В. А. Мазур Металлические конструкции гражданских зданий и инженерных сооружений Краткий курс лекций icon

В. А. Мазур Металлические конструкции гражданских зданий и инженерных сооружений Краткий курс лекций




НазваВ. А. Мазур Металлические конструкции гражданских зданий и инженерных сооружений Краткий курс лекций
Сторінка1/3
>В. А. Мазур<><><>Металлические конструкции гражданских зданий и
Дата14.07.2012
Розмір0.65 Mb.
ТипКурс лекций
  1   2   3


Министерство образования и науки Украины

Харьковская государственная академия городского хозяйства


В. А. Мазур


Металлические конструкции гражданских зданий и инженерных сооружений


Краткий курс лекций

(учебно-методическое пособие для студентов

строительных специальностей)





Харьков 2003


УДК


Мазур В.А. Металлические конструкции гражданских зданий и инженерных сооружений: Учебно-методическое пособие для студентов строительных специальностей. — Харьков: ХГАГХ., 2003 г. — 72 с.


В пособии в краткой форме изложены основные сведения о разнообразных несущих металлических конструкциях большепролётных зданий, стальных каркасах многоэтажных зданий, а также о листовых конструкциях и высотных сооружениях.


Ил. 40. Библ. 9 назв.


Рецензент: к.т.н. Рудаков В.Н., доцент кафедры строительных конструкций ХГАГХ.


Рекомендовано кафедрой строительных конструкций,

протокол № 5 от 10.01. 2003 г.


© Мазур В.А.

ХГАГХ, 2003 г.





Раздел 1. Металлические конструкции большепролётных

покрытий зданий


По функциональному назначению большепролётные здания можно разделить на:

  1. здания общественного назначения (театры, выставочные павильоны, кинотеатры, концертные и спортивные залы, крытые стадионы, рынки, вокзалы);

  2. здания специального назначения (ангары, гаражи);

  3. промышленные здания (авиационных, судостроительных и машиностроительных заводов, лабораторные корпуса различных производств).

Несущие конструкции по конструктивной схеме подразделяются на:

  • блочные,

  • рамные,

  • арочные,

  • структурные,

  • купольные,

  • висячие,

  • сетчатые оболочки.

Выбор той или иной схемы несущих конструкций здания зависит от целого ряда факторов: пролёта здания, архитектурно-планировочного решения и формы здания, наличия и типа подвесного транспорта, требований к жёсткости покрытия, типа кровли, аэрации и освещения, основания под фундаменты и т.д.

Сооружения с большими пролётами являются объектами индивидуального строительства, их архитектурные и конструктивные решения весьма индивидуальны, что ограничивает возможности типизации и унификации их конструкций.

Конструкции таких зданий работают в основном на нагрузки от собственного веса конструкций и атмосферных воздействий.

^ 1.1 Балочные конструкции


Балочные большепролётные конструкции покрытий состоят из главных несущих поперечных конструкций в виде плоских или пространственных ферм (пролёт ферм от 40 до 100 м) и промежуточных конструкций в виде связей, прогонов и кровельного настила.

^ По очертанию фермы бывают: с параллельными поясами, трапециевидные, полигональные, треугольные, сегментные (см. схемы на рис. 1).

Высота ферм hф=1/8 ч 1/14L; уклон i=1/ 2 ч 1/15.

Треугольные фермы hф= 1/12 ч 1/20L; уклон поясов i=1/5 ч 1/7.





Рис.1 - Схемы строительных ферм


Поперечные сечения ферм:

  1. плоские




  1. коробчатые




  1. трёхгранные




При L > 36м одну из опор балочной фермы устанавливают подвижной.

^ Компоновка покрытия — вертикальные и горизонтальные связи по покрытию решаются аналогично промышленным зданиям со стропильными фермами.

а) нормальная компоновка

стена

СФ L


б) усложнённая компоновка — с подстропильными фермами:

ПФ

СФ L

В В

^ Балочные схемы покрытий применяются:

  • при любых видах подопорных конструкций — кирпичные или бетонные стены, колонны (металлические или железобетонные);

  • когда подопорные конструкции не могут воспринимать распорных усилий;

  • при строительстве зданий на просадочных или карстовых грунтах и подрабатываемых территориях.

Следует отметить, что балочные схемы покрытий тяжелее рамных и арочных, но просты в изготовлении и монтаже.

Расчёт ферм выполняют методами строительной механики (аналогично расчёту стропильных ферм промышленных зданий).


^ 1.2 Рамные конструкции


Рамные конструкции для покрытий зданий применяют при пролёте

L=40 — 150м, при пролёте L > 150м они становятся неэкономичными.

^ Преимущества рамных конструкций по сравнению с балочными — это меньший вес, большая жёсткость и меньшая высота ригелей.

Недостатки — большая ширина колонн, чувствительность к неравномерным осадкам опор и изменениям Tо .

Рамные конструкции эффективны при погонных жесткостях колонн, близких к погонным жесткостям ригелей, что позволяет перераспределить усилия от вертикальных нагрузок и значительно облегчить ригели.

При перекрытии больших пролётов применяют, как правило, двухшарнирные и бесшарнирные рамы самых разнообразных очертаний (см. рис.2).





^ Рис. 2 - Схемы сквозных рам


Бесшарнирные рамы более жёсткие и экономичные по расходу материала, однако, они требуют устройства мощных фундаментов, чувствительны к изменению То.

При больших пролётах и нагрузках ригели рам конструируют как тяжёлые фермы, при сравнительно малых пролётах (40-50м) они имеют такие же сечения и узлы, как лёгкие фермы.

Поперечные сечения рам аналогичны балочным фермам.


^ Компоновка каркаса и покрытия из рамных конструкций аналогична решению каркасов промышленных зданий и балочных покрытий.

Статический расчёт рамных конструкций выполняют методами строительной механики и по специально разработанным программам на ЭВМ.

Тяжелые сквозные рамы рассчитывают как решёточные системы с учётом деформации всех стержней решётки.


^ 1.3 Арочные конструкции

Арочные конструкции покрытий большепролётных зданий оказываются более выгодными по затрате материала, чем балочные и рамные системы. Однако в них возникает значительный распор, который передаётся через фундаменты на грунт или устраивается затяжка для его восприятия (т.е. погашение распора внутри системы).

Схемы и очертания арок весьма разнообразны: двухшарнирные, трёхшарнирные, бесшарнирные (см. рис. 3).

Наиболее выгодная высота арок: f=1/4 ч 1/6 пролёта L.

^ Высота сечения арок:

- сплошностенчатых 1/50 ч 1/80 L,

- решёточных 1/30 ч 1/60 L.


Рис. 3 - Схемы арок.


Самыми распространёнными являются двухшарнирные арки — они экономичны по расходу материала, просты в изготовлении и монтаже легко деформируются вследствие свободного поворота в шарнирах в них не возникает значительных дополнительх напряжений от То и осадок опор.

^ В трёхшарнирных арках — всё аналогично двухшарнирным, однако ключевой шарнир осложняет конструкцию самих арок и покрытия.

Бесшарнирные арки самые лёгкие, наиболее благоприятно происходит распределение изгибающих моментов. Однако они требуют устройства мощных фундаментов. Их нужно рассчитывать на воздействие То.

Сквозные арки конструируют аналогично фермам балочных схем покрытий.

Компановка каркаса и покрытия из арочных конструкций аналогична решению каркасов из рамных конструкций.

Статический расчёт арочных конструкций выполняют методами строительной механики и по специально разработанным программам на ЭВМ.

Раскосы в сквозных арках проектируют как в фермах. Наиболее сложными в конструктивном плане являются опорные и ключевые шарниры (см. рис. 4 и 5)





Рис.4 - Схемы опорных шарниров арок и рам (а — плиточный,

б — пятниковый, в — балансирный:

1 — плита, 2 — цапфа, 3 —балансир).





