Формообразование и конструктивные схемы, элементы и узлы мембранных (тонколистовых) конструкций

12.09.2020

Пролетная конструкция. По способу формообразования мембранные оболочки подразделяются на покрытия с первоначально заданной стрелой провиса и первоначально плоские покрытия.

Покрытия с заданной стрелой провиса монтируются навесным способом, укладкой на монтажные элементы («постель») отдельных полотнищ с последующим объединением их в пространственную мембрану.

Первоначально плоские мембранные покрытия, собираемые на спланированной площадке или подмостях, после подъема или раскружаливания провисают под действием собственной массы. Форма образующейся при этом поверхности и стрела провиса покрытия зависят от избыточной площади мембраны, ее упругих деформаций и податливости опорного контура. Начальная стрела провиса покрытия в этом случае принимается равной не менее 1/60 его меньшей стороны или диаметра.

В пролетную конструкцию мембранных покрытий, монтируемых навесным способом, в большинстве случаев включаются элементы подкрепления («постель»), состоящие из направляющих и поперечных элементов. Направляющие элементы располагают вдоль мембранных полотнищ шагом, не превышающим 6 м, увязывая его с шириной полотнища мембраны, шагом колонн и длиной сборных элементов опорного контура. Поперечные элементы «постели», объединяющие отдельные направляющие в пространственную систему, устанавливают с шагом 3...6 м.

Направляющие выполняются длиной на пролет из стальной полосы, гнутых, прокатных или сварных элементов, легких висячих ферм. Поперечные элементы выполняются из полосы, гнутых или прокатных профилей.

Мембранные полотнища на монтаже соединяют между собой и с опорным контуром внахлестку на сварке (непрерывным угловым швом, точечной сваркой проплавлением) или высокопрочными болтами. При наличии монтажной «постели» соединение отдельных полотнищ обычно осуществляется на направляющих элементах. Конструктивное решение узла присоединения мембраны к контуру, которое в большинстве случаев выполняется с использованием опорного столика, должно обеспечивать надежную передачу значительных нормальных и касательных усилий с пролетной конструкции на опорный контур.

В связи с незначительной изгибной жесткостью мембранных оболочек необходима их стабилизация, предотвращающая потерю общей устойчивости покрытия (его «выхлоп» в сторону, противоположную провису), уменьшающая повышенную деформативность мембранных систем от неравномерных нагрузок, которая может привести к расстройству кровли и невозможности нормальной эксплуатации здания, обеспечивающая работу покрытия на динамические воздействия, в частности ветровые. В некоторых случаях стабилизация необходима для предотвращения местной потери устойчивости тонкого листа. Стабилизация тонколистовых покрытий осуществляется увеличением массы покрытия, введением в конструкцию элементов, обладающих изгибной жесткостью, предварительным напряжением.

Стабилизация покрытия за счет увеличения массы достигается применением утеплителей с повышенной плотностью, укладкой цементной или бетонной стяжки, использованием балластных пригрузов, подвеской постоянного технологического оборудования (рис. 2.12.5, а). Такой прием обеспечивает растягивающие напряжения в мембране даже при ветровом отсосе и уменьшает долю неравномерных временных нагрузок. В большинстве случаев оказывается, что применяемая в настоящее время традиционная кровля совместно с мембраной обеспечивает требуемую для стабилизации массу покрытия.

Стабилизирующие изгибно-жесткие элементы обычно располагают вдоль линий главных кривизн поверхности оболочки и выполняют металлическими из сплошных прокатных или сварных элементов или в виде висячих ферм.

Стабилизирующие элементы обычно используют в качестве монтажной «постели» (рис. 2.12.5, б).

Предварительное напряжение мембран осуществляется различными способами в зависимости от формы поверхности покрытия (рис. 2.12.6): притягиванием мембраны к контуру с помощью натяжных устройств (оболочки отрицательной гауссовой кривизны); натяжением нижнего пояса, элементов решетки или оттяжек вантовых ферм, включенных в пролетную конструкцию (оболочки нулевой и положительной гауссовой кривизны); притягиванием концов поперечных элементов «постели» к основанию (цилиндрические оболочки).

В пролетной конструкции мембранных систем можно устраивать проемы для установки зенитных фонарей, пропуска коммуникаций и т. п. Проемы обрамляют листом, расположенным в плоскости мембраны и имеющим площадь поперечного сечения не менее половины площади ослабления мембраны.

При наличии элементов «постели» подвески крепят к этим элементам. Возможно крепление подвесок выполнять непосредственно к мембране с использованием распределительных шайб.

Опорный контур. Опорный контур воспринимает цепные усилия, передающиеся с пролетной части покрытия. Различают замкнутый контур, который воспринимает все горизонтальные составляющие цепных усилий в уровне покрытия и разомкнутый опорный контур, при котором усилия с пролетной части покрытия передаются непосредственно на нижележащие конструкции (колонны, рамы, пилоны, конструкции трибун, боковых пристроек). Ввиду пологости пролетной конструкции величина распора весьма значительна, поэтому большое значение имеет рациональное конструирование опорного контура, материалоемкость и трудоемкость изготовления которого занимают значительный удельный вес в общих показателях, влияющих на экономичность покрытия. Рекомендуется применять замкнутый опорный контур.

В общем случае опорный контур воспринимает сжатие с изгибом в одной или двух плоскостях. Кроме того, в опорном контуре могут возникать крутящие моменты. При проектировании необходимо стремиться к тому, чтобы опорный контур был малоизгибным.

Поперечное сечение опорного контура определяется расчетом мембранной системы с учетом его податливости. Уменьшение изгиб-ной жесткости контура в горизонтальной плоскости приводит к снижению в нем величин изгибающих моментов. Связь опорного контура с пролетной конструкцией мембранных оболочек на круглом и овальном планах исключает возможность потери им устойчивости в плоскости покрытия. В оболочках с прямоугольным планом опорный контур с малой жесткостью может потерять устойчивость. Наиболее рациональными, как уже отмечалось, являются железобетонные сборные или сборно-монолитные опорные контуры.

Металлический опорный контур мембранных покрытий малых и средних пролетов выполняется в виде балок из прокатных или сварных профилей. Для покрытий больших пролетов металлический опорный контур выполняется коробчатого сечения из листов, усиленных поперечными и продольными ребрами и диафрагмами, обеспечивающими местную устойчивость стенок, неизменяемость поперечного сечения и передачу усилий с мембраны на все сечение опорного контура.

Опорный столик, необходимый для соединения мембраны с бортовым элементом контура (рис. 2.12.7), крепится на сварке к закладным деталям или стальной опалубке железобетонного контура, или к стальному опорному контуру. При проектировании обращают особое внимание на анкеровку закладных деталей и усиление стенки стального короба в местах установки столика. Плоскость опорного столика обычно выполняется с наклоном, равным наклону касательной к поверхности мембранной оболочки в месте примыкания к контуру под максимальной нагрузкой.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна