Металлические конструкции. Том 2. Конструкции зданий

8.7.2. Цилиндрические мембраны

Цилиндрические мембраны, применяемые для перекрытия зданий прямоугольного плана, являются системами изменяемыми, поэтому для уменьшения деформативности замоноличивают стыки утеплителя расширяющимся цементным раствором или устраивают дополнительную стабилизирующую конструкцию. Чаще всего такую конструкцию делают в виде ребер из фасонного проката, выполняющих функцию нити конечной жесткости, которую используют также при монтаже в качестве постели. Очертания продольных ребер должно следовать очертанию оболочки в направлении ребер, обычно это квадратная парабола. Конструкция ребер может быть в виде балки или фермы с высотой поперечного сечения 1/70...1/90 от пролета. Включение в работу мембраны продольных ребер, способных воспринимать изгибающие моменты, стабилизирует форму покрытия, но не исключает волнообразное искривление мембраны

412

на участках между ребрами. Для устранения подобного изгиба предусматривают легкие поперечные ребра с шагом порядка удвоенного расстояния между продольными ребрами.

В состав сечения ребер при расчете включают часть мембраны, приходящуюся на одну нить. В остальном расчет покрытия не отличается от расчета однопоясных систем.

Интересный пример использования цилиндрических мембран с безызгибной работой опорного контура на постоянную нагрузку реализован в покрытии универсального спортивного зала на 5000 зрителей в Измайлове (Москва), сооруженного к Олимпийским играм 1980 г. Основной зал размером 66×72 м перекрыт одной мембраной, тренировочный размером 36×72 м - двумя мембранами. Впоследствии такие покрытия получили названия мембранно-лучевых. На их основе разработаны конструктивные схемы зданий повторного применения для предприятий торговли. Эти системы представляют собой 4 сопряженные цилиндрические оболочки (рис. 8.47), укладываемые по двум сторонам на провисающие диагональные полосы (лучи) и по третьей - на серповидный опорный контур. Лучевые элементы в продольном направлении выполняют из двух частей, которые могут перемещаться друг относительно друга в плоскости покрытия. Это дает возможность, меняя зазор между частями лучей, регулировать форму поверхности оболочки.

Собранное на земле плоское покрытие крепится по концам лучей к подъемным устройствам и поднимается в проектное положение. После отрыва плоского покрытия от земли части лучевых элементов раздвигают на фиксированную величину, при этом первоначально плоские сектора мембраны прогибаются под действием собственного веса и приобретают

Рис. 8.47. Мембранно-лучевая система покрытия

413

цилиндрическую поверхность. При достижении заданной геометрии части лучей сваривают между собой стопорными планками, поднимают покрытие на проектную отметку и заваривают зазоры в лучах клиновидными вставками.

Распор в лучевом диагональном элементе от постоянной равномерно распределенной нагрузки можно определить по формуле

где g - постоянная нагрузка на покрытие; l_а и l_b - размеры сторон покрытия; f_a и f_b - стрелы провеса наружных краев цилиндрических мембран у опорного контура;

f - стрела провеса диагонального элемента.

Как уже отмечалось, цилиндрические мембраны имеют нулевую гауссову кривизну. При круглом плане здания этому условию будет соответствовать коническая оболочка.

414