81.Стены общественных зданий

Стены ограждающие конструкции здания: По месторасп-ию в зданиях: наружные, внутренние. По материалу: каменные, бетонные, деревянные, металлические и т.п. По технологии возведения: штучные, сборные. По конструкции: однослойные, слоистые. По ха-ру работы: несущие –несут свой собственный вес по всей высоте здания, воспринимают нагрузки от перекрытий, нах-ся на этажах оборудования, людей и передают эти нагрузки на фундамент; самонесущие – несут свой собственный вес по всей высоте здания и передают эту нагрузку на фундамент, а нагрузку от перекрытий несёт каркас; ненесущие (навесные) – несут свой собственный вес в пределах этажа и передают эту нагрузку на каркас. Элементы стен: карниз, парапет, цоколь, простенки (оконные, дверные), вентиляционные и дымовые каналы.

82. Перекрытия общ. Зданий

Перекрытия – горизонтальные конструкции, разделяющие внутреннее пространство здания на этажи и предназнач. для восприятия и передачи на стены нагрузки; обеспечивают жёсткость зданию. Делятся на: междуэтажные, чердачные, надподвальные; перекрытия по деревянным балкам, ж/б балки перекрытия, перекрытия по металлическим балкам, перекрытия в виде настилов из многопустотных плит

83. Подвесные потолки и полы общ. Зданий

Полы, применяемые в гражд. зд., подразд. на монолитные(бесшовные)-цементные,асфальтовые,мастичные, штучные(из отдел. эл-тов)-доски,паркет,плитки,из рулон.материалов-линолеум. Полы устр-ся по перекрытиям или непоср-но по грунту(полы подвала или 1-го этажа). Верх. слой пола, непоср-но подверг-йся эксплуат воздейст., наз. покрытием или ч.п. При устр. полов по грунту покрыт. уклад. на подстилающий слой, к. распред. нагрузку по осн-ю. Осн-ем пола наз. грунт, на к. уложен подстил. слой. При устр-ве полов по перекр. роль осн-я вып. несущ. часть перекр.,а подстил. слоя обыч. нет. Констр-я пола м. включ. еще слой звуко-,термо- или гидроизло. слои. Полы сост. 6-10% от стоимости зд.и явл. неотъемл.частью любого зд.

Требования к полам:

гигиеничность, прочность, износостойкость, бесшумность, кислото- и маслост., щелочестойкость.

Прослойка- соед. слой м/стяжкой и покрытием. Полы из рулон. мат-ов(релин, резина,линолеум). Полы в промыш. зд. (грунтовые, глинобитные, гдинобетонные, бетонные, чугунные, дерев. и т.д.).

84. Покрытия общественных зданий ячейковой структуры.

В общественных зданиях ячейковой схемы покрытия бывают чердачные, раздельные вентилируемые с малым уклоном по типу покрытий жилых зданий или совмещенные. Для перекрытия зальных помещений больших пролетов в качестве несущих элементов применяют: плоскостные конструкции – балки, рамы, сквозные фермы различного очертания, арки; сетчатые покрытия, в которых несущие элементы пересекаются в двух направлениях; пространственные конструкции – своды, купола, оболочки, вантовые покрытия.

85. Покрытия зальных помещений общественных зданий

Для покрытия зальных помещений больших пролетов применяют: а) плоские рамные и арочные несущие конструкции; б) сетчатые (перекрестные) конструкции; в) пространственные конструкции в виде сводов, оболочек и куполов; г) складчатые конструкции; д) висячие (вантовые) конструкции.

а) Плоские несущие конструкции покрытий зальных помещений

Такими горизонтальными несущими конструкциями в рамных системах являются деревянные, железобетонные и металлические балки и фермы, располагаемые с шагом от 6 до 12 м и опираемые на колонны или несущие стены, усиленные при необходимости, например, пилястрами. Залы пролетом до 18 м можно перекрывать деревянными или железобетонными балками или фермами или стальными балками, а залы с пролетами от 24 до 36 м перекрывают железобетонными или металлическими фермами.

Плоские рамные системы с жестким соединением их элементов в узлах могут применяться для перекрытия значительно больших пролетов: деревянные рамы можно применять для залов с пролетом до 40 м и более, железобетонные – до 50 м и более, стальные решетчатые – до 70 м и более. Рамные конструкции бывают бесшарнирными, одно-, двух- и трехшарнирными, они имеют повышенную жесткость, что обеспечивает более экономное использование материала конструкции.

