Справочник автора/Архитектура/Большепролётные сооружения

Материал из Posmotre.li
Перейти к: навигация, поиск

Для начала немного определений. Пролетом называется расстояние между двумя точками опоры конструкции. То есть если двенадцатиметровая балка опирается на какие-нибудь опоры по краям — то это однопролетная балка пролетом 12 метров. Если цельная двенадцатиметровая балка опирается на три опоры — две по краям, одна в середине — то то двухпролетная неразрезная балка с пролетами 6 метров. Расстояние, перпендикулярное пролету в здании, то есть расстояние между двумя параллельно уложенными балками, называется шагом. Шаг, в отличие от пролета, редко бывает более 12 метров.

В современном капитальном строительстве экономически выгодно ставить опоры примерно каждые 20 метров, и так проектируют, например, склады.

Но посреди спорткомплекса или зрительного зала колонну не поставишь — вот и получаются большепролётные сооружения. Современные СНиПы к большепролётным относят гражданские сооружения с пролётом в 18 и более метров, производственные 30 и более, а также со свесом 9 и более метров. Для средневековых цифра 5 и более метров — когда уже не годятся дубовые балки.

Советы по конструированию уровней[править]

Большепролётное сооружение будет символом вашего уровня — если не экстерьер из-за высотной застройки вокруг, то интерьер уж точно. Потому конструкторы уровней их любят. Вспомните хотя бы кинотеатр на первом уровне Duke Nukem 3D, музей в финале Mafia: The City of Lost Heaven: они во многом запомнились внутренностями таких сооружений.

Если детализации игры хватает, чтобы нарисовать несущую структуру, нарисуйте её. Это будет классно.

Существует много типовых проектов таких сооружений — так что смотрите, как устроен простой цех или склад, и переносите на ваш уровень. Например, есть рекомендации по минимальной высоте ферм в зависимости от длины пролёта — не стоит без нужды её занижать.

В подавляющем большинстве случаев потолок большепролётного помещения будет одновременно и крышей, без верхних этажей и чердаков. Такой потолок-крышу строители называют покрытием, в противовес кровле и перекрытию.

История[править]

Первое известное нам большепролётное сооружение — римский Пантеон («храм всех богов»). Построили его около 120 года, на удивление быстро (за несколько лет), из нового тогда материала — бетона. «Покорить пространство» было символом успеха для архитектора, подобные здания строили десятилетиями по штучным проектам, и они становились архитектурной доминантой тогдашних малоэтажных городов. По столь сложной и дорогой технологии делали только общественные и культовые здания.

Индустриализация привела к новому значению слова «цех» — из гильдии ремесленников он превратился в производственное сооружение. Лёгкость переустройства и присмотра за рабочими потребовала делать цех однообъёмным, и тогда появилась куча важных архитектурных решений: балки, фермы, шедовая (пилообразная) крыша. Символом экономической мощи конца XIX века стали выставочные залы, строившиеся из новых тогда материалов — стекла и стали.

С развитием авиации потребовались некапитальные большепролётные сооружения — ангары. И этих ангаров придумали кучу разных конструкций, пока не пришли к стандартному сводчатому. Архитектор Ричард Фуллер изобрёл купол из прямых стальных балок.

Развитие спорта упрятало под крышу сначала катки и бассейны, а потом и другие спортивные сооружения.

Элементы большепролётных сооружений[править]

Несущие конструкции делятся на плоскостные, перекрёстные (несколько плоскостных, пересекающихся друг с другом) и пространственные.

Плоскостные: балки, фермы, рамы, арки. Арка, растянутая вдоль, образует свод. Часто подобные покрытия делают из сборных бетонных настилов.

Фундамент у большепролётных сооружений непропорционально мал по сравнению с многоэтажным домом, и приходится учитывать осадку грунта и делать рамы и арки шарнирными — впрочем, для конструктора уровней это не важно.

Большие пролёты делают пространственными конструкциями, и самая простая из них — складчатое покрытие. Часто используют перекрёстно-стержневые конструкции.

В спортивных сооружениях любят подвесные системы, с такими элементами, как оболочка, оттяжка и стабилизирующий трос.

Ну и никуда не делся купол — он бывает монолитным бетонным, сборным бетонным и стальным.

Большепролётные сооружения обычно плохо освещены, это может исправить крышевое окно — фонарь. Наиболее распространённый вид фонарей — с обычными негерметичными вертикальными окнами.

Свод в средневековой архитектуре[править]

Архитектурные стили затронем вскользь, будем в основном о строительных нюансах. Очень много про своды в Википедии.

Чтобы сделать пролёт здания подлиннее, использовали деревянные балки, в идеале — дубовые. Это ограничивало пролёт примерно 5 метрами. Если нужно длиннее, плоское перекрытие уже не годится, и в позднюю античность придумали свод.

