Конструктивные решения металлические конструкции
Обновлено: 09.05.2024
В.В. Горев, Б.Ю. Уваров, В.В. Филиппов, Г.И. Белый, В.Н. Валь,
Л.В. Енджиевский, И.И. Крылов, Я.И. Ольков, В.Ф. Сабуров
Металлические конструкции.
том 2: Конструкции зданий
(издание второе, исправленное)
____________________________________________________________________
В учебнике изложены вопросы конструирования и расчета зданий со стальным каркасом. Детально представлены одноэтажные промышленные здания (бескрановые, с подвесными и опорными мостовыми кранами), в том числе здания со сплошностенчатыми рамами. Рассмотрены арочные, купольные, структурные и висячие конструкции покрытий, а также конструкции многоэтажных и высотных зданий. Даны приемы оценки технического состояния и усиления стальных конструкций. Представлены ограждающие конструкции зданий. Все расчетные положения подкреплены численными примерами.
Для студентов строительных специальностей высших учебных заведений, аспирантов и инженерно-технических работников проектных организаций.
____________________________________________________________________
Скан и обработка - Armin
Формат DJVU ч/б 600 dpi OCR HyperLinks + интерактивное содержание.
Порезано на страницы, почищено от мусора.
Качество высокое.
Оглавление
Предисловие
Основные буквенные обозначения величин
ГЛАВА 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗДАНИЙ
1.1. Каркас и ограждающие конструкции здания
1.1.1. Элементы каркаса;
1.1.2. Деформационные швы;
1.1.3. Сетка колонн;
1.1.4. Связи между колоннами;
1.1.5. Ограждающие конструкции
1.2. Конструкции покрытий
1.2.1. Настилы покрытий;
1.2.2. Прогоны;
1.2.3. Связи;
1.2.4. Фонари
1.3. Конструкции каркасных стен и витражи
1.3.1. Металлические стены;
1.3.2. Асбестоцементные панели;
1.3.3. Каркас стен;
1.4. Системы поперечных рам
1.4.1. Рамы с решетчатым ригелем;
1.4.2. Сплошностенчатые рамы;
1.4.3. Компоновка многопролетных и многоэтажных зданий
1.5. Защита стальных конструкций зданий от коррозии
1.5.1. Классификация агрессивных сред;
1.5.2. Конструктивные требования;
1.5.3. Защитные покрытия
1.6. Огнестойкость стальных конструкций
ГЛАВА 2 ОДНОЭТАЖНЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ЗДАНИЯ С РЕШЕТЧАТЫМИ РИГЕЛЯМИ
2.1. Конструктивные и компоновочные схемы
2.1.1. Схемы каркаса здания;
2.1.2. Выбор генеральных размеров здания;
2.1.3. Компоновка поперечных рам;
2.1.4. Компоновка конструкций покрытия
2.2. Определение расчетных усилий в элементах каркаса
2.2.1. Переход от конструктивной схемы рамы к расчетной;
2.2.2. Определение расчетных нагрузок;
2.2.3. Статический расчет рамы;
2.2.4. Определение расчетных сочетаний усилий
2.3. Система связей
2.3.1. Связи покрытия;
2.3.2. Связи между колоннами
2.4. Конструкции покрытий
2.4.1. Прогоны;
2.4.2. Стропильные и подстропильные фермы
2.5. Колонны промышленных зданий
2.5.1. Расчетные длины колонн;
2.5.2. Примеры расчета колонн;
2.6. Подкрановые конструкции
2.6.1. Общая характеристика подкрановых конструкций;
2.6.2. Нагрузки;
2.6.3. Особенности действительной работы подкрановых конструкций;
2.6.4. Конструктивные решения подкрановых балок;
2.6.5. Расчет подкрановых балок;
2.6.6. Опорные узлы подкрановых балок;
2.6.7. Крановые рельсы и их крепление к подкрановым балкам;
2.6.8. Особенности проектирования балок путей подвесных кранов
ГЛАВА 3 ОБЛЕГЧЕННЫЕ РАМНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
3.1. Технические решения
3.2. Типы рамных конструкций
3.2.1. Рамы из перфорированных двутавров;
3.2.2. Рамы с элементами переменной жесткости из прокатных двутавров;
3.2.3. Рамы с ригелем постоянного сечения с гибкой стенкой;
3.2.4. Каркасы рамно-балочного типа;
3.2.5. Облегченные рамы малых пролетов;
3.2.6. Каркасы зданий с применением решетчатых рам;
3.2.7. Особенности конструирования и расчета узловых соединений рам
ГЛАВА 4 КОНСТРУКЦИИ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ
4.1. Области применения
4.2. Объемно-планировочные и конструктивные решения многоэтажных зданий
4.3. Основные положения проектирования стальных конструкций многоэтажных
зданий
4.4. Нагрузки и воздействия на каркасы многоэтажных зданий
4.5. Особенности расчета конструкций
4.6. Конструкции элементов каркаса
ГЛАВА 5 АРОЧНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
5.1. Общие сведения
5.2. Особенности конструирования арок и опор
5.3. Компоновка арочных покрытий
5.4. Расчет арочных конструкций
5.4.1. Нагрузки и воздействия;
5.4.2. Расчет на прочность и устойчивость;
5.4.3. Расчет опорных частей
ГЛАВА 6 КУПОЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
6.1. Общие сведения
6.2. Принципы формообразования куполов
6.3. Узловые соединения элементов куполов
6.4. Расчет куполов
6.4.1. Ребристые купола;
6.4.2. Купола ребристо-кольцевые и ребристо-кольцевые со связями;
6.4.3. Сетчатые купола
ГЛАВА 7 ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ СТЕРЖНЕВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПЛОСКИХ ПОКРЫТИЙ
7.1. Принципы построения систем регулярной структуры.
Достоинства и недостатки структур
7.2. Конструкции структурных плит. Кристаллические структуры. Решения узлов
7.2.1. Виды кристаллических решеток, применяемые в структурах;
7.2.2. Конструкции структур и узлы сопряжений;
7.2.3. Системы опор и опорные узлы структурных плит;
7.2.4. Устройство кровли по структурным плитам
7.3. Особенности расчета структурных плит
7.3.1. Метод двойного перехода для приближенного расчета структурных плит;
7.3.2. Определение усилий в сечениях плиты с помощью справочных таблиц;
7.3.3. Особенности автоматизированного расчета структурных плит
7.4. Последовательность и особенности проектирования структурных плит.
Примеры приближенного расчета структурных плит
ГЛАВА 8 ВИСЯЧИЕ ПОКРЫТИЯ
8.1. Общие положения
8.1.1. Конструктивные особенности висячих покрытий;
8.1.2. Опорные конструкции покрытий;
8.1.3. Материалы;
8.1.4. Нагрузки;
8.1.5. Основы теории пологой гибкой нити
8.2. Однопоясные системы висячих покрытий с параллельными нитями
8.3. Однопоясные системы с радиальными нитями
8.3.1. Типы покрытий и их компоновка;
8.3.2. Конструкции и расчет опорных колец;
8.3.3. Особенности расчета покрытий
8.4. Висячие покрытия с нитями конечной изгибной жесткости
8.4.1. Общая характеристика и конструктивные особенности;
8.4.2. Нити, изгибающиеся под влиянием постоянной нагрузки;
8.4.3. Нити, не испытывающие изгиба под влиянием постоянной нагрузки;
8.5. Двухпоясные системы покрытий
8.5.1. Общая характеристика и конструктивные особенности;
8.5.2. Основы расчета двухпоясных систем;
8.5.3. Вантовые предварительно напряженные фермы
8.6. Перекрестные системы двоякой кривизны
8.6.1. Компоновка и работа несущих систем;
8.6.2. Особенности расчета перекрестных систем
8.7. Металлические висячие оболочки-мембраны
8.7.1. Общие положения;
8.7.2. Цилиндрические мембраны;
8.7.3. Провисающие мембраны;
8.7.4. Шатровые мембраны;
8.7.5. Гипары
ГЛАВА 9 РЕМОНТ И РЕКОНСТРУКЦИЯ СТАЛЬНЫХ КАРКАСОВ ЗДАНИЙ
9.1. Оценка технического состояния конструкций
9.1.1. Обследование металлических конструкций;
9.1.2. Дефекты и повреждения металлических конструкций;
9.1.3. Определение нагрузок;
9.1.4. Оценка качества стали эксплуатируемых конструкций.
Определение расчетных сопротивлений материала и соединений;
9.1.5. Проверочные расчеты конструкций;
9.1.6. Результаты оценки технического состояния конструкций
9.2. Усиление конструкций
9.2.1. Особенности расчета элементов и соединений, усиленных под нагрузкой;
9.2.2. Усиление балок;
9.2.3. Усиление стропильных ферм;
9.2.4. Усиление колонн;
9.2.5. Примеры расчета элементов и соединений, усиленных под нагрузкой
ГЛАВА 10 ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ
10.1. Кровельные настилы
10.1.1. Виды кровельных настилов;
10.1.2. Профилированные листы;
10.1.3. Расчет стальных профилированных листов;
10.2. Бескаркасные панели покрытия
10.2.1. Двухслойные бескаркасные панели (монопанели);
10.2.2. Трехслойные бескаркасные панели (типа «Сандвич»);
10.2.3. Каркасные панели
10.3. Стеновое ограждение
10.3.1. Конструктивные решения;
10.3.2. Фахверк стенового ограждения;
10.3.3. Расчет элементов фахверка;
10.3.4. Стены неотапливаемых и отапливаемых зданий;
10.3.5. Окна, двери, витражи, элементы интерьера
Металлические конструкции, Том 2: Конструкции зданий
Разработка оптимальных конструктивных решений легких металлических каркасов одноэтажных однопролетных и многопролетных зданий
В статье проводится обзор научной литературы в области рамных конструкций. Анализируются оптимальные конструктивные решения металлических поперечных рам.
Ключевые слова: металлическая поперечная рама, тип сечения, марка стали.
Массовое строительство легких металлических одноэтажных однопролетных или многопролетных зданий возрастает с каждым годом. Каркасы таких зданий используют в качестве различных предприятий, например, в гражданской, промышленной отрасли, также это могут быть здания складов, ангаров обслуживания, спортивные и др.
Широкое применение лёгких стальных конструкций поясняется многочисленными достоинствами металла — относительно небольшой расход стали, быстрый монтаж конструкций, индустриальность, хорошие прочностные характеристики, надежность и долговечность, легкий внешний вид в отличие от железобетонных и армокаменных конструкций, ремонтопригодность.
Во всем мире металлические каркасы одноэтажных однопролетных и многопролетных зданий занимают около 50 % от общего объема в строительстве, а в России этот вид конструкций оценивается в 30 %.
История возникновения металлоконструкций в России началась в 17 веке, тогда еще основным материалом был чугун, который позже с развитием черной металлургии заменили на сталь. Производственная база металлоконструкций начала расширяться в 30-х годах в связи с программой индустриализации. В 50-х годах начали решать важные вопросы экономии стали, упрощения изготовления и ускорения монтажа, появились новые стали повышенной прочности. Основным периодом развития легких металлических конструкций в России являются 70-е года 20-го века. Проектными институтами создавались различные системы несущих металлоконструкций зданий типа «Молодечно», «Канск», «Кисловодск», «Орск», «Москва» и др. [1].
Прогресс в области проектирования и строительства металлических каркасов не стоит на месте. В России насчитывается около 140 крупных производственных компаний и комбинатов. Заводы металлоизделий демонстрируют интенсивное развитие, интерес к выпускаемой продукции растёт. В год на 15–20 % увеличивается выпуск металлопроката. Эффективность производства требует рост качества, поэтому в нашей стране металлургическая отрасль производства постоянно развивается, модернизируют существующие цеха и появляются новые заводы, которые выпускают современные металлопрокаты.
На сегодняшний день существует ряд измененных нормативных документов по проектированию, сводов правил, устанавливающих основные правила расчета и проектирования конструкций, а также отражающие номенклатуру новых профилей. Например, недавно вышедший ГОСТ Р 57837–2017 «Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок» [2]. Также постепенно появляются новые высокопрочные стали, требующие новой расчетной основы.
Одноэтажные металлические однопролетные и многопролетные здания включают в себя две основные группы конструкций: несущих и ограждающих элементов. Основные несущие элементы конструкции состоят из фундаментов, колонн и стоек, несущих конструкций покрытий и перекрытий, подкрановых балок и связей. Ограждающими элементами являются наружные и внутренние стеновые ограждения, перегородки, заполнения проемов, конструкция покрытия и пола. Несущие конструкции зданий предназначены для того чтобы принимать и передавать действующие нагрузки на основание здания. Чаще всего одноэтажные металлические однопролетные и многопролетные здания проектируются каркасами рамного типа, образующегося вертикальными несущими элементами, на которые опирают ригели рам. Пространственная жесткость и устойчивость здания и его отдельных элементов обеспечивается прогонами, распорками и системой связей в продольном и поперечном направлениях.
Поперечные рамы могут состоять колонн постоянного сечения или переменного, сплошные (ступенчатые) или решетчатые, раздельного типа, обуславливается это назначением здания, наличием тяжелых мостовых кранов и т. д. Сплошные колонны менее трудоемки по сравнению со сквозными и проектируют их из прокатных профилей чаще всего двутавров. Стальные несущие конструкции покрытия в основном выполняют из двутавровых прокатных или составных балок и ферм.
Компоновка конструктивной схемы рамного каркаса здания является обязательным и важным этапом проектирования. Конструктивное решение здания должно быть технически целесообразным, оптимальным, функциональным, при этом элементы горизонтальные и вертикальных конструкций здания, связанные между собой, должны обеспечивать прочность, надежность, устойчивость и пространственную жёсткость каркаса. Поиск оптимальных параметров конструкции ведется, как правило, по критерию минимальной металлоемкости.
В разработку и исследование принято три типа оптимальных конструктивных схем несущих поперечных рам в зависимости от вида малоуклонного ригеля покрытия, представленные в таблице 1.
Читайте также: