Шахматном стропильной система представляет собой тип структурного стального каркаса , используемый в высотных зданиях. Система состоит из серии многоэтажных ферм, охватывающих общую ширину между двумя рядами внешних колонн и расположенных в шахматном порядке на соседних линиях колонн. [1] Уильям Ле Мессурье , основатель Кембриджской, Массачусетской инженерной фирмы LeMessurier Consultants , был признан в разработке этой отмеченной наградами системы [2] в рамках его исследования в Массачусетском технологическом институте .
История
Построенная в шахматном порядке стропильная система возникла благодаря спонсируемым исследованиям Департамента архитектуры и гражданского строительства Массачусетского технологического института [1] в 1960-х годах компанией US Steel. [2] В ходе исследования была предпринята попытка достичь такой же высоты от пола до пола при использовании стали, как и при использовании плоского бетона. [2] Система была представлена на конференции AISC 1966 года (предшественнице нынешней Североамериканской конференции по стальному строительству ). [2] Обнаружены дополнительные преимущества: [2] высокая устойчивость к ветровым нагрузкам и универсальность планировки пола с большими площадями без колонн. [1]
Он использовался при работе ряда консультантов LeMessurier в отелях, включая Lafayette Place Hotel в Бостоне и Aladdin Hotel в Лас-Вегасе . [2] Другие места, которые используют эту систему, включают отель Resorts International в Атлантик-Сити, штат Нью-Джерси , [3] отель Embassy Suites в Нью-Йорке, [4] Академический центр колледжа Баруха в Нью-Йорке, [4] Трамп Тадж- Махал в Атлантик-Сити, штат Нью-Джерси, [4] и отель Renaissance в Нэшвилле, штат Теннесси [4]
Описание
Стропильная система в шахматном порядке для стального каркаса является эффективной структурной системой для многоэтажных квартир, гостиниц, мотелей, общежитий и больниц. Расположение ферм высотой в этаж в шахматном порядке на чередующихся линиях колонн обеспечивает большие свободные от колонн области для планировки комнат. [2] Эти свободные от колонн зоны можно использовать для бальных залов, залов и других больших площадей.
Конструктивная система смещенных ферм состоит из стальных ферм высотой в этаж, размещенных на чередующихся линиях колонн на каждом этаже, так что длинная ось одной фермы всегда находится между фермами на этаже ниже. [4] Система смещает фермы на 12-футовом модуле, что означает, что на любом данном этаже фермы находились на расстоянии 24 футов друг от друга. [2]
Взаимодействие полов, ферм и колонн заставляет конструкцию работать как единое целое, тем самым максимально используя прочность и жесткость всех компонентов одновременно. Каждый компонент выполняет свою определенную функцию, полностью зависящую от других в своей работе. [2]
Вся рама ведет себя как консольная балка при воздействии боковых нагрузок. Все колонны размещены на внешней стене здания и функционируют как полки балки, в то время как фермы, которые охватывают общую поперечную ширину между колоннами, функционируют как стенка консольной балки. [1]
В то время как раньше в системах с шахматной фермой использовались каналы для диагоналей и вертикалей стенок, сегодня большинство ферм имеют полые структурные секции (HSS) для вертикальных и диагональных элементов, поскольку они более конструктивно эффективны и их проще изготавливать. Фермы изготавливаются с изгибом для компенсации статической нагрузки и доставляются на площадку, хранятся и затем монтируются - как правило, в виде одной детали. [4]
Для изготовления конструкций такого типа требуются сертифицированные сварщики и мостовые краны, способные поднимать 10-15-тонные фермы и колонны для проектов высотой до 20 этажей. [3] Изготовление включает в себя следующие компоненты: колонны, перемычки, фермы, второстепенные колонны и балки, а также систему перекрытий. [3]
Преимущества
- Большие открытые пространства для бальных залов или другие широкие залы возможны на уровне первого этажа, поскольку колонны расположены только на внешних сторонах здания. Это позволяет создавать пространства до 60 футов в каждом направлении, причем колонны часто появляются только по периметру конструкции. Это также увеличивает гибкость дизайна, особенно для размещения атриумов и планов этажей открытого пространства.
- Пролет в перекрытии может быть небольшой длины пролета, обеспечивая при этом расстояние между пролетами в две колонны для организации комнаты. [1] Это приводит к низкой высоте пола. Обычно достигается высота от пола до пола 8 футов 8 дюймов [4].
- Колонны имеют минимальные изгибающие моменты из-за гравитационных и ветровых нагрузок за счет консольного действия двухплоскостной системы каркаса. [1]
- Колонны ориентированы так, чтобы их сильная ось сопротивлялась поперечным силам в продольном направлении здания. [1]
- Максимальное снижение временной нагрузки может быть реализовано, поскольку вторичные участки могут быть скорректированы в соответствии с требованиями норм. [1]
- Фундаменты устанавливаются только на колоннах и могут состоять из двух ленточных фундаментов. [1] Поскольку вертикальные нагрузки сосредоточены в нескольких точках колонн, требуется меньше опалубки фундамента. [4]
- Смещение невелико, потому что вся рама действует как жесткая ферма с прямыми осевыми нагрузками, действующими только на большинство элементов конструкции. Вторичный изгиб происходит только в поясах ферм. [1]
- Можно использовать высокопрочные стали, потому что все элементы фермы и колонны для всех практических целей подвергаются только осевым нагрузкам. [1]
- Легкая стальная конструкция достигается за счет использования высокопрочной стали и эффективной системы каркаса. [1] Поскольку это снижает вес надстройки, есть существенная экономия затрат на фундаментные работы. [4]
- Быстрее возводить, чем аналогичные бетонные конструкции. Как только два этажа возведены, можно начинать установку окон и сразу же после возведения стали и пола. Не теряйте времени в ожидании начала работы других специалистов, например каменщиков. За исключением фундамента, верхней плиты и цементного раствора, все «мокрые» операции исключаются. [4]
- Огнестойкость; сталь локализована в фермах, которые встречаются только через каждые 58-70 футов на полу, поэтому операция по противопожарной защите может быть выполнена эффективно. Кроме того, фермы обычно размещаются внутри разрушающихся стен, и возможно, что необходимый уровень огнестойкости может быть полностью обеспечен за счет ограждения ферм гипсокартоном. Наконец, если требуется защита от распыления, нанесенная толщина может быть сведена к минимуму благодаря компактной природе элементов фермы. [4]
Рекомендации
- ^ Б с д е е г ч я J K L http://aisc.org/Content/ContentGroups/Documents/Engineering_Journal4/263_EJ_scalzi.pdf
- ^ Б с д е е г ч я http://www.aisc.org/Content/ContentGroups/Modern_Steel_Construction3/March_1999_Issue/9903_news.pdf
- ^ a b c Установка шахтно-ферменной системы: вид с поля
- ^ a b c d e f g h i j k Рекордные архитектурные характеристики | Преимущества ступенчатых стропильных систем в многоэтажных жилых и других помещениях
Внешние ссылки
- Здания - статья «Превращение зеленого в золото» об отеле Aladdin в Лас-Вегасе.
- Пример использования Architectural Record: Embassy Suites Hotel
- Системы ступенчатого каркаса фермы с использованием ETABS
- Алюминиевые каркасные системы