Балконы, эркеры, лоджии. Конструктивные решения плоскостных распорных большепролетных конструкций (рамы, арки)

Размещено на http://www.allbest.ru

Федеральное агентство по образованию

Санкт-петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Институт повышения квалификации и профессиональной переподготовке специалистов

Группа «Промышленное и гражданское строительство»

РЕФЕРАТ

По дисциплине: «Архитектура (части зданий)»

Тема:

Балконы, эркеры, лоджии. Конструктивные решения плоскостных распорных большепролетных конструкций (рамы, арки)

Выполнил: слушатель

Тихомирова М.С.

Проверил: к.т.н., доцент

Шестеров Е.А.

Санкт-Петербруг

2013

Балконы, эркеры, лоджии

Балкон - архитектурно-конструктивный элемент, образующий площадку, выступающую на некоторой высоте за пределы стены.

Балкон- это открытая площадка, примыкающая с одной стороны к стене здания и ограниченная по трем другим сторонам вертикальным ограждением высотой не менее 0,9 м. Для защиты от ветра балконы могут снабжаться боковыми ветрозащитными стенками - см. рис. 1

рис. 1

Типы открытых помещений (в плане):

а- балкон;

б - балкон с ветрозащитными экранами;

в - встроенная лоджия;

г - выносная лоджия;

д - выносная лоджия-балкон;

е - встроенная лоджия-балкон

Балконы в старых жилых домах представляют собой, как правило, две железобетонные или металлические консоли, кронштейны, заделанные в кладку на глубину не менее 38 см.

Вылет балконов обычно находится в пределах 1 - 1,6 М.

Балконы с небольшим вылетом выполняются в виде несущей консольной железобетонной плиты.

Плита выполняется из естественного камня, монолитного или сборного железобетона (рис. 2).

Консольная заделка является наиболее ответственной частью конструкции.

Иногда при недостаточном весе вышележащей кладки плиту закрепляют дополнительно с помощью анкеров за нижележащую кладку стены. Торец плиты, выходящий внутрь помещения, дополнительно утепляют во избежание ее промерзания. Чтобы плита не промокала, ее защищают гидроизоляционным ковром.

Балконы на консольных балках имеют ряд конструктивных решений. Консоли устраивали из стальных или железобетонных (рис. 1, б) балок. По консольным балкам укладывали плиты из естественного камня или железобетона. Нередко при стальных консольных балках заполнение между ними выполняли в виде кирпичных или бетонных сводов.

Металлические балки заделывали в стену на глубину 38-44 см.

Если металлические балки не обетонированы, то для предохранения от коррозии их окрашивали масляной краской. Часто балки оштукатуривали по сетке или закрывали архитектурными деталями.

Чтобы кладка под консольной балкой не испытывала больших напряжений от смятия, снизу и сверху укладывали металлические подкладки.

Железобетонные консольные балки заделывали в стены также на глубину не менее 38 см. Если каркас здания железобетонный, то балку монолитно связывали с обвязочной балкой каркаса.

Количество балок зависит от длины балкона. Обычно их ставили на расстояние 1-2 м друг от друга. Часть балок могли устраиваться декоративными как элемент архитектурного оформления.

Разрушение балконов индустриальных зданий происходит в основном по двум причинам:

конструктивным особенностям - из-за отсутствия на нижней поверхности плиты по контуру капельника, а по верху плиты сливов из оцинкованной кровельной стали, наличия обратного уклона балконной плиты, установки ограждающих экранов до пола балкона, что вызывает накопление снега, а также из-за несвоевременного удаления его; эксплуатационным недостаткам - из-за несвоевременного восстановления разрушенных сливов и защитного слоя железобетонной плиты, устройства экранов ограждения без учета особенностей эксплуатации балконной плиты. Ограждения балконов обычно выполняют в виде металлической решетки. Наиболее ответственными являются места заделки стоек ограждения в плиту и поручней в стену.

Рис. 2.

Конструкции балконов:

из железобетонных плит; б - по железобетонным консолям; 1 - балконная плита; плита перекрытия; 3 - утеплитель; 4- цементная стяжка; 5-гидроизоляционный ковер;

б-пол; 7-слив. 8- балка.

Стальные детали балконов должны быть защищены от влаги. Для защиты балок от коррозии их бетонируют. В качестве архитектурных украшений балконов применяли цементно-песчаные или гипсовые детали. Детали креплений наиболее подвержены разрушению, поэтому их защите от атмосферных воздействий уделяют особое внимание.

Кирпичные своды, являющиеся несущим заполнением между металлическими балками, обычно выкладывали на известковом растворе, который при увлажнении со временем быстро разрушается.

Балконы и лоджии - это открытые помещения, которые применяются в жилых, общественных и промышленных зданиях для связи внутреннего пространство здания с внешним. Кроме того, в жилых и общественных зданиях балконы и лоджии служат путем аварийной эвакуации из помещений. Балконы и лоджии могут располагаться не только снаружи, но и внутри зданий (например, в театрах, в торговых центрах, спортивных сооружениях, жилых квартирах и др.)

Лоджия - это площадка, примыкающая с трех сторон к стенам здания и с одной стороны ограниченная вертикальным ограждением высотой не менее 0,9 м. По отношению к основному объему здания лоджия может быть встроенной и выносной.

Лоджия - помещение, открытое с одной или нескольких сторон, включенное в общий объем здания и огражденное с наружной стороны парапетом. Лоджия может быть отдельным сооружением или разновидностью балкона, углубленного в здание.

Лоджии основываются в зданиях старой постройки большей частью на плитах или балках перекрытий, в современном строительстве - на выступающих пилястрах. Сток воды с лоджий осуществляется через отводящие отверстия. Уклон пола лоджий должен быть не менее 5%. Полы лоджий обычно имеют гидроизоляцию из рулонного кровельного ковра или другого изолирующего материала.

Глубина открытых помещений стандартного типа назначается в пределах 0,9 ё 1,5 м. Протяженность балконов и лоджий обычно принимается на 1 или 2 помещения, но могут применяться и длиной по всему фасаду или по всему периметру здания (в основном в южных регионах). Формы открытых помещений в плане также могут быть различны - прямоугольные, трапецевидные, полукруглые, пило- и волнообразные и др.

Эркер - огражденная наружными стенами часть помещения, расположенная за внешней плоскостью фасадной стены (закрытый балкон). Эркер увеличивает полезную площадь помещения и несколько улучшает инсоляцию. Помимо этого он служит композиционным средством для вертикального членения фасада.

Эркер состоит из несущей и ограждающей конструкции. Элементы несущей конструкции представляют две или более одно-пролетные балки с консолями, заделанными в наружную или внутреннюю стены (рис. 2). Элементы ограждающей конструкции эркера (стены, потолки, пол) должны обладать необходимым термическим сопротивлением и низкой плотностью, поэтому материалом для них обычно служит пустотелая керамика, многодырчатый или щелевой кирпич, пенобетон или железобетонные панели с внутренним утепляющим слоем. Покрытие эркера часто служит балконом вышележащего этажа - плоской крышей.

Эркер - это отнесенная за плоскость фасадной стены здания часть помещения (жилой комнаты, кабинета, номера гостиницы и др.). Эркеры также могут служить для размещения в них вертикальный коммуникаций - лестниц, лифтов и др.

Функциональное назначение эркера - это увеличение площади помещения, обогащение его интерьера, улучшение условий освещения и инсоляции помещений. Поэтому в вертикальных гранях эркеров размещают окна или сплошное остекление. Подобно лоджиям и балконам эркеры обогащают форму здания и служат архитектурным средством формирования их фасадов. балкон эркер покрытие большепролетный

На рис. 3. показаны основные формы эркеров, применяемых при проектировании зданий.

Рис. 3.. Формы эркеров (в плане):

1 - наружная стена здания;

2 - оконный проем

Рис. 4

Конструкция эркера:

а - разрез по эркеру; б - план балок эркера; 1 - облегченная наружная стена; 2 - перекрытие; 3- цементный пол; 4- шлак; 5- паркет; 6 - черный пол; 7-засыпка; 8-железобетонная плита; 9 - штукатурка.

Эркер - огражденная наружными стенами часть помещения, расположенная за внешней плоскостью фасадной стены (закрытый балкон). Эркер увеличивает полезную площадь помещения и несколько улучшает инсоляцию. Помимо этого он служит композиционным средством для вертикального членения фасада.

Эркер состоит из несущей и ограждающей конструкции. Элементы несущей конструкции представляют две или более одно-пролетные балки с консолями, заделанными в наружную или внутреннюю стены (рис. 2). Элементы ограждающей конструкции эркера (стены, потолки, пол) должны обладать необходимым термическим сопротивлением и низкой плотностью, поэтому материалом для них обычно служит пустотелая керамика, многодырчатый или щелевой кирпич, пенобетон или железобетонные панели с внутренним утепляющим слоем. Покрытие эркера часто служит балконом вышележащего этажа - плоской крышей.

Конструктивные решения плоскостных распорных большепролетных конструкций (рамы, арки)

Металлические большепролетные покрытия зданий

Конструктивные решения металлических покрытий большепролетных зданий могут быть балочными, арочными, пространственными, висячими Байтовыми, мембранными и др. Учитывая, что в таких конструкциях основной нагрузкой является собственный вес, следует стремиться к его уменьшению, что достигается применением сталей повышенной прочности и алюминиевых сплавов.

Балочные системы (как правило, фермы) включаются в состав поперечных рам, что улучшает статическую схему работы. При пролетах более 60-80 м целесообразно использовать арочные покрытия (рис. 1). Такие покрытия при больших пролетах целесообразно проектировать предварительно-напряженными. В арочном покрытии, представленном на рис. 2, верхний пояс предусмотрен жестким, а нижний пояс и решетка арки выполнены из тросов. После монтажа арки осуществляют принудительное смещение опорных узлов наружу, что вызывает предварительное растяжение в нижнем поясе и раскосах арки.

Рисунок 1. Арочное покрытие дворца спорта в Лужниках (Москва): 1 - арка; 2 - затяжка; 3 - неподвижная шарнирная опора; 4 - подвижная шарнирная опора

Рисунок 2. Предварительно напряженная стальная арка пролетом 180 м: 1 - трос; 2 - жесткий пояс

Пространственные решетчатые конструкции покрытий могут быть плоскими двухслойными (двухсетчатыми) и криволинейными однослойными (односетчатыми) или двухслойными. В двухсетчатых конструкциях две параллельные сетчатые поверхности соединяются между собой решетчатыми связями.

Сетчатые системы регулярного строения называются структурными и применяются, как правило, в виде плоских покрытий. Они представляют собой различные системы перекрестных ферм (рис. 3). Структурные плоские перекрытия благодаря большой пространственной жесткости имеют небольшую высоту (1/16-1/20 пролета), ими можно перекрывать большие пролеты. Устройством консольных свесов за линией опор достигается уменьшение изгибающих моментов и веса покрытия.

Рисунок 3. Структурные покрытия с треугольной (а) и квадратной (б) ячейками: 1,2 - верхняя и нижняя поясные сетки; 3 - раскосы; 4 - тетраэдр; 5 - октаэдр; 6 - опорная капитель

Криволинейные пространственные покрытия имеют, как правило, цилиндрическую или купольную поверхность.

Цилиндрические покрытия могут быть односетчатыми или двухсетчатыми (криволинейные структуры). Они в поперечном направлении работают как свод, распор которого воспринимается стенами или затяжками.

Купольные покрытия могут иметь ребристую (или ребристо-кольцевую) конструктивную схему (рис. 4а) или сетчатую (рис. 4б). В ребристых куполах радиально расположенные ребра соединены между собой кольцевыми прогонами. Если последние составляют с ребрами единую жесткую пространственную систему, то тогда кольцевые прогоны работают не только на местный изгиб, но в составе купольной системы воспринимают также кольцевые сжимающие или растягивающие усилия. В сетчатых куполах в состав конструкции кроме ребер и кольцевых элементов входят раскосы, что создает условия, при которых стержни работают только на осевые усилия.

Рисунок 4. Конструктивные решения металлических куполов: а - ребристое; б - сетчатое

Висячие покрытия состоят из опорного контура и основных несущих элементов в виде вант или тонких стальных листов, работающих на растяжение. Поскольку основные элементы покрытия работают на растяжение, их несущая способность определяется прочностью (а не устойчивостью), что позволяет эффективно использовать высокопрочные канаты или листовую сталь. Такие покрытия весьма экономичны, однако повышенная деформативность ограничивает их применение для покрытий производственных зданий. Кроме того, учитывая большую распорность таких систем, форму в плане целесообразно принимать круглой, овальной или многоугольной, что облегчает восприятие распора. В связи с этим они применяются, в основном, для покрытий спортивных зданий, крытых рынков, выставочных павильонов, складов, гаражей и других зданий больших пролетов.

В состав вантовых висячих покрытий входят гибкие ванты (стальные канаты или арматурные стержни), располагаемые в радиальном направлении (рис. 5а), в ортогональных направлениях (рис. 5б) или параллельно друг другу в одном направлении (рис. 6). Криволинейные замкнутые опорные контуры работают преимущественно на сжатие, а центральное кольцо - на растяжение. В этих случаях на поддерживающие покрытие конструкции (стены, колонны, рамы) передаются только вертикальные силы. В отличие от этого при незамкнутых контурах распор передается на несущие конструкции здания, что требует устройства анкерных фундаментов, работающих на выдергивание, или стен с контрфорсами и т. п. На систему вант укладываются плиты из легкого железобетона или металлические с полимерным утеплителем, трехслойные и др.