Свод, с одной стороны, действует на сжатие — в отличие от обычного перекрытия, которое действует на изгиб. С другой — перекрытие передаёт силы вертикально вниз, в то время как свод даёт усилия распора. И развитие архитектурных стилей средневековья во многом связано с тем, как с этими сводами работать.

(С бронзового века существует ложный свод, когда камни кладутся на опоры со сдвигом — он не даёт распора, но его нельзя сделать большепролётным.)

Романский стиль. Стена или ряд колонн поменьше поддерживает вес свода. Рядом стена побольше — она работает на распор. Свод сплошной, толще у опор и тоньше наверху, и щелыга (верхняя линия) свода состоит из замкóвых камней клиновидной формы. Тяжеловесность романского стиля — она из-за тяжёлых распорных стен.

В готическом стиле придумали нервюры — прочные арки, в то время как само покрытие (запалубка) лёгкое, в один камень толщиной. И вместо того, чтобы как-то скрывать нервюры, готика говорит: а я вот такая, у меня лёгкий свод на прочных нервюрах. Второе изобретение готики — сложная система стенок, простенков и контрфорсов, которые отводят распор в землю, оставляя собор лёгким на вид.

И, думаю, вы понимаете: зáмок — оборонительное сооружение, и большепролётными стоит делать только церемониальные залы.

Русская храмовая архитектура шла примерно в ногу с западной, только традиционно полагалась хотя бы на небольшой купол и на близкие к квадратным соборы — а не выраженно крестообразные.

Воздухоопорные сооружения[править]

Наименее капитальные из большепролётных сооружений, изобретены около 1970.

Оболочка обычно делается из двух слоев армированной синтетической ткани с воздушной прослойкой между ними 20-100 см (для сохранения тепла) и крепится к фундаменту. В простейшем виде фундамент — просто лежащие на земле бетонные блоки. Внутри помещения постоянно работает вентилятор, поддерживающий избыточное давление внутри купола примерно в 1 дюйм водяного столба = 250 паскаль (при атмосферном давлении в 101,3 кПа). Этот перепад давлений в шлюзе равносилен спуску на 22 метра, то есть шесть-семь этажей. Существует вариант с надувными балками, в которых давление повыше, поддерживающими натянутую тканевую оболочку. Не нуждается в шлюзовании, более эстетически гибок чем просто надувной купол, но дороже.

Достоинства:

  • Наименьшая стоимость и капитальность.
  • Может стать дополнительным этажом на крыше более капитального здания.

Недостатки:

  • Нужны шлюзовая система, насос и освещение.
    • Вариант с надувными балками не нуждается в шлюзе, больший воздухопоток позволяет встроить в систему наддува балок центральный кондиционер.
  • Крайне некрасивый вид. Решается «балочной» системой, которая выглядит заметно лучше.

Применение: небольшие спорткомплексы, некоторые виды производства. В «глубинке» могут быть небольшие торговые центры. Вариант с надувными балками последнее время стал популярен для быстроразворачиваемых палаточных городков вроде военных лагерей или передвижных госпиталей.

Сводчатый ангар[править]

Предок сводчатого ангара, хижина Ниссена, изобретена в Англии в 1МВ. Строится из стальных балок, покрытых гофрированным железом. До размеров ангара хижину довели около 1940.

Преимущества:

  • Низкая стоимость и капитальность.
  • Можно как-то отделать, чтобы получилось не отталкивающе.

Недостатки:

  • Всё ещё некрасивый вид.
  • Окна возможны только на фронтонах. Изредка — небольшие окна на оболочке.
  • Плохая теплоизоляция.

Применение: производственные (и изредка торговые) здания.

Лёгкие стальные тонкостенные конструкции[править]

Используются как в малоэтажном жилом строительстве, так и в индустриальном. Основа этих конструкций — оцинкованные листы и балки.

Придумана в Канаде в послевоенные годы для быстрого типового строительства «субурбий». Собственно для жилого строительства конструкция оказалась не самой удачной — человек любит натуральное и строит из ЛСТК только от безнадёги, предпочитая более дорогие деревянно-каркасные. Зато склады и мастерские из этого материала получаются хорошие. (И магазины тоже — но они уже не большепролётные.)

Поскольку нас интересуют именно склады и мастерские — то преимущества:

  • Достаточная дешевизна.
  • Сейсмостойкость.
  • Можно красиво отделать.
  • Можно наставить окон.

Недостатки:

  • Материал даже не прикидывается натуральным, что важно для жилых домов. Однажды Варламов выставил на смех церковь, перестроенную из ЛСТК.
  • Критическая зависимость от производителя — они склонны экономить и ошибаться. Если будет мало цинка, сооружение не проживёт гарантийный срок, если не так отрежут балку — она не встанет.

Применение: самые разные виды некапитальных нежилых зданий. Ну и небольшие жилые в местах, где мало дерева или бывают землетрясения.

Ссылки[править]

Учебник по большепролётным сооружениям