7.2. Возведение зданий, перекрытых куполами

Стальные купола бывают ребристыми, ре­бристо-кольцевыми и сетчатыми.

Ребристый купол состоит из отдельных плоских или пространственных ребер, расположенных в радиальном направлении, связанных понизу и по­верху опорными кольцами. Верхние пояса ребер образуют поверхность вращения (сфе­рическую или параболическую). Между ребрами укладывают кольцевые прогоны, на которые опирается кровельный настил.

В ребристо-кольцевом куполе коль­цевые прогоны соединяются с ребрами более жестко, и разгружающее влия­ние колец значительно снижает усилия в радиальных ребрах.

Сетчатый купол образуется включе­нием во все панели ребристо-кольцево­го купола дополнительных связей, что приводит к значительному увеличению жесткости системы и улучшению рабо­ты на несимметричные нагрузки.

Купола из стальных конструк­ций (рис. 7.6, а) монтируют с помощью центральной мачты с кольцом вверху, на которое опираются верхними концами ребра купола. Мачту, оснащенную стремянками и подмостями, и сборные конструкции купола поднимают одним или двумя самоходными кранами. Пологие купола про­летами 40-50 м монтируют кран-мачтами, используя их в качестве вре­менных центральных опор (рис. 7.6, б). Раскружаливание купола осу­ществляют путем ослабления клиньев в опорной клетке под основанием мачты. При демонтаже мачту крана разрезают ниже и выше верхнего кольца купола; отрезанные части убирают, а участок, вваренный в верх­нее опорное кольцо, остается составной частью конструкции купола.

На рис. 7.7 представлена схема возведения ребристого купола цирка пролетом 64,5 м. Конструкции монтируют с помощью радиально-поворотного грузоподъемного устройства, скомплектованного из элементов козлового крана. В центре купола устанавливают временную центральную металлическую башню-опору, которая опирают на бетонное монолитное основание манежа. Монтаж начинают с установки на временной опоре верхнего опорного кольца купола. Между рабочей площадкой на времен­ной опоре и опорным кольцом устанавливают домкраты для воз­можности выверки его по высоте и раскружаливания конструкции купола после его окончательной сборки.

Рис. 7.6. Монтаж куполов из стальных конструкций: а — купол спортивного зала; б — купол панорамного кинотеатра; 1 — мачта; 2 — кольцо, монтируемое вместе с мачтой, 3 — ванта

После выверки верхнего опорного кольца монтируют предварительно укрупненные на всю длину ребра купо­ла. Ребра монти­руют в порядке, исключающем одно­стороннюю нагрузку на временную опо­ру. Сначала устанавливают одну ферму против другой, затем две другие по диа­метру, перпендикулярному к первым двум. Далее в каждом из четырех сек­торов монтируют по одной ферме, рав­номерно образуя всю поверхность ку­пола.

Рис. 7.7. Схема монтажа ребристого купола: 1 — подкрановая кольцевая эстакада для радиально-поворотного грузоподъемного устройства; 2 — нижнее опорное кольцо купола; 3 — ребра купола с козырьком; 4 — верхнее опорное кольцо купола; 5 — домкраты; 6 — временная опора; 7 — грузоподъемное радиально-поворотное устройство

Если фермы гибкие из плоскости, их либо укрупняют по две с распорка­ми и связями, либо, сохраняя описан­ный порядок, устанавливают вначале не по одной, а по две фермы, соединяя их связями в жесткий блок.

Сетчатые купола не имеют установившихся схем монта­жа вследствие разнообразия их конструктивных решений.

Железобетонные купола обычно выполняют в двух конструктивных решениях: 1) ребристые, состоящие из радиально расположенных криволинейных ребер, опирающихся нижним кон­цом на наружное опорное кольцо, верхним — на внутреннее цент­ральное; по радиальным ребрам укладывают криволинейные прого­ны, образующие концентрические кольца, а по прогонам монтируют плиты; 2) безребристые (гладкие) купола монтируют без системы радиальных ребер и прогонов непосредственно из плит, соединяе­мых между собой по кольцевым и радиальным швам. Купола небольших диаметров могут возводиться из плит-лепестков секторного очертания с опиранием их на верхнее и нижнее опорные кольца. Лепестки выполняются в виде цельного элемента двоякой кривизны или предварительно собираются из нескольких с установкой монтажных затяжек.

На рис. 7.8 показана схема возведения купола цирка из предварительно укрупненных плит. Колонны поддерживают наружное монолитное железобетонное кольцо, на которое опирается купол диаметром 43,5 м. Купол состоит из 96 трапециевидных ребристых плит-оболочек двоякой кривизны. Другим концом оболочки опира­ются на центральное монолитное железобетонное кольцо с внут­ренним диаметром 13 м, которое бетонируют на проектной отмет­ке на временной опоре.

Рис. 7.8. Схема монтажа покрытия цирка: 1 — ось пути башенного крана; 2 — временная опора; 3 — центральное кольцо; 4 — башенный кран; 5 — наружное железобетонное кольцо; 6 — временная затяжка плиты-оболочки; 7 — катучие подмости

Плиты оболочки до подъема укрупняют из двух плит на стен­де, обеспечивающем проектную кривизну и для восприятия распо­ра ставят две затяжки. После сварки стыка между плитами затяжки натягивают винтовыми стяжками. Подъ­ем и установку укрупненных плит выполняют башенным краном, перемещающимся по кольцевым путям вокруг здания. Подъем па­нелей производят траверсой за 4 точки.

Поставленные плиты закрепляют к кольцам и между собой сваркой выпусков арматуры. Швы между плитами замоноличива­ют. После набора бетоном 70% прочности ослабляют натяжение затяжек и затем их снимают, работая с катучих подмостей, и рас­кружаливают купол путем опускания стоек центральной опоры гидравлическими домкратами.

Ребристые железобетонные купола возводят аналогично стальным.

Безребристые купола возводят кольцевыми ярусами из сборных железо­бетонных панелей навесным способом. Монтаж ведут в направлении к вершине купола. Каждый из кольцевых ярусов после полной сборки обладает несущей способ­ностью и служит основанием для вышележащего яруса. При монта­же каждая плита яруса удерживается в проектном положении с помощью шпренгельного монтажного приспособления (рис. 7.9, б), которое со­стоит из металлической стойки, упирающейся в плиту ранее смон­тированного яруса (при монтаже плит первого яруса стойки упи­рают в устойчивые нижележащие конструкции) и имеющей оттяж­ки. Верхняя оттяжка со стяжной муфтой закрепляется за монтируе­мую плиту (с помощью стяжной муфты регулируют наклон плиты в куполе), а нижняя оттяжка крепится к плите смонтированного яруса. Установку плит, подаваемых краном, производят с наружных навесных подмостей (рис. 7.9, в), перемещаемых по ходу монтажа по ранее смонтированному ярусу плит. Полностью собранный ярус плит с проектным креплением их между собой представляет устойчивую замкнутую оболочку, что позволяет снимать поярусно стойки с оттяжками и использовать их для монтажа плит следующего яруса купола.

Рис. 7.9. Возведение зданий с купольными покрытиями: а — конструкция купола; б — схема временного закрепления панелей купола; в — схема крепления подмостей для возведения купола; 1 — нижнее опорное кольцо; 2 — панели; 3 — верхнее опорное кольцо; 4 — стойка инвентарного приспособления; 5 — оттяжка; 6 — стяжная муфта; 7 — монтируемая панель; 8 — смонтированные панели; 9 — подкос с отвер­стиями для изменения уклона кронштейна подмостей; 10 — стойка для перил; 11 — ригель кронштейна; 12 — проушина для крепления кронштейна к панели

Другим примером навесной сборки служит купольное покрытие диаметром 76 м, схема возведения которого приведена на рис. 7.10. Ступенчатые пане­ли этого покрытия одной ступенью укладываются на замкнутый и замоноличенный нижний пояс. Так как вес нижней ступени несколько больше веса верхней ступени, достаточно временного закрепления панелей монтаж­ными стержнями. Окончательное закрепление осуществляют пу­тем сварки закладных элементов и бетонирования шпоночных анкеров. Установку панелей ведут на радиально противополож­ных позициях через одну, а затем устанавливают промежуточ­ные. После выверки и окончательного закрепления одного поя­са начинают монтаж следующего.

Рис. 7.10. Схема крепле­ния ступенчатой панели купола тбилисского Дворца спорта: 1 — ступенчатая панель; 2 — закладные элементы; 3 — шпоночные анкеры; 4 — анкерные болты; 5 — монтажные болты; 6 — монтажные петли; 7 — сквозные отверстия; 8 — деревянные клинья; 9 — монтажные стержни

Недостатком оболочек указанной конструкции является их двухслойность. Были спроектированы сборные однослойные оболочки, которые позволяют вести монтаж зубчатым методом без поддерживающих подмостей. Плиты при монтаже располагают вразбежку, благодаря чему образуется зубчатый контур. При этом плиты очередного ряда опираются на консольно выступающие части (зубья) плит предыдущего ряда.

Купол над зданием крытого рынка в Донецке также возве­ден без поддерживающих подмостей. Каждую панель пояса поднимали с закрепленным на ней противовесом. После установки на место хвост противовеса закрепляли на замоноличенных поясах купола (рис. 7.11). Для работы монтажников на панелях крепили подмости, внутри были устроены катучие подмости.

Сборные купола навесным способом монтируют также путем после­довательной сборки кольцевых поясов с помощью передвижной метал­лической фермы-шаблона и стоек с подвесками для удерживания сборных плит (рис. 7.12). Для монтажа купола в центре здания устанавливают башенный кран. На башню крана и кольцевой рельсовый путь, расположенный по железобетонному карнизу здания, устанавливают передвижную ферму-шаблон. Башню крана для обеспечения большей жесткости расчаливают четырьмя расчалками.

Рис. 7.11. Схема монтажа купо­ла крытого рынка в Донецке: 1 — катучие подмости; 2 — под­весные металлические подмос­ти; 3 — противовес; 4 — башен­ный кран

Пространственная ферма служит кондуктором при установке плит, которые после укладки на ферму-кондуктор приводят в проектное положение с помощью имеющихся на кондукторе регулировочных винтов и крепят подвесками к мон­тажным стойкам, для чего натягивают подвески стяжными муфта­ми. Монтаж плит купола ведут поярусно, начиная с первого коль­цевого пояса от наружного кольца. После монтажа очередной панели устано­вочные винты фермы-шаблона опускают на 100-115 мм и передвигают ферму-шаблон в новое положение для монтажа смежной панели. После монтажа всех панелей пояса и сварки узлов замоноличивают бетоном стыки. Следующий пояс купола монтируют после приобретения бетоном стыков нижележащего пояса необходимой прочности. По окончании мон­тажа этого пояса снимают подвески с панелей нижележащего пояса для использования их на следующем ярусе плит.

В практике строительства был применен также метод подъема в целом виде покрытий диаметром 62 м, забетонированных на земле, с помощью системы домкратов, установленных на колоннах.

Рис. 7.12. Монтаж купола с помощью передвижной фермы-шаблона: 1 — монтажные стойки; 2 — расчалки стоек; 3 — подвески для удержания плит; 4 — ферма-шаблон; 5 — купол; 6 — расчалки; 7 — панелевоз; 8 — кран