Строительство гражданских и промышленных зданий

Пространственные покрытия от плоскостных отличаются тем, что тонкая плита оболочки работает преимущественно на сжатие, а растягивающие усилия рационально сосредоточены в контурных элементах, причем все эти элементы работают в разных плоскостях. На рис, 9.22, 9.23 даны примеры гражданских зданий с применением пространственных конструкций покрытия. Основными видами пространственных покрытий являются оболочки, складки и шатры висячие и пневматические.
Оболочки бывают одинарной и двоякой кривизны. Первые представляют собой цилиндрические или конические поверхности. Оболочки двоякой кривизны могут быть и оболочками вращения с криволинейной образующей (купол, гиперболический параболоид, эллипсоид вращения, поверхность тора и др.). На рис. 9.24 показаны основные формы сводов.
По структуре оболочки бывают гладкие, волнистые, ребристые и сетчатые (рис. 9,25). Они могут быть монолитными и сборными. В сборных конструкциях помимо железобетона используют асбестоцемент, металл и пластик.

Ребристыми являются те оболочки, у которых тонкая криволинейная стенка усилена ребрами (рис. 9.25, к). Сетчатые оболочки состоят только из ребер или из стержней, промежутки между которыми заполняют ненесущим   материалом   (стеклопластиком, пленкой и др.). Гладкие железобетонные оболочки выполняют всегда монолитными. При изготовлении монолитных оболочек наиболее сложным является подготовка криволинейной опалубки и устройство лесов, что сопряжено со значительным расходом материалов и с большими трудозатратами. Железобетонные и металлические оболочки применяют для устройства покрытий пролетом до 100 м, а иногда и более.

Рис. 9.24. Основные формы сводов:
а — гладкий свод и его опори ыс реакции, б - ребристый, в—d — сомкнутый, е — зеркальный, ж - цилиндрический, и - крестовый

Цилиндрические оболочки (рис 9.25, а, 6) опираются на торцовые и промежуточные диафрагмы, которые жестко с ними связаны и обеспечивают тем самым устойчивость всей оболочки. Бочарные оболочки (рис. 9.25. е,ж) в отличие от цилиндрических имеют продольную ось не прямолинейную, а изогнутую по кривой с выпуклостью кверху, которая чаще всего очерчена по окружности. Сферические оболочки представляют собой часть поверхности шара и чаще всего имеют форму купола, опирающегося по всему периметру или на отдельно стоящие опоры, расположенные по периметру. Они могут быть монолитными и сборными,

Рис, 9.25. Своды-оболочки: а — цилиндрическая, 6 — цилиндрическая многоводно пая, в — сплошная диафрагма жесткости, г — рамная диафрагма, д — арочная диафрагма, е, ж — бочарный свод-оболочка» и - схема монтажа. бочарного свода, к — сетчатые оболочки, 1 — оболочка, 2 — диафрагма жесткости, 3 — ребро жесткости, 4 — подвески, 5 — затяжки

Складки и шатры — пространственные покрытия, образованные плоскими взаимно пересекающимися элементами (рис. 9.26). Складки обычно состоят из ряда повторяющихся в определенном порядке поперек пролета элементов, опирающихся по краям на диафрагмы жест-кости. Шатры перекрывают прямоугольное в плане пространство смыкающимися кверху с четырех сторон плоскостями. Толщина плоского элемента складки должна быть не менее 1/200 пролета, высота — не менее 1/20, а ширина грани — не менее 1/5 пролета. Их применяют для зданий пролетом до 40 м.

Рис. 9.26. Складки и шатры:
а — складка пилообразная,, б— то же, трапециевидного профиля, в —то же, из однотипных треугольных плоскостей; г — шатер на прямоугольном основании с плоским верхом, д — складка сложного профиля, « — многогранный складчатый свод, ж — складка-тапитель, и — четырехгранный шатер, к — многогранный шатер, а — складчатый купол, м — сборная складка призматического типа, н — сборная стяжка с затяжками

Висячие покрытия отличаются наиболее экономичным расходом металла, который работает только на растяжение (рис. 9.27). Расход стали на 1 м^З висячего покрытия пролетом 70...80 м составляет 10... 15 кг, тогда как применение металлических ферм или рам для перекрытия такого пролета потребовало бы расхода металла 80...120 кг.
Пневматические покрытия (рис. 9.28) позволяют перекрывать пролеты до 30 м и бывают трех основных видов: возду-хоопорные оболочки, пневматические каркасы и пневматические линзы.

Воздухоопорные оболочки представляют собой баллоны из прорезиненной или синтетической ткани, внутри которых создается давление воздуха 0,002...0,005 МПа. Эксплуатируемое помещение находится внутри утого баллона и попасть в него можно только через шлюз. Этот вид покрытия широко применяют для устройства спортивных сооружений, полевых лабораторий и др. Незначительного давления люди обычно не испытывают.
Пневматические каркасы, которые представляют собой удлиненные баллоны с избыточным давлением воздуха 0,03...0,07 МПа, изготовляют чаще всего в виде арок. Ряд арок представляет собой непрерывный свод. При установке опор с шагом 3...4 м поверх натягивается водонепроницаемая ткань.
Пневматические линзы представляют собой большие подушки, надутые воздухом       с       избыточным        давлением 0,002...0,005 МПа, подвешенные своими краями к жеслсой каркасной конструкции. Их используют для устройства летних театров и других зрелищных сооружений временного или передвижного характера.

Рис. 9.27. Висячие предварительно напряженные покрытия облегченного типа:
а — седловидное по аркам, 6 — то же, с они ран ием на изогнутый контур, е — гиперболический параболоид (гипар) с жестким контуром, г - то же, с контуром в виде троса-подбора, д - то же, по вертикальным иркам, е — покрытие с; оттиранием на жесткий опорный диск или объем и наклонную арку, ж — тентовое покрьгтис с огшранием на жесткий диск и устойчивую стенку, и — то же, е опирая ием на несущие и стабилизирующие тросы, к — покрытие, опертое по продольной оси на два глазных троса пролетом 126 м, 1 - несущие тросы, 2 — предварительно напряженные стабилизирующие тросы, 3 — жесткий опорный контур, 4 — оттяжки, 5 — стойки-оттяжкн, б — опорные мачты, 7 — трос-подбор, 8 — опорные арки, 9 — опорный объем, 10 — тент, 11 — устойчивая стена, 12 — опорный узел, 13 — железобетонные балки-распорки, 14 — главные тросы, поддерживающие сетчатое покрытие

Рис. 9.28. Типы пневматических покрытий:
а, 6 — воздухоопорные, в — пневматическая линза, г — фрагменг стеганой конструкции, д, е — каркасные пневматические сводчатые покрытия, ж — пневматический арочный купол, 1 — воздухонепроницаемая оболочка, 2— окно-иллюминатор из органического стекла, 3 - анкеры-штопоры для крепления к грунту, 4 — шлюз, 5 — «тяж-простежка», 6 — стальной опор-вый пояс линзы, 7 — растяжка для придания продольной устойчивости и поддержки тента покрытия