5043

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Д.М. Лобов, Н.В. Савина

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ В ПРОМЫШЛЕННОМ И ГРАЖДАНСКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ.

ЧАСТЬ 2. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ И ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Учебно-методическое пособие

по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Системы автоматизированного проектирования в промышленном

и гражданском строительстве» для обучающихся по направлению 08.04.01 Строительство,

направленность (профиль) Промышленное и гражданское строительство: проектирование

Нижний Новгород ННГАСУ

2022

УДК 624.014 (075.8)

Лобов, Д. М. Системы автоматизированного проектирования в промышленном и гражданском строительстве. Часть 2. Железобетонные и деревянные конструкции : учебнометодическое пособие / Д. М. Лобов, Н. В. Савина ; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022. – 21 с. – Текст : электронный.

В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине « Системы автоматизированного проектирования в промышленном и гражданском строительстве. Часть 2. Железобетонные и деревянные конструкции» даются конкретные рекомендации учащимся для освоения как основного, так и дополнительного материала дисциплины и тем самым способствующие достижению целей, обозначенных в учебной программе дисциплины. Цель учебно-методического пособия — это помощь в подготовке к выполнению лабораторных работ.

Учебно-методическое пособие предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Системы автоматизированного проектирования в промышленном и гражданском строительстве» по направлению 08.04.01 Строительство, направленность (профиль) Промышленное и гражданское строительство: проектирование.

© Д.М. Лобов, Н.В. Савина, 2022 © ННГАСУ, 2022

3

Оглавление

4

1. Общие положения

1.1 Цели изучения дисциплины и результаты обучения

Основными целями освоения учебной дисциплины “ Системы автоматизированного проектирования в промышленном и гражданском строительстве” являются:

Изучение современных методов и информационных технологий в решении задач расчёта и проектирования строительных конструкций, изучение методов и приемов построения компьютерных моделей конструкций зданий и сооружений.

В процессе освоения дисциплины студент должен Знать:

нормативную документацию в области строительства;

нормативную документацию в области строительства;

нормативную документацию в области проектирования и расчета строительных конструкций;

структуру разделов проектно-сметной документации;

структуру разделов проектно-сметной документации;

виды архитектурно-строительных и конструктивных решений зданий и сооружений;

основные требования нормативно-технических документов, предъявляемые к расчётному обоснованию проектного решения объектов промышленного и гражданского строительства;

современную нормативно-техническую документацию для выполнения расчётного обоснования проектных решений здания (сооружения) промышленного и гражданского назначения;

: основные критерии, необходимые для составления расчетной схемы здания (сооружения), их степень влияния на точность расчета;

методики расчета на аэродинамические, сейсмические и иные динамические воздействия, изучение объемно-планировочных и конструктивных решений зданий и сооружений;

информацию о проводимых исследованиях в сфере промышленного и гражданского строительства;

правила представления и защиты результатов проведённых научных исследований;

структуру проводимых исследований сооружений промышленного и гражданского строительства;

основные ресурсы необходимых для проведения исследования;

основные виды математических моделей;

методы математического моделирования;

: алгоритм обработки и систематизации результатов исследований;

правила оформления аналитических научно-технических отчетов.

Уметь:

анализировать исходную информацию при выполнении технико-экономической оценки здания (сооружения);

выполнять оценку основных технико-экономических показателей проектных решений;

анализировать исходную информацию при формировании расчетной схемы строительных конструкций зданий и сооружений;

анализировать исходную информацию при формировании технического задания на разработку раздела проектной документации;

анализировать архитектурно-строительные и конструктивные схемы здания;

выполнять проверку соответствия принятых расчетных обоснований объектов промышленного и гражданского строительства требованиям нормативно-технических документов;

правильно понимать положения нормативно-технических документов для выполнения расчётного обоснования проектных решений здания (сооружения) промышленного и гражданского назначения;

5

грамотно выбирать расчетную схему здания (сооружения), отражающую основные особенности работы системы, при этом являющуюся достаточно простой для выполнения линейных и нелинейных расчетов;

освоение методик расчета на аэродинамические, сейсмические и иные динамические воздействия, изучение объемно-планировочных и конструктивных решений сейсмостойких зданий и сооружений;

формулировать цели исследований в сфере промышленного и гражданского строительства;

осуществлять подготовку публикаций на основе принципов научной этики;

анализировать содержание исследований в области сооружений промышленного и гражданского строительства;

анализировать проводимые исследования для получения информации по необходимым ресурсам;

анализировать математические модели исследуемых объектов;

выполнять математический анализ при выполнении моделирования;

анализировать результаты обработки исследований;

формировать содержание отчета.

Владеть:

навыками представлять и оформлять исходную информацию для дальнейшей работы;

навыками необходимыми для выполнения расчетного обоснования принятого проектного решения на основе технико-экономических показателей;

навыками обработки исходной информации при выполнении расчетов строительных конструкций зданий и сооружений;

навыками составления технического задания на разработку раздела;

навыками выбора архитектурно-строительных и конструктивных решений для разработки проектной документации объектов промышленного и гражданского строительства;

способами контроля принятых расчетных обоснований проектируемых объектов в соответствии с требованиями нормативных документов;

навыками выбора исходной информации и нормативно-технических документов для выполнения расчётного обоснования проектных решений здания (сооружения) промышленного и гражданского назначения;

информацией, отражающей основные расчетные особенности проектируемого здания или сооружения, а также его конструкций;

методиками расчётного обоснования проектного решения конструкции здания (сооружения) промышленного и гражданского назначения;

навыками постановка задач исследования в сфере промышленного и гражданского строительства;

навыками представления и защиты результатов проведённых научных исследований;

навыками составление технического задания, плана и программы исследований сооружений промышленного и гражданского строительства;

навыками составления перечня ресурсов, необходимых для проведения исследования;

навыками разработка математических моделей исследуемых объектов;

навыками проведение математического моделирования объектов промышленного и гражданского строительства;

навыками обработки и систематизации результатов исследования, описывающих поведение исследуемого объекта;

навыками оформления аналитических научно-технических отчетов.

Данная дисциплина позволит студентам не только систематизировать полученные теоретические знания, укрепить исследовательские навыки, но и даст возможность ориентироваться в новом предметном поле проектирования автоматизированного проектирования строительных конструкций.

6

1.2 Содержание дисциплины

Материал дисциплины сгруппирован по следующим разделам:

1. Расчет многоэтажной железобетонной рамы.

Рассматриваются различные варианты построения геометрии конечно-элементных моделей, с использованием функций ручного способа построения с применением команд ввода узлов и элементов, с использованием автоматического способа построения с применением команд создания геометрии прототипа схем, с использованием препроцессоров создания геометрии расчетных схем. Рассматриваются понятия общей и местной (локальной) системы координат.

Рассматривается понятие тип расчетной схемы и тип конечного элемента системы. Рассматриваются физические свойства стержневых элементов и способы назначения жесткостей стержневым элементам.

Рассматриваются различные варианты примыкания элемента к узлам расчетной схемы: полное (жесткое), шарнирное и внецентренное. Рассматриваются различные способы задания шарнирного примыкания элементов конструкции с использованием команды задания шарниров и команды объединения перемещений. Рассматриваются различные варианты моделирования внецентренного примыкания элементов с использованием жестких вставок и абсолