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: