Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО Кубанский государственный технологический университет

(КубГТУ)

Кафедра строительных конструкций и гидротехнических сооружений

Старший преподаватель Новикова Н.А.

Лекции

по курсу «Металлические конструкции, включая сварку»

для студентов, обучающихся по специальности 270102 – «Промышленное и гражданское строительство»

Часть I

Краснодар

2009.

1. Введение

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.