Стальные конструкции легких зданий

Обновлено: 16.05.2024

Книга содержит обширный обобщающий материал по проектированию и возведению легких зданий, в том числе и большепролетных и многоэтаж ных из стальных конструкций. Кроме того, большой интерес представляет теория и методика расчета рам, позволяющая сократить в 2-2,5 раза расход стали на их изготовление по сравнению с изготовляемыми на заводах Л.М.К. Учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заве дений, аспирантов и инженеров-проектировщиков.

Предисловие 3
Введение 4
ЧАСТЬ I. ЭЛЕМЕНТЫ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 10
Глава 1. КОНСТРУКТИВНЫЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНОЙ СТАЛИ 10
1.1. Наиболее важные свойства стали 10
1.2. Преимущества легких стальных конструкций 10
1.3. Рациональность конструктивной формы 12
1.4. Сталь для изготовления легких конструкций 12
1.5. Сортамент металла для стальных конструкций 14
1.6. Физические характеристики стали 14
1.7. Механические характеристики стали 14
1.8. Работа стали при сложном напряженном состоянии 17
1.9. Хрупкость стали 18
1.10. Усталость металла 21
1.11. Группы строительных сталей в зависимости от прочности 22
1.12. Выбор стали для конструкций 25
1.13. Воздействие температуры 25
1.14. Коррозия, меры защиты. Повышение огнестойкости 26
Глава 2. НАГРУЗКИ, МЕТОДЫ РАСЧЕТА, СОРТАМЕНТ, ПРОФИЛИ 28
2.1. Общие положения 28
2.2. Нагрузки и их сочетание 28
2.3. Расчет стальных конструкций 29
2.4. Нормативные и расчетные сопротивления 30
2.5. Коэффициенты условий работы 31
2.6. Сортамент металлопроката 33
2.7. Гнутые и гнутосварные профили 35
2.8. Крутильная жесткость профилей 36
2.9. Заключение по главе 2 37
Глава 3. СОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ 38
3.1. Особенности соединений тонкостенных стальных элементов 38
3.2. Сварные соединения 38
3.3. Расчет сварных соединений 42
3.4. Расчет стыковых швов 43
3.5. Расчет угловых швов 46
3.6. Комбинированные сварные соединения 48
3.7. Болтовые соединения стальных конструкций 48
3.8. Расчет болтовых соединений 52
3.9. Соединения на высокопрочных болтах 53
3.10. Конструирование болтовых соединений 55
Глава 4. ЛЕГКИЕ БАЛКИ 57
4.1. Предисловие 57
4.2. Расчет сечений балок 58
4.3. Общая устойчивость балок 61
4.4. Устойчивость пояса и стенки балки 62
4.5. Балки с гибкой стенкой 67
4.6. Определение минимальной площади эпюры моментов 71
4.7. Расчет на искривление оси балки 83
4.8. Расчет балок на прогиб 87
4.9. Заключение по главе 4 90
Глава 5. СЖАТЫЕ И СЖАТОИЗГИБАЕМЫЕ СТЕРЖНИ. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ 91
5.1. Центрально сжатые стержни 91
5.2. Внецентренно-сжатые и сжатоизгибаемые стержни 97
5.3. Вычисление прогиба 104
ЧАСТЬ II. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ 109
Глава 6. ДВА ПРИНЦИПА ПРОЕКТИРОВАНИЯ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ 109
6.1. Минимизация пути, концентрация металла 109
6.2. Сравнение массы арки и рамы 113
Глава 7. РАМЫ 117
7.1. Рама «Орск» 117
7.2. Рама «Канск» 121
7.3. Рама «ЦНИИСК» 122
7.4. На заводе металлоконструкций в г. Выксе разработаны два варианта рамы пролетом 24 м - рама «Выкса» 124
7.5. Рамы многопролетных и многоэтажных легких зданий 127
Глава 8. АРКИ. КУПОЛА 129
8.1. Определение 1298.2. Расчет трехшарнирной арки 129
8.3. Влияние сжатия и смещения опор 135
8.4. Купола 137
8.5. Расчет круглого в плане ребристого купола 138
Глава 9. СТРУКТУРЫ 142
9.1. Идея структур 142
9.2. Покрытие «Кисловодск» 144
9.3. Сравнение модуля «Кисловодск» с балочным аналогом 146
9.4. Структуры больших пролетов 148
9.5. Большепролетные своды 149
9.6. Складки 150
9.7. Структурное покрытие «Москва» 153
Глава 10. ВИСЯЧИЕ ПОКРЫТИЯ 154
10.1. Общие понятия 154
10.2. Расчёт нитей 155
10.3. Расчет нити на прочность 157
10.4. Расчет нити на упругий провес 160
10.5. Определение кинематических перемещений нити 161
10.6. Жесткая нить 164
10.7. Жесткая нить из прямолинейных стержней 172
10.8. Клавишный эффект 174
10.9. Ортогональные системы нитей 178
10.10. Покрытия зданий, круглые в плане 179
10.11. Круглые в плане покрытия на радиально направленных нитях 184
10.12. Покрытия, квадратные в плане 185
10.13. Комбинированные покрытия, квадратные в плане 188
10.14. Купольно-вантовые покрытия, круглые в плане 193
10.15. Двухпоясные системы 194
Глава 11. МЕМБРАННЫЕ ПОКРЫТИЯ 198
11.1. Общие понятия 198
11.2. Мембранные кровли, круглые в плане 200
11.3. Квадратное в плане мембранное покрытие 203
11.4. Бесконтурные мембранные покрытия 205
ПРИЛОЖЕНИЕ 209
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 212

Стальные конструкции легких зданий. Москалев Н.С., Попова Р.А. 2003

Книга содержит обширный обобщающий материал по проектированию и возведению легких зданий, в том числе и большепролетных и многоэтажных из стальных конструкций. Кроме того, большой интерес представляет теория и методика расчета рам, позволяющая сократить в 2-2,5 раза расход стали на их изготовление по сравнению с изготовляемыми на заводах Л.М.К. Учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, аспирантов и инженеров-проектировщиков.

Часть I. Элементы стальных конструкций

Глава 1. Конструктивные свойства строительной стали
1.1. Наиболее важные свойства стали
1.2. Преимущества легких стальных конструкций
1.3. Рациональность конструктивной формы
1.4. Сталь для изготовления легких конструкций
1.5. Сортамент металла для стальных конструкций
1.6. Физические характеристики стали
1.7. Механические характеристики стали
1.8. Работа стали при сложном напряженном состоянии
1.9. Хрупкость стали
1.10. Усталость металла
1.11. Группы строительных сталей в зависимости от прочности
1.12. Выбор стали для конструкций
1.13. Воздействие температуры
1.14. Коррозия, меры защиты. Повышение огнестойкости

Глава 2. Нагрузки, методы расчета, сортамент, профили
2.1. Общие положения
2.2. Нагрузки и их сочетание
2.3. Расчет стальных конструкций
2.4. Нормативные и расчетные сопротивления
2.5. Коэффициенты условий работы
2.6. Сортамент металлопроката
2.7. Гнутые и гнутосварные профили
2.8. Крутильная жесткость профилей
2.9. Заключение по главе 2

Глава 3. Соединение элементов металлических конструкций
3.1. Особенности соединений тонкостенных стальных элементов
3.2. Сварные соединения
3.3. Расчет сварных соединений
3.4. Расчет стыковых швов
3.5. Расчет угловых швов
3.6. Комбинированные сварные соединения
3.7. Болтовые соединения стальных конструкций
3.8. Расчет болтовых соединений
3.9. Соединения на высокопрочных болтах
3.10. Конструирование болтовых соединений

Глава 4. Легкие балки
4.1. Предисловие
4.2. Расчет сечений балок
4.3. Общая устойчивость балок
4.4. Устойчивость пояса и стенки балки
4.5. Балки с гибкой стенкой
4.6. Определение минимальной площади эпюры моментов
4.7. Расчет на искривление оси балки
4.8. Расчет балок на прогиб
4.9. Заключение по главе 4

Глава 5. Сжатые и сжатоизгибаемые стержни. расчет и конструирование
5.1. Центрально сжатые стержни
5.2. Внецентренно-сжатые и сжатоизгибаемые стержни
5.3. Вычисление прогиба

Часть II. Конструктивные решения

Глава 6. Два принципа проектирования несущих конструкций
6.1. Минимизация пути, концентрация металла
6.2. Сравнение массы арки и рамы

Глава 7. Рамы
7.1. Рама «Орск»
7.2. Рама «Канск»
7.3. Рама «ЦНИИСК»
7.4. На заводе металлоконструкций в г. Выксе разработаны два варианта рамы пролетом 24 м - рама «Выкса»
7.5. Рамы многопролетных и многоэтажных легких зданий

Глава 8. Арки. Купола
8.1. Определение
8.2. Расчет трехшарнирной арки
8.3. Влияние сжатия и смещения опор
8.4. Купола
8.5. Расчет круглого в плане ребристого купола

Глава 9. Структуры
9.1. Идея структур
9.2. Покрытие «Кисловодск»
9.3. Сравнение модуля «Кисловодск» с балочным аналогом
9.4. Структуры больших пролетов
9.5. Большепролетные своды
9.6. Складки
9.7. Структурное покрытие «Москва»

Глава 10. Висячие покрытия
10.1. Общие понятия
10.2. Расчёт нитей
10.3. Расчет нити на прочность
10.4. Расчет нити на упругий провес
10.5. Определение кинематических перемещений нити
10.6. Жесткая нить
10.7. Жесткая нить из прямолинейных стержней
10.8. Клавишный эффект
10.9. Ортогональные системы нитей
10.10. Покрытия зданий, круглые в плане
10.11. Круглые в плане покрытия на радиально направленных нитях
10.12. Покрытия, квадратные в плане
10.13. Комбинированные покрытия, квадратные в плане
10.14. Купольно-вантовые покрытия, круглые в плане
10.15. Двухпоясные системы

Глава 11. Мембранные покрытия
11.1. Общие понятия
11.2. Мембранные кровли, круглые в плане
11.3. Квадратное в плане мембранное покрытие
11.4. Бесконтурные мембранные покрытия

Быстровозводимые здания из легких металлических конструкций

Строительство быстровозводимых зданий из легких металлоконструкций происходит по специальной каркасной технологии. Таким образом можно возводить промышленные и коммерческие сооружения, экономя при этом около 35% в сравнении с использованием стандартных методик. Предварительно стоит обратить внимание на некоторые особенности подобного вида строительства, его преимущества и недостатки.

Основные преимущества и достоинства

Быстровозводимые здания из легких металлических конструкций в настоящее время имеют соответствующий спрос. Он обусловлен тем, что такие сооружения отличаются определенными преимуществами. Среди них специалисты выделяют прежде всего такие:

Таким образом, здания быстровозводимые из легких конструкций – это уникальный, надежные и при этом достаточно дешевые сооружения, которые обладают целым рядом преимуществ. Именно поэтому они пользуются популярностью, которая с каждым годом только возрастает.

Этапы строительства домов

Конструкция быстровозводимых зданий из металлических легких конструкций является достаточно простой. Именно поэтому монтаж подобных сооружений не требует особых усилий. Он состоит из нескольких важных этапов, таких как:

Разработка проектной документации. Начинать процесс строительства без выполнения данного пункта крайне не рекомендуется. В настоящее время широкое распространение обрели типовые проекты. В таком случае сооружение будет полностью копировать ряд других объектов. Вместо этого можно разработать уникальный проект, полностью соответствующий всем пожеланиям и возможностям клиента. Это требует дополнительных финансовых трат.
Обустройство фундамента. Лучше всего отдать свое предпочтение фундаментам мелкого заглубления. Они могут быть совершенно любого типа: ленточного, монолитного, плитного или же свайного. Мощного основания под дом не требуется, так как все его конструкции обладают весьма небольшой массой.
Изготовление металлических конструкций. Этот процесс осуществляется в полном соответствии с разработанным проектом. После производства каркаса происходит его доставка непосредственно на строительную площадку для дальнейшей сборки.
Сборка металлических конструкций. Для того чтобы соблюсти точность монтажа, все детали, используемые при сборке каркаса, соответствующий образом пронумерованы. Эта маркировка позволяется без каких-либо проблем в соответствии с инструкцией осуществить работу.
Введения объекта в эксплуатацию. Для этого он полностью проверяется на предмет полного соответствия ранее разработанной проектной документации.

Технология быстровозводимых зданий из легких металлических конструкций является достаточно простой. Она не требует использования специальной техники или каких-либо уникальных инструментов. Процесс занимается относительно небольшой промежуток времени, что крайне важно в случаях, если возведение сооружения должно быть максимально срочным.

Какие здания можно построить из ЛМК?

Несмотря на то, что монтаж быстровозводимых зданий из легких металлических конструкций происходит быстро и просто, такие объекты нельзя использовать для жилья. Как правило, данная технология позволяет возводить следующие сооружения:

Офисно-административные здания. Если требуется создать офис для продажи квартир строительной организации, использование ЛМК – наиболее оптимальный вариант. К тому же такие технологии позволяют сооружать административные здания сельскохозяйственных компаний, центров реализации определенных видов продукции и т.д. Такие объекты нередко требуют оперативного строительства с ограниченными условиями по поводу планировки внутренних помещений и отделке стен. В свою очередь для привлечения клиентов имеет возможность сделать акценты на улучшении привлекательности внешнего вида сооружения.
Производственные здания. ЛМК позволяют добиться весьма просторной планировки, позволяющей разместить внутри большое количество совершенно различных видов оборудования. Дополнительно в таких зданиях можно разместить не только производство той или иной продукции, но и административное помещение. Применение металлоконструкций в подобных случаях – лучший способ быстро и качественно соорудить многофункциональный объект, которые можно будет длительное время эксплуатировать.
Складские помещения. Использование легкий металлических конструкций для их сооружения оправдано прежде всего низкими требованиями к подобным объектам. Склады и ангары должны обладать надежностью и длительным сроком использования ЛМК без проблем могут обеспечить два этих условия.

Быстровозводимые здания из легких металлоконструкций каркасного типа – это достаточно простые по своей конструкции и внешнему виду сооружения. Несмотря на это, они являются многофункциональными и очень удобными. Для выполнения целого ряда различных функций более совершенных строений, возведенных классическими методиками, не требуется.

Из ЛСТК можно построить такие объекты, как ангары, склады, автомойки, СТО, теплицы, гаражи, мансарды, промышленные здания, производственные цехи и магазины. В последнее время набирает популярность, возведение, в том числе, жилых домов и загородных коттеджей.

Услуги строительства зданий из ЛСТК под ключ

Строительством домой из легких металлических конструкций лучше всего доверять профессионалам, имеющим соответствующий опыт и навыки. Имея на руках всю проектную документации, человек может воспользоваться услугой возведения зданий под ключ. Весь процесс может занимать от 1 до 3 месяцев в зависимости от сложности поставленной задачи. В данный срок, входит, в том числе, и проектирование объекта, расчет его стоимость, а также ввод в эксплуатацию.

Услуги строительством домой из легких металлических конструкций под ключ включают в себя выполнения следующих работ:

проектировка объекта;
подготовка фундамента;
создание каркаса по площади;
установка рамы;
сборка и установка оконных проемов;
обшивка каркаса;
проведение коммуникаций;
введение в эксплуатацию.

На все вышеперечисленные работы исполнитель выдает заказчику соответствующую гарантию, которая подтверждает высокое качество и надежность строительства.

Стоимость строительства из ЛМК

Строительство домой из легких металлических конструкций – это очень выгодная услуга, которая пользуется соответствующим спросом. По соответствующему запросу специалисты компании, осуществляющие работы по возведению зданий, могут рассчитать стоимость металлоконструкции. Для этого необходимо предоставить технические задание, указать пожелания и требования.

Цена услуги определяется непосредственно во время осуществления расчета. Это обусловлено тем, что стоимость металлоконструкций постоянно меняется. На окончательную сумму влияют такие факторы, как:

сложность конструкции;
тип проекта (уникальный или же типовой);
время заказа;
срочность работ и т.д.

Расчет домов из легких металлических конструкций осуществляется преимущественно бесплатно. Цена таких объектов ниже в 5-7 раз стоимости капитального строительства классическими методами.

Строительство из лёгких металлоконструкций (ЛМК)

Металлические конструкции становятся всё более привлекательными в сферах жилого и промышленного строительства. Сегодня строительство из ЛМК открывает широкие возможности ввиду многочисленных преимуществ перед традиционными постройками. В этом материале мы рассмотрим каркасную технологию быстровозводимых зданий из металла, этапы монтажа, преимущества и различные нюансы, которые помогут избежать некоторых ошибок при возведении здания.

Лёгкие металлические конструкции

ЛМК это аббревиатура, практически точно такая же, как и ЛСТК, только лёгкие металлические конструкции отличаются тем, что могут содержать не только лишь тонкостенные профиля, а стальные элементы совершенно других форматов и стандартов. По сути, ЛСТК и ЛМК являются одним и тем же быстровозводимым строительством, только называются немного по-разному.

Каркасное строительство существовало уже в 5 веке, правда, строили не из металла, а из дерева. В 20 веке команда канадских инженеров смогла разработать технологию лёгкого быстровозводимого строительства из тонкостенной стали (ЛСТК), которая вследствие своего развития получила стремительное распространение по странам Скандинавии, Японии, России и Северной Америке.

Рост популярности технологии обусловлен, прежде всего, простотой монтажа и низкой стоимостью основного строительного материала (стали). В 1950 году строительство из легких металлоконструкций позволило разрешить проблему нехватки жилья в Канаде, а также производственных и промышленных помещений (складов и ангаров).

В меру доступности и низкой стоимости строительство обрело новые масштабы, оживив потребительский рынок и подняв спрос на использование этой технологии. До сих пор лёгкие здания из металла не займут лидирующей позиции в каркасном строительстве, так как древесина более благородный и всем привычный материал.

Технология быстровозводимого монтажа в Российской Федерации появилась в 1990 году и только сейчас, в современном 2016 году люди стали понимать рациональность и превосходства таких зданий. Кстати, до сих пор не разработаны государственные нормативы для тонкостенных стальных конструкций (к ЛМК не относится, не путать).

Строительство ЛМК: особенности и этапы

Особых условий для монтажа нет, всё просто, если соблюдается технология и работы ведутся в соответствии с проектом. Первоочередный шаг – подготовка проектной документации. Можно выбрать типовой проект или воспользоваться услугами архитектора (рекомендуется).

На этапе проектирования можно одновременно заказать анализ грунтов и подземных вод на планируемом месте строительства здания из ЛМК. После получения заключения геодезистов можно приступать к подготовке поверхности (очистка от мусора) и заливу фундамента.

Фундамент для здания из лёгких металлоконструкций может быть упрощенного варианта, то есть мелкого заглубления. Для ЛМК подходит свайный, столбчатый и монолитно-плитный тип фундаментов, которые зарекомендовали себя как надежная основа для строительства дома. Про устройство фундамента читайте в этой статье.

Проектная документация содержит все необходимые сведения для изготовления деталей каркаса. Завод на основе этих данных производит комплект запчастей, которые имеют необходимую маркировку и отверстия для монтажа. После изготовления каркас здания ЛМК транспортируется на строительную площадку, где можно сразу же приступать к установке.

Можнаж каркаса осуществляется согласно инструкции завода, все узлы соединяются с помощью болтов или сварки. Средние сроки возведения металлоконструкции составляют 2-3 месяца. Ввод здания из ЛМК в эксплуатацию происходит в упрощенном режиме, так как они не относятся к категории капитальных сооружений из камня и бетона, а являются, так называемыми временными постройками.

Давайте рассмотрим основные преимущества ЛМК:

Простота и скорость монтажа.
Стоимость строительства.
Высокий срок службы готовой конструкции, который составляет 60-80 и более лет.
Монтаж в любое время года при любых погодных условиях.
Здания не дают усадку на фундамент.
Сейсмическая устойчивость.
Превосходные характеристики теплосбережения.
Широкие архитектурные возможности создания оригинальных и неповторимых проектов.
Долговечность и износостойкость.
Заводское качество изготовления профилей и их точность.

Строительство из лёгких металлоконструкций (ЛМК) имеет огромное количество преимуществ, в сравнении с традиционными зданиями. Сегодня многие выбирают ЛМК здания в виду соотношения цена/качество/сроки и это полностью оправдано. Технология каркасного быстровозводимого строительства позволяет не только сэкономить средства, но и самое главное – время.

Легкие стальные конструкции (ЛСТК и ЛМК)

Легкие стальные конструкции — это новый виток развития в сфере промышленного строительства. Здания из легких стальных тонкостенных конструкций являются крепкими и надежными, строить их на 25-40% выгоднее, чем обычные традиционные сооружения, а конструктивная особенность позволяет воплощать в жизнь сложные и оригинальные проекты.

Легкие стальные конструкции

Есть два вида металлоконструкций:

ЛСТК представляет собой облегченный вариант металлического здания, толщина стального профиля составляет 0,2-0,4 мм, при этом строить из ЛСТК можно складские и промышленные помещения, которые будут сейсмически устойчивыми и прочными.

ЛМК – это металлические здания с используемым металлом толщиной до 4 сантиметров. Это прочные и надежные сооружения, которые строят для разных областей жизнедеятельности человека.

Цены на легкие стальные конструкции сегодня разнятся и зависят от региона постройки. В центральных регионах Российской Федерации строительство стальных зданий обходится дешевле, ввиду высокой концентрации заводов-изготовителей, наличию конкуренции и, соответственно, более выгодным предложениям. Средняя стоимость одной тонны металлоконструкции составляет 50 000 – 79 000 рублей.

Интересной особенностью можно назвать простой ввод объекта в эксплуатацию. Так как ЛСТК и ЛМК конструкции не являются традиционными, то есть капитальными сооружениями из камня и бетона, процесс регистрации и ввода в эксплуатацию происходит в упрощенном режиме, без бумажной волокиты.

Легкие стальные тонкостенные конструкции: технология

ЛСТК более популярно в России, так как технология предполагает простой и быстрый монтаж стального каркаса, который по силам осуществить самостоятельно своими руками.

Технология возникла в 1950 году в Канаде. Доступность строительного материала и низкая стоимость возведения зданий быстро популяризировала тонкостенные конструкции в Японии, Скандинавии и Северной Америке.

Этапы строительства быстровозводимого здания:

Преимущества ЛСТК:

Низкая стоимость.
Простота сборки.
Долговечность и износостойкость.
Быстрый монтаж.
Независимость от климатических условий, возможность строить в холодную и мокрую погоду.
Сейсмическая устойчивость конструкции.
Хорошие свойства теплосбережения.
Отсутствие усадки на фундамент.

Из чего строят ЛСТК?

ЛСТК здания строят из профилей, которые производят из высокопрочной оцинкованной стали. Весь производственный цикл автоматизирован, при наличии проектной документации завод металлопроката подготовит каждую деталь будущего здания с необходимыми отверстиями и маркировкой.

Строительство из ЛСТК не является затратным, так как с нулевого этапа можно хорошо сэкономить на устройстве фундамента и в конечном этапе на утеплении. ЛСТК подходит для строительства жилого дома, коттеджа, теплицы, ангаров и многих других сооружений.

Также, рекомендуется обратить внимание, что можно дополнительно сэкономить на проектировании, выбрав не индивидуальное, а одно из типовых решений.

Читайте также: