Металлические конструкции пространственные конструкции
Обновлено: 18.05.2024
Общие данные о пространственных металлических покрытиях, особенности данных типов сооружений. Достоинства, недостатки и возможные сложности при возведении пространственных оболочек. Легкие металлические конструкции зданий и их эффективность применения.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.11.2011 |
| Размер файла | 3,7 M |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
1 Общие данные о пространственных металлических покрытиях
2 Легкие металлические конструкции зданий и их эффективность применения
Список используемой литературы
В процессе современной урбанизации и развитии строительной отрасли возникла необходимость повышения уровня индустриализации строительного производства и степень заводской готовности конструкций и деталей, а так же расширять применение новых эффективных конструкций, наращивать выпуск прогрессивных металлических конструкций.
В этой связи развитие производства пространственных металлических конструкций становится особенно заметным. Применение данного вида строительных конструкций позволяет расширять спектр применения архитектурных решений в процессе проектирования, а так же создавать удобные и быстровозводимые конструктивные элементы зданий и сооружений.
В данной контрольной работе мною рассмотрена возможность применения пространственных металлических конструкция на примере легких металлических конструкций и пространственных металлических покрытий.
Перекрытие-оболочка -- строительная конструкция перекрытий зданий и сооружений.
В архитектурной практике используются выпуклые, висячие, сетчатые и мембранные оболочки из железобетона, металлов, древесины, полимерных, тканых и композиционных материалов. Но наибольшее применение в строительной практике получили пространственные покрытия с металлическим каркасом. Для расчёта таких конструкций используется специально разработанная теория оболочек.
Сетчатые перекрытия-оболочки впервые внедрил в мировую практику российский инженер и архитектор В. Г. Шухов в 1896 году. Тогда же он запатентовал эти конструкции и разработал основы теории оболочек.
До середины XX века перекрытия-оболочки использовались редко ввиду сложности расчёта, повышенных требований к качеству материалов и соблюдению технологий монтажа. Перекрытия-оболочки использовали в своем творчестве знаменитые архитекторы Антонио Гауди, Пьер Нерви, Эро Сааринен, Оскар Нимейер, Кензо Танге, Бакминстер Фуллер, Норман Фостер, Фрэнк Гери, Николас Гримшоу, Сантьяго Калатрава. Полное признание и широкое распространение в прогрессивной архитектуре перекрытия-оболочки получили в течениие последних двух десятилетий благодаря внедрению компьютеров в практику расчёта конструкций и появлению новых строительных материалов и технологий.
В российском климате безаварийно эксплуатируются стальные сетчатые и стальные висячие мембранные оболочки перекрытий зданий и сооружений.
Доверие к железобетонным оболочкам в России было сильно подорвано в последние годы, благодаря авариям, произошедшим из-за небрежности при проектировании (Канчели: Трансвааль-парк) и эксплуатации зданий (Басманный).
При строительстве промышленных и гражданских зданий часто возникает необходимость перекрытия больших пролетов. В зависимости от конструктивной схемы и статической работы несущие конструкции покрытий таких зданий можно разделить на плоскостные и пространственные.
К плоскостным металлическим несущим конструкциям покрытий относятся балки, фермы, рамы, арки. В ряде случаев в зданиях уникального характера при повышенных нагрузках и больших пролетах применяют стальные рамы.
Для перекрытия пролетов свыше 40 м целесообразно использовать арочные конструкции. Арки являются эффективной конструкцией, поскольку их очертания можно спроектировать таким образом, что работать они будут, в основном, на сжатие.
Этим можно добиться оптимального использования материала. Недостатком арок является то, что в их опорах помимо вертикальных реакций возникают и горизонтальные (распор). Его воспринимают специальными конструкциями (затяжками, наклонными стойками, контрфорсами).
Впервые пространственные металлические покрытия появились в 20-х годах прошлого века. Первые тонкостенные пространственные оболочки были построены над резервуаром воды в Баку и для здания почтамта в Харькове. За свою историю пространственные металлические покрытия не раз менялись и совершенствовались. И сегодня пространственные металлические покрытия - одни из самых популярных покрытий промышленных зданий. Все чаще применяется предварительное напряжение конструкций, армоцементные пространственные конструкции.
Пространственные покрытия представляют собой системы, состоящие из тонкостенных оболочек и контурных конструкций. Тонкие плиты и элементы конструкции соединены между собой и работают как единое целое.
Пространственные покрытия промышленных зданий обладают рядом преимуществ. Их использование снижают расход материала и массу покрытия, дает возможность перекрывать большие площади без промежуточных опор и снижает затраты на производство. Хотя при этом пространственные покрытия довольно сложные по конструкции и трудоемкие в монтаже.
Рассматриваемые покрытия могут быть выполнены монолитными или же собираться из отдельных (гладких или ребристых, криволинейных или плоских) элементов. Бортовые элементы обычно выполняют в виде ребристых плит (лотков), диафрагмы -- в виде цельных или составных металлических ферм, арок или рам.
Пекинский оперный театр, 2007
Сетчатая оболочка Британского музея, архитектор Норман Фостер, 2000
Особенности данных типов сооружений
Пространственные покрытия -- это системы, состоящие из тонкостенных оболочек (тонких плит) и контурных металлических конструкций (бортовых элементов, опорных колец, диафрагм в виде балок, арок и т. п.). Все эти элементы связаны между собой и работают как единое целое. Это снижает расход материала и массу покрытия, делает его более экономичным и позволяет перекрывать большие площади без промежуточных опор. Кроме того, пространственные покрытия отличаются особой архитектурной выразительностью.
Тонкостенные пространственные покрытия применяют в первую очередь для ангаров, спортивных залов, крытых рынков, выставочных павильонов, вокзалов, зрелищных предприятии, производственных здании и других подобных сооружений, в которых нежелательны или недопустимы промежуточные колонны.
Оболочкам придают очертания криволинейных поверхностей или многогранников. Основными типами пространственных покрытий являются своды, купола, цилиндрические оболочки, складчатые конструкции, оболочки двоякой кривизны, покрытия с составными оболочками и подвесные покрытия.
В строительной практике находят применение и другие разновидности тонкостенных пространственных покрытий, выбор типа которых зависит от назначения сооружения, его архитектурной компоновки, размеров, способов возведения.
Пространственные покрытия состоят из следующих составляющих:
- прямолинейные элементы четырехстороннего пространственного опорного контура;
- гибкие нити, ориентированные параллельно одной из диагоналей опорного контура и прикрепленные к нему своими концами с возможностью натяжения;
- прямоугольные прогоны-распорки, ориентированные в плане параллельно двум из противолежащих элементов контура и прикрепленные своими концами к двум основным элементам;
- тонколистовой и кровельный настил.
Типы пространственных покрытий: своды, купола, цилиндрические оболочки, складчатые конструкции, оболочки двоякой кривизны, покрытия с составными оболочками и подвесные покрытия. Выбор типа пространственных покрытий зависит от назначения здания, его размеров, способов строительства и ряда других факторов.
Достоинства, недостатки и возможные сложности при возведении данных сооружений
В основном применяются тонкостенные пространственные покрытия промышленных зданий с металлическим пространственным каркасом, в которых промежуточные опоры невозможны или нежелательны. В отличие от плоскостных тонкостенные пространственные покрытия промышленных зданий более экономичные по расходу материала. Так требуется в среднем на 20% меньше металла.
Большое разнообразие пространственных конструкций покрытий, их возможность и целесообразность применения в промышленном строительстве являются вопросом, требующим специального рассмотрения.
Недостатками висячих конструкций следует считать сложность устройства опорных конструкций для восприятия распора (особенно при прямоугольной форме плана), а также сложность обеспечения общей пространственной жесткости системы.
Материал оболочек должен быть воздухе- и влагонепроницаемым, эластичным для возможности модельного крепления и защиты несущих металлических конструкций от воздействия окружающей среды, прочным, легким и долговечным. В большей мере этим требованиям удовлетворяют синтетические пленки (армированные) и технические ткани.
пространственная металлическая конструкция покрытие
Красные кирпичные здания старых питерских заводов, серые железобетонные корпуса промышленных гигантов советской эпохи. Сегодня они выглядят одинаково уныло и старомодно. Помимо внешней непривлекательности, эти постройки прошлых столетий имеют и более существенные недостатки. В частности, из-за внутренней тесноты и удручающего состояния коммуникаций в них невозможно организовать современное конкурентоспособное производство. Неслучайно большинство компаний предпочитают строить для своих производств новые здания, используя самые перспективные материалы и технологии, в том числе легких металлоконструкции (ЛМК).
Основой быстровозводимых зданий из ЛМК является металлический каркас. Металлические вертикальные стойки и горизонтальные ригеля с помощью болтовых соединений собираются в поперечные рамы, которые крепятся к фундаменту, располагаясь на равном расстоянии друг от друга. К поперечным рамам крепится система растяжек или связей, придающая конструкции расчетную прочность. Затем устанавливаются кровельные и стеновые прогоны, а также задаются обрамления под окна и двери. Несущий каркас готов. Далее можно использовать любую облицовку. Это могут быть и железобетон, и кирпичная кладка, и специальные панели типа "сэндвич", а также любые комбинации указанных конструкций.
Несколько слов необходимо сказать о панелях типа "сэндвич". Панель состоит из двух листов оцинкованного железа, между которыми помещен специальный утеплитель. Конструкция не имеет внутреннего каркаса, ее прочность достигается за счет определенной ориентации волокон утеплителя и использования специального клея.
Очень важной отличительной чертой быстровозводимых металлоконструкций является чрезвычайно высокая степень заводской готовности строительного комплекта. На практике это осуществляется следующим образом. Все детали, которые доставляются на строительную площадку, производятся на заводе с обязательным испытанием их прочностных характеристик. Детали обязательно имеют габаритные размеры, обеспечивающие возможность их транспортировки любыми традиционными видами транспорта. На строительной площадке все элементы конструкции собираются исключительно при помощи болтовых соединений. С целью исключения возможных проблем в ходе монтажа, на заводе-изготовителе производится контрольная сборка каждой конструкции, в ходе которой все детали подгоняются друг к другу. Все указанные выше мероприятия направлены в первую очередь на достижение высокого качества и надежности строительной конструкции.
Область применения быстровозводимых металлоконструкций очень широка. Проще сказать в каких областях применение таких конструкций нецелесообразно. Например, металлоконструкции не используются при строительстве зданий, в которых будут размещаться ядерные реакторы, либо банковские хранилища, то есть там, где стеновые и кровельные конструкции должны обладать повышенными изолирующими свойствами. Не принято их использовать и при строительстве жилья. С большим успехом быстровозводимые металлоконструкции используются уже несколько десятков лет при строительстве практически любых промышленных объектов, складских помещений, спортивных комплексов.
В последнее время на рынке быстровозводимых конструкций активно расширяется ассортимент отделочных материалов. Этот процесс делает металлоконструкции привлекательными в области строительства торговых сооружений.
Преимущества быстровозводимых металлоконструкций очевидны. Финансовые затраты на возведение здания из металлоконструкций в среднем на 30-40% меньше, чем на строительство аналогичного здания с использованием традиционных материалов. Естественно, данное высказывание корректно только при условии определенной идентичности качества внешней и внутренней отделки. Например, здание, построенное из самого дешевого кирпича без дополнительной внешней отделки, будет дешевле сооружения из быстровозводимых металлоконструкций с фасадом, отделанным тонированным стеклом. Существенная экономия при строительстве зданий на базе металлоконструкций достигается и за счет снижения затрат нулевого цикла примерно на 50%.
Быстровозводимые металлоконструкции являются бесспорными лидерами среди всех строительных конструкций не только благодаря низкой цене, но и кратчайшими сроками возведения. Если на строительство торгового павильона площадью около 100 м 2 необходимо затратить минимум три месяца (при условии работы не в режиме аврала), то аналогичное здание из металлоконструкций будет построено максимум за два месяца. При строительстве более глобальных сооружений экономия времени может стать очень значительной и принципиально важной для Заказчика.
Помимо цены и сроков сборки, быстровозводимые металлоконструкции имеют еще одно очень важное преимущество, на которое не всегда обращают внимание. Дело в том, что металлоконструкции не только быстро собираются, но и могут быть быстро и без особых финансовых затрат разобраны. Использование данного принципа в строительстве дает возможность владельцу земли максимально выгодно ее использовать с учетом постоянного изменения конъюнктуры рынка.
Естественно, сравнение металлоконструкций с детским конструктором, из которого можно без ограничений и потерь собирать и разбирать различные конструкции, не совсем корректно. Если вести речь о переносе быстровозводимого здания из одного места в другое, то без потерь перенесутся основные несущие элементы конструкции. Некоторое количество элементов потребует замены, например, кровельная Система. У Заказчика возникнет проблема изготовления под заказ тех деталей, которые необходимо заменить. Именно поэтому перенос таких зданий осуществляется в крайних случаях, но главное, что это, в принципе, возможно и дает денежную экономию относительно затрат на постройку нового здания около 40%. В случаях, когда речь идет о замене существующего здания на новое, что может быть необходимо в силу самых разных причин, использование быстровозводимых металлоконструкций принесет немалую выгоду. Разборка быстровозводимой конструкции обходится в несколько раз дешевле и занимает существенно меньше времени, чем демонтаж здания, выполненного с использованием традиционных материалов.
Итак, можно назвать основные преимущества систем из легких металлоконструкций:
· минимальные сроки монтажа (демонтажа) и отделки;
· высокая заводская степень готовности конструкций;
· более низкая себестоимость объектов из легких металлоконструкций по сравнению с аналогичными сооружениями из кирпича и железобетона.
Основным недостатком зданий из металлоконструкций часто называется их меньшая долговечность по сравнению с аналогами из железобетона и монолита. Однако вопрос этот отчасти спорный. Дело в том, что все цифры по срокам эксплуатации зданий из ЛМК являются расчетными, и сколько в действительности простоит объект, никто сказать пока точно не может. Первые здания из металлоконструкций были построены еще до войны и до сих пор спокойно продолжают стоять. Многое зависит и от того, насколько качественно смонтировано здание, каковы условия эксплуатации, как часто его подкрашивают, реставрируют, каково его целевое назначение, взаимодействует ли оно с агрессивными средами. Известно, что долговечность облицовочных панелей существенно ниже металлического каркаса. Однако, учитывая, что облицовку можно и нужно периодически менять, возникает вопрос, можно ли говорить корректно о сроке эксплуатации всего здания в целом. Как это ни странно, но долговечность здания - это не всегда очевидный плюс. Например, есть законодательные положения, по которым здания, относящиеся к временным, значительно проще утвердить и согласовать. К тому же при строительстве торговых центров, магазинов или складов погоня за долговечностью не столь необходима.
Примеры возведенных зданий и сооружений на основе ЛМК.
Торговый павильон (г. Москва)
Производственный корпус финской компании Polar (Московская область)
Металлические конструкции, Том 2: Конструкции зданий
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 пространственные конструкции
КОНСТРУКЦИИ ПОКРЫТИЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ
Metal spatial structures of roofs. Design requirements
Дата введения 2021-06-30
Предисловие
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛЬ - АО "НИЦ "Строительство" - ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет
Введение
Настоящий свод правил разработан с учетом положений федеральных законов от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений" и содержит требования к расчету и проектированию металлических пространственных конструкций покрытий.
Свод правил разработан авторским коллективом АО "НИЦ "Строительство" - ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко (руководитель темы - д-р техн. наук П.Г.Еремеев, д-р техн. наук И.И.Ведяков, канд. техн. наук Д.Б.Киселев).
1 Область применения
1.1 Настоящий свод правил распространяется на проектирование стержневых, вантовых (висячих), тонколистовых, комбинированных металлических пространственных конструкций покрытий зданий и сооружений промышленного, гражданского и сельскохозяйственного строительства.
1.2 Требования настоящего свода правил не распространяются на проектирование транспортных сооружений (мосты, путепроводы, эстакады, виадуки, подвесные переходы трубопроводов и т.п.).
2 Нормативные ссылки
В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 977-88 Отливки стальные. Общие технические условия
ГОСТ 1050-2013 Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия
ГОСТ 2246-70 Проволока стальная сварочная. Технические условия
ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики
ГОСТ 3064-80 Канат одинарной свивки типа ТК конструкции 137 (1+6+12+18). Сортамент
ГОСТ 3090-73 Канаты стальные. Канат закрытый несущий с одним слоем зетобразной проволоки и сердечником типа ТК. Сортамент
ГОСТ 3241-91 Канаты стальные. Технические условия
ГОСТ 4543-2016 Металлопродукция из конструкционной легированной стали. Технические условия
ГОСТ 4784-2019 Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки
ГОСТ 5582-75 Прокат тонколистовой коррозионно-стойкий, жаростойкий и жаропрочный. Технические условия
ГОСТ 7062-90 Поковки из углеродистой и легированной стали изготавливаемые ковкой на прессах. Припуски и допуски
ГОСТ 7675-73 Канаты стальные. Канат закрытый несущий с одним слоем клиновидной и одним слоем зетобразной проволоки и сердечником типа ТК. Сортамент
ГОСТ 7676-73 Канаты стальные. Канат закрытый несущий с двумя слоями клиновидной и одним слоем зетобразной проволоки и сердечником типа ТК. Сортамент
ГОСТ 8479-70 Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали. Общие технические условия
ГОСТ 13726-97 Ленты из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия
ГОСТ 18899-73 Канаты стальные. Канаты закрытые несущие. Технические условия
ГОСТ 18901-73 Канаты стальные. Канат закрытый несущий с двумя слоями зетобразной проволоки и сердечником типа ТК. Сортамент
ГОСТ 19281-2014 Прокат повышенной прочности. Общие технические условия
ГОСТ 19903-2015 Прокат листовой горячекатаный. Сортамент
ГОСТ 21631-2019 Листы из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия
ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения
ГОСТ 27772-2015 Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия
ГОСТ 32484.1-2013 (EN 14399-1:2005) Болтокомплекты высокопрочные для предварительного натяжения конструкционные. Общие требования
ГОСТ Р 55374-2012 Прокат из стали конструкционной легированной для мостостроения. Общие технические условия
ГОСТ Р 58033-2017 Здания и сооружения. Словарь. Часть 1. Общие термины
ГОСТ Р 58064-2018 Трубы стальные сварные. Для строительных конструкций. Технические условия
СП 14.13330.2018 "СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах" (с изменением N 1 )
СП 28.13330.2017 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии" (с изменениями N 1, N 2)
СП 128.13330.2016 "СНиП 2.03.06-85 Алюминиевые конструкции"
СП 294.1325800.2017 Конструкции стальные. Правила проектирования (с изменением N 1)
СП 296.1325800.2017 Здания и сооружения. Особые воздействия (с изменением N 1)
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.
