Мембранное покрытие Советский патент 1981 года по МПК E04B7/14 

(54) МЕМБРАННОЕ ПОКРБ1ТИЕ

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям висячих покрытий общественных и промышленных зданий и сооружений.

Известна конструкция висячих покрытий кругового очертания в плане, включающая опорный контур и прикрепленную к нему тонколистовую мембрану 1.

Недостатком этой конструкции является ограниченная область применения, так как в опорных контурах не круглых в плане висячих покрытий возникают большие изгибающие моменты и в результате конструкция в целом становится не{)ациональной.

Известно также покрытие в виде мембраны криволинейного и многоугольного очертаний в плане, предусматривающее прикрепление мембраны к покрытию гибкими связями с пере енной жесткостью в виде гофров переменного поперечного сечения, стержней. с тарированными пружинами, а также стержней с гайками, имеющими с апорньш контуром переменный по его периметру зазор. Благодаря применению гибких связей с переменной жесткостью можно регулировать величины усилий в опорных контурах не круглых в плане, перераспределять их и этим

существенно уменьшать изгибающие мо менты 2.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является мембранное покрытие, включающее опорный контур и за-- крепленную к, нему по периметру с помощью связей тонколистовую мембрану, прикрепленную к контуру жесткими связями ниже центра тяжести его сечения, а ширина контура и стрела прогиба мембраны составляют не более 1/25 максимального пролета покрытия. Это устройство дает возможность создать мембранное покрытие с малоизгибным опорным контуром любого заданного очертания, в том числе криволинейного и многоугольного в плане 3.

Однако данное изобретение не полностью решает все необходимь1е задачи и не охватывает ряд важных конструкций, а именно конструкции, опертые на часто расположенные колонны или стены и имеющие стрелу прогиба более 1/25 максимального пролета, имеющие большие центрально расположенные отверстия. При опирании контура на часто расположенные колонные в его вертикальном направлении не возникают большие изгибающие моменты, для погашения

которых мембрану всегда необходимо прикреплять ниже центра тяжести сечения контура, что связано с известными трудностями. Необходимость прикрепления мембраны ниже центра тяжести сечения контура тем более отпадает при его опирании на стены, так как при этом в его вертикальной плоскости вообще не возникают изгибающие моменты.

В данном изобретении назначена стрела прогиба покрытия не более 1/25 максимального пролета потому, что такой прогиб является оптимальным. Однако в ряде случаев по архитектурным и иным соображениям стрела может быть увеличина. Таким образом, условия, зафиксированные в данном изобретении не всегда являются рациональными и ограничивающими применение мембранных конструкций. Кроме того, они не предусматривают возможности устройства Б мембране больших отверстий, что необходимо, например, в промышленном и общественном строительстве для создания фонарей. Мембрана с большим центрально расположенным отверстием весьма, целесообразна для покрытий трибун спортивных арен, которые перекрываются малорациональнымв консольными козырьками, имеющими ограниченный вылет.

Цель изобретения - расширение областей применения мембранных покрытий с малоизгибными опорными контурами заданного очертания в плане (в том числе криволинейного и прямоугольного).

Поставленная цель достигается тем, что в мембранном покрытии, включающем опорный контур и закрепленнуюк нему, по периметру жесткими связями тонколистовую мембрану, стрела прогиба мембраны составляет не более J/12 максимального пролета покрытия.

Покрытие может быть выполнено с центральным отверстием площадью до 60% от общей площади покрытия, обрамленным металлическим замкнутым элементом, жестко соединенным с мембраной в центре тяжести своего сечения.

На фиг. 1 изображена схема покрытия многоугольного очертания в плане; на фиг. 2 - схема покрытия овального очертания в плане; на фиг. 3 - вариант закрепления мембраны к опорному контуру по центру тяжести его сечения; на фиг. 4 - то же, ниже центра тяжести сечения; на фиг. 5 - схема покрытия многоугольного очертания в плане с центральным отверстием (контурной линией показан вариант очертания отверстия); на фиг. 6 - схема покрытия эллиптического очертания в плане с центральным отверстием (контуром показан вариант очертания центрального отверстия);на фиг. 7 и 8 - сечения покрытий в вариантах закрепления мембраны к опорному контуру.

Висячее покрытие включает опорный контур 1, ширицой не более 1/25 максимального пролета L покрытия, закрепленную к

нему по периметру с помощью связей 2 (например, сварки) тонколистовую мембрану 3, имеющую стрелу провисания f не более 1/12 максимального пролета L покрытия; мембрана при необходимости погащения изгибающего момента в вертикальной плоскости контура (возникающего при редко расставленных колоннах или их расположением только в углах прямоугольного и многоугольного покрытия) прикреплена к нему ниже центра тяжести его сечения, а при отсутствии такой необходимости по цент ру тяжести сечения контура. Висячее покрытие может иметь центрально расположенное отверстие площадью до 60% от общей площади покрытия, обрамленное металлическим замкнутым элементом 4, жестко соединенным с мембраной в центре тяжести своего сечения, причем очертание отверстия может отличаться от очертания. опорного контура. Мембрана с отверстием, так же как и сплошная, в зависимости от условий опирания опорного контура прикрепляется в центре тяжести или ниже центра тяжести; при этом величина эксцентриситета определяется расчетом.

Стрела, провисания до 1/12 максимального пролета назначена исходя из того, что возводить менее пологие мембранные покрытия нерационально, так как при этом должны быть существенно увеличены кубатура здания и площадь ограждающих конструкций.

Площадь отверстия не ограничивается, однако нецелесообразно делать ее более 60% от общей площади покрытия, так как при этом размер отверстия должен быть более 0,75 пролета (диаметра) покрытия, а ширина мембраны должна быть менее 0,12 пролета. При отверстиях более 60% обычное консольное решение становится конкурентноспособным.

Возможность устройства больших центрально расположенных отверстий, очертание которых в плане не обязательно, и которые должны быть подобными очертанию покрытия (например, прямоугольное покрытие может иметь круглое или любое другое по форме отверстие), подтверждена экспериментальными исследованиями. Опорные контуры эллиптических и прямоугольных покрытий малочувствительны как к характеру нагрузки на мембране, так и к наличию в ней больших центрально расположенных отверстий площадью около 50% при условии, что в этом случае мембрана усиливается внутренним кольцом, расположенным по периметру отверстия и приваренным к мембране в центре тяжести своего сечения. Эти возможности обусловлены свойством саморегулирования и перераспределения усилий в мембранной конструкции, которая под действием поперечной нагрузки существенно изменяет форму своей поверхности, но при этом не вызывает значительных деформаций опорного контура и искажения его

первоначального геометрического очертания в плане, в связи с чем в контуре всегда действуют только однозначные сжимающие напряжения.

Формула изобретения

Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе

Людковского И. Г., М., Стройиздат, 1962.

Г

1

(Риг.2

А Л