Благодаря своим уникальным механическим свойствам и эстетической привлекательности они широко используются в различных крупномасштабных строительных проектах.
Арочные конструкции – это архитектурная форма, основанная на пространственных криволинейных конструкциях. Благодаря своим уникальным механическим свойствам и эстетической привлекательности они широко используются в различных крупномасштабных строительных проектах.
С точки зрения конструктивных характеристик, арочные конструкции основаны на криволинейных формах поверхностей, к которым относятся цилиндрические оболочки, сферические оболочки и оболочки гиперболического параболоида. Эта пространственная криволинейная конструкция благодаря рациональному проектированию кривизны преобразует внешние нагрузки в осевое давление, равномерно распределяя внутренние напряжения и эффективно снижая воздействие изгибающих моментов и сдвигающих сил. Её конструкция без колонн и с большим пролётом создаёт открытое, непрерывное внутреннее пространство, снижает потребность во внутренних опорных конструкциях для разделения пространства, а также улучшает использование пространства и повышает его гибкость.
Что касается выбора материалов, то для строительства арочных оболочек обычно используются железобетон, сталь и предварительно напряженный бетон. Железобетон обладает превосходной пластичностью и прочностью, что позволяет формовать из него различные сложные криволинейные поверхности в соответствии с проектными требованиями. Сталь, благодаря своей высокой прочности и малому весу, подходит для большепролетных арочных оболочек с жесткими требованиями к весу конструкции. Предварительно напряженный бетон, применяя предварительное напряжение, повышает трещиностойкость и несущую способность конструкции, продлевая ее срок службы.
Что касается строительных технологий, то возведение арочных оболочек предъявляет высокие технические требования. В традиционном строительстве часто используется система опалубочных опор, при которой сначала возводится опалубка, затем выполняется вязка арматуры и заливка бетона. С развитием технологий все чаще применяется сборное строительство, при котором готовые элементы арочной оболочки доставляются на площадку для сборки. Этот метод позволяет сократить сроки строительства и повысить качество работ. Кроме того, в некоторых крупномасштабных проектах по возведению арочных оболочек используются технологии компьютерного моделирования для анализа процесса строительства, что обеспечивает безопасность строительства и точность конструкции.
С точки зрения эксплуатационных преимуществ, конструкция арочной оболочки обладает превосходной несущей способностью и устойчивостью, способна выдерживать большие вертикальные и горизонтальные нагрузки, а также демонстрирует отличную сейсмо- и ветроустойчивость во время стихийных бедствий, таких как землетрясения и ураганы. При этом её изогнутая поверхность эффективно направляет естественный свет и воздушный поток, улучшая освещение и вентиляцию здания, а также снижая энергопотребление.
Что касается сфер применения, конструкция арочной оболочки широко используется в общественных и промышленных зданиях, таких как стадионы, выставочные залы, аэропортовые терминалы и крупные складские помещения. Например, купола стадионов и крыши выставочных залов особой формы не только отвечают функциональным требованиям, но и становятся городскими достопримечательностями благодаря своим уникальным формам, сочетающим практичность и художественную ценность.