Рис. 5 - Ключевые шарниры и арок


(а —плиточный; б —балансирный; в —листовой; г —болтовой)


После определения M, N, Q сечения стержней арки подбирают также, как сечения стерней ферм:

а h

в

NНпояса=NЧa/h+Mх/h; NВпояса=NЧb/h+Mх/h; Nраскоса=Q/sin ? .

При расчете раскосов также необходимо учитывать дополнительные напряжения от обжатия поясов:

Gдопраск= [(Gп.верх+Gп.ниж.)/2] Чcos ?





^ 1.4 Пространственные конструкции покрытий большепролётных зданий

В балочных, рамных и арочных системах покрытий, состоящих из отдельных несущих элементов, нагрузка передаётся только в одном направлении — вдоль несущего элемента. В этих системах покрытий несущие элементы соединены между собой лёгкими связями, которые не предназначены для перераспределения нагрузок между несущими элементами, а только обеспечивают их пространственную устойчивость, т.е. с их помощью обеспечивается жёсткий диск покрытия.

В пространственных системах связи усиливают и привлекают к распределению нагрузок и передаче их на опоры. Приложенная к пространственной конструкции нагрузка передаётся в двух направлениях. Такая конструкция получается обычно легче плоской.

Пространственные конструкции могут быть плоскими (плиты) и криволинейными (оболочки).

Плоские пространственные системы (исключая висячие) для обеспечения необходимой жёсткости должны быть двухпоясными — по поверхности образующие сетчатую систему. Двухпоясные конструкции имеют две параллельные сетчатые поверхности, соединённые между собой жёсткими связями.

Однослойные конструкции, имеющие криволинейную систему поверхности, называются односетчатыми.

В таких конструкциях принцип концентрации материала заменён принципом многосвязности системы. Изготовление и монтаж таких конструкций очень трудоёмок, требует специальных приёмов изготовления и монтажа, что является одной из причин их ограниченного применения.


^ 1.5 Пространственные сетчатые системы плоских покрытий


В строительстве получили распространение сетчатые системы регулярного строения, так называемые структурные конструкции или просто структуры, которые применяются в виде плоских покрытий большепролётных общественных и производственных зданий.

Плоские структуры представляют собой конструкции, образованные из различных систем перекрёстных ферм (см. рис.6):

  1. Структуры, образованные из перекрёстных ферм, идущих в трёх направлениях. Поэтому они являются наиболее жёсткими, однако более сложными в изготовлении. Это структуры с поясными сетками из разносторонних треугольников.

  2. Структуры, образованные из ферм, идущих в двух направлениях. Это структуры с поясными сетками из квадратных ячеек.

  3. Структуры, образованные из ферм, также идущих в двух направлениях, но усиленных диагоналями в угловых зонах. Поэтому они более жёсткие.

^ Достоинства структур:

  • Большая пространственная жёсткость: можно перекрывать большие пролёты при различных опорных контурах или сетках колонн; получать выразительные архитектурные решения при высоте структуры.

Hструктур=1/12 — 1/20 L

  • Повторяемость стержней — из стандартных и однотипных стержней можно монтировать покрытия разных пролётов и конфигураций в плане (прямоугольные, квадратные, треугольные и криволинейные).

  • Позволяет крепить подвесной транспорт и изменять при необходимости направление его движения.

  • Системы покрытий из структур могут быть как одно-, так и многопролётными с опиранием как на стены, так и на колонны.

  • Устройством консольных свесов за линией опор уменьшают расчётный пролётный изгибающий момент и существенно облегчают конструкцию покрытия.





Рис. 6 - Схемы решёток структурных покрытий (а — с поясными сетками из равносторонних треугольных ячеек; б — с поясными сетками из квадратных ячеек; в — то же, усиленных диагоналями в условных зонах: 1 — верхние пояса,

2 — нижние пояса, 3 — наклонные раскосы, 4 — верхние диагонали, 5 —нижние диагонали, 6 — опорный контур).


^ Недостатки структур — повышенная трудоёмкость изготовления и монтажа. Пространственные узлы сопряжений стержней (см. рис. 7) — самые сложные элементы в структурах:

  • шаровая вставка (а);

  • на винтах (б);

  • цилиндрический сердечник с прорезями, стянутый одним болтом с шайбами (в, г);

  • сварной узел сплюснутых концов стержней (д).





^ Рис. 7 - Узлы сопряжений стержней структур


Структурные конструкции представляют собой многократно статически неопределённые системы. Точный расчёт их сложен и выполняется на ЭВМ.

При упрощённом подходе структуры рассчитывают способами строительной механики — как изотропные плиты или как системы перекрёстных ферм без учёта крутящих моментов.

Величины моментов и поперечных сил определяют по таблицам для расчёта плит: Mплиты; Qплиты далее переходят к расчёту стержней.


^ 1.6 Оболочные покрытия


Для покрытий зданий применяют односетчатые, двухсетчатые цилиндрические оболочки и оболочки двоякой кривизны.

Цилиндрические оболочки (см. рис. 8) выполняют в виде сводов с опиранием:

а) прямолинейным образующим контура

б) на торцовые диафрагмы

в) на торцовые диафрагмы с промежуточными опорами





Рис.8 - Схемы опирания цилиндрических оболочек (1 — оболочка;

2 — торцовая диафрагма; 3 — связи; 4 — колонны).


Односетчатые оболочки применяют при пролётах В не более 30м.

Двухсетчатые — при больших пролётах В>30м.

По цилиндрической поверхности расположены стержни, образующие сетки различной системы (см. рис. 9):

  • ромбическая сетка (а);

  • ромбическая сетка с продольными рёбрами (б);

  • ромбическая сетка с поперечными рёбрами (в);

  • ромбическая сетка с поперечными и продольными рёбрами (г).

Наиболее простая сетка ромбического рисунка, которую получают из лёгких стандартных стержней (∟, ○, □) прокатных профилей. Однако такая схема не обеспечивает необходимой жёсткости в продольном направлении при передаче нагрузки на продольные стены.





^ Рис. 9 - Система сеток односетчатых оболочек


Жёсткость конструкции значительно увеличивается при наличии продольных стержней (схема "б") — конструкция может работать как оболочка пролётом L. В этом случае опорой могут служить торцовые стены или четыре колонны с торцовыми диафрагмами.

Наиболее жёсткими и выгодными являются сетки (схема "в"), у которых есть и продольные и поперечные рёбра (стержни), а решётка сетки направлена под углом 45 .

Для увеличения жёсткости цилиндрических оболочек их крайние свободные грани усиливаются вертикальными и горизонтальными бортовыми элементами (см. рис. 8,”г”).

Расчёт оболочек выполняют методами теории упругости и методами теории оболочек. Оболочки без поперечных рёбер рассчитывают как безмоментные складки (способ Эллерса). При наличии поперечных рёбер, обеспечивающих жёсткость контура, — по моментной теории Власова (она сводится к решению восьмичленных уравнений).

При расчёте сквозных сетчатых оболочек, сквозные грани конструкций заменяются сплошными пластинами эквивалентной толщины при работе на сдвиг, осевое растяжение и сжатие.

Более точный расчёт сетчатых оболочек выполняют на ЭВМ по специально разработанным программам.

^ Двухсетчатые оболочки применяют при перекрытии пролётов шириной более B>30м.

Конструктивные схемы их аналогичны схемам двухсетчатых плоских плит — структур. Как и в структурах, они образуются системами перекрёстных ферм, связанных по верхним и нижним поясам специальными связями — решёткой. Но при этом в оболочках основная роль в восприятии усилий принадлежит криволинейным сетчатым плоскостям, соединяющая их решётка меньше участвует в передаче усилий, но придаёт конструкции большую жёсткость.

По сравнению с односетчатыми двухсетчатые оболочки обладают большей жёсткостью и несущей способностью. Ими можно перекрывать пролёты зданий от 30 до 700м.

Проектируют их в виде цилиндрической поверхности, опирающиеся на продольные стены или на металлические колонны. По торцам оболочки опираются на жёсткие диафрагмы (стены, фермы, арки с затяжкой и т.д.).

Наилучшее распределение усилий в оболочке при B=L.

Расстояние между сетчатыми поверхностями h=1/20ч1/100R при f/B=1/6ч1/10.

Как и в структурах, наиболее сложным является узел сопряжения стержней.

Расчёт двухсетчатых оболочек производят на ЭВМ по специально составленным программам.

Для приближённого расчёта оболочки необходимо стержневую систему привести к эквивалентной сплошной оболочке и установить модуль сдвига среднего слоя, эквивалентного по жёсткости соединительной решётке.


^ 1.7 Купольные покрытия


К
  1   2   3

Схожі:

В. А. Мазур Металлические конструкции гражданских зданий и инженерных сооружений Краткий курс лекций iconКонспект лекций для студентов дневной формы обучения специальности 092101 „Промышленное и гражданское строительств
Конструкции гражданских и промышленных зданий. З. И. Котенева. – Харьков, хгагх, 2003. – 173 с
В. А. Мазур Металлические конструкции гражданских зданий и инженерных сооружений Краткий курс лекций iconПравила выполнения измерений параметров зданий и сооружений межгосударственная научно-техническая комиссия по стандартизации и техническому нормированию москва
Разработан санкт-Петербургским зональным научно-исследовательским и проектным институтом жилищно-гражданских зданий (СПб знипи)
В. А. Мазур Металлические конструкции гражданских зданий и инженерных сооружений Краткий курс лекций iconМинистерство образования и науки украины харьковская национальная академия городского хозяйства
Конструкции гражданских и промышленных зданий. З. И. Котенева. – Харьков, хгагх, 2003. – 173 с
В. А. Мазур Металлические конструкции гражданских зданий и инженерных сооружений Краткий курс лекций iconЭффективные строительные конструкции при строительстве и реконструкции фролов К. А. Фгбоу впо «Московская государственная академия коммунального хозяйства и строительства»
Для общественных и жилых зданий реконструкция связана с перестройкой здания и отдельных его частей, надстройкой и пристройкой. Продление...
В. А. Мазур Металлические конструкции гражданских зданий и инженерных сооружений Краткий курс лекций iconЮ. А. Фатеев логика Краткий курс лекций
При составлении лекций использован материал учебной литературы и монографий по логике
В. А. Мазур Металлические конструкции гражданских зданий и инженерных сооружений Краткий курс лекций iconМинистерство образования и науки Украины Харьковская национальная академия городского хозяйства Микроэкономика Краткий конспект лекций
Микроэкономика: Краткий конспект лекций (для иностранных студентов всех форм обучения). – Харьков: хнагх, 2006. – 87с
В. А. Мазур Металлические конструкции гражданских зданий и инженерных сооружений Краткий курс лекций iconСписок літературИ
Беленя Е. И. Предварительно напряженные несущие металлические конструкции. – М., 1975
В. А. Мазур Металлические конструкции гражданских зданий и инженерных сооружений Краткий курс лекций iconСоединениЕ бетонных элементов строительных конструкций акриловыми клеями при реконструкции зданий и сооружений золотова Н. М
Е бетонных элементов строительных конструкций акриловыми клеями при реконструкции зданий и сооружений
В. А. Мазур Металлические конструкции гражданских зданий и инженерных сооружений Краткий курс лекций iconКурс лекций Введение в буддологию. Курс лекций. Спб
Введение в буддологию. Курс лекций. Спб.: Санкт-Петербургское философское общество, 2000. 304 С
В. А. Мазур Металлические конструкции гражданских зданий и инженерных сооружений Краткий курс лекций iconДокументи
1. /курс лекций готовый/1 Валеология - наука о здоровье.doc
2. /курс...

Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи