Форма и конструктивная система – каркасная форма

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры

Реферат

на тему «Форма и конструктивная система - каркасная форма»

выполнила:

студентка группы Арх 11-3

Шарашова А.А.

Днепропетровск,

2012 - 2013г.

Оглавление

конструктивный архитектурный проектирование

Введение

1. Архитектурна форма

2. Конструктивная система

2.1 Конструктивные системы. Принципы обеспечения прочности, жесткости и устойчивости жилых зданий

3. Возникновение конструктивной системы

4. Каркасная архитектурно-конструктивная система из древесины, металлопрофилей и пластика (фахверковые конструкции).

Введение

В своей работе я попыталась разобраться не только в современной парадигме конструктивной системы и ее составляющих, но и определить что такое архитектурная форма, тонкости ее понимания со стороны сформировавшихся архитекторов, обратиться к насущным и историческим фактам, определить функции архитектурного проектирования, особенности конструктивной системы и ее отличие от других систем, ее положение в иерархии архитектурных методов на сегодняшний день.

Архитектурная форма и познание через призму ее смысла конструктивной формы должно послужить основой моего реферата. Использование в современном строительстве каркасной системы не новый, а устоявшийся метод, каркасная система является не только эстетически красивой, но и удобной, рациональной в использовании материалов, удобной в эксплуатации.

1. Архитектурная форма

За пониманием того, что же такое архитектурная форма, ее специфика, формы, подоплека и история я обратилась к А. Г. Раппопорту, в своей части монографии «Форма в архитектуре: Проблемы теории и методологии» сформировавшему наиболее объективное представление об интересующей меня теме. Автор отобразил многообразие точек зрения профессионалов на этот вопрос: «В современной теории архитектуры форму понимают и как часть сооружения, и как сооружение, взятое в его композиционном целом, и как составную часть композиции, и как часть, аналитически вычлененную из этой целостности, как пластический объем и как пространственное образование, как предмет восприятия или как материальную вещь, подчиненную законам физики и механики, как рациональное решение утилитарной, технической и художественной задачи и как выражение спонтанной творческой воли, национального духа или духа времени». Раппопорт предлагает гипотезу описания архитектурных форм. Он определил три класса описания архитектурных форм: морфологический, символический и феноменологический. Кратко содержание данных классов можно сформулировать следующим образом:

· Морфологическими называются такие описания архитектурной формы, «в которых фиксируются ее пространственные параметры: размеры, их соотношение, пропорции, а также цвет, фактура и прочие характеристики, которые могут быть получены на основании процедур объективного "измерения" формы»

· «Символическое описание по сути дела есть основная форма фиксации содержания архитектурной формы, ее содержательная интерпретация». Символическое описание приписывается той или иной культурой. «Содержательность архитектурных форм и есть их символическое значение». К этой категории характеристик автор также относит понятия функции и конструкции, т.к. они могут являться выразителями смыслосодержательных аспектов формы.

· Феноменологическое описание непосредственно связано с человеческим восприятием, дается в «терминах непосредственного переживания, так, как они на самом деле даны его сознанию».

Говоря о современном архитектуроведении, нужно отметить, что большое внимание уделяется знаково-символическому подходу к анализу архитектурных форм. Спектр теоретических знаний о предмете архитектурной формы и методах ее изучения весьма широк. Это и физиологический аспект, эмоциональный, рациональный( с привлечением непосредственно профессиональных знаний архитектора в классическом понимании данного вопроса), исторический, социальный, культурный, знаково-символический как вытекающий через познание объекта в историческом, социальном и культурном контексте. В семиотическом методе ( подходе) объект рассматривается на предмет наличия смыслового содержания и способа его выражения.

Средоточие смыслов архитектуры - семантический анализ архитектурной формы. Через семантику объекта мы обращаемся к его мыслительному прообразу, идее. А.Ф.Лосев поясняет: «Идея -- то, что видно в вещи. … если всмотреться в сущность вещи, в ее существо, в ее смысл, то он тоже будет «виден» и глазу и, главным образом, уму. Вот эта видимая умом (или как говорили греки, «умная») сущность вещи, ее внутренне-внешний лик, и есть идея вещи».

Уровень знаково-символического, а точнее семантического анализа, является посредником между идеей вещи и ее материальным выражением. Именно совместное, синтезированное применение естественно-научного и гуманитарного подходов, на стыке которых находится семантический анализ архитектурного объекта, позволяют увидеть в нем материальное проявление идеального. В современной архитектурной форме интерес представляют разнообразные подходы и категории создания формы. Среди таковых - параметризм, на сегодняшний день доминирующий стиль в авангардистской практике, основанный на цифровых методах анимации (особенно хорошо подходит для крупномасштабного урбанизма, яркий представитель - Заха Хадид) ; экзистенциализм (попытка структурировать, познать по частям; яркий индивидуальный замысел, крупнейшие представители - Э. Сааринен и А. Аалто, характерные произведения - Сиднейский оперный театр, Олимпийский центр в Токио); постструктурализм (стремление к целостности) и другие.

Объемно-пространственная структура архитектурных сооружений должна отвечать функциональным, техническим, экономическим и эстетическим требованиям.

Иногда различают три вида форм, применяемых в архитектуре: форму утилитарную, конструктивную и художественную.

По существу, эти три вида форм являются тремя взаимно связанными сторонами единой формы, которую мы называем архитектурной формой.

2. Конструктивная система

Конструктивной системой здания называют совокупность или систему вертикальных и горизонтальных несущих элементов здания, которые обеспечивают зданию жесткость, прочность и устойчивость. Перекрытия во всех конструктивных системах работают как жесткий монолитный диск.

В архитектуре применяют несколько видов конструктивных систем, различающихся по принципам работы конструкций. Исторически сложились такие конструктивные системы:

1. Диафрагменная (стеновая)

2. Каркасная (стержневая)

3. Объемно-балочная

4. Оболочковая

5. Ствольная

6. Большепролетная

Прежде чем выбрать вид несущих конструкций здания, следует определить, что собой будет представлять конструктивная система здания, т. е. его материальная оболочка, воспринимающая все действующие на здание нагрузки и соответствующая его объемно-планировочному решению.

По сути, конструктивная система - это статическая схема сооружения, не зависящая от способа его возведения и материала несущих конструкций. Выбрав конструктивную систему и предварительно определив размеры и материалы составляющих ее элементов, можно подсчитать действующие нагрузки и определить усилия в элементах, произвести детальные расчеты, уточнить размеры сечений и т. д.

В зданиях массового строительства конструктивные системы, как правило, объединяют горизонтальные и вертикальные несущие конструкции.

Горизонтальные несущие конструкции. Представляют собой перекрытия и покрытие, воспринимающие все действующие на них нагрузки и поэтажно передающие их вертикальным конструкциям, которые, в свою очередь, через промежуточную конструкцию -- фундаменты -- передают их на основание. Зачастую горизонтальные несущие конструкции играют роль жестких дисков, перераспределяющих горизонтальные нагрузки (ветровые, сейсмические) между вертикальными нагрузками.

Различают следующие виды вертикальных несущих конструкций:

* стержневые (стойки каркаса, отдельные стволы -- полые стержни открытого или закрытого сечения);

* плоскостные (стены, диафрагмы);

* пространственные (объемные элементы, тонкостенные оболочки, расположенные по контуру здания замкнутые оболочки из стержневых конструкций и др.).

В соответствии с видом вертикальной несущей конструкции различают первичные (основные), вторичные (смешанного типа) и комбинированные конструктивные системы.

К первичным конструктивным системам относят: стеновые (бескаркасные), каркасные, объемно-блочные, ствольные, оболочковые (коробчатые).

К вторичным (смешанным) конструктивным системам относят системы, в которых в уровне каждого этажа применено несколько типов вертикальных конструкций, например: каркасно-стеновые (системы с неполным каркасом), каркасно-ствольные, каркасно-блочные, панельно-блочные, оболочково-ствольные.

При изменении конструктивной системы здания по его высоте (например, в нижних этажах -- каркасная, в верхних -- стеновая) конструктивная система называется Комбинированной.

Каждая система может иметь свои особенности конструктивного решения. Эти особенности называют схемой данной конструктивной системы.

2.1 Конструктивные системы. Принципы обеспечения прочности, жесткости и устойчивости жилых зданий

Жилые здания рекомендуется проектировать на основе стеновых конструктивных систем с поперечными и (или) продольными стенами.

Стена - "граница" между внутренним и наружным пространством. Уже в древности зодчие знали и использовали выразительность гладкой каменной стены и стены из грубоколотого, естественного камня. Глядя на стены и башни из валунов (пример, Соловецкий монастырь), человек зримо представляет себе мощь конструкции. Гладкая каменная стена подражает массиву скалы, а стена, поделенная на блоки, обладает собственным масштабом и ощутимо показывает тяжесть кладки, стабильность конструкции.

Стеновая конструктивная система до сих пор является наиболее распространенной. Общая нагрузка в стене постепенно уменьшается снизу вверх, а толщина увеличивается в обратном направлении. К числу закономерностей тектонического построения стены относятся:

· четкое выделение несущей поверхности стены;

· последовательное уменьшение высоты верхних этажей здания и утонение стен здания снизу вверх;

· умышленная демонстрация толщины стены с помощью прямых и скошенных проемов, лопаток и пилястр, ниш, арок;

· выявление внутренних стен на фасаде с помощью пилястр и контрфорсов;

· уменьшение размеров блоков и сглаживание фактуры материала в направлении уменьшения усилий (обычно снизу вверх).

Стены, в зависимости от воспринимаемых ими вертикальных нагрузок, подразделяются на несущие, самонесущие и ненесущие.

Несущей называется стена, которая помимо вертикальной нагрузки от собственного веса, воспринимает и передает фундаментам нагрузки от перекрытий, крыши, ненесущих наружных стен, перегородок в т.д.

Самонесущей называется стена, которая воспринимает и передает фундаментам вертикальную нагрузку только от собственного веса (включая нагрузку от балконов, лоджий, эркеров, парапетов и других элементов стены).

Ненесущей называется стена, которая поэтажно или через несколько этажей передает вертикальную нагрузку от собственного веса на смежные конструкции (перекрытия, несущие стены, каркас). Внутренняя ненесущая стена называется перегородкой. В жилых зданиях рекомендуется, как правило, применять несущие и ненесущие стены. Самонесущие стены допускается применять в качестве утепляющих стен ризалитов, торцов здания и других элементов наружных стен. Самонесущие стены могут применяться также внутри здания в виде вентиляционных блоков, лифтовых шахт и тому подобных элементов с инженерным оборудованием.

В зависимости от схемы расположения несущих стен в плане здания и характера опирания на них перекрытий (рис. 3) различают следующие конструктивные системы:

перекрестно-стеновая - с поперечными и продольными несущими стенами;

поперечно-стеновая - с поперечными несущими стенами;

продольно-стеновая - с продольными несущими стенами.

В каркасных конструктивных системах основными вертикальными несущими конструкциями являются колонны каркаса, на которые передается нагрузка от перекрытий непосредственно (безригельный каркас) или через ригели (ригельный каркас). Прочность, устойчивость и пространственная жесткость каркасных зданий обеспечивается совместной работой перекрытий и вертикальных конструкций. В зависимости от типа вертикальных конструкций, используемые для обеспечения прочности, устойчивости и жесткости, различают связевые, рамные и рамно-связевые каркасные системы.

3. Возникновение конструктивной системы

Каменный ордер возник из деревянной конструкции, все элементы которой были подчинены логике работы столбов, балок, стропил, капителей. Ряд стоек, поставленных в одну линию с относом вдоль стены, соединялся между собой положенными на них параллельно стене балками. На эти балки в свою очередь укладывался еще ряд балок, но уже перпендикулярно нижнему ряду, соединяя колоннаду со стеной. Поверх этого второго ряда укладывался (параллельно стене) еще один ряд, скреплявший всю систему в целом, а поверх него устраивался скат кровли. При переходе к каменной конструкции система элементов сохранилась в том же порядке. Постепенное эстетическое осмысление конструкции привело к закреплению оптимальных пропорций и художественной обработке деталей.

Прокладка между торцом стойки и первым рядом балок превратилась в капитель, балки второго ряда получили название фриз, а вся конструкция завершилась сверху карнизом. Для того, чтобы подчеркнуть напряженность конструкций, в ордерных системах колонны делают с едва заметным утолщением книзу - энтазисом; толщину венчающей части (антаблемента) делают намного больше диаметра колонны; расстояние между колоннами всегда меньше их высоты.

Каркас в архитектуре имеет значение жесткой пространственной системы, в которой несущие элементы четко отделены от ограждающих. Простейшие из этих систем: жердевые постройки шалашей, юрт. Художественно-осмысленные стоечно-балочные системы - ордера - были разработаны в античный период и до сих пор применяются в классической архитектуре как универсальный язык форм, раскрывающий работу каменной конструкции.

Возведение зданий каркасной конструкции началось в конце прошлого века и довольно быстро распространилось по странам Америки и Европы. Конструкции каркасных зданий за это время прошли значительную эволюцию.

Первым зданием каркасной конструкции в США следует считать построенное архитектором Дженнеем в 1883 г. 10-этажное здание с чугунными внутренними и наружными колоннами, поддерживающими перекрытия. В этом здании наружная стена самонесущая -- несет только собственный вес и не поддерживает перекрытия. В связи с таким, новым тогда изменением функции стен возникла необходимость в конструкциях, которые должны были обеспечивать пространственную жесткость и устойчивость многоэтажных зданий. Ими стали жесткие вертикальные плоскости каркаса, предназначенные создавать совместно с горизонтальными жесткими плоскостями-перекрытиями необходимую пространственную жесткость и устойчивость здания. Стены же стали применять навесными.

В начале XX в., после научного обоснования методов расчета железобетонных конструкций, железобетон находит применение и для каркасов многоэтажных зданий.

При проектировании железобетонных каркасов схемы стальных каркасов были повторены без существенных изменений. Однако железобетонные каркасы получили в американской практике многоэтажного строительства значительно меньшее распространение, чем стальные. Анализ практики строительства многоэтажных зданий в США до 1945 г. показывает, что конструктивные решения каркасов не объединены общей идеей и направлением проектирования, в большинстве своем достаточно сложны и неэкономичны. Усложненные объемно-планировочные решения приводили соответственно к усложнению конструкции каркаса.

4. Каркасная архитектурно-конструктивная система из древесины, металлопрофилей и пластика (фахверковые конструкции)

Формирование фахверка как стиля и строительного метода возведения домов началось в XV веке в Германии. Применение такого метода строительства зданий обуславливалось не только техническими соображениями, но и экономическим положением, историко-социальными традициями германского общества того времени.

Предшественниками фахверковых домов можно назвать постройки старых металлургических заводов, конструкция которых состояла из заглубленных в землю вертикальных деревянных опор, объединенных горизонтальными и наклонными балками и связями в жесткий несущий каркас, на который опиралась кровля. Со временем от заглубления столбов отказались по причине загнивания и вследствие этого недолговечности каркаса, а также большой зависимости таких опор от грунтовых условий. Только в XV веке становится обычным ставить фахверковую конструкцию на горизонтальные шпалы и лаги, а позднее и устраивать фундамент из камня, а в последствии и из бетона.

Современный фахверк, конечно же, изменился по сравнению с тем, что строилось 200 лет назад. Облик здания не концентрируется на "деревянных кружевах", а применяется больше стекла, больше балок. Сознательно применяются конструкции, позволяющие создать площадь остекления, зрительный эффект "растворения" границы интерьера, сблизить человека с природой.

Новые технологии позволяют строить каркас фахверка не только из древесины, но и из более эффективных материалов: алюминия и пластмассы.

Профили из дерева. Древесина - многовековой природный строительный материал. Этот "самопополняющийся" вид сырья - материал будущего. Натуральный цвет деревянной поверхности выглядит всегда очень теплым, но при этом древесину можно окрасить во все цвета спектра. По сравнению с другими материалами она обладает лучшими теплоизоляционными свойствами: имея лишь небольшую утечку тепла, она не допускает образования конденсата.

Профили из алюминия. Из алюминия изготавливаются термически разделенные профили. Алюминий имеет несколько преимуществ: при строительстве домов из него проще изготовить профили сложной формы, поскольку он значительно легче, чем сталь, но при том же пределе прочности алюминий позволяет отделывать большие пролеты относительно тонкими профилями. Возможное многократное использование материала.

Профили из пластмассы. Эта конструкция получила свое развитие на основе способа изготовления окон из пластика и приобрела большую популярность. И не только благодаря низкой цене, но и простоте ухода. Возможно повторное использование пластмассовых профилей. Хорошая изолирующая способность не требует применения термического разделения, но существует опасность деформации при больших температурных перепадах.

Каркасная система готической архитектуры

Размещено на Allbest.ru