Унифицированные здания из лёгких м еталлических конструкций

 

Широкое применение лёгких конструкций – важнейший резерв повышения эффективности промышленного строительства и одно из главных направлений его технического прогресса. Развитие лёгких металлических конструкций как отрасли строительного производства началось в США в конце 30-х годов, в России – в 70-х годах. Суммарный результат внедрения лёгких конструкций состоит в уменьшении массы зданий и сооружений производственного назначения на 10–15 %, сокращении трудоёмкости изготовления конструкций для них в 1,3–1,5 раза и стоимости на 8–10 %.

В настоящее время для промышленных одноэтажных зданий различного назначения, в том числе СТОА, из лёгких металлических конструкций с пролётами 18 и 24 м производят следующие основные типы несущих каркасов: плоские системы в виде ферм из стальных круглых труб, шарнирно опёртых на стальные колонны; плоские системы из рам коробчатого профиля; пространственно-стержневые системы из труб или прокатных профилей (структурные конструкции типов «МАрхИ», «Берлин», «ЦНИИСК»).

Пространственно-стержневые системы имеют ряд преимуществ перед плоскостными системами, заключающихся в пространственной работе конструкции, высоких архитектурных качествах, снижении строительной высоты покрытия и экономии единовременных и эксплуатационных затрат, возможности укрупнённой сборки на земле с последующим подъёмом в проектное положение.

Строительные параметры и технические характеристики зданий из лёгких металлических конструкций следующие:

− сетки колонн 18×12 и 24×12 м;

− шаг крайних и средних колонн 12 м;

− номинальная высота до низа несущей конструкции покрытия: 4,8; 6,0; 7,2; 8,4 м (бескрановые здания); 6,0; 7,2; 8,4 м (здания с мостовыми кранами);

− число пролётов: одно и многопролётные здания;

− перепады высот в профиле покрытия не допускаются;

− уклон кровли – 1,5 % с водоотводом воды с кровли внутренним водостоком;

− естественное освещение – через световые проёмы в наружных стенах и посредством устройства зенитных фонарей.

Колонны зданий из сварных прокатных широкополочных двутавров либо трубчатые. Несущая конструкция покрытия – структурные блоки из прокатных                профилей – представляет собой складчатую конструкцию, состоящую из плоскостных и линейных элементов. Линейные элементы – пояса и раскосы, плоскостные элементы – торцевые фермы. В качестве несущего элемента кровли принят профилированный настил из оцинкованной стали толщиной 0,8 – 1 мм с высотой гофра 60 мм.

В покрытиях зданий всех типов предусмотрена возможность установки зенитных фонарей размерами 1×1,5; 1,5×1,5; 1,5×3; 1,5×6 и 3×3 м. Заполнение световых проёмов фонарей осуществляется стеклопакетами или профилированным стеклом.

Стены зданий из лёгких металлических конструкций запроектированы двух типов:

− из трёхслойных панелей вертикальной разрезки шириной 1 м, высотой 2,4–12 м, толщиной 45, 50, 60, 80, 90 и 100 мм. Панели состоят из двух металлических облицованных слоёв, между которыми находится слой утеплителя. В качестве облицовочных слоёв предусматривается профилированный оцинкованный лист;

− из металлических профилированных листов и минераловатных плит, монтируемых методом полистовой сборки.

На рисунках 48, 49, 50, 51 показаны объёмно-планировочные элементы зданий со структурными плитами покрытия типа «Берлин», со структурными блоками покрытия из прокатных профилей типа ЦНИИСК и с покрытием из стальных лёгких конструкций типа МАрхИ.

 

 

а – однопролётные; б – многопролётные

Рисунок 48 – Габаритные схемы зданий из объёмно-планировочных элементов, выполненных из лёгких конструкций комплектной поставки, со структурными блоками покрытия из прокатных профилей типа ЦНИИСК

 

Рисунок 49 – Объёмно-планировочный элемент здания, выполненный со смешанными конструкциями и со структурной плитой покрытия типа «Берлин»

 

 

а – общий вид; б – габариты блоков

Рисунок 50 – Перекрёстная (решётчатая) конструкция системы «Берлин»

 

 

Рисунок 51 – Схемы типовых ячеек производственных зданий с покрытием из стальных лёгких конструкций типа МАрхИ

 

Значительный интерес представляют собой эти перекрёстные структурные плиты покрытия разных размеров: 12×18 м и 18×24 м, высотой 1,8–2,0 м; 30×30 м и 36×36 м, высотой 2 м. Имеются конструкции с размерами в плане 18×18 м и 24×24 м. Быстрота монтажа, простота сборки, небольшая стоимость делают их весьма перспективными для применения в строительстве.

Перекрёстные конструкции отличаются также оригинальностью эстетических решений, однотипностью составных элементов. Все эти качества обуславливают использование перекрёстно-стержневых конструкций при проектировании СТОА, мастерских и гаражей-стоянок. Разнообразие способов опирания, возможность применения навесных  стен  из современных строительных материалов (стеклянно-алюминиевые витражи, стеклопрофили, многослойные панели), подвижность внутренних перегородок и опор, возможность дальнейшего расширения сооружений по площади и этажности – всё это обусловливает широкие возможности для проектировщиков.

Разновидностью подобного рода конструкций покрытия являются конструкции из ряда параллельных ферм или балок из стали, алюминия или синтетических материалов, соединённых короткими поперечными элементами, которые позволяют складывать пространственную конструкцию в компактный и транспортабельный «пакет». Установка такой конструкции на месте состоит лишь в развёртывании, подъёме и фиксации (рисунок 52). Максимальная масса перекрытия ячейки размером 12×12 м, изготовленной из стальных профилей, составляет около 3 т, а из алюминия – 1,6 т, т.е. такая ячейка не только легко транспортабельна, но и легко монтируется с помощью автокрана. Ячейки конструкции могут заполняться стандартными элементами покрытия – светопрофилитовыми (в этом случае перекрытие будет светопрозрачным), асбестовыми, пенобетонными, пеносиликатными и т.п. Опыт монтажа секции размером 12×12 м при реконструкции Мценской СТОА показал, что время

развёртывания и монтажа складной металлоконструкции составило всего 40 мин.

 

Рисунок 52 – Пространственно-стержневые конструкции перекрытия

 

Составные перекрытия (из ячеек 12×12 м) размером 24×24 м, 36×36 м, 48×48 м и более позволяют применять эту конструкцию для гаражей-стоянок соответственно на 25, 50, 100 и более автомобилей или для СТОА на 5–7, 10–15 и 20–25 постов. При дополнительной пристройке помещений бытового назначения под перекрытием может быть размещена станция и на большее количество постов. /9/

Архитектурно-планировочная структура промышленного здания из лёгких металлических конструкций может быть весьма разнообразной. Например, спецавтоцентр ВАЗа в г. Балашиха, где основная композиционная тема – горизонтальная складка – фонарь, выполненная с использованием конструкций                     стеновых панелей и ленточного зенитного фонаря, расположенных под углом к горизонту – придаёт фасаду своеобразный рельефный облик (рисунок 53). Производственный корпус ВНИИЖТ в г. Щербинка, Московская область. Форма фасада образована сильным наклоном части стен и светопроёмов под карниз здания. Пластика фасада усилена метрическим рядом глухих участков стен, акцентирующих укрупнённый объёмно-планировочный модуль здания (рисунок 54). Лёгкие металлические конструкции на сегодняшний день активно используются не только при возведении производственных зданий, но и отдельных зданий гражданского

назначения, например, магазинов, торговых центров, физкультурно-оздоровительных объектов и т.д. (рисунок 55). /15/

 

 

Рисунок 53 – Спецавтоцентр ВАЗа в г. Балашиха

 

 

Рисунок 54 – Производственный корпус в ВНИИЖТ в г. Щербинка Московской области

 

 

а)

 

б)

 

 

в)

 

а – корпус лечебно-физкультурной гимнастики санатория «Сочи» из ЛМК для промышленных зданий; б – физкультурно-оздоровительный объект из ЛМК, Москва, Кунцево; в – физкультурно-оздоровительный объект из ЛМК, Москва, Чертаново

Рисунок 55 – Общественные здания из лёгких металлических конструкций, предназначенных для промышленных зданий

Для лёгких большепролётных висячих конструкций целесообразна конструктивная схема с подвесной двухконсольной фермой и с железобетонными опорами (рисунок 56). В этом случае несущие тросы прикрепляют к симметрично расположенным консолям ферм. Висячие конструкции покрытий можно выполнять с фермами из тросов. Ограждающие лёгкого типа  конструкции  покрытия  выполняют по  алюминиевым профилированным листам.

Тентовое висячее покрытие складской территории в Германии запроектировано с кровлей из синтетической плёнки. Первая верхняя крупноячеистая сетка этого сооружения выполнена из стальных тросов и крепится к опорам-мачтам. К верхней сетке подвешена вторая нижняя сетка – кровля с мелкими ячейками (рисунок 57).

При всём многообразии существующих конструктивных решений промышленных зданий, дающих большие возможности в решении архитектурно-пространственной композиции, необходимо остановиться именно на той, которая максимально отражает специфику сооружения СТОА, создаёт выразительный внешний облик, гармонично вписывающийся в окружающую среду. /1, 5, 13/

 

а – висячая конструкция покрытия, опирающейся на железобетонные опоры; б – конструкция покрытия с вантовыми тросовыми фермами

Рисунок 56 – Лёгкие большепролётные висячие конструкции

 

а – разрез; б – план

Рисунок 57 – Конструктивная схема тентового висячего большепролётного покрытия

 

В приложении Г представлены студенческие курсовые работы по теме «Станции технического обслуживания легковых автомобилей на 25 рабочих постов».