Плоские пространственные покрытия современных зданий металлических конструкций (стр. 2 из 4)

3 Технология возведения пространственных покрытий

Весьма эффективные решения пространственнных покрытий могут быть получены при использовании особой разновидности железобетона — армоцемента. Армоцементные конструкции являются весьма тонкостенными — толщина стенок составляет 20—30 мм. Их изготовляют из обычного мелкозернистого бетона (с крупностью зерен до 5 мм) и арматуры в виде частых тонких тканых или сварных проволочных сеток, равномерно распределенных по сечению элемента. Диаметр проволоки таких сеток составляет 0,5—1,2 мм, шаг стержней в сетке 6—12,5 мм.
Наиболее распространенная область применения армоцемента в покрытиях — тонкостенные и складчатые своды пролетами 12 ООО—42 ООО мм, изготовляемые методом послойного формирования. Этот метод обеспечивает совмещение операций армирования и бетонирования в единый механизированный процесс, а также высокую плотность бетона и точность изготовления изделия. На рис. 9.18, а показан армоцементный волнистый свод над бассейном. В волнах свода, закрытых сверху плитой, устроена приточная раздача воздуха.
Очень интересны как в архитектурном, так и в конструктивном отношении покрытия в виде плит регулярной структуры из армоцементных элементов, разработанные ЛенЗНИИПом. Эта конструкция (рис. 9.18, б) широко применяется в покрытиях зальных помещений (актовых и спортивных залов, наземных павильонов станций метро, ресторанов, учебных аудиторий, магазинов и т. п.).
В основу конструкции положены два элемента — пирамидальная (1500X1500 мм, высотой 900 мм) и ребристая плита. В промежутках между пирамидами прокладываются инженерные коммуникации (электропроводка, воздуховоды и т. д.). Из гипсолитовых плит, закладываемых между пирамидами, образуются каналы для раздачи и забора воздуха. Монтаж покрытий ведется укрупненными блоками размером до 12 ООО мм. Из этих элементов могут образовываться покрытия с произвольным планом пролетов до 24 ООО мм.
Пространственные покрытия, представляющие собой цельносваренную структурную конструкцию, монтируют методом подъема в целом виде. Укрупнительную сборку и сварку покрытия выполняют на спциальных рельсовых и шпальных клетках высотой 1,2 м с домкратными устройствами, обеспечивающими возможность точной выверки положения элементов по вертикали.
Для подъема покрытий на оголовок каждой из опорных колонн либо временных стальных мачт устанавливают гидравлические домкраты, штоки которых присоединены к специальным монтажным обоймам, прикрепленным к покрытию и охватывающим колонны, или применяют леточные гидравлические подъемники. Мачты, состоящие из четырех стоек, попарно охватывающих бортовые балки, устанавливают в местах крепления постоянных стальных колонн. Для пропуска двух монтажных стоек сквозь настил в последнем предусмотрены специальные отверстия. Перед подъемом покрытия к нижним полкам бортовых балок подвешивают шарнирно колонны, располагая их в наклонном положении наружу.
По мере подъема покрытия подвешенные колонны выравнивают, пока они не займут вертикального положения. Подъем покрытия производят в три этапа. Сначала покрытие поднимают с опорных клеток на высоту 1 м и оставляют в этом положении в течение времени, необходимого для проверки надежности работы домкратов, прочности подвесок и для некоторой упругой осадки всей системы. Затем покрытие поднимают на полную высоту стальных колонн. После выверки вертикального положения всех колонн покрытие поднимают еще на 15 см, что позволяет закрепить опорные шарнирные части между оголовками стоек и нижней полкой бортовых балок

Железобетонные пространственные конструкции покрытий и перекрытий зданий и сооружений ( опыт проектирования и строительства )

Рис. 1. Типы сборных железобетонных пространственных конструкций покрытий

В послевоенные годы железобетонные пространственные конструкции получили значительное развитие, увеличился также объем проектирования и строительства с их применением. Особое внимание в эти годы уделялось сборным конструкциям из элементов заводского изготовления для массового использования в промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданиях и сооружениях. Широкое экспериментальное строительство позволило проверить на практике различные конструктивные решения оболочек и складок покрытий, выявить их достоинства и недостатки. При шаге колонн 12 м и пролетах 18 - 36 м применяли типовые конструкции в виде длинных (рис. 1, а) и коротких цилиндрических оболочек (рис. 1, б), собираемых из ферм и панелей, аналогичных плоскостным ребристым конструкциям, а также оболочки в виде гиперболических параболоидов (рис. 1, д) и пологие оболочки положительной гауссовой кривизны (рис. 1, в), которые в дальнейшем стали использовать в качестве типовых для покрытий с шагом колонн 18 и 24 м. При квадратной сетке колонн размером от 18 до 36 м применяли пологие оболочки положительной гауссовой кривизны (рис. 1, г ) и оболочки в виде гиперболических параболоидов (рис. 1, е). На ряде объектов покрытия выполняли в виде волнистых и складчатых сводов с опиранием на подстропильные балки (рис. 1, з), а также с применением предварительно напряженных гиперболических панелей-оболочек 3x18 м и панелей-оболочек 3x12 м, 3x18 и 3x24 м "на пролет здания" (рис. 1, и). Для круглых в плане зданий использовали купола (рис. 1, ж) и висячие покрытия, а для большепролетных сооружений (до 100 м ) - составные оболочки, тонкостенные волнистые покрытия из армоцементных элементов заводского изготовления, сборные железобетонные оболочки положительной гауссовой кривизны с промежуточными ребрами жесткости и своды бочарного типа [1].

Из перечисленных конструкций наибольшее применение получили длинные цилиндрические оболочки, панели-оболочки "на пролет здания", оболочки положительной гауссовой кривизны на квадратном и прямоугольном планах, а также висячие и составные оболочки.

Ниже представлены некоторые конструктивные формы железобетонных пространственных конструкций.

Купола. Выдающимся для своего времени (1934 г.) является сооружение гладкого железобетонного купола театра в Новосибирске. Купол представляет собой сферическую оболочку радиусом 30 м, часть которой срезана сценической коробкой, диаметр основания купола 56 м, толщина 8 см [2].

Наиболее часто встречающаяся разрезка купола на сборные элементы принята в проекте ребристо-кольцевого купола пролетом 43,8 м, предназначенного для покрытий зданий типового цирка. Поверхность купола, состоящая из двух ярусов, образована 96 криволинейными ребристыми железобетонными панелями. В центре купола имеется верхнее опорное кольцо диаметром 13 м из железобетона. Распор купола воспринимается нижним опорным кольцом и панелями покрытия окружающих купол пристроек [1].

Представляет интерес здание цирка, выполненное в виде двух сборных железобетонных складчатых усеченных конических оболочек, соединенных между собой по большим основаниям распорным кольцом диаметром 72 м [1]. Проект разработан в ЗНИИЭП им. В.А. Мезенцева, а здания цирков построены в Бишкеке и Ашхабаде в зонах 9-балльной сейсмичности.

Оболочки нулевой и положительной гауссовой кривизны. В 70-х годах при строительстве покрытий зданий с шагом колонн 12 м и пролетами 18 и 24 м широко использовали сборные предварительно напряженные цилиндрические оболочки двух типов, различающиеся по способу членения на сборные элементы. Один тип оболочек собирали из криволинейных ребристых панелей 3x12 м и преднапряженных бортовых балок, другой - из криволинейных ребристых панелей длиной на половину волны оболочки с примыкающими к ним частями бортовых балок. Последующее напряжение бортовых балок производили на месте строительства. Всего построено свыше 400 таких оболочек [3].

Еще большее применение в строительстве получили предварительно напряженные панели-оболочки типа КЖС "на пролет здания" шириной 3, длиной 18, 24 и 30 м. Конструкция представляет собой криволинейные ребра-диафрагмы, соединенные полкой толщиной 30 мм [4]. Геометрическая форма конструкции обусловливает постоянство усилий в сжатой и растянутой зонах. Общая площадь покрытий гражданских и промышленных зданий, построенных из таких панелей-оболочек, составила около 3 млн. м².

Рис. 2. Типовые сборные железобетонные оболочки покрытий положительной гауссовой кривизны
а - общий вид оболочки; б - план; в - цилиндрические панели 3x6 м; г - сборка оболочки с помощью укрупненных монтажных блоков 3x18 м

Для покрытий зданий с шагом колонн 18 и 24 м и пролетами 24, 30 и 36 м широко использовали сборные оболочки положительной гауссовой кривизны, главным образом - типовые оболочки с шагом колонн 18 м (рис. 2), собираемые из безраскосных ферм-диафрагм и цилиндрических панелей 3x6 м (рис. 2, в). Конструктивной особенностью таких оболочек в многоволновом варианте явилось жесткое соединение соседних оболочек только в угловых зонах (рис.2, б, узел А), что обеспечило отсутствие между оболочками растягивающих напряжений. Монтаж оболочек вели без поддерживающих опор с помощью монтажных блоков 3x18 м, собираемых из трех плит 3x6 м с временными затяжками (рис. 2, г) [5].