Вопрос № 41. Здания и сооружения с жесткими металлическими конструкциями.

Разнообразные каркасы про­мышленных и гражданских зданий, в том числе каркасы зданий повы­шенной этажности (более 30 эта­жей); большепролетные покры­тия, мосты и путепроводы, радио-и телевизионные башни — пред­ставители конструкций зданий с жесткими связями.

Особую область применения металлических конструкций составляют покрытия зданий и сооружений больших пролетов. Эффективность применения металла возрастает также с увеличением этажности зданий. И в высотных зданиях металлические конструкции являются в настоящее время основой формой несущих конструкций.

Большую роль играют жесткие металлические конструкции в различного рода открытых сооружениях. В последние 10-15 лет металлический каркас наряду с традиционным использованием его в промышленном строительстве все шире используется в гражданских зданиях. Он стал уже обычной формой несущих конструкций многоэтажных административных зданий, а во многих странах Европы широко применяется в одно-двухэтажных зданиях школ, детских садов, плавательных бассейнов, торговых павильонов и жилых домов типа коттеджей.

Руководствуясь функциональными и композиционными соображениями, зная технологические возможности жестких металлических элементов, (возможности изготовления их любой длины и формы, простота соединений, допускающая практически совершенно произвольное сочетание элементов в пространстве) архитекторы компонуют самые разнообразные по размерам и форме пространственные ячейки. Наиболее полно эта архитектурно-композиционная «гибкость» металлического каркаса раскрывается в сооружениях типа выставочных павильонов.

Примером может служить «Атомиум» - символ выставки «ЭКСПО-58». Сооружение высотой 110 метров (высота центральной части здания московского университета без шпиля) и шириной около 90 метров опирается на центральный трубчатый пилон и три дополнительных опоры (последние первоначальным проектом не предусматривались, а были введены в процесс сооружения павильона).

Большепролетные (до100-120 м и более) решетчатые рамы применяются в ангаростроении, в выставочных павильонах и транспортных сооружениях.

Возможности ме­таллических материалов используются в зданиях со сложной объемно-пространственной структурой, при сооружении разнообразных про­странственных ячеек выставоч­ных павильонов. В отдельных эле­ментах каркаса могут сосредота­чиваться большие нагрузки и пе­редаваться на ограниченное коли­чество редко поставленных опор. Архитектурная форма многих со­оружений с металлическим карка­сом связана с повышением жест­кости укрупненных элементов и возрастанием их несущей способ­ности (принцип концентрации ма­териала). Например, в павильоне нашей страны на Всемирной вы­ставке в Монреале нагрузки от по­крытия размером 67x142 м, пере­крытий и ограждений передава­лись на две мощные стальные опоры (рис. 80).

В настоящее время наступил следующий этап развития большепролетных металлических покрытий – полное слияние отдельных конструкций в единую пространственную систему. Такие системы получили название «пространственных стержневых конструкций», называемых также «структурными» или просто «структурами». Характерной чертой пространственных конструкций является распределение усилий не по массе элементов , а по всей поверхности. Эффективный для плоскостных конструкций принцип концентрации материалов в пространственных конструкциях сменяется принципом его равномерного распределения. (Национальная библиотека в Минске. В Новополоцке есть такая конструкция 14х14 м., бывший магазин «Цветы», а теперь, «Домолюкс», рядом с «Павлинкой»).

Этот же переход от концентрации материала к его равномерному распределению по форме с переходом от плоскостных систем конструкций к пространственным, наблюдается и в развитии металлических каркасов зданий повышенной этажности. Опыт проектирования и строительства показывает, что по многим технико-экономическим показателям стальные конструкции для зданий в 20-25 этажей превосходят железобетонные каркасные и бескаркасные конструкции. Для зданий в 30-40 и более этажей стальные каркасы становятся наиболее эффективными конструкциями,