3 Термины и определения
В настоящем своде правил применены термины по ГОСТ 27751, ГОСТ Р 58033, СП 16.13330, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 болт-шарнир: Крепежная деталь в виде цилиндрического стержня, предназначенная для обеспечения свободного вращения узла.
3.2 большепролетное металлическое покрытие: Покрытие пролетом свыше 36 м.
3.3 пространственная стержневая конструкция: Система из коротких прямых металлических стержней, объединенных в узлах, для плоских и криволинейных покрытий, в которых возникают в основном усилия сжатия и растяжения.
3.4 структурная плита: Плоская пространственная стержневая конструкция, состоящая из многократно повторяющихся пирамидальных элементов.
3.5 "Тенсегрити"-система: Совокупность взаимосвязанных элементов, работающих только на растяжение или сжатие, устойчивость и жесткость которой обеспечивается предварительным напряжением и самоуравновешиванием этих элементов.
3.6 трос-подбор: Гибкие растянутые элементы опорных конструкций вантовых систем.
4 Основные положения
4.1 Металлические пространственные системы различаются:
- по принципу работы:
а) жесткие системы (структуры, своды, купола, оболочки);
б) гибкие системы (тросовые, тонколистовые);
- по типу конструкции:
а) плоские системы регулярной структуры;
в) стержневые оболочки;
д) вантовые конструкции;
е) мембранные (тонколистовые) конструкции;
ж) комбинированные системы;
- по конфигурации плана:
от простейших геометрических фигур (квадрат, прямоугольник, треугольник, круг, овал и т.д.) до более сложного комбинированного очертания;
- по форме поверхности:
а) плоские покрытия;
б) нулевой гауссовой кривизны (цилиндрическая);
в) положительной гауссовой кривизны (сферическая, в виде эллиптического параболоида);
Нужен полный текст и статус документов ГОСТ, СНИП, СП?
Попробуйте профессиональную справочную систему
«Техэксперт: Базовые нормативные документы» бесплатно
____________________________________________________________________
Текст Сравнения СП 16.13330.2017 с СП 16.13330.2011 см. по ссылке;
Текст Сравнения СП 16.13330.2011 со СНиП II-23-81* см. по ссылке.
- Примечания изготовителя базы данных.
____________________________________________________________________
Дата введения 2011-05-20
1 ИСПОЛНИТЕЛИ: ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко - институт ОАО "НИЦ "Строительство", ЦНИИПСК им.Мельникова и др.
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики
4 УТВЕРЖДЕН приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 27 декабря 2010 г. N 791 и введен в действие с 20 мая 2011 г.
Информация об изменениях к настоящему актуализированному своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет
ВНЕСЕНЫ правки на основании информации об опечатках, опубликованной в Информационном Бюллетене о нормативной, методической и типовой проектной документации N 6, 2011 г.
Правки внесены изготовителем базы данных
Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных
Настоящий свод правил составлен с целью повышения уровня безопасности людей в зданиях и сооружениях и сохранности материальных ценностей в соответствии с Федеральным законом от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений", повышения уровня гармонизации нормативных требований с европейскими и международными нормативными документами, применения единых методов определения эксплуатационных характеристик и методов оценки.
Актуализация СНиП II-23-81* выполнена следующим авторским коллективом: Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций им.В.А.Кучеренко (ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко) - институт ОАО "НИЦ "Строительство" в составе специалистов: д-ра техн. наук И.И.Ведяков, П.Д.Одесский, П.Г.Еремеев, кандидаты техн. наук Г.Е.Бельский, Л.А.Гильденгорн, М.И.Гукова, Б.Н.Решетников, Ю.Н.Симаков, М.Р.Урицкий, М.И.Фарфель, Б.С.Цетлин, инженеры А.П.Лавров, Л.С.Сошникова; Электростальский политехнический институт МИСиС (д-р техн. наук, проф. В.И.Моисеев); ЦНИИПСК им.Мельникова: д-р техн. наук, проф. чл.-корр. РААСН А.Б.Павлов, д-р техн. наук В.М.Горицкий, кандидаты техн. наук В.В.Евдокимов, Е.М.Баско, инженеры Г.Р.Шеляпина, М.М.Ефремов, В.И.Мейтин, В.М.Бабушкин; МГСУ (д-р техн. наук А.Р.Туснин); СПбГАСУ (д-р техн. наук Г.И.Белый); ЮФУ (канд. техн. наук Б.А.Пушкин), Челябинский ЗМК (инж. А.В.Гайдамако); "Институт Теплоэлектропроект" - ОАО "Инженерный центр ЕЭС" (инж. И.К.Вишницкий).
