Информационное обеспечение системы архитектурно-строительного проектирования на основе эллипсоидных оболочек
Дипломная работа - Строительство
Другие дипломы по предмету Строительство
Введение
Свою преддипломную практику я проходил в Нижегородском Архитектурно-Строительном университете. Это многопрофильное учебное заведение, которое готовит специалистов высшего звена в области архитектуры и строительства, экономики и права, а также информационных технологий и менеджмента. Оно является государственным образовательным учреждением высшего профессионального образования, реализующим основные профессиональные образовательные программы высшего образования в соответствии с лицензией на право ведения образовательной деятельности.
Кафедра Информационных систем и технологий поставила передо мной задачу: создание библиотечного элемента для графического программного пакета ArchiCAD, необходимого для проектирования зданий, на основе разбивки поверхности эллипсоида вращения, при использовании данного САПР.
Разработка проекта будет проводиться с использованием встроенного в САПР параметрического языка программирования - GDL-script.
1. Общие сведения
Цилиндрический свод-оболочка - безраспорная конструкция, работающая на поперечный изгиб как балка пространственной формы, свод - распорная конструкция, работающая преимущественно на осевые усилия. Для обеспечения последнего условия кривая свода принимается пологой, в то время как для повышения жесткости свода - оболочки целесообразна большая кривизна формы, наконец, продольная ось длинного цилиндрического свода-оболочки размещается параллельно перекрываемому пролету, а продольная ось свода - перпендикулярно ему. Стабильность формы цилиндрической оболочки обеспечивается торцовыми диафрагмами жесткости. Статическая работа, геометрическая форма и размещение в пространстве цилиндрического свода-оболочки существенно отличаются от работы свода.
Оболочки представляют собой тонкостенные жесткие конструкции с криволинейной поверхностью. Толщина оболочек весьма мала по сравнению с другими ее размерами. Тонкостенность конструкции исключает возможность работы оболочки на поперечный изгиб и обеспечивает ее работу на осевые усилия.
Геометрические и статические свойства оболочек зависят от их кривизны и ее непрерывности. Знак кривизны зависит от расположения центров радиусов кривизны по отношению к поверхности. При расположении центров по одну ее сторону имеет положительное значение, по обе стороны - отрицательное (рисунок 1.1).
Рисунок 1.1 - Оболочки положительной, отрицательной и двоякой кривизны
Для перекрытия круглых в плане помещений наряду с гладкими оболочками применяются ребристые, складчатые или волнистые своды и купола.
К оболочкам положительной гауссовой кривизны относятся все купольные оболочки (сфероид или эллипсоид вращения и т.п.), оболочки переноса (бочарные своды) и т.п. Характерным примером поверхности отрицательной кривизны является гиперболический параболоид, формируемый перемещением параболы с ветвями вверх по параболе ветвями вниз
Если поверхность оболочки в одном из направлений имеет конечную величину кривизны, а в перпендикулярном ему - нулевую, то ее называют оболочкой одинарной кривизны (цилиндрическая и коническая оболочка - коноид).
Оболочки являются пространственными конструкциями как по форме, так и по существу статической работы. Их большая по сравнению с плоскостными конструкциями несущая способность определяется не дополнительным расходом материалов, а только изменением формы конструкции, способствующей повышению её жесткости.
Рисунок 1.2 - Тонкостенные оболочки двоякой кривизны
1.1 Многоволновые оболочки
Волнистые своды и купола представляют собой варианты оболочек, гладкая поверхность которых заменена волнистой. Применение волнистой поверхности может быть вызвано статическими (устройство светопрозрачных включений по боковой поверхности волн или в их торцах) или композиционными требованиями. Наибольший пролет (206 м) перекрытия такими конструкциями достигнут в здании Дворца выставок в Париже (рисунок 1.3).
Рисунок 1.3 - Здание Дворца выставок в Париже
Перекрытие опирается только на три точки и состоит из трех взаимно пересекающихся волнистых парусных фрагментов, образующих сомкнутый свод. Для повышения жесткости и устойчивости конструкции железобетонная оболочка свода выполнена двухслойной с вертикальными связями-диафрагмами.
Оригинальные многоволновые оболочки предложены в Нижегородском архитектурно-строительном институте студентами-дипломниками Коровиным и Дёминым М.В. в 2007 году под руководством профессора, д.т.н. Павлова Г.Н. (рисунки 1.4 и 1.5).
Рисунок 1.4 - Многоволновая оболочка положительной кривизны
Рисунок 1.5 - Многоволновая оболочка двоякой кривизны
1.2 Геодезические оболочки
Во второй половине ХХ века и в XXI столетии большое распространение получили сферические геодезические оболочки, геометрической основой которых являются параметры правильных многогранников, в основном додекаэдра и икосаэдра. Равносторонние грани многогранников проецировались на сферу и затем получившиеся равносторонние сферические треугольники расчленялись на мелкие треугольники. Из этих треугольников путём группировки составлялись трёхгранные или шестигранные пирамиды, в результате чего поверхность купола получала характерный многогранный вид (рисунок 1.6).
Рисунок 1.6
1.3 Жилые дома на основе