- •Часть I
- •1Введение
- •1.1Исторический очерк развития металлических конструкций
- •1.2Номенклатура и область применения металлических конструкций
- •1.3Основные особенности металлических конструкций
- •1.4Принципы проектирования металлических конструкций
- •1.4.1Организация проектирования
- •2Материалы металлических конструкций. Стали для строительных конструкций
- •2.2Механические свойства стали
- •2.1Группы стали
- •2.3Влияние химического состава на механические свойства стали
- •2.4Улучшение механических свойств стали
- •2.5Виды производства стали, применяемой в металлических конструкциях
- •1)Полуспокойной — 6-й категории (вСтЗпс6) – 2-я группа прочности
- •3)Кипящей — 2-й категории (вСтЗкп2-1)- 1,2 группа прочности
- •2.6Сортамент для стальных конструкций
- •2.7Алюминиевые сплавы, и их состав, свойства и особенности работы
- •3Основы расчета металлических конструкций
- •3.1Группы предельных состояний
- •3.2Нагрузки, действующие на сооружение
- •3.3Предельное сопротивление материала
- •3.4Расчет конструкций по предельным состояниям и сопоставление его с расчетом по допускаемым напряжениям
- •4Работа материалов и элементов металлических конструкций и основы норм расчета элементов. Виды напряжений и их учет при расчете элементов конструкций
- •4.1Работа стали на растяжение
- •4.2Работа стали при сложном напряженном состоянии
- •4.3Работа стали на сжатие
- •4.4Работа стали при неравномерном распределении напряжения.
- •4.5Работа стали при повторных нагрузках. Усталостная и вибрационная прочность
- •4.6Работа стали при различных температурах.
- •4.7Старение стали
- •4.8Коррозия стали
- •4.9Упруго пластическая работа стали при изгибе. Шарнир пластичности
- •4.10Работа стержней при кручении
- •4.11Устойчивость элементов металлических конструкций
- •4.12Потеря устойчивости центрально сжатых стержней
- •4.13Потеря устойчивости внецентренно сжатых стержней
- •4.14Потеря устойчивости изгибаемых элементов
- •4.15Потеря местной устойчивости элементов металлических конструкций
- •5Сварные соединения металлических конструкций.
- •5.1Типы сварных соединений и швов
- •5.2Расчет стыковых сварных швов.
- •5.3Расчет угловых сварных швов
- •5.3.1Фланговые угловые швы
- •5.3.2Лобовые угловые швы
- •5.4Расчет комбинированных сварных соединений.
- •5.5Особенности расчета сварных соединений в конструкциях из алюминиевых сплавов.
- •5.6Конструктивные требования к сварным соединениям.
- •1Болтовые и заклепочные соединения.
- •1.1Болтовые соединения
- •1.1.1Болты грубой, нормальной точности
- •1.1.2Болты повышенной точности
- •1.1.3Высокопрочные болты
- •1.1.4Анкерные болты
- •1.2Заклепочные соединения
- •1.3Расчет болтовых и заклепочных соединений
- •1.3.1Расчет болтов и заклепок на срез.
- •1.3.2Расчет болтового и заклепочного соединения на смятие.
- •1.3.3Расчет болтов и заклепок на растяжение
- •1.3.4Расчет высокопрочных болтов.
- •1.4Конструирование болтовых и заклепочных соединений
- •2Колонны
- •2.1Центрально-сжатые колонны
- •2.1.1Сплошные колонны
- •2.1.1.1Типы сечений стержня
- •2.1.1.2Расчет стержня колонны
- •2.1.1.3Конструирование базы центрально сжатой колонны
- •2.1.1.4Расчет базы центрально-сжатой колонны
- •2.1.1.5Конструирование и расчет оголовка колонны
- •2.1.2Сквозные колонны
- •2.1.2.1Типы сечений и соединений ветвей сквозных колонн.
- •2.1.2.2Стержень сквозной колонны с планками в двух плоскостях.
- •2.1.2.3Стержень сквозной колонны с раскосами в двух плоскостях.
- •3Балки и балочные конструкции
- •3.1Балочные клетки
- •3.2Плоский стальной настил балочных клеток
- •3.2.3Расчет прокатной балки
- •5.3 Проверка жесткости балки.
- •3.2.4Расчет разрезных составных балок
- •3.2.4.1Предварительный подбор сечения балки.
- •3.2.4.2Компоновка сечения балки
- •3.2.4.3Проверка прочности балки
- •3.2.4.4Проверка жесткости балки
- •3.2.4.5Изменение сечения по длине балки
- •3.2.4.6Проверка общей устойчивости балки
- •3.2.4.7 Проверка местной устойчивости сжатого пояса балки
- •3.2.4.8Проверка местной устойчивости стенки балки
- •3.2.4.9Расчет поясных швов.
- •3.2.4.10Расчет опорного ребра
- •3.2.4.11Расчет монтажного стыка на высокопрочных болтах
- •3.2.4.11.1Расчет поясных накладок
- •3.2.4.11.2Расчет накладок стенки
- •3.2.4.12Конструкция сварного стыка
- •4.1Классификация ферм
- •4.2Компоновка ферм
- •4.3Расчет ферм
- •4.3.1Основные нагрузки на фермы
- •4.3.2Определение усилий в стержнях фермы.
- •4.3.5Выбор типа сечения
- •4.3.3Расчетные длины стержней ферм
- •4.3.4Обеспечение обшей устойчивости ферм в системе покрытия
- •4.3.6Подбор сечения сжатых стержней
- •4.3.7Подбор сечения растянутых стержней
- •4.3.8Подбор сечения стержней по предельной гибкости
- •4.3.9Конструирование и расчет узлов ферм
1Введение
1.1Исторический очерк развития металлических конструкций
Понятие «металлические конструкции» объединяет в себе их конструктивную форму, технологию изготовления и способы монтажа. Уровень развития металлических конструкций определяется потребностями в них народного хозяйства и возможностями технической базы: развитием металлургии, металлообработки, строительной науки и техники. Исходя из этих положений, история развития металлических может быть разделена на пять периодов.
Первый период (от 12 в. до начала 17 в.) характеризуется применением металла в уникальных по тому времени сооружениях (дворцах, церквях и т. д.) в виде затяжек и скреп для каменной кладки.
Второй период (от начала 17 в. до конца 18 в.) связан с применением наслонных металлических стропил и пространственных купольных конструкций («корзинок») глав церквей.
Третий период (от начала 18в. до середины 19в.) связан с освоением процесса литья чугунных стержней и деталей. Строятся чугунные мосты и конструкции перекрытий гражданских и промышленных зданий. Соединения чугунных элементов осуществляются на замках или болтах. (Николаевский мост в С-Петербурге с арочными пролетами 33-47 м.)
Четвертый период (с 30-х годов 19в. до 20-х годов 20в.) связан с быстрым технологическим прогрессом во всех областях техники того времени и, в частности, в металлургии и металлообработке. В конце 80-х годов выплавка железа из чугуна производилась в мартеновских и конверторных печах. В 1840 году был освоен процесс получения профильного проката и прокатного листа. В 1830 годах появились заклепочные соединения. Сталь почти полностью вытеснила из строительных конструкций чугун, будучи материалом, более совершенным по своим свойствам. Конструктивная форма ферм постепенно совершенствовалась; решетка получила завершение с появлением раскосов; узловые соединения вместо болтовых на проушинах стали выполняться заклепочными при помощи фасонок.
Пятый период (после 20-х годов 20 в.) характеризуется почти полной заменой клепаных конструкций сварными, более легкими, и экономичными. Производственная база металлических конструкций выросла в мощную отрасль индустрии.
1.2Номенклатура 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. Цельнометаллические каркасы в основном применяются в зданиях с большими пролетами, высотами и оборудованных мостовыми кранами большой грузоподъемности.
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). Системы и конструктивные формы большепролетных покрытий очень разнообразны. Здесь возможны балочные, рамные, арочные, висячие, комбинированные, причем как плоские, так и пространственные системы.
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. Листовые конструкции являются тонкостенными оболочками различной формы и должны быть не только прочными, но и плотными (непроницаемыми); они часто эксплуатируются в условиях низких или высоких температур.
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.