Номенклатура и область применения металлических конструкций
Обновлено: 30.06.2024
Металлические конструкции применяются сегодня во всех видах зданий и инженерных сооружений, особенно если необходимы значительные пролеты, высота и нагрузки. Потребность в металлических конструкциях очень велика.
В зависимости от конструктивной формы и назначения металлические конструкции можно разделить на несколько видов.
Промышленные здания.
Конструкции одноэтажных промышленных зданий выполняются в виде цельнометаллических или смешанных каркасов, в которых по железобетонным колонам устанавливаются металлические конструкции покрытия здания и подкрановые пути.
Цельнометаллические каркасы в основном применяются в зданиях с большими пролетами и высотой, оборудованных мостовыми кранами большой грузоподъемности, а также в зданиях комплексной поставки. Каркасы промышленных зданий являются наиболее сложными и металлоемкими конструктивными комплексами.
Большепролетные здания.
Здания общественного назначения – спортивные сооружения, рынки, выставочные павильоны, театры и некоторые здания производственного характера (ангары, авиасборочные цеха, лаборатории) – имеют большие пролеты (до 100 – 150 м), перекрывать которые наиболее целесообразно металлическими конструкциями. Системы и конструктивные формы большепролетных покрытий очень разнообразны. Здесь возможны балочные, рамные, арочные, висячие, комбинированные, причем как плоские, так и пространственные системы. Конструкции зданий общественного назначения отвечают высоким эстетическим требованиям.
Мосты и эстакады.
Мостовые металлические конструкции на железнодорожных и автомобильных магистралях применяются при больших, а в отдельных районах и при средних пролетах, а также при сжатых сроках возведения. Как и большепролетные здания, мосты имеют разнообразные системы: балочную, арочную, висячую, комбинированную.
Листовые конструкции.
Применяются в виде резервуаров, емкостей, силосов, бункеров, трубопроводов большого диаметра.
Башни и мачты.
Применяются для радио и телевидения, сотовой связи, в опорах линий электропередач. Сюда же можно отнести нефтяные вышки, дымовые и вентиляционные башни, трубы и промышленные этажерки. Использование стали обеспечивает этим конструкциям необходимую легкость, удобство транспортирования на место строительства и быстроту монтажа.
Каркасы многоэтажных зданий.
Многоэтажные здания с металлическим каркасом применяются главным образом в гражданском строительстве, в условиях плотной застройки больших городов и для некоторых промышленных зданий.
Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.
Крановые и другие подвижные конструкции.
Выполняются из металла, позволяющего максимально уменьшить их массу. Сюда относятся всевозможные металлические конструкции мостовых, башенных, козловых кранов и кранов перегружателей, затворы и ворота гидротехнических сооружений, конструкции отвала мостов.
Прочие металлоконструкции.
К ним, в первую очередь, можно отнести конструкции промышленности, а также заборы, ограды, ворота, калитки, крытые автостоянки, оборудование тренажерных залов.
Номенклатура и область применения металлических конструкций
Применение металлических конструкций по виду конструктивной формы и назначению можно разделить на восемь областей.
1) Промышленные здания. Конструкции одноэтажных промышленных зданий в виде цельнометаллических или смешанных каркасов, в которых по железобетонным колоннам устанавливаются металлические конструкции покрытия здания («шатер») и подкрановые пути.
2)Большепролетные покрытия зданий. Здания общественного назначения (спортивные сооружения, рынки, выставочные павильоны, театры и некоторые здания производственного характера (ангары, авиасборочные цехи, лаборатории), имеющие большие пролеты (до 100-150 м).
3) Мосты, эстакады. Как и большепролетные покрытия, мосты имеют разнообразные системы: балочную, арочную, висячую, комбинированную.
4) Листовые конструкции. В виде резервуаров, газгольдеров, бункеров, трубопроводов большого диаметра и различных сооружений доменного комплекса, химического производства и нефтепереработки.
5) Башни и мачты. Применяются для радиосвязи и телевидения, в геодезической службе, в опорах линий электропередачи. Сюда же можно отнести надшахтные копры, нефтяные вышки, дымовые и вентиляционные трубы и промышленные этажерки.
6) Каркасы многоэтажных зданий.
7) Крановые и другие подвижные конструкции. Сюда относят всевозможные металлические конструкции мостовых, башенных, козловых кранов и кранов-перегружателей, конструкции крупных экскаваторов и разнообразных строительных машин, затворы и ворота гидротехнических сооружений, конструкций отвальных мостов.
8) Прочие конструкции. К ним относятся конструкции промышленности по использованию атомной энергии, конструкции радиотелескопов, лыжные трамплины и др.
Основные особенности металлических конструкций
Во-первых, исходным материалом для всех МК является прокатный металл, выпускаемый по единому стандарту (сортаменту): лист, уголок, швеллер, двутавр, труба и т. п. Из этого материала компонуются все разнообразные конструктивные формы.
Во-вторых, все конструкции объединены одним технологическим процессом их изготовления, в основе которого лежат холодная обработка металла (резка, гибка, образование отверстий и т.п.) и соединение деталей в конструктивные элементы и комплексы (сборочно-сварочные или сборочно-клепальные операции).
1.2.1 МК обладают следующими достоинствами:
Надежность МК обеспечивается близким совпадением их действительной работы (распределение напряжений и деформаций) с расчетными предположениями.
Легкость. Из всех изготовляемых в настоящее время несущих конструкций (железобетонные, каменные, деревянные) МК являются наиболее легкими. Вес конструкции зависит от отношения объемного веса материала к его расчетному сопротивлению:
Индустриальность. МК в основной своей массе изготовляются на заводах, оснащенных современным оборудованием, что обеспечивает высокую степень индустриальности их изготовления.
Непронициамость. Металлы обладают не только значительной прочностью, но и высокой плотностью, обеспечивающей непроницаемость для газов и жидкостей. Плотность металла и его соединений, осуществляемых с помощью сварки, является необходимым условием для изготовления и возведения листовых конструкций.
МК имеют и недостатки, ограничивающие их применение. Для нейтрализации этих недостатков необходимы специальные меры.
Коррозия. Незащищенная от действия влажной атмосферы, а иногда (что еще хуже) атмосферы, загрязненной агрессивными газами, сталь корродирует (окисляется), что постепенно приводит к се полному разрушению.
Небольшая огнестойкость. У стали при t =+200°С начинает уменьшаться модуль упругости, а при t =+600°С сталь полностью переходит в пластическое состояние. Принципы проектирования металлических конструкций
При проектировании МК, как и всяких других, должны учитываться следующие основные требования.
1.Номенклатура и область применения металлических конструкций
1) Пром зд. Конструкции одноэтажных пром зд в виде цельнометаллических или смешанных каркасов, в которых по ж/б колоннам устанавливаются метал-е конструкции покрытия здания («шатер») и подкрановые пути.
2)Большепролетные покрытия зд. Здания общественного назначения (спортивные сооружения, рынки, выставочные павильоны, театры и некоторые здания производственного характера (ангары, авиасборочные цехи, лаборатории), имеющие большие пролеты (до 100-150 м). 3)Мосты, эстакады.
4)Листовые конструкции. В виде резервуаров, бункеров, трубопроводов большого диаметра и различных сооружений доменного комплекса, химического производства и нефтепереработки.
5)Башни и мачты. Применяются для радиосвязи и телевидения, в геодезической службе, в опорах линий электропередачи.
7) Крановые и другие подвижные конструкции. 8)Прочие конструкции. К ним относятся конструкции промышленности по использованию атомной энергии, конструкции радиотелескопов, лыжные трамплины и др.
Основные особенности металлических конструкций
Разнообразие конструктивных форм и статических схем обусловлено назначением констр, особенностями эксплуатации и характерам действующих нагрузок. Все эти разнообразные конструкции объединены двумя основными факторами. Во-первых, исходным материалом для всех МК является прокатный металл, выпускаемый по единому стандарту (сортаменту): лист, уголок, швеллер, двутавр, труба и т. п. Во-вторых, все конструкции объединены одним технологическим процессом их изготовления, в основе которого лежат холодная обработка металла (резка, гибка, образование отверстий и т.п.) и соединение деталей в конструктивные элементы и комплексы (сборочно-сварочные или сборочно-клепальные операции).
Достоинствами МК: Надежность МК обеспечивается близким совпадением их действительной работы (распределение напряжений и деформаций) с расчетными предположениями. Легкость. Из всех изготовляемых в настоящее время несущих конструкций (железобетонные, каменные, деревянные) МК являются наиболее легкими. Вес конструкции зависит от отношения объемного веса материала к его расчетному сопротивлению: 1/м
Индустриальность. МК в основной своей массе изготовляются на заводах.
Непронициамость. Металлы высокой плотностью, обеспечивающей непроницаемость для газов и жидкостей.
Недостатки: Коррозия. Незащищенная от действия влажной атмосферы, загрязненной агрессивными газами, сталь корродирует (окисляется), что постепенно приводит к её полному разрушению. Повышение коррозионной стойкости МК достигается включением в сталь специальных легирующих элементов.
Небольшая огнестойкость. У стали при t =+200°С начинает уменьшаться модуль упругости, а при t =+600°С сталь полностью переходит в пластическое состояние. Алюминиевые сплавы переходят в пластическое состояние уже при t =+300°С.
Принципы проектирования металлических конструкций
Основные требования: Условия эксплуатации. Удовлетворение заданным при проектировании условиям эксплуатации. Экономия металла. В строит констр металл следует применять лишь в тех случаях, когда замена его другими видами материалов нерациональна.
Транспортабельность. В проекте должна быть предусмотрена возможность перевозки их целиком или по частям. Технологичность. Конструкции должны обеспечивать максимальное снижение трудоемкости.
Скоростной монтаж. Возможностям сборки в наименьшие сроки. Долговечность конструкций. Определяется сроками ее износа.
Эстетичность. Конструкции независимо от их назначения должны обладать гармоничными формами. Типизация конструктивных элементов и целых сооружений. Разработаны типовые решения часто повторяющихся конструктивных элементов – колонн, ферм, подкрановых балок, оконных и фонарных переплетов. В этих типовых решениях унифицированы размеры элементов и сопряжений.
Организация проектирования
Проект-е выполняется в две стадии – проектное задание и рабочие чертежи. В проектном задании устанавливается экономическая целесообразность и техническая возможность строительства. Рабочий проект состоит из 2-х частей: КМ и КМД. Проект КМ выполняет проектная организация. Пояснительная записка, расчеты, компоновочная схема, чертежи важных узлов, спецификация на металл. Проект КМД выполняет КБ завода на основании КМ с учетом технологических особенностей завода.
1. Область применения и номенклатура металлических конструкций.
Металлические конструкции применяются во всех инженерных сооружениях значительных пролетов, высоты и нагрузок. В зависимости от конструктивной формы и назначения металлические конструкции можно разделить на восемь видов:
Промышленные здания – цельнометаллические или со смешанным каркасом (колонны железобетонные). Цельнометаллические в зданиях с большим пролетом, высотой и грузоподъемностью.
Большепролетные покрытия зданий – спортивные сооружения, рынки, выставочные павильоны, театры, ангары и др. (пролеты до 100-150 м).
Мосты, эстакады – мосты на железнодорожных и автомобильных магистралях.
Листовые конструкции – резервуары, газгольдеры, бункеры, трубопроводы большого диаметра и др.
Башни и мачты – радио и телевидения в геодезической службе, опоры линии электропередачи, нефтяные вышки и др.
Каркасы многоэтажных зданий. Применяются в многоэтажных зданиях, в условиях плотной застройки больших городов.
Крановые и другие подвижные конструкции – мостовые, башенные, козловые краны, конструкции экскаваторов и др.
Прочие конструкции по использованию атомной энергии в мирных целях, разнообразные конструкции радиотелескопов для космической и радиосвязи, платформы для разведки и добычи нефти и газа в море и др.
Металлические конструкции обладают следующими достоинствами:
Надежность. Материал (сталь, алюминиевые сплавы) обладает большой однородностью структуры.
Легкость. Металлические конструкции самые легкие.
Индустриальность. Изготовление и монтаж металлических конструкций производится специализированными организациями с использованием высокопроизводительной техники.
Непроницаемость. Обладают высокой прочностью и плотностью, непроницаемостью для газов и жидкостей.
Металлические конструкции имеют недостатки:
Коррозия. Незащищенность от влажной среды, атмосферы, загрязненной агрессивными газами, сталь коррозирует (окисляется) и разрушается. Поэтому в сталь включают специальные легирующие элементы, покрывают защитными пленками (лаки, краски и т.д.).
