Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ТСП.doc
Скачиваний:
250
Добавлен:
11.03.2015
Размер:
1.44 Mб
Скачать

20. Возведение зданий, перекрытий мембранными металлическими конструкциями

Утеплитель и гидроизоляцию кровли в них укладывают непосредственно на несущую оболочку, не применяя кровельных плит. Полотнища оболочек изготовляют на заводах и доставляют на строительство в виде рулонов, из которых на месте собирают всю оболочку без применения лесов.

В металлических оболочках благодаря их малой толщине напряжения от изгиба пренебрежимо малы по сравнению с напряжениями от их растяжения и обыч­но не учитываются в работе оболочки. Такие оболочки называют безмоментными, или мембранными. Металлическая мембрана, работающая на растяжение, пред­ставляет собой весьма благоприятную конструктивную форму для использования положительных свойств ме­талла, в частности его высокой несущей способности при работе на растяжение. Именно поэтому мембранные покрытия экономичны по расходу металла на единицу перекрываемой площади и могут перекрывать большие пролеты. Кроме того, мембраны менее деформативны, чем аналогичные тросовые системы.

В практике используются мембраны с цилиндричес­кой и конической поверхностью (имеющие нулевую га­уссову кривизну), различные формы провисающих по­верхностей— сферическая, оболочки вращения (имею­щие положительную гауссову кривизну), шатровые и седловидные мембраны (имеющие отрицательную гаус­сову кривизну). Кинематический анализ показывает, что мембраны нулевой и положительной гауссовой кривиз­ны работают подобно изменяемым системам, более деформативны и при некоторых видах нагружений, вызы­вающих в них сжимающие напряжения (например, вет­ровой отсос), могут потерять общую устойчивость.

Мембраны отрицательной гауссовой кривизны не могут потерять общую устойчивость, так как независи­мо от вида нагрузки и ее распределения всегда есть на­правления, в которых мембрана работает на растяже­ние. Поэтому такие покрытия оказываются малодефор­мируемыми, даже не будучи предварительно напряжен­ными.

Жесткость мембранных покрытий (кроме цилиндрических), работающих в двух направле­ниях и воспринимающих сдвиговые усилия, существен­но выше жесткости тросовых систем аналогичной фор­мы. При постоянной нагрузке по интенсивности, близкой к снеговой, положение поверхности мембраны оказы­вается достаточно устойчивым практически при любом размещении на ней снега, и специальная стабилизиру­ющая конструкция оказывается ненужной. Основной недостаток мембран — большая поверхность тонкого ме­талла, подверженного коррозии, если не принимаются соответствующие меры его защиты. И хотя местная кор­розия для мембранных покрытий не очень опасна бла­годаря их огромной живучести из-за пространственной работы, мероприятия по уменьшению опасности корро­зии при эксплуатации сооружений повышают расходы на покрытие.

К недостаткам относится и малая огнестойкость тон­ких мембран. Однако для некоторых сооружений предел огнестойкос­ти мал, в связи с чем приходится применять специаль­ные мероприятия по защите покрытия от огня, что, ес­тественно, увеличивает стоимость покрытия.

Конструкция мембраны обычно состоит из направ­ляющих элементов («постели»), на которые при монта­же укладывают лепестки мембраны, заранее раскроен­ные в соответствии с формой мембраны. Эти лепестки прикрепляют к направляющим элементам. Лепестки мембраны сваривают на заводе, рулонируют и привозят на монтаж в виде готовых рулонов.

Материалом для мембран обычно служит листовая малоуглеродистая или низколегированная сталь толщи­ной 4—6 мм. Чтобы уменьшить опасность коррозии, луч­ше применять атмосферостойкую низколегированную сталь.

Сварка тонких листов мембраны на направляющих в условиях монтажа приводит к появлению в мембране местных выпуклостей — хлопунов. При изменении тем­пературы воздуха в этих местах происходит потеря ме­стной устойчивости листов мембраны, сопровождающая­ся хлопками. Это явление помимо неприятного внеш­него эффекта чревато появлением усталостных явлений в мембране, а потому использование тонкой несущей мембраны в качестве открытой кровли нецелесообразно.

Применение алюминиевых сплавов, имеющих высо­кие коррозионные свойства и прочность, не уступающую прочности стали, позволяет в полной мере использовать преимущества мембранных конструкций, назначая их толщины с учетом полного использования расчетных сопротивлений материала. Однако широкому распро­странению мембранных покрытий из алюминиевых спла­вов препятствуют их высокая стоимость, а также слож­ность сварки тонких алюминиевых листов. Стремление избежать сложности сварки привело к появлению новой конструктивной формы покрытия в виде провисающей оболочки, образующейся из плоской мембраны, которая состоит из переплетенных алюминиевых лент.

Для соединения рулонов, образующих мембрану, на монтаже использовались все три вида соединений: свар­ка, высокопрочные болты и клепка. Наиболее прогрес­сивным способом, по-видимому, следует считать сварку, когда мембранные полотнища соединяют внахлестку друг с другом и с опорным контуром односторонним непрерывным угловым швом с обязательной постанов­кой сварных точек проплавлением.

В качестве направляющих элементов мембраны ча­ще всего применяют крупноячеистую сетку из полосово­го и профильного металла, которая после выполнения монтажных функций включается в состав мембраны и часто служит для нее элементами жесткости и связей. Помимо прямых функций поддержания лепестков мем­браны во время ее монтажа направляющие формируют поверхность мембраны. Прежде чем начать монтаж мембраны (из отдельных лепестков), монтируют сетку из направляющих и регулируют ее поверхность для придания будущей мембране заданной формы. Регули­рование формы сетки легко осуществляется приданием нужной длины ее элементам с помощью специальных приспособлений в месте присоединения элементов к опорной конструкции. Только после выверки формы по­верхности сетки начинают сборку самой мембраны.

Для некоторых типов покрытий возможны сварка мембраны внизу и подъем ее целиком.

Можно также изготовлять мембрану внизу плоской, а затем соответствующим пригрузом при работе мате­риала пролетной части за пределом пропорциональности придавать ей необходимую форму. Этот способ прошел экспериментальную проверку, причем на круглом плане была достигнута ровная провисающая поверхность. На прямоугольном плане загрузка плоской мембраны при­водит к потере устойчивости листа в угловых зонах и образованию складок, что нежелательно. Для висячих покрытий применяют мембраны весьма разнообразной формы. Ниже приведены примеры покрытий, которые отражают главные формы поверхности применяющихся покрытий металлическими мембранами.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]