Введение к работе
з
Актуальность темы, В "Приоритетных направлениях и новых технологиях научно-технического развития строительства, архитектуры, градостроительства и ЖКХ на 1997-2000 годы" предполагается разрабатывать "перспективные функционально-планировочные и архитектурно-пространственные структуры малоэтажных жилых и общественных зданий на основе конструкций и изделий массового производства по открытой системе типизации, ... новые приемы и средства повышения архитектурно-художественных качеств и выразительности зданий и сооружений".
Такие конструкции можно получить, в частности, на основе многогранников. Обзор отечественного и зарубежного опыта применения многогранных форм при создании конструкций зданий и сооружений показал, что они успешно используются во многих объектах гражданского, промышленного и сельскохозяйственного назначения. Материалом, наиболее полно отвечающим требованиям, предъявляемым к конструкциям покрытий, совмещающих в себе несущие и ограждающие функции, является древесина. Она имеет относительно малый собственный вес, достаточную прочность при сжатии и растяжении, хорошие теплоизоляционные качества, легко поддается обработке, долговечна при эксплуатации в агрессивных средах.
Наиболее перспективными и экономичными являются пространственные строительные конструкции многогранных покрытий из слоистых клеефанерных панелей. Подобные здания обладают рядом преимуществ:
малой массой, что приводит к снижению трудоемкости и стоимости монтажа и сокращению сроков строительства;
высокой степенью заводской готовности и транспортабельностью конструкций, позволяющей значительно снизить транспортные расходы;
сборно-разборностью конструкций и сооружений в целом, позволяющей использовать их многократно;
высокими теплотехническими свойствами для обеспечения возможности применения их в различных климатических районах.
Целью настоящей диссертационной работы является экспериментально-теоретическое исследование статической работы составных многогранных пространственных покрытий, сформированных из клеефанерных панелей, при различных вариантах со-
4 пряжения отдельных многогранных блоков с учетом податливости стыковых соединений а также разработка рекомендаций по расчету н конструированию таких покрытий. Задачи работы:
исследование вопросов формообразования многогранных пространственных покрытн из повторяющихся блоков и отыскания их оптимальных форм;
определение жесткостных характеристик кяеефанерных панелей с учетом их анизо тропии, возникающей за счет ряда конструктивных особенностей панелей;
изучение и разработка стыковых соединений панелей, обеспечивающих помимо быст рой сборки-разборки сооружения прочное и надежное соединение панелей друг с дру гом;
определение характеристик податливости стыковых соединений и изучение степени и: влияния на работу конструкции в целом;
численно-аналитический расчет многогранных покрытий с учетом фактических жест костей панелей и характеристик податливости стыков;
выявление достоверности используемых расчетных методик путем сравнения получен ных теоретических результатов с экспериментальными;
разработка рекомендаций по проектированию покрытий, образованных объединении многогранных блоков при различных вариантах сопряжения.
Научная новизна работы заключается в следующем:
предложена методика определения оптимальных форм многогранных блоков, позво ляющих создавать пространственные покрытия путем повторения этих блоков в раз личных направлениях без использования дополнительных конструктивных элементов;
разработана методика численно-аналитического определения жесткостных характери стик клеефанерных панелей, имеющих нерегулярную структуру ребер;
экспериментально-теоретически определена податливость предложенного в работ стыкового соединения панелей;
предложены численный и аналитический подходы к определению НДС многогранны пространственных покрытий из плоских панелей с учетом податливости стыковых со единений;
На защиту выносятся:
- принципы формирования экономичных пространственных покрытий из повторяющих
ся блоков;
методика определения жесткостных характеристик панелей, обладающих конструктивной анизотропией;
аналитический подход к определению НДС многогранных покрытий из жестких панелей;
методика численного расчета конструкций с учетом фактических жесткостных характеристик панелей и податливости стыковых соединений.
Достоверность научных положений защищаемых в работе результатов обусловлена использованием обоснованных математических моделей и методов, а также сопоставлением результатов расчета с известными точными решениями частных задач.
Практическая ценность:
предложен практический подход к выбору многогранных форм для создания пространственных покрытий из повторяющихся блоков;
разработан вариант стыкового соединения панелей, позволяющий сделать конструкцию сборно-разборной и обеспечивающий прочное соединение панелей друг с другом;
разработаны рекомендации по проектированию составных пространственных покрытий, образованных объединением многогранных блоков.
Внедрение результатов.
Результаты исследования и рекомендации, представленные в работе, были использованы при проектировании объектов сельскохозяйственного назначения в ПСП «СЕВ-КАВНИПИАГТОПРОМ».
Материалы исследования внедрены в учебный процесс на кафедре металлических, деревянных и пластмассовых конструкций Ростовского государственного строительного университета.
Апробация результатов работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Ростовского государственного строительного университета (Ростов-ка-Дону, 1997-2000 гг.), на 57-й научно-технической конференции, посвященной 70-летию НГАСУ (Новосибирск, 2000, стендовый доклад), на научно-практической конференции, посвященной 70-летию строительного факультета ЮРГТУ(НПИ) (Новочеркасск, 2000) и представлялись на международной выставке "Мой Дом" (Ростов-на-Дону, 1999).
6 Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 149 страницах машинописного текста, имеет 55 иллюстраций, 12 таблиц, библиографию из 162 наименований.