Мембранные покрытия представляют собой пространственную конструкцию из тонкого маталлического листа, закрепленного на контуре. Особенностями конструкции являются снижение расхода материала за счет наиболее полного использования несущей способности металлического листа, совмещающего одновременно и ограждающие функции, снижение трудоемкости и стоимости возведения, сокращение сроков строительства, благодаря уменьшению собственного веса конструкции и относительной простоты монтажа с использованием укрупненных полотнищ.

Областями применения мембранных систем являются покрытия производственных зданий, складских помещений, гаражей, различных сооружений, а также общественных зданий массового строительства: физкультурно-оздоровительных комплексов, магазинов, рынков и т.п. Тонколистовые покрытия благодаря их малому весу, транспортабельности и технологичности имеют преимущества при строительстве в труднодоступных и северных районах, а также в районах с повышенной сейсмичностью.

Для изготовления пролетной конструкции применяются стали малоуглеродистые, низколегированные или нержавеющие. Пролетная конструкция собирается из полотнищ заводского изготовления шириной до 12 м, доставляемых на строительную площадку свернутыми в рулоны. Полотнища толщиной 3 мм и выше изготавливаются на специализированных установках для резервуарных конструкций. Наиболее индустриальным методом получения полотнищ толщиной до 2 мм включительно является разрезка по прямолинейной образующей тонкостенных труб большого диаметра, свариваемых из металлических лент спирально-навивным методом на установках по изготовлению вентиляционных труб. Изготовление мембраны возможно в построечных условиях из рулонных лент, свариваемых внахлестку. Стальные мембраны допускаются к эксплуатации без специальных мероприятий по огнезащите.

ЦНИИСК им. Кучеренко разработан альбом технических решений конструкций мембранных покрытий производственных многопролетных зданий пролетом 24, 30 и 36 м (шифр 88 СК 006). Каждая ячейка перекрывается самостоятельной квадратной оболочкой, объединяемой со смежной только в углах (рис. 11.25). Это позволяет унифицировать элементы покрытия вне зависимости от расположения ячейки (рядовая, угловая, крайняя). Блок покрытия по продольным сторонам опирается на колонны, идущие с шагом 6 м. В поперечном направлении устанавливаются фермы, верхним поясом которых служат элементы контура. Опорный контур из стали марки 16Г2АФ принят в виде сварного двутавра, расположенного вертикально.

Жесткость углов контурных рам по периметру здания обеспечивается установкой распорок на расстоянии 1/10 пролета от угла блока. В местах сопряжения четырех блоков смежные контурные элементы объединяются в тех же сечениях болтами. Конструкция покрытия разработана под нагрузку, соответствующую I—III снеговым районам. Расход стали на конструкцию покрытия приведен в табл. 11.22.

Разработана конструкция тонколистового покрытия из прямоугольных панелей с размером 64-5-18 м.

Мембрана крепится по периметру к верхнему или нижнему поясу опорного контура с помощью точечной сварки проплавлением, угловых сварных швов или дюбелей. Панель покрытия площадью 36-215 м2, состоящая всего из 4 типов элементов заводского изготовления, проходит укрупнительную сборку на стенде на уровне земли. Здесь же можно выполнить все кровельные работы с последующей заделкой стыков на проектной отметке. При традиционной конструкции кровли (по мембране укладывается утеплитель, а затем рулонный ковер) ее масса обеспечивает стабилизацию тонколистового покрытия. В случае применения облегченной кровли стабилизация покрытия осуществляется введением в систему оттяжек. Перспективным является размещение утеплителя под мембраной, используя ее в качестве гидроизоляции. Стальная мембрана может служить гидроизоляцией и в покрытиях неотапливаемых зданий. При этом для мембраны рационально применять атмосферостойкую сталь марки 10ХНДП. Панели соединяются между собой только в углах, в местах опирания на стойки. Для организации наружного водоотвода покрытие может иметь уклон 10-15 %.

Мембранные покрытия применены в крытых зернотоках. Разработана техническая документация для их строительства в I — III снеговых районах. Здание с сеткой колонн 12x12 м, длиной 60 м и шириной 48 м перекрыто мембранными панелями 12x12 м, состоящими из тонкого листа (/=1,5 мм), прикрепленного к верхним поясам контурной рамы из прокатного швеллера № 30 (рис. 11.26). Мембрана является одновременно и кровлей, водонепроницаемость которой обеспечивается на-хлесточным соединением свесов отдельных панелей друг с другом и применением герметика. Расход металла на покрытие составил 27,6 кг/м2.

Для одно- и много пролетных производственных зданий пролетом 18-36 м с шагом колонн 6-12 м бес крановых, оборудованных опорными или подвесными кранами, разработана конструкция блока покрытия, состоящего из двух мембранных панелей шириной 6^-12 м и длиной 9-18 м, объединенных затяжкой или шпренгельной системой и образующих двухскатную кровлю с уклоном 15-30% (рис. 11.27). Панели соединяются между собой только в углах. Эта конструкция, приближающаяся по компоновке к традиционным решениям, обеспечивает достаточно широкие возможности использования опорных кранов (МК-10, МН-15, МК-20), подвески кранового оборудования (ПК-2, ПК-3), прокладки воздуховодов диаметром до 1700 мм, что делает ее пригодной для зданий различных отраслей промышленности.

Разработана проектная документация совместно с институтом ЛенЗНИИЭП для здания нроизводс 1венно1 о назначения пролеюм 1$ м ^шифр ^-jjz.i/ j-yu КМД) (рис. 11.28) и здания физкультурно-оздоровительного комплекса пролетом 24 м (шифр Э-532.143-88 КМ). Совместно с институтом УкрНИИпроектсталькон-струкция разработан альбом технических решений (шифр 17539КМ) «Конструкции мембранных покрытий производственных зданий массового применения (комплектной поставки)» пролетами 18 и 24 м. Расчет покрытий выполнен на суммарную (эквивалентную) нагрузку 3,6 кПа, в том числе 2,5 кПа в виде равномерно распределенной нагрузки, приложенной непосредственно к мембране, а остальная часть (нагрузки от промпроводок и инженерных коммуникаций) к поперечным элементам контура в виде погонной нагрузки.