Рисунок 5. Системы висячих вантовых покрытий: а - радиальное расположение вант; б - ортогональное; 1 - ванты; 2 - опорный контур; 3 - центральное кольцо

Рисунок 6. Висячее вантовое покрытие гаража в Красноярске: 1,2 - ванты соответственно в середине и в торце; 3 - опорный контур; 4 - железобетонные плиты; 5 - анкерный фундамент

Системы висячих вантовых покрытий отличаются большим разнообразием. Нередко применяют шатровую вантовую систему, при которой центральное кольцо покоится на колонне и поднимается на более высокую отметку, чем опорное контурное.

Примером такой системы может служить покрытие автобусного парка в Киеве диаметром 161м. Описанные выше системы являются однопоясными. Кроме них применяются также двухпоясные системы (особенно при больших ветровых нагрузках), в которых стабилизация покрытия осуществляется с помощью контура обратной кривизны. В таких системах несущие ванты имеют выгиб вниз, а стабилизирующие - вверх. Стабилизирующие ванты с установленным на них настилом могут быть расположены над несущими, что вызывает сжатие распорок (рис. 7а). При расположении стабилизирующих тросов под несущими вантами связи между ними будут растянутыми (рис. 7б). Возможен и третий вариант, при котором несущие и стабилизирующие тросы пересекаются, а стойки сжаты в средней части покрытия и растянуты - в крайних (рис. 7б).

Рисунок 7. Двухпоясные вантовые системы: 1 - стабилизирующие ванты; 2 - стойки; 3 - несущие ванты

Большое распространение в зарубежной и отечественной практике получили также висячие тонколистовые системы - мембранные покрытия.

Они представляют собой пространственную конструкцию из тонкого металлического листа (стального или из алюминиевых сплавов) толщиной в несколько миллиметров, закрепленного по периметру в опорном контуре. Их преимущества состоят в совмещении несущей и ограждающей функций, а также в повышенной индустриальности изготовления. В некоторых случаях вместо сплошной мембраны покрытие образуется из отдельных, не соединяемых друг с другом, тонких стальных лент. Располагаемые в двух взаимоперпендикулярных направлениях ленты могут переплетаться, что предотвращает их расслаивание.

Сплошное мембранное покрытие успешно применено для универсального стадиона на проспекте Мира в Москве, размеры, в плане которого достигают 183Ч224 м (рис. 8).

Рисунок 8. Конструктивная схема покрытия универсального стадиона на проспекте Мира в Москве (стальная мембрана толщиной 5 мм): а - план; б - продольный разрез; в - поперечный

В состав спортивного комплекса, построенного в г. Бишкеке, входит зал на 3 тысячи зрителей, покрытие которого решено в виде предварительно напряженной мембранно-балочной висячей системы (рис. 9). Каркас здания выполнен из монолитного здания железобетона в виде раскосных ферм, расположенных по периметру размерами в плане 42,5Ч65,15 м. Покрытие состоит из собственно мембраны толщиной 2 мм, продольных прогонов и поперечных балок - распорок. Утеплитель в виде минераловатных матов подвешен к мембране снизу, потолок выполнен из штампованных алюминиевых элементов.

Мембранные покрытия использованы и в ряде других большепролетных зданиях. Так, в Санкт-Петербурге универсальный спортивный зал диаметром 160 м перекрыт мембранной оболочной толщиной 6 мм. Подобными оболочками перекрыты также универсальный спортивный зал с размерами в плане 66Ч72 м на 5 тысяч зрителей в Измайлово (Москва), здание плавательного бассейна «Пионер» с размерами в плане 30Ч63 м в Харькове и др.

Складчатые своды покрытий - пространственная конструкция, которая может быть выполнена из металла (стали, алюминиевых сплавов), железобетона, пластмасс.

Особенно эффективны такие покрытия из алюминиевых сплавов. Основным конструктивным элементом в последних может служить лист ромбовидной формы (рис. 10), согнутый вдоль большей диагонали. Сопряжения ромбовидных элементов между собой может осуществляться при помощи цилиндрических шарниров или жесткими фланцевыми сочленениями. Для повышения пространственной жесткости покрытия (особенно при шарнирных сопряжениях) необходимо предусматривать установку продольных затяжек по выступающим узлам складчатого свода.

Рисунок 9. Конструктивная схема здания дворца спорта в Бишкеке: 1 - каркас здания; 2 - мембрано-балочная висячая система

Размещено на Allbest.ru