•
•
•
Структурные плиты
Вантовые покрытия
Мембраны Мягкие оболочки
4
Оболочки двоякой положительной кривизны
Поверхности двоякой кривизны могут быть образованы способом вращения плоской кривой (образующей) вокруг оси, находящейся вместе с ней в одной плоскости, или способом переноса, т. е. поступательным перемещением плоской образующей по параллельным направляющим. Криволинейная поверхность может быть положительной или отрицательной кривизны. Конструкция такого покрытия состоит из тонкостенной плиты, изогнутой в двух направлениях, и диафрагм, располагаемых по контуру и связанных с ней монолитно. Покрытие в целом опирается по углам на колонны, но возможно и опирание оболочки по всему контуру.
б
П
Покрытие здания в виде оболочки двоякой кривизны
б
й
5
Оболочки двоякой положительной кривизны
Сборные железобетонные оболочки положительной гауссовой кривизны: а ‐ для сеток колонн 18x18м и 24x24м; б для пролетов до 102м с системой промежуточных балок; б ‐
102
й
б
в ‐ то же, без промежуточных балок; г ‐ то же, пролетом до 42м, монтируемых навесным способом; д ‐ пролетом до 60м типа криволинейных многогранников
60
й
6
Купола
Купол ‐ пространственная несущая конструкция покрытия, по форме близкая к полусфере или другой поверхности вращения кривой. Купольные конструкции перекрывают преимущественно круглые, многоугольные, эллиптические в плане помещения и позволяют перекрывать значительные пространства без дополнительных промежуточных опор. Образующими формами служат различные кривые, выпуклые вверх. От вертикальной нагрузки в купольных конструкциях возникают усилия сжатия, а также горизонтальный распор на опорах. 7
Купола
Сборные железобетонные оболочки положительной гауссовой кривизны: 8
Цилиндрические оболочки, складки, своды Если поверхность оболочки в одном из направлений имеет конечную величину кривизны, а в перпендикулярном ему ‐ нулевую, то ее называют поверхностью нулевой кривизны (цилиндрическая и коническая поверхности). Такие поверхности относятся к линейчатым, имеющим прямолинейную образующую. Цилиндрический свод‐оболочка— безраспорная конструкция, работающая на поперечный изгиб как балка пространственной формы, свод ‐ распорная конструкция, работающая преимущественно на осевые свод распорная конструкция, работающая преимущественно на осевые
усилия. Складки ‐ пространственная конструкция, образуемая сочетанием под углом отдельных плоскостей (складок) и диафрагм жесткости Эта
под углом отдельных плоскостей (складок) и диафрагм жесткости. Эта конструкция, как и цилиндрические своды‐оболочки, изобретена в XX в. и имеет аналогичную схему статической работы.
С
Своды ‐
тип перекрытия или покрытия пространства (помещения), (
)
ограниченного стенами, балками или столбами — конструкция, которая Цилиндрические оболочки, складки, своды имер призматических складок; конструкция с затяжками и опорными рамами в торцах
Пространственные составные конструкции
В мировой строительной практике применяются составные тонкостенные оболочки. Они образуются комбинированием отдельных фрагментов геометрических поверхностей, пересекающихся между собой. Каждый из элементов поверхности является составляющей оболочкой составного покрытия. Такими конструкциями перекрывают здания больших пролетов (24... 150 м) с различной формой плана.
Структурные плиты
В мировой строительной практике применяются составные тонкостенные оболочки. Они образуются комбинированием отдельных фрагментов геометрических поверхностей, пересекающихся между собой. Каждый из элементов поверхности является составляющей оболочкой составного покрытия. Такими конструкциями перекрывают здания больших пролетов (24... 150 м) с различной формой плана.
Структурные плиты
В мировой строительной практике применяются составные
Вантовые покрытия
Вантовые конструкции представляют собой сложные системы, где ванты — растянутые несущие элементы из канатов, тросов и т. п.,— поддерживают или придают устойчивость соединенным с ними изгибаемым или сжимаемым жестким элементам; балкам, фермам, плитам, аркам и др. Если функция поддержания превалирует над функцией обеспечения устойчивости или вообще является главной, то такие системы называют подвесными.
б
й
Схемы вантовых покрытий: а ‐
Схемы
вантовых покрытий: а ‐ вантовые сетки; б ‐
вантовые сетки; б ‐ системы вант и балок; в ‐
системы вант и балок; в ‐ висячие оболочки; г ‐
висячие оболочки; г ‐
системы из "жестких” вант; д ‐ вантовые фермы; е ‐ комбинированные конструкции; I ‐несущие ванты; 2 ‐ стабилизирующие ванты; 3 ‐ наружный опорный контур; 4 ‐колонны каркаса; 5 ‐ внутренний опорный Мембраны
Однослойное сплошное покрытие из листов или полос, раскроенных и соединенных между собой так, что они образуют заранее заданную поверхность одинарной или двоякой кривизны, называется мембранным. Основной признак мембраны как инженерной конструкции — ее гибкость и связанное с этим свойство сопротивляться только растягивающим (мембранным) напряжениям. Мембранные покрытия удачно совмещают в себе способность одновременного выполнения функций несущих конструкций и ограждения.
Мягкие оболочки
Мягкие оболочки — особый‐ класс пространственных конструкций, выполненных из материалов, обладающих высокой прочностью при растяжении и практически неспособных к сопротивлению каким‐нибудь другим видам напряженного, состояния.