Архитектурная бионика

Гпава У 11. Тектоника архитектурных и природных форм

231

применение в зданиях, строящихся в районах с неравно ­ мерными осадками основания. Для предварительной оценки напряженно-деформиро ­ ванного состояния вариантов 3 и 4 был выполнен ста ­ тический расчет многоэтажных систем с кубической ре ­ шеткой. Величины снеговых и эксплуатационных нагрузок имели те же значения, что и для вариантов 1 и 2. Расчет ­ ные схемы зданий представляли собой плоские стати ­ чески неопределимые рамы с шарнирами в местах сое ­ динения однотипных крестообразных модулей либо между собой, либо со вставками. В основании рамы были жестко защемлены. Снеговые и эксплуатационные нагрузки были учте ­ ны аналогично вариантам 1 и 2. Геометрические харак ­ теристики модульных крестообразных рам и физико ­ механические характеристики материала приведены в таблице. Статический расчет плоских рам выполняется по вы­ шеприведенной методике. Анализ расчетных данных показал (см. таблицу) , что в раме, набираемой из крестообразных модулей (вари ­ ант 3), возникают несколько большие перемещения и напряжения по сравнению с рамой, набираемой из крес ­ тообразных модулей с горизонтальными вставками (ва ­ риант 4). Для этого варианта наибольшие значения уз ­ ловых перемещений составили 0,663 мм, а максималь ­ ные напряжения ±3,44 МПа. В варианте 4 наибольшие значения перемещений составили 0,4 мм, а максималь ­ ные напряжения ± 2,96 МПа. И хотя узловые переме ­ щения в варианте 4 были в 1,5 раза меньше, чем в ва ­ рианте 3, все же значения изгибающих моментов, про ­ дольных сил и напряжений в этих вариантах отличались незначительно. В принципе эти варианты можно считать равноценными. Выводы Сравнение конструктивных схем плоских многоэтажных рем, полученных на основе гексагональной и кубической упа ­ ковок одной и той жа плоскости размером 8,4х8,4 м, показало: 1. Конструктивная схема здания из модульных элементов- складок (гексагональная упаковка) из всах рассмотренных вариантов является предпочтительной, так как оне позволяет при наименьшем расходе материала на одну ячейку (0,34 м^) получить наибольшее их число (20 шт.) и обеспечить минимум напряжений в сачениях элементов рамы. 2. Конструктивные схемы зданий из модульных крестооб ­ разных рам (кубическая упаковка) являются рациональными в статическом отношении, но уступают конструктивным схе­ мам зданий на основе гексагональной упаковки с точки зрания числа ячеек (16 шт.) и расхода материала на ячейку (0,378 м3). 3. Конструктивная схема здания из модульных элементов- трилистников (гексагональная упаковка) является рациональ ­ ной по числу ячеек (20 шт.) , но проигрывает по сравнению со всеми другими вариентами в статическом отношении: возни ­ кают большие узловые перемещения и напряжения в сечениях элементов рамы. Это требует увеличения сечения элементов, а следовательно, и общего расхода материала. Транстропно-полигональные структуры образуются на основе сочетания принципов плотной упаковки типо ­ вых ячеек (кубическая тетраэдрическая, гексагональная и тд.) и гетерогенного размещения материала в их гра ­ нях. Это позволяет одновременно получить рациональ ­ ную компоновку простренства из типовых ячеек и соз ­ дать оптимальную по массе конструкцию здания, обла ­ дающую высокими прочностными, жесткостными и теплофизическими свойствами. Конструктивное решение многоэтажного здания из гексагональных модульных блоков. Одним из примеров транстропно-полигональных структур являются много ­ этажные здания, полученные из модульных объемно- пространственных блоков (рис. 88,89). Модульный блок представляет собой шестиугольную призму, образованную двумя складками корытообраз ­ ного профиля, зеркально установленными друг к другу и жестко соединенными с торцовыми шестиугольными

Рис. 89. Проект высотного здания из гексагональных мо ­ дульных блоков (архитекто ­ ры Е.Е. Чернов, А.В. Иванов, инженеры В.Г. Темнов, Е.Н. Митрофанов) — вариант 2

Рис. 88. Проект высотного здания из гексагональных мо ­ дульных блоков (архитекто ­ ры Е.Е. Чернов, А.В. Иванов, инженеры В.Г. Темнов, Е.Н. Митрофанов) — вариент 1