Тема 10.Основные положения проектирования стальных конструкций многоэтажных зданий

10.1. Последовательность проектирования, учет требований экономичности, технологичности изготовления и монтажа

Проектирование несущих стальных конструкций многоэтажного здания ведется в определенной последовательности:

выбор конструктивной системы здания и материала несущих конструкций, определение нагрузок и воздействий;

компоновка конструктивной системы, выбор типов сечений, заводских и монтажных соединений и узлов;

выбор расчетных схем, определение внутренних усилий в системе и ее перемещений;

подбор сечений, проверка прочности, устойчивости, жесткости элементов и системы в целом;

конструирование и расчет соединений и узлов;

разработка чертежей (планы, разрезы, узлы конструкций на стадии КМ, монтажные схемы и деталировка отправочных элементов на стадии КМД).

В конструктивной системе есть много возможностей для инженерного поиска рациональных решений, отвечающих критерию минимальной стоимости и обеспечивающих сокращение расхода стали, снижение трудоемкости изготовления и монтажа и быстроту возведения.

Сокращение расхода стали достигается следующими способами: 1) выбором наилучшего сочетания марок сталей для несущей системы, в том числе сталей повышенной и высокой прочности, если это не противоречит требованиям устойчивости и жесткости и не приводит к увеличению стоимости; 2) использованием рациональных профилей проката, в частности широкополочных двутавров и тавров, тонкостенных прокатных и гнутых профилей; 3) применением прогрессивных конструктивных решений узлов, элементов и систем в целом (в частности, предварительно напряженных, висячих, смешанных, комбинированных); 4) оптимизацией компоновочной и статической схем конструкций по ее конфигурации, основным размерам и планировочным параметрам, а также по соотношению жесткостей для достижения наилучшего распределения усилий и материала в системе; 5) оптимизацией элементов по их очертанию, соотношению размеров и форме сечения с целью наилучшего распределения материала в элементе; 6) уточнением расчетных схем и методов расчета конструкций.

Более низкая трудоемкость изготовления и монтажа обеспечивается прежде всего применением типовых и унифицированных конструкций, технологичных заводских и монтажных соединений. При этом необходимо стремиться к наибольшей целесообразной повторяемости однотипных элементов и сопряжений в проектируемой системе, а также первичных деталей, из которых изготовляются конструкции (при возможно меньшем обыщем числе деталей).

Конструктивное решение должно отвечать монтажным требованиям [13], простоте, удобству, высокой скорости и безопасности монтажа, обеспечивая беспрепятственный подъем и установку в проектное положение, быструю выверку и закрепление монтажных элементов. Конструкция в целом и ее членение на монтажные элементы и блоки должны быть приспособлены к проектируемому методу монтажа (поэлементному, плоскими и пространственными блоками, подъемом перекрытий и этажей) и техническим возможностям монтажных кранов и подъемников. Например, приставные краны можно использовать при монтаже конструкций зданий высотой 150 – 160 м и относительно небольшой ширины с вертикальными стенами без уступов, тогда как самоподъемные краны не накладывают таких ограничений.

Следует обратить серьезное внимание на обеспечение геометрической неизменяемости и устойчивости конструкций, а также на восприятие нагрузок в процессе монтажа, используя постоянные, а иногда и временные монтажные связи (в плоскости колонн, диафрагм, перекрытий в зависимости от планируемого согласования уровня крановой сборки с уровнями бетонирования или замоноличивания дисков перекрытий, диафрагм и стволов жесткости.