Небольшая огнестойкость. У стали при температуре 200˚С уменьшается модуль упругости, а при температуре 600˚С сталь полностью переходит в пластическое состояние. Алюминиевые сплавы переходят в пластическое состояние при 300˚С. Поэтому металлические конструкции защищают огнестойкими облицовками (бетон, керамика, специальные покрытия и т.д.).
При проектировании металлических конструкций должны учитываться следующие требования:
1. Пригодность к эксплуатации – т. е. восприятие нагрузок с последующей передачей их на фундамент
2. Экономия металла (высокая стоимость).
Транспортабельность (перевозка по частям или целиком с применением соответствующих транспортных средств).
Технологичность – использование современных технологических приемов, обеспечивающих снижение трудоемкости.
Скоростной монтаж - сборка в наименьшие сроки.
Долговечность – определяется сроками физического и морального износа.
1. Промышленные здания – цельнометаллические или со смешанным каркасом (колонны железобетонные). Цельнометаллические в зданиях с большим пролетом, высотой и грузоподъемностью.
2. Большепролетные покрытия зданий – спортивные сооружения, рынки, выставочные павильоны, театры, ангары и др. (пролеты до 100-150 м).
3. Мосты, эстакады – мосты на железнодорожных и автомобильных магистралях.
4. Листовые конструкции – резервуары, газгольдеры, бункеры, трубопроводы большого диаметра и др.
5. Башни и мачты – радио и телевидения в геодезической службе, опоры линии электропередачи, нефтяные вышки и др.
6. Каркасы многоэтажных зданий. Применяются в многоэтажных зданиях, в условиях плотной застройки больших городов.
7. Крановые и другие подвижные конструкции – мостовые, башенные, козловые краны, конструкции экскаваторов и др.
8. Прочие конструкции по использованию атомной энергии в мирных целях, разнообразные конструкции радиотелескопов для космической и радиосвязи, платформы для разведки и добычи нефти и газа в море и др.
Металлические конструкции обладают следующими достоинствами:
1. Надежность. Материал (сталь, алюминиевые сплавы) обладает большой однородностью структуры.
2. Легкость. Металлические конструкции самые легкие.
3. Индустриальность. Изготовление и монтаж металлических конструкций производится специализированными организациями с использованием высокопроизводительной техники.
4. Непроницаемость. Обладают высокой прочностью и плотностью, непроницаемостью для газов и жидкостей.
Металлические конструкции имеют недостатки:
1. Коррозия. Незащищенность от влажной среды, атмосферы, загрязненной агрессивными газами, сталь коррозирует (окисляется) и разрушается. Поэтому в сталь включают специальные легирующие элементы, покрывают защитными пленками (лаки, краски и т.д.).
2. Небольшая огнестойкость. У стали при температуре 200˚С уменьшается модуль упругости, а при температуре 600˚С сталь полностью переходит в пластическое состояние. Алюминиевые сплавы переходят в пластическое состояние при 300˚С. Поэтому металлические конструкции защищают огнестойкими облицовками (бетон, керамика, специальные покрытия и т.д.).
1. Условия эксплуатации.
2. Экономия металла (высокая стоимость).
3. Транспортабельность (перевозка по частям или целиком с применением соответствующих транспортных средств).
4. Технологичность – использование современных технологических приемов, обеспечивающих снижение трудоемкости.
5. Скоростной монтаж. Сборка в наименьшие сроки.
6. Долговечность – определяется сроками физического и морального износа.
7. Эстетичность. Конструкция должна обладать гармоничными формами.
Основным принципом проектирования является достижение трех главных показателей: экономии стали, повышение производительности труда при изготовлении, снижение трудоемкости и сроков монтажа, которые определяют стоимость конструкции.
Достигается это путем использования низколегированных и высокопрочных сталей, экономичных прокатных и гнутых профилей, внедрения в строительство пространственных, предварительно напряженных, висячих, трубчатых и т. п. конструкций, совершенствованием методов расчета и изысканием конструктивных оптимальных решений с использованием ЭВМ. Кроме того, разработаны типовые решения часто повторяющихся конструктивных элементов - колонн, ферм, подкрановых балок, оконных и фонарных проемов, радиомачт, башен, опор линии электропередачи, резервуаров т.п.
Читайте также: