3780

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»

РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ СТАЛЬНОГО КАРКАСА

ЗДАНИЯ

Учебно-методическое пособие к выполнению подраздела «Расчет и проектирование металлических

конструкций» расчетно-конструктивного раздела выпускной квалификационной работы для студентов бакалавриата, обучающихся по направлению подготовки «Строительство»

Воронеж 2015

УДК 624.014 (07) ББК 38.54я7

Р248

Рецензенты:

кафедра «Металлические конструкции» Липецкого государственного технического университета;

В.Ф. Бахтин, начальник отдела экспертизы зданий и сооружений

ООО ИЦ «Эксперт» (г. Воронеж)

Авторский коллектив:

С.Н. Колодежнов, Д.Н. Кузнецов, Н.А. Лисицын, А.В. Панин

Расчет и проектирование несущих конструкций стального Р248 каркаса здания: учеб.-метод. пособие / С.Н. Колодёжнов [и др.]; под ред. С.Н. Колодёжнова; Воронежский ГАСУ. – Воронеж, 2015.

– 95 с.

Рассмотрен общий состав и объем выпускной квалификационной работы бакалавра по направлению подготовки «Строительство» профилизации «Промышленное и гражданское строительство» по разделам. Изложены требования к составу и выполнению подраздела «Расчет и проектирование металлических конструкций» расчетно-конструктивного раздела выпускной квалификационной работы для студентов бакалавриата, обучающихся по направлению подготовки «Строительство». Перечислены требования к содержанию и оформлению графической части работы.

На примере стального одноэтажного однопролетного каркаса промышленного здания подробно рассмотрены подходы к компоновке рамы каркаса, расчета основных несущих конструкций, проектирования и конструирования колонны и сквозного ригеля с наиболее характерными узлами.

Представлен пример графического оформления запроектированной конструкции в виде чертежей на стадиях КМ и КМД.

Предназначено для студентов бакалавриата, обучающихся по направлению «Строительство» всех форм обучения.

Ил. 42. Табл. 15. Библиогр.: 24 назв.

УДК 624.014 (07) ББК 38.54я7

Печатается по решению учебно-методического совета Воронежского ГАСУ

© Воронежский ГАСУ, 2015

2

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее учебно-методическое пособие разработано к выполнению выпускной квалификационной работы (ВКР) бакалавра по направлению подготовки «Строительство» профилизации «Промышленное и гражданское строительство».

Кроме перечисленных общих требования к содержанию и оформлению графической части работы настоящее учебно-методическое пособие содержит детальные требования к составу и выполнению подраздела «Расчет и проектирование металлических конструкций» расчетно-конструктивного раздела ВКР.

Значительная часть содержания посвящена подробному рассмотрению подходов к компоновке рамы каркаса, расчету основных несущих конструкций, проектированию и конструированию колонны и сквозного ригеля с наиболее характерными узлами на примере одноэтажного однопролетного стального каркаса промышленного здания.

Изложены требования к составу и объему графической части в виде чертежей на стадиях КМ и КМД. Представлен конкретный пример графического оформления запроектированной конструкции в виде чертежей на стадиях КМ и КМД.

Приложение 1 содержит различные варианты заданий на выполнение выпускной квалификационной работы.

Вприложении 2 и 3 представлены возможные общие виды чертежей КМ

иКМД.

Приложение 4 содержит справочные данные по мостовым опорным кра-

нам

3

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Оформленная квалификационная работа должна состоять из расчетнопояснительной записки и графической части в виде комплекта чертежей.

Текстовое содержание расчетно-пояснительной записки обычно включает

всебя следующие разделы:

-введение;

-архитектурно-строительный;

-расчетно-конструктивный;

-геологические изыскания, основания и фундаменты;

-технология и организация строительного производства;

-экономика строительства;

-вариативный раздел по профилю выпускающей кафедры.

Стандартное количество чертежей графической части составляет 7 (семь) листов чертежей формата А1, иллюстрирующих инженерное содержание основных разделов пояснительной записки.

Примерное содержание и последовательность разделов с примерным составом чертежей их графической части приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1 Требования к последовательности, содержанию и объему частей ВКР

4

Продолжение таблицы 1.1

5

Окончание таблицы 1.1

2. ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ПОДРАЗДЕЛУ

«РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ»

РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНОГО РАЗДЕЛА

Тематическое задание на выполнение работы предлагается руководителем исполнителю (студенту бакалавриата 8-го семестра обучения) по согласованию с ним и в соответствии с его интересами, предпочтениями, предложениями и возможностями. Основными характеристиками объекта проектирования являются следующие данные:

1)назначение объекта;

2)место строительства;

3)условия эксплуатации;

4)конкретные технические характеристики, включая объемнопланировочные параметры;

5)другие данные, характеризующие уникальные требования к объекту. В качестве унифицированного задания могут использоваться стандарт-

ные, но весьма разнообразные варианты проектных предложений в виде одноэтажных однопролетных стальных каркасов промышленных зданий, оснащенных крановым оборудованием.

В приложении 1 представлены различные варианты конструктивных данных на выполнение выпускной квалификационной работы. Каждый вариант характеризуется своим набором компоновочных параметров с соответствующим номером подварианта.

Однако в отдельных случаях объектами проектирования могут быть не только промышленные, но и общественные и жилые здания, а также инженерные сооружения (башни, мачты, объекты дорожной инфраструктуры и т.д.).

6

3. ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ПОДРАЗДЕЛА «РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУК-

ЦИЙ»

Подраздел «Расчет и конструирование металлических конструкций» рас- четно-конструктивного раздела структурно состоит из трех частей:

1. Раздел расчетно-пояснительной записки (ПЗ), содержащий

−компоновку стального каркаса объекта проектирования, включая ого составляющие элементы: колонны, ригели и т.п.;

−сбор нагрузок на элементы каркаса;

−составление расчетной схемы каркаса или его рамы;

−статический расчет каркаса или его рамы с целью определения основных силовых факторов в наиболее характерных сечениях от действующих нагрузок;

−анализ основных, а в необходимых случаях и особых, сочетаний нагрузок вызывающих неблагоприятные нагрузочные эффекты в наиболее характерных сечениях элементов каркаса;

−подбор и проверка сечений основных несущих элементов каркаса;

−расчет и конструирование наиболее характерных узлов сопряжения основных несущих элементов каркаса.

Текст раздела должен сопровождаться поясняющими схемами, рисунками, таблицами, а также результатами расчета в минимально необходимом для восприятия и понимания объеме. Информацию, загромождающую основное содержание раздела, следует вынести в соответствующее приложение.

Рекомендации к выполнению текстовой части подраздела «Расчет и конструирование металлических конструкций» на примере одноэтажного однопролетного стального каркаса промышленного здания представлены в разделе 4 в виде подробного рассмотрения подходов к компоновке рамы каркаса, расчету основных несущих конструкций, проектированию и конструированию колонны

исквозного ригеля с наиболее характерными узлами.

Основная надпись на первом листа текстового документа выполняется по форме 5 [2, прил. Ж], а на последующих листах − по форме 6 [2, прил. Ж].

2. Графическое представление результатов работы над подразделом «Расчет и конструирование металлических конструкций» расчетно-конструктивного раздела в виде одного листа формата А1 чертежей на стадии «конструкции металлические» (КМ). На указанном листе в графическом виде должна быть представлена следующая информация.

1)Схематичное изображение расположения элементов по верхним поясам ферм (рекомендуемый масштаб изображения М 1:400);

2)Схематичное изображение расположения элементов по нижним поясам ферм (рекомендуемый масштаб изображения М 1:400);

3)Схематичное изображение продольного и поперечного разрезов каркаса (рекомендуемый масштаб изображения М 1:400);

7

4)Схематичное изображение торцевого фахверка;

5)Расчетная схема рамы каркаса с указанием геометрических параметров

ееэлементов, способов сопряжения элементов между собой и внешними опорами, а также видов и величин внешних воздействий на раму, например собственный вес, снеговая нагрузка, ветровая нагрузка, компоненты крановой нагрузки;

6)Упрощенное изображение фермы с геометрическими размерами, толщинами фасонок и фланцев, типами сечений, усилиями в элементах, опорными реакциями. Элементы решетки допускается изображать в одну линию;

7)Упрощенное изображение колонны с геометрическими размерами. Раскосы сквозной части колонны допускается изображать в одну линию;

8)Детальное изображение сечений частей (сплошной и сквозной) колонны, узлов их сопряжения, узлов примыкания к ветвям сквозной части колонны элементов решетки и диафрагм;

9)Детальное изображение узлов сопряжения элементов ригеля с колонной и колонны с фундаментом с необходимыми дополнительными проекциями, видами и разрезами;

10)Ведомость элементов в соответствии с требованиями [5, приложение

В];

11)Общие данные в соответствиями с требованиями [2, п. 4.3], [3, п.

5.2.2] и [5, п. 5.1].

3. На одном листе формата А1 по результатам работы над вариативным разделом должен быть представлен чертеж одной из отправочных марок на стадии «конструкции металлические деталировочные» (КМД), предпочтительно для стержневого сплошностенчатого элемента: фрагмента колонны или балки. Рекомендуется на листе формата А1 изделие изобразить на листах двух форматов: А2 и А3. Оставшуюся область формата А3 листа формата А1 возможно использовать под технологическую карту сборки и сварки изображенной на стадии КМД отправочной марки.

8

Нcr – габаритный размер мостового крана от головки кранового рельса до верхней точки тележки крана (см. технические характеристики мостовых кра-

9

нов в прил. 4, а также [18, прил. 1] или [20, прил. 3]; 100 мм – допуск на изготовление крана;

С – зазор, учитывающий прогиб стропильной фермы (в зависимости от пролёта): С = 200…400 мм.

Для соблюдения условий унификации высоту Н2 принимают кратной 200 мм (округляют в большую сторону), затем принимают кратной 600 мм общую высоту Н0 (тоже округляют в большую сторону). После чего корректируют Н 1 из условия Н1 = Н0 – Н2 , тем самым увеличиваем заданную отметку головки рельса (ОГР), что вполне допустимо.

Зафиксировав значения H0 , H1 и H2 , вычисляют полную геометрическую высоту колонны Н = Н0 + Нb, где Нb – высота части колонны (вместе с базой), расположенной ниже отметки чистого пола, которую предварительно можно принять равной 600 ÷ 800 мм.

Полная высота колонны также равна Н = Н v + Н n;

Н v = h b + h rs + Н2 − высота верхней части;

h b – высота подкрановой балки, принимаемая в первом приближении равной 1/7 ÷ 1/9 её пролёта (шага колонн), также высоту подкрановой балки можно назначить по техническим характеристикам мостовых кранов, представленным в прил. 4;

h rs – высота рельса, принимается в зависимости от грузоподъёмности крана по техническим характеристикам мостовых кранов и сортаменту крановых рельсов (см. прил. 4, а также [18, прил. 1] или [20, прил. 3], но в первом приближении можно принять h rs =150 мм.

Высота нижней части Нn = Н - Нv .

4.1.2.Горизонтальные размеры рамы

Вбольшинстве промышленных зданий колонны каркаса ступенчатые: различного сечения в верхней и нижней части.

Определение размеров по горизонтали начинают с установления высоты сечения верхней части колонны.

Высота сечения верхней части колонны hv зависит от привязки к разбивочным осям здания колонн и ферм. Последние согласно ГОСТ 23119-78 имеют привязку, равную 200 мм. Привязка наружной грани колонны к разбивочной оси (размер а, рис. 4.2) зависит в первую очередь от грузоподъёмности и режима работы мостовых кранов.

ГОСТ 25546-82 устанавливает следующие обозначения групп режимов работы кранов: 1К ÷ 3 К – краны ограниченной интенсивности работы – мон-

тажные и ремонтные; 4К÷ 6 К – краны средней интенсивности работы – склады и цехи с разнообразными и малосерийными грузами, 7К – металлургические заводы, цехи с однородными и крупносерийными грузами, работа в одну или в две смены; 8К – то же, при круглосуточной работе (см. [1, прил. 1].

10