ВИСЯЧЕЕ ПОКРЫТИЕ ЗДАНИЙ ИЛИ СООРУЖЕНИЙ Российский патент 1998 года по МПК E04B7/14 

Изобретение относится к области строительства и может быть применено при устройстве покрытий зданий или сооружений.

При устройстве висячих (в том числе мембранных) покрытий (металлических, пленочных, тентовых) широко применяют вантовые системы для стабилизации геометрии.

Прототипом предлагаемого изобретения является висячее покрытие зданий или сооружений (авт.св.СССР N 169227, заявл.11.09.63), состоящее из металлической или пластмассовой мембраны и прикрепленных к ней снизу напрягающих вантов. Создание постоянного усилия в напрягающих вантах (преднапряжение) производят с помощью оттяжек либо грузов, нагружающих ванты.

Существенным недостатком этой конструкции является возможное неравномерное натяжение мембраны в процессе ее преднапряжения. Этот недостаток конструкции проявляется при редкой расстановке напрягающих оттяжек, что заставляет усиливать опорные части продольными и поперечными элементами. В еще большей степени неравномерности натяжения мембраны и напрягающих вантов проявляются при натяжении конструкции путем перемещения элементов опорного контура (см., например, авт.св.СССР N 692955 от 23.02.77, "Складное покрытие"). В этом случае погрешности в длинах отдельных вантов и элементов мембраны (даже в пределах допустимых отклонений) приводят к существенным искажениям геометрии покрытия и, как следствие этого, к неравномерному распределению усилий в его элементах.

Целью предлагаемого решения является уменьшение возможной неравномерности натяжения отдельных элементов покрытия при монтаже и их перегрузке в процессе эксплуатации.

Достигается это тем, что напрягающие ванты образуют двухпоясную вантовую форму, пояса которой соединены решеткой с податливыми пружинными связями. Таким образом, погрешности в длинах отдельных вантов и элементов мембраны компенсируются деформациями пружинных связей, в результате чего происходит выравнивание экстремальных усилий в элементах конструкции. Кроме этого, наличие пружинных связей в решетке позволяет компенсировать неточности натяжения вантов в процессе преднапряжения конструкции, в особенности, когда преднапряжение производят путем перемещений элементов опорного контура. В последнем случае, когда перемещения опорного контура значительны (например, в трансформируемых покрытиях или при больших пролетах), целесообразно устройство в верхнем и(или) нижнем поясах ферм податливых пружинных вставок, которые увеличивают деформативность вантовых ферм, что позволяет компенсировать неточности их преднапряжения. С целью возможного дополнительного регулирования усилий в элементах покрытия и их выравнивания может предусматриваться крепление мембраны к опорному контуру регулируемыми по длине связями.

На фиг. 1 показан поперечный разрез висячего покрытия с креплением решетки пружинными связями; на фиг.2 - конструкция пружинной связи; на фиг. 3 - график деформаций элементов конструкции с пружинными связями и без них; на фиг.4 - поперечный разрез покрытия с пружинными вставками в поясах фермы.

Покрытие фиг.1 состоит из элементов опорного контура 1 (например, балок или ферм), мембраны 2 и преднапряженных вантовых ферм 3. Элементы опорного контура опираются на стены здания 4 (либо другие опорные конструкции) и могут по ним перемещаться на катковых опорах 5, если покрытие трансформируемое. Элементы опорного контура 1 могут быть криволинейными с выпуклостью вверх либо вниз. В зависимости от этого покрытия представляет собой отрицательной либо положительной Гауссовой кривизны.

Мембрана соединена с вантовой фермой пружинными связями 6. Пояса фермы связаны между собой решеткой с пружинными связями 7.

Пружинная связь имеет существенно большую деформативность, чем соединяемые его элементы конструкции. Принципиальное конструктивное решение связи показано на фиг. 2. Здесь 8 - соединяемые связью элементы покрытия (например, элементы решетки), работающие на растяжение с усилием S. Этот элемент конструкции разрезается, а его концы образуют нахлестку на величину Δ_c, где устанавливают пружину 9. При действии усилия S концы нахлестки сближаются и сжимают пружину. Между величинами S и Δ_c существует соотношение S = KΔ_c, где K - коэффициент упругости пружины. Задаваясь величиной нахлестки Δ_c и параметрами пружины, подбирают требуемую податливость связи из условия, чтобы Δ_c> Δ_н, где Δ_н- - ожидаемая неточность монтажа элемента конструкции, в котором установлена пружинная связь. Таким образом, пружинные связи увеличивают деформативность соответствующего элемента конструкции, что позволяет компенсировать неравномерности натяжения отдельных элементов конструкции при монтаже и их перегрузки в процессе эксплуатации. На фиг.3 указанные соотношения показаны на графике в координатах ΔS. Здесь пунктирная линия показывает деформации элемента конструкции без пружинных связей, сплошная линия отвечает деформациям элемента с пружинной связью. Из графика видно, что при неточности монтажа Δ_н разброс усилий составит малую величину ΔS_п в системе с пружинными связями и значительно большую величину ΔS_ж в системе без связей.

В случаях, когда перемещения опорного контура значительны (в трансформируемых покрытиях или при больших пролетах) предусматривается устройство (фиг. 4) в верхнем и/или нижнем поясах вантовых ферм 3 податливых пружинных вставок 10. Их конструктивное решение принципиально не отличается от показанного на фиг. 2. При этом пояса ферм соединяются жесткими связями.

С целью возможного дополнительного регулирования усилий в элементах покрытия и исключения неравномерности их натяжения предусматривается вариант конструкции покрытия с креплением к опорному контуру регулируемыми по длине связями обычной конструкции, например с помощью болтовых соединений либо с помощью шнурования, если мембрана выполнена из тканевого или пленочного материала.

Изобретение относится к области строительства, в частности к висячим покрытиям зданий или сооружений как стационарных, так и трансформируемых в процессе эксплуатации. Техническая задача заключается в уменьшении неравномерности натяжения отдельных элементов покрытия при монтаже и их перегрузки в процессе эксплуатации, особенно при использовании для мембраны сильно деформируемых материалов (пластмассовых, тентовых), а также для большепролетных покрытий. Покрытие включает мембрану (металлическую, пластмассовую, тентовую), прикрепленную к опорному контуру, нижняя часть которой подкреплена двухпоясными вантовыми фермами. Крепление решетки к поясам фермы и крепление мембраны к фермам производят податливыми пружинными связями, жесткость которых при растяжении существенно меньше жесткости соединяемых элементов. Это позволяет уменьшить возможную неравномерность натяжения элементов покрытия при монтаже и их перегрузки в процессе эксплуатации. Предложен вариант конструктивного решения, в котором соединение поясов ферм выполняется жесткими связями, а в верхнем и/или нижнем поясах фермы устраивают податливые пружинные вставки. Крепление мембраны к опорному контуру может быть жестким либо регулируемым. 2 с. и з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Висячее покрытие зданий и сооружений, включающее мембрану, прикрепленную к опорному контуру, к нижней части которой прикреплены напрягающие ванты, отличающееся тем, что напрягающие ванты образуют двухпоясную вантовую ферму, крепление решетки к поясам которой и крепление мембраны производят податливыми пружинными связями. 2. Висячее покрытие зданий и сооружений по п.1, отличающееся тем, что мембрану крепят к опорному контуру регулируемыми по длине связями. 3. Висячее покрытие зданий или сооружений, включающее мембрану, прикрепленную к опорному контуру, к нижней части которой прикреплены напрягающие ванты, отличающееся тем, что напрягающие ванты образуют двухпоясную вантовую форму, пояса которой соединены жесткими связями, а в верхнем и/или нижнем поясах формы устраивают податливые пружинные вставки. 4. Висячее покрытие по п. 3, отличающееся тем, что мембрану крепят к опорному контуру регулируемыми по длине связями.