По верху рамных балок и ферм или балок, опертых на несущие стены, укладывают несущие элементы покрытий (прогоны или плиты), а на них – остальные элементы покрытия, в том числе пароизоляцию, утеплитель, растворную стяжку и кровельный ковер.

Арочные несущие конструкции покрытий целесообразно применять для зальных помещений больших пролетов. Арки бывают круговыми, параболическими, эллиптическими или стрельчатыми и их очертание выбирают таким, чтобы поперечное сечение работало преимущественно на сжатие. Распорные усилия от арочных систем воспринимают или фундаменты, или затяжки, располагаемые ниже уровня пола. Если же арки опирают на колонны или стены, то их распор может быть воспринят или затяжками, или наклонными стойками, или контрфорсами, или рамами, примыкающими к несущим арки колоннам или стенам.

Арки сплошного сечения из дерева, железобетона или стали применяют для пролетов до 30 м, а для больших пролетов применяют стальные решетчатые арки. Примером такого конструктивного решения является покрытие зала Дворца спорта в Лужниках (г. Москва), где применены решетчатые арки пролетом 78 м с затяжками при шаге 6 м. Как правило, покрытия по арочным системам устраивают по прогонам.

б) Сетчатые (перекрестные) конструкции покрытий

Сетчатые пространственные перекрестные конструкции представляют собой системы взаимно пересекающихся балок или ферм. В местах пересечения балки и фермы жестко скрепляются между собой, что обеспечивает их совместную работу как единого целого пространственного элемента, опертого по контуру на колонны или несущие стены. Такие конструкции целесообразно применять для перекрытия помещений, близких в плане к квадрату или правильному многоугольнику. Для снижения усилий в межопорных частях сетчатых конструкций целесообразно за опорами устраивать консольные свесы до 1/4 основного пролета.

Сетчатыми конструкциями из балок и железобетонных ферм можно перекрывать пролеты до 40 м, а из стальных ферм, т.е. «структурами» - до 100 м. Примером конструктивного решения покрытия пересекающимися железобетонными балками является покрытие магазина «Дом мебели» в г. Минске.

Сетчатые конструктивные системы из линейных металлических элементов, называемые «структурами», образуются из взаимно пересекающихся вертикальных или наклонных ферм

Наклонные фермы при взаимном пересечении образуют на плоскостях верхних и нижних поясов сетки с квадратной, треугольной и шестиугольной ячейками. Но ячейки этих поясов в плане оказываются смещенными одна относительно другой и вследствие этого такие «структуры» представляют собой конструкции, собранные как бы из многократно повторяющихся стержневых пирамид с квадратным, треугольным или шестиугольным основанием. В таких конструкциях с целью их облегчения и достижения равнонапряженности в элементах систем можно убирать отдельные стержни и группы стержней.

Сетчатые конструкции с треугольными поясными ячейками имеют геометрически неизменяемую пространственную структуру и наибольшую жесткость по сравнению с квадратными и шестиугольными и они удобны для сложных в плане покрытий.

Размещение опор под сетчатыми системами покрытий определяется архитектурно-планировочным решением помещений, но при этом целесообразно устройство консольных свесов до 1/4 основного пролета, что существенно разгружает межопорные части системы.

По верху сетчатых конструкций устраивают или беспрогонное покрытие из несущих железобетонных или армоцементных плит или прогонное из металлических панелей, плит или листов, и по этим элементам укладывают пароизоляцию, утеплитель, растворную стяжку и кровельный ковер.

в) Пространственные конструкции покрытий в виде сводов

Для покрытий большепролетных залов общественных зданий широко применяют пространственные конструкции в виде сводов, оболочек, куполов и складок. Сводчатые конструкции в зависимости от формы и конструктивного исполнения бывают цилиндрическими гладкими, ребристыми, волнистыми и с распалубками, а так же сомкнутыми или крестовыми. Распорные усилия от сводчатых конструкций передаются на фундаменты или усиленные стены, или же опорные элементы сводчатых конструкций, например, крестовых сводов могут соединяться затяжками.

Материал сводов работает преимущественно на сжатие и их чаще всего выполняют бетонными или железобетонными монолитными, сборными или сборно-монолитными и ими можно перекрывать пролеты до 100 м и более.

На рис. 8.12. представлен вариант конструктивного решения сборно-монолитного волнистого свода, перекрывающего выставочный зал пролетом 95 м в г. Турине (Италия). Каждая волна свода собрана из сборных армоцементных элементов длиной 4,5 м, шириной 2,5 м и высотой 1,45 м, имеющих по наклонным граням световые проемы и по концам - диафрагмы жесткости. Каждые три собранные волны свода по обоим концам опираются на монолитные железобетонные консольные (наклонные) опоры, расположенные с шагом 7,5 м и способные воспринимать распорные усилия. После полного монтажа волнистых элементов по впадинам и гребням волн укладывалась замоноличиваемая арматура.

Волнистой сводчатой конструкцией, опирающейся на несущие стены, усиленные подпорными элементами, в Минске покрыты крытые теннисные корты.

г) Пространственные конструкции покрытий в виде оболочек

Оболочки, применяемые для покрытий зальных помещений общественных зданий, бывают одинарной или двоякой кривизны. Они представляют собой жесткие криволинейные пространственные системы, распор которых воспринимает сама конструкция оболочки. Их выполняют монолитными или сборными из железобетона или армоцемента, работающих в этих системах преимущественно на сжатие, что обеспечивает существенное снижение расхода металла и бетона по сравнению с плоскостными конструктивными системами. К тому же оболочки можно легко приспособить к различным объемно-планировочным решениям зальных помещений.

Оболочки одинарной кривизны бывают гладкими, ребристыми или складчатыми цилиндрического или параболического очертания в поперечном сечении, по длине – однопролетными или многопролетными, а по ширине - одноволновыми или многоволновыми. По торцам эти оболочки имеют вертикальные или наклонные диафрагмы, жестко скрепленные с ними и воспринимающие распорные усилия, а так же придающие пространственную устойчивость и жесткость всей конструкции. В продольном направлении оболочки одинарной кривизны работают как балки криволинейного сечения, в связи с чем они имеют по нижним продольным краям усиленные бортовые элементы, способные воспринимать растягивающие усилия.

Оболочки двоякой положительной кривизны, расположенные на квадратном плане, называются парусными. При этом, если отношение стрелы подъема оболочки к её пролету составляет от 1/6 до 1/5, то она называется пологой, а если от 1/4 до l/1 – то вспарушенной. Оболочками двоякой положительной кривизны можно перекрывать значительно большие пролеты, чем оболочками одинарной кривизны. Так, например, Комаровский крытый рынок в г. Минске покрыт сборной железобетонной оболочкой двоякой положительной кривизны, имеюшей в плане размер 102 х 102 м.

Распорные усилия в оболочках двоякой положительной кривизны воспринимают расположенные по контуру бортовые элементы или в виде диафрагм, или балок арочного очертания, или ферм, или других элементов, опирающихся на стойки.

Достижению разнообразия в решении конструктивных и художественных задач при проектировании общественных зданий позволяет применение в их покрытиях разных сочетаний оболочек двоякой кривизны.

К оболочкам двоякой отрицательной кривизны относятся оболочки типа гиперболических параболоидов (гипары), образующие поверхности в форме седла. Такие оболочки эффективны для устройства покрытий больших пролетов, они имеют меньшую толщину по сравнению с другими оболочками того же пролета. К тому же их можно использовать для покрытий помещений, имеющих разные формы в плане (прямоугольную, овальную и др.), а также применять при их устройстве прямолинейные

элементы для опалубки, арматуру и др. Оболочки в виде гипаров выполняют монолитными или сборными из железобетона, армоцемента, а также из металла или дерева. Распорные усилия, возникающие в оболочках-гипарах, воспринимают затяжки или контурные ребра или их сочетания.

Возможны разнообразные конструктивные решения покрытий при устройстве их из комбинации из нескольких оболочек-гипаров. На рис. 8.19. приведены схемы покрытий из четырех гипаров, имеющих форму «скрученных квадратов», при опирании их на одну, две или четыре опоры. Линии пересечения гипаров образуют ребра, повышающие пространственную жесткость покрытия. При выпуклых схемах распорные усилия воспринимают затяжки, устраиваемые на уровне опор оболочек, а при вогнутых – контурные ребра.

д) Пространственные конструкции покрытий в виде складок

Складчатые конструкции покрытий представляют собой пространственные системы, состоящие из плоских расположенных под некоторым углом один к другому или криволинейных в поперечном сечении элементов, жестко соединенных между собой. Как и цилиндрические оболочки складки опираются на поперечные диафрагмы, воспринимающие распорные усилия, имеют продольные бортовые элементы и бывают однопролетными и многопролетными, одноволновыми и многоволновыми.

Разновидностью складчатых покрытий являются шатровые, имеющие формы усеченных пирамид и состоящие из плоских тонкостенных монолитно соединенных между собой или сборных элементов трапециевидной, треугольной или прямоугольной формы.

е) Пространственные конструкции покрытий в виде куполов

По форме купольное покрытие представляет собой поверхность, полученную вращением кривой линии в виде окружности, параболы, эллипса или другой фигуры вокруг вертикальной оси, т.е. купол может иметь сферическую, параболическую, эллиптическую и другую, например, стрельчатую форму.

Купольные покрытия устраивают из железобетона или армоцемента монолитными или сборными, а также из металла или дерева, и они могут быть сплошными или стержневыми. Распорные усилия в купольной системе воспринимает опорное кольцо, работающее на растяжение, или наклонные стойки, передающие распор на фундаменты. В верхней части куполов могут устраиваться отверстия, обрамляемые сжимаемыми опорными кольцами и служащие для световых или аэрационных фонарей.

В зависимости от конструктивного решения купола бывают гладкими, ребристыми, ребристо-кольцевыми, сетчатыми, геодезическими, волнистыми и складчатыми и ими можно перекрывать пролеты до 100 м и более.

Гладкий купол имеет гладкие наружную и внутреннюю поверхности и его в большинстве случаев выполняют монолитным.

Ребристый купол собирают из полуарок или сегментных ферм, образующих ребра, на которые укладывают прогоны, связевые элементы и межреберное заполнение. Ребра внизу опирают на противораспорное кольцо, а вверху – на верхнее сжатое кольцо, на котором могут размещаться световой или аэрационный фонари.

Ребристо-кольцевой купол состоит из меридиональных и горизонтальных ребер, соединенных между собой, что придает конструкции купола пространственную жесткость, и к тому же горизонтальные ребра-кольца воспринимают распор. Между ребрами укладывают элементы ограждающего заполнения, в том числе и светопрозрачного.

Сетчатый купол собирают из стержней с жесткими узловыми соединениями, вписанными в сферическую поверхность. Стержневая сетка в таком куполе должна быть максимально приближенной к сферической криволинейной поверхности, что обеспечивается изменением типоразмеров линейных элементов сетки, начиная от опорного кольца, воспринимающего распор, и до верха купола. Стержни купола устраивают из металлических (стальных или алюминиевых) труб и они могут быть прямыми или изогнутыми соответственно очертанию купола.

Геодезический купол – это многогранник, близкий по форме к сферической поверхности. Грани такого купола могут быть в виде равносторонних треугольных, ромбических или многоугольных элементов. При построении поверхности геодезического купола сферу членят на правильные сферические треугольники. В отличие от сетчатых куполов все элементы геодезических куполов однотипны и они могут быть плоскими или изогнутыми и выполнять несущие и ограждающие функции или же представлять собой пространственный стержневой каркас, на который крепят ограждающие элементы. Элементы геодезических куполов выполняют из алюминиевых или других легких конструкций и их соединяют в узлах с помощью специальных устройств. Из-за легкости, транспортабельности и простоты монтажа и демонтажа эти конструкции широко применяют для покрытий выставочных павильонов и других, в том числе и временных, большепролетных зданий.

Волнистый и складчатый купола имеют поверхности соответственно состоящие или из оболочек двоякой кривизны или из складок, сходящимся к верху купола. Пространственная жесткость таких куполов обеспечивается ребрами, образующимися по линиям пересечения оболочек или складок от нижних опор до верха купола.

ж) Висячие (вантовые) конструкции покрытий

Для покрытий зальных помещений общественных зданий, например, спортивных залов, выставочных павильонов, цирков, торговых залов крытых рынков и др., имеющих большие пролеты, в последнее время широко применяют висячие (вантовые) конструктивные системы. В таких системах основными несущими элементами, закрепленными в опорных конструкциях и перекрывающими большие пролеты, служат или гибкие растянутые нити-ванты в виде стальных арматурных стержней или канатов (тросов) или тонколистовые металлические (стальные или алюминиевые) полосы.

Висячие конструктивные системы выгодно отличаются от традиционных металлических конструкций по расходу материала несущих элементов, так

как ванты и полосы этих систем работают на растяжение всем сечением и в связи с этим при использзовании высокопрочных сталей или алюминиевых сплавов обеспечивается меньшая масса несущих конструкций.

В зависимости от конструктивных особенностей и условий статической работы висячие конструктивные системы делят на следующие виды: однопоясные висячие системы с параллельными вантами, однопоясные висячие системы с радиальными вантами, двухпоясные висячие системы с параллельными вантами, двухпоясные висячие системы с радиальными вантами, висячие покрытия с вантовыми сетями, висячие струнные системы, системы с висячими фермами и балками ( с жесткими вантами), мембранные висячие системы, комбинированные висячие системы и подвесные системы, а в зависимости от положения несущих элементов системы в плане – на плоские и пространственные.

К плоским относятся системы, состоящие из параллельных рядов вант, закрепленных в опорных конструкциях, при этом совместно работающие ванты и опорные конструкции находятся в одной плоскости, как например, однопоясные и двухпоясные висячие системы с параллельными вантами. К пространственным относятся системы, состоящие из опорного контура, имеющего, как правило, криволинейное замкнутое очертание, и системы прикрепленных к нему тросов или лент, образующих криволинейную в двух направлениях поверхность. Опорный контур укладывают на колонны или другие вертикальные несущие конструкции.

Плоские одно- и двухпоясные висячие системы с параллельными вантами применяют, как правило, для прямоугольных в плане зданий. Горизонтальные усилия в таких системах от растянутых вант воспринимают или стойки-пилоны в сочетании с заанкеренными в грунт оттяжками и другие конструкции. Пространственная устойчивость однопоясных систем обеспечивается применением для выполнения ограждающих функций покрытия железобетонных плит, после укладки которых на тросы выполняют дополнительную монтажную пригрузку, что вызывает дополнительное натяжение тросов. В таком состоянии производится замоноличивание швов между железобетонными плитами и между плитами и тросами. После затвердения раствора замоноличивания пригруз удаляется и в результате получается предварительно-напряженная жесткая конструкция покрытия.

Пространственная устойчивость покрытий с легкой кровлей обеспечивается при применении двухпоясных висячих систем с параллельными вдоль пролета вантами. В таких системах одни ванты выполняются вогнутыми (вниз), а другие – выпуклыми вверх, при этом вогнутые ванты выполняют несущие функции, а выпуклые – стабилизирующие функции, т.е. они обеспечивают дополнительное предварительное напряжение несущим вогнутым вантам. Несущие и стабилизирующие ванты в зависимости от их взаимного расположения соединяют один с другим или распорками, или подвесками, или раскосами, или оттяжками.

Пространственные одно- и двухпоясные висячие системы с радиальными вантами применяют для покрытий зданий с круглой или эллиптической формой в плане. При таких системах применяют замкнутые опорные контуры, воспринимающие горизонтальные усилия. В связи с этим наиболее целесообразна круглая форма наружного опорного контура, обеспечивающая в нем только сжимающие усилия. В покрытиях с круглым опорным контуром радиальные тросы закрепляют в наружном опорном и центральном кольцах. Наружное опорное кольцо, работающее на сжатие, выполняют железобетонным, а внутреннее, работающее на растяжение – стальным.

Однопоясные висячие системы с радиальными вантами применяют в тех же случаях, что и с однопоясными параллельными вантами, т.е., когда ограждающими конструкциями покрытий служат тяжелые элементы, например, железобетонные плиты, которые после замоноличивания придают всей системе жесткость и пространственную устойчивость.

В двухпоясных висячих системах с радиальными вантами-тросами, как и в двухпоясных с параллельными вантами, вогнутые тросы выполняют несущие функции, а выпуклые вверх – стабилизирующие функции, при этом ванты соединяют распорками или растяжками и легкую кровлю укладывают или на распорки или непосредственно на несущие ванты.

В Минске при строительстве многопрофильного культурно-спортивного комплекса «Минск-Арена» применена для покрытия круглого в плане зального помещения вместимостью не менее 15000 зрителей двухпоясная висячая система с радиальными вантами-тросами, перекрывающая пролет в 116 м. Эта система состоит из 48 двухпоясных радиальных вант-тросов номинальной длиной по 52 м, при этом каждый несущий вант состоит из 27 пучков из высокопрочных прядей-проволок, а стабилизирующий вант – из 7 таких же пучков. Каждая прядь пучка состоит из 7 высокопрочных оцинкованных стальных арматурных проволок диаметром 5 мм, покрытых специальной антикоррозионной оболочкой.

Ванты прикреплены концами к наружному опорному контуру, имеющему высоту 3,3 м и состоящему из двух железобетонных монолитных колец с внутренним диаметром 116 м. Эти кольца опираются на колонны и объединены по высоте по внутреннему периметру вертикальной монолитной железобетонной стеной и в местах крепления вант – вертикальными радиально расположенными монолитными диафрагмами жесткости. Снаружи несущие ванты крепятся к верхнему кольцу опорного контура, а стабилизирующие – к нижнему. Наружный опорный контур опирается на многоэтажную железобетонную монолитную рамно-коробчатую систему, на которой внутри зала закреплены трибуны для зрителей.

Внутри ванты крепятся к металлическому опорному барабану с наружным диаметром 12 м и высотой 7,7 м, состоящему из двух стальных колец и стоек-распорок между ними. Распорки необходимой длины также установлены и закреплены специальными хомутами между несущими и стабилизирующими вантами, и они изготовлены из стальных труб диаметром 159 мм и толщиной стенки 5 мм. Ограждающие конструкции покрытия выполнены в виде стальных трапециевидных утепленных панелей из профилированного настила, укладываемых на опорные столики вертикальных стоек-распорок на уровне верхних вант.

Кроме висячих систем с параллельными или радиальными вантами в мировой практике широко применяют висячие системы с вантовыми сетями, в которых ванты в плане покрытия пересекаются между собой. Чаще всего вантовые сети образуются ортогональным пересечением двух семейств нитей-тросов, при этом одна из них – провисающие несущие тросы, а вторая – вспарушенные стабилизирующие тросы, и покрытие в этом случае имеет седловидную форму. Возможны и более сложные системы с вантовыми сетями, например, на основе треугольных или шестиугольных ячеек.

После натяжения стабилизирующих тросов и соответственно несущих вантовая сетевая система превращается в жесткую систему двоякой кривизны. Натяжение стабилизирующих тросов-вант должно быть таким, чтобы при загружении системы ограждающими элементами покрытия оно полностью не погашалось. По завершении монтажа сборных элементов покрытия на вантовых сетях желательно проводить замоноличивание стыков между сборными элементами совместно с вантами, что существенно увеличивает жесткость покрытия.

Для снижения изгибающих моментов в элементах опорного контура висячих систем с вантовыми сетями их, т.е. элементы опорного контура, выполняют криволинейными, т.е. они могут быть в плане в виде замкнутого кольца круглой, эллиптической или иной формы, но изогнутыми по высоте относительно одной из горизонтальных осей.

Элементы опорного контура могут быть выполнены и в виде двух взаимно пересекающихся наклонных арок, опирающихся на колонны, и в виде раздвинутых арок. Такие решения опорного контура позволяют получать различные решения покрытий, изменяя размеры и очертания арок, а так же углы наклона их к горизонту. На рис. 8.41.А. представлен разрез и план киноконцертного зала на 2000 мест в г. Харькове (Украина). Размер зала в плане 45 х 48 м. Покрытие зала состоит из двух железобетонных монолитных арок параболического очертания и сети с несущими и стабилизирующими вантами с ячейкой 1 х 1 м, на которую уложены сборные армоцементные плиты.

При плоском кольце опорного контура вантовая сеть имеет провисающую (вогнутую) поверхность эллиптического параболоида. В этом случае все ванты сети являются несущими и гибкими и для обеспечения её (сети) пространственной устойчивости необходимо устройство тяжелого кровельного покрытия с замоноличиванием стыков между его элементами.

Висячие струнные системы являются разновидностью вантовых и их применяют для перекрытия сравнительно небольших пролетов (18 – 36 м) (рис. 8.43.). При устройстве таких покрытий струнам придают предварительное натяжение для повышения жесткости пролетной части. Из-за деформативности струн покрытие таких систем должно быть эластичным. Кроме параллельного расположения струны могут располагаться радиально или иметь лучевую ориентацию в нескольких направлениях.

Системы с висячими фермами или балками относятся к жестким вантам и их применяют для обеспечения пространственной устойчивости (стабилизации) покрытий с легкими ограждающими конструкциями. Такие конструкции более металлоемки по сравнению с тросовыми, но их изготавливают из более дешевого металла и они проще при монтаже. Висячие фермы и балки могут располагаться параллельно или радиально, и вследствие этого покрытия с их использованием могут иметь разнообразные формы в плане. Высоту провисающей конструкции назначают от 1/40 до 1/60 перекрываемого пролета. Опорные усилия от провисающих конструкций передаются на опорные элементы в виде горизонтальных балок, наклонных арок или плоских или изогнутых в вертикальном направлении колец. Несущим элементом кровли в таких покрытиях обычно является стальной профилированный настил, укладываемый или по прогонам или непосредственно по верхнему поясу висячих конструкций.

Мембранные системы являются разновидностью висячих, но конструктивно они отличаются от вантовых (тросовых) систем тем, что несущими элементами в них являются металлические (стальные или алюминиевые) полосы. Толщина стальных мембранных полос из условия прочности составляет 1 – 1,5 мм, но для обеспечения коррозионной стойкости их выполняют толщиной не менее 3 – 4 мм, а толщина алюминиевых полос назначается из условия прочности, так как алюминиевые сплавы не подвергаются коррозии. Мембранные полосы являются одновременно и ограждающими элементами, на которые укладывают паро-, тепло- и гидроизоляцию.

По форме мембранные системы не отличаются от висячих систем с параллельными и радиальными вантами и с вантовыми сетями. При круглой форме в плане провисающая мембранная система чаще всего устраивается со сферической поверхностью, так как усилия в элементах мембраны при такой форме минимальны. Стрелу провисания мембранных оболочек принимают от 1/15 до 1/25 перекрываемого пролета, а для восприятия опорных усилий опорные контурные конструкции выполняются так же, как и в вантовых системах.

Так как несущими элементами мембранных систем служат тонкие стальные или алюминиевые полосы, практически не сопротивляющиеся изгибу, то основной проблемой при применении мембранных систем является обеспечение стабилизации их формы, что достигается многими приемами, большинство из которых основано на предварительном растяжении элементов мембранной системы.

Самым простым приемом предварительного натяжения элементов мембранной системы является её пригруз элементами покрытия, для чего используют массу составных частей ограждающей части покрытия, в том числе от технологического и инженерного оборудования, прикрепленного к покрытию, при этом нагрузка от покрытия должна превышать ветровой отсос. Эффективность пригрузочного приема повышается при замоноличивании стыков между элементами покрытия.

Стабилизацию провисающих мембранных систем можно обеспечить системой стабилизирующих вант, которые могут параллельными и радиальными.

Предварительное натяжение стабилизирующих вантовых систем должно быть не меньше разности нагрузок от ветрового отсоса и массы всех cлоев мембранного покрытия.

Стабилизация мембранных систем прямоугольной или криволинейной формы в плане может также обеспечиваться параллельными или радиальными ребрами в виде балок или ферм, способных воспринимать изгибающие усилия. Для исключения волнообразного прогиба мембраны между продольными ребрами предусматривают поперечные или круговые ребра с шагом до 3 м.

Возможны и другие способы стабилизации мембранных систем. Так, например, определенный стабилизирующий эффект достигается при устройстве двухслойных мембран или мембран с переплетающимися лентами, когда верхним лентам двухслойных мембран или лентам одного из направлений в переплетающихся системах придается натяжение.

В комбинированных системах покрытий гибкие и жесткие элементы работают совместно, вследствие чего такие системы получаются более легкими. Жесткими элементами в таких системах могут быть балки или фермы, укладываемые перпендикулярно к вантам, что стабилизирует форму покрытия и обеспечивает распределение нагрузки на несколько вант.

К подвесным относятся системы, состоящие из жестких конструкций и поддерживающих их вант-растяжек, закрепленных на стойках или пилонах. Подвесные системы позволяют выполнять разные варианты конструктивных решений покрытий.