1.1 Настоящие правила следует соблюдать при проектировании стальных строительных конструкций зданий и сооружений различного назначения, работающих при температуре не выше 100°С и не ниже минус 60°С.
Нормы не распространяются на проектирование стальных конструкций мостов, транспортных тоннелей и труб под насыпями.
1.2 При проектировании конструкций, находящихся в особых условиях эксплуатации (например, конструкций доменных печей; магистральных и технологических трубопроводов; резервуаров специального назначения; конструкций зданий, подвергающихся сейсмическим воздействиям, интенсивным воздействиям температуры, радиации, агрессивных сред; конструкций гидротехнических и мелиоративных сооружений), конструкций уникальных зданий и сооружений, зданий атомных электростанций, а также специальных видов конструкций (например, предварительно напряженных, пространственных, висячих), следует соблюдать дополнительные требования, предусмотренные соответствующими нормативными документами, в которых отражены особенности работы этих конструкций.
Перечень нормативных документов и стандартов, на которые имеются ссылки в настоящих нормах, приведен в приложении А.
Примечание - При пользовании настоящим СП целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национальных органов Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим СП следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
В настоящем своде правил применены термины по ГОСТ 2601, ГОСТ Р ИСО 857-1, ГОСТ Р ИСО 17659 и ГОСТ 28548.
4 Общие положения
4.1 Основные требования к конструкциям
4.1.1 При проектировании стальных строительных конструкций следует:
принимать конструктивные схемы, обеспечивающие прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость зданий и сооружений в целом и их отдельных элементов при транспортировании, монтаже и эксплуатации;
соблюдать требования СП 28.13330 в части защиты строительных конструкций от коррозии и требования [1];
стальные конструкции следует проектировать и возводить с учетом их огнестойкости, а также соблюдать их огнезащиту в соответствии с СП 2.13130;
увеличение толщины проката и стенок труб с целью защиты от коррозии и повышения предела огнестойкости конструкций допускается только при технико-экономическом обосновании;
соблюдать требования государственных стандартов и других нормативных документов на конструкции соответствующего вида; при необходимости выполнять расчет точности размеров конструкций и их элементов согласно нормативным документам;
Не допускается использование восстановленных (т.е. бывших в употреблении и выведенных из первичной эксплуатации или прошедших комплекс диагностических и восстановительных работ) стальных труб, профилей, балок, листов, полос, свай, шпунтов и других видов металлоконструкций предусматривать в проектной и рабочей документации на строительство, реконструкцию и капитальный ремонт зданий и сооружений повышенного и нормального уровня ответственности без заключения специализированной научной организации.
4.1.2 Открытые конструкции, не замурованные в бетоне или в кирпичной кладке и т.п., должны быть доступны для наблюдения, оценки технического состояния, выполнения профилактических и ремонтных работ, не должны задерживать влагу и затруднять проветривание. Замкнутые профили должны быть герметизированы.
4.1.3 Рабочие чертежи стальных конструкций должны соответствовать требованиям по изготовлению (СП 53-101) и монтажу конструкций (СП 70.13330).
В рабочих чертежах конструкций (марок КМ и КМД) и в документации на заказ материалов следует указывать:
марки стали и дополнительные требования к ним, предусмотренные государственными стандартами или техническими условиями и настоящими нормами;
способ выполнения сварных соединений, вид и режим сварки; типы, марки, диаметры электродов и материалов для автоматической и механизированной сварки, положение шва при сварке, тип подкладки для стыковых швов;
классы прочности и точности болтов;
способ подготовки контактных поверхностей для фрикционных соединений;
расположение и размеры сварных, болтовых и фрикционных соединений с указанием выполнения их в заводских или монтажных условиях и, при необходимости, последовательность наложения швов и установки болтов;
способы и объем контроля качества;
требования к защите конструкций от коррозии.
4.2 Основные расчетные требования
4.2.1 Стальные конструкции и их расчет должны удовлетворять требованиям ГОСТ Р 54257.
Расчет стальных конструкций следует выполнять с учетом назначения конструкций, условий их изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации, а также свойств материалов.
В расчетных схемах должны быть учтены деформационные характеристики опорных закреплений, оснований и фундаментов.
4.2.2 При расчете конструкций значения нагрузок и воздействий, а также предельные значения прогибов и перемещений элементов конструкций следует принимать согласно требованиям СП 20.13330, СП 43.13330 и разделов 16 и 17 настоящих норм.
4.2.3 За расчетную температуру в районе строительства следует принимать температуру наружного воздуха наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98, определенную согласно СП 131.13330.
Расчетная технологическая температура устанавливается заданием на разработку строительной части проекта.
4.2.4 Расчетные схемы и основные предпосылки расчета должны отражать действительные условия работы стальных конструкций.
Рассматриваются следующие расчетные модели несущих конструкций:
отдельные конструктивные элементы (например, растянутые и сжатые стержни, балки, стойки и колонны сплошного сечения и др.);
плоские или пространственные системы, раскрепленные (несвободные - рисунок 1, а); систему следует считать раскрепленной, если конструкция раскрепления не менее чем в 5 раз уменьшает горизонтальные перемещения системы; расчет таких конструкций может быть выполнен путем расчета отдельных элементов с учетом их взаимодействия между собой и с основанием;
плоские или пространственные системы, нераскрепленные (свободные - рисунок 1, б); при расчете таких конструкций, наряду с проверкой отдельных элементов, следует учитывать возможность достижения предельного состояния системы в целом;
листовые конструкции (оболочки вращения).
Рисунок 1 - Схемы систем раскрепленных (а) и не раскрепленных от перемещений (б)
4.2.5 Пространственные стальные конструкции следует, как правило, рассчитывать как единые системы с учетом факторов, определяющих напряженное и деформированное состояние, особенности взаимодействия элементов конструкций между собой и с основанием, геометрической и физической нелинейности, свойств материалов и грунтов.
Допускается выполнять проверку устойчивости стержневых конструкций (в том числе пространственных) с использованием сертифицированных вычислительных комплексов как идеализированных систем в предположении упругих деформаций стали.
4.2.6 Оценку общей устойчивости каркаса допускается производить по недеформированной схеме для каркасов рамной (с жесткими узлами ригелей с колоннами), рамно-связевой (рамный каркас с вертикальными диафрагмами жесткости или жесткими вставками) или связевой (безригельный каркас или с нежесткими узлами ригелей с колоннами) систем, которые имеют в своем составе продольные и поперечные рамы и связи, установленные в соответствии с 15.4 настоящих норм.
В рамно-связевой или в связевой системах, когда узлы связевого блока не совпадают с узлами каркаса, расчет следует выполнять по деформированной схеме (с учетом геометрической нелинейности системы).
4.2.7 Элементы конструкций, рассматриваемые в настоящих нормах, подразделяются на три класса в зависимости от напряженно-деформированного состояния (НДС) расчетного сечения:
1-й класс - НДС, при котором напряжения по всей площади сечения не превышают расчетного сопротивления сталиЧитайте также: