Конструктивные решения и технология монтажа мембранных конструкций

Мембранные покрытия позволяют перекрывать пролеты до 200 м при толщине мембраны по условиям прочности до 1,5 мм, а по условиям корозиестойкости — 3−4 мм.

Формы мембранных покрытий весьма разнообразны.

Распор воспринимается элементами здания, оттяжками или замкнутым контуром (кольцо, овал, прямоугольник), который опирается на колонны или арочные опоры.

Основная проблема, возникающая при применении мембранных (как и других подтипов висячих конструкций) покрытий, — необходимость стабилизации поверхности (стальной лист практически не сопротивляется изгибу).

Стабилизация может быть достигнута:

• — пригрузом покрытия. Например, используют массу утеплителя и бетонной рубашки для того, чтобы собственный вес покрытия превышал ветровой отсос;
• — использованием системы оттяжек для напряжения покрытия и, следовательно, его стабилизации;
• -использованием системы продольных ребер, способных воспринимать изгибающие моменты и стабилизировать форму поверхности покрытия;

Монтаж мембранных покрытий может выполняться как из отдельных металлических полос, так и из укрупненных блоков.

Рис. 12 Схемы различных способов стабилизации поверхности мембранного покрытия:

а — с помощью оттяжек; б — с использованием системы продольных ребер; в — с использованием лент-оттяжек; 1 — внешнее опорное кольцо; 2 — внутреннее опорное кольцо 3, 7 — оттяжки; 4 — мембрана; 5 — продольные гибкие ребра; 6 — поперечные жесткие ребра; 8 — ленты продольного направления; 9 — ленты поперечного направления; 10 — узлы крепления лент поперечного на правления к опорному контуру

Разработан ряд относительно простых способов крепления листовых мембран к элементам металлического и железобетонного опорного поясов.

Рис. 13 Варианты крепления мембраны к металлическому (а) и железобетонному (б) элементам опорного контура: 1 — металлическая распорная балка; 2а — железобетонная распорная балка; 26 — металлическая косынка; 3 — болтовой шарнир; 4 — тяга; 5 — стальная полоса; 6 — лист мембраны; 7 — стяжной болт; 8 — верхний прижимной элемент; 9 — фрикционная лента (или корундовая крошка на эпоксидном клее)

На рис. 14 показан пример сборки мембранного покрытия из ленты шириной 740 см, толщиной 4 мм. Ленты из стали 10Г2С1 сваривали из отдельных листов и рулонировали в заводских условиях. Свернутый рулон доставляли на строительную площадку, укладывали непосредственно за опорным контуром строящегося объекта (участок Б), разворачивали и лебедкой с помощью полиспастов подтягивали к противоположной стороне опорного контура (участок А). Здесь торец листа закрепляли. Затем листу придавали требуемый прогиб и крепили к распорной балке на участке А. Следующую и остальные полосы укладывали внахлест с перепуском до 140 мм. Смежные листы сваривали сплошной либо прерывистой сваркой. Чтобы обеспечить плотное прилегание свариваемого участка, в полотнищах прорезали отверстия диаметром 40 мм, в них пропускали стержень диаметром 20−25 мм с крюком на конце и им, с помощью реечных домкратов, стягивали смежные ленты.

Технология монтажа мембранных покрытий из укрупненных блоков зависит от степени и характера их укрупнения. Известны решения, когда мембранное покрытие монтировали из полотнища размером 65Ч59 м, соответствующим габаритам перекрываемого зала. Полотнище сваривали непосредственно в зоне монтажа, усиливали по диагонали и массой около 200 т поднимали за углы восемью электромеханическими подъемниками грузоподъемностью по 50 т, установленными попарно в каждом углу зала на балки, опирающиеся на железобетонный опорный контур.

На рис. 15 показана схема монтажа мембранного покрытия, эллиптического в плане сооружения, из укрупненных пространственных блоков массой до 43 т. Блоки первого типа включали две радиальные стабилизирующие фермы покрытия со связями и прогонами, соединяющими их; блоки второго типа представляли собой.

листовые лепестки-мембраны. Их монтировали после установки и включения в работу всех стабилизирующих ферм. Распор покрытия рассматриваемого сооружения воспринимали наружным и внутренним опорными кольцами.

Рис. 15 Схема монтажа мембранного покрытия укрупненными блоками: а — разрез; б — план; 1 — шевр-установщик; 2 — стенд для укрупнительной сборки блоков; 3 — траверса-распорка для подъема блока и предварительного его напряжения с помощью натяжного (5) устройства; 4 — укрупненный блок; 5 — натяжное устройство; 6 — монтажный кран БК-1000; 7 — центральное опорное кольцо; 8 — центральная временная опора; 9 — домкратное устройство; 10 — симметрично монтируемые блоки и аналогичный демонтаж траверс

Монтаж блоков покрытия первого и второго типов осуществляли башенным краном БК-1000, установленным в центре сооружения, и двумя шеврами-установшиками, перемещавшимися по рельсовым путям шириной 5 м, уложенным на эстакаде по наружному опорному контуру. Внутреннее опорное кольцо опиралось на временную опору.

Сборку ферменных блоков и листовых лепестков осуществляли на трансформируемых (в зависимости от длины элементов) стендах.

Подъем блоков стабилизирующих ферм осуществляли специальной траверсой-распоркой, воспринимавшей распор (перед подъемом блоки частично напрягали). Траверсы демонтировали, передавая распор на опорный контур лишь после монтажа всех ферменных блоков; демонтаж производили одновременно на четырех симметрично установленных блоках. Затем монтировали лепестки мембраны.

После проектного закрепления всех элементов покрытия производили его раскружаливание (освобождалась центрально установленная временная опора) и плавное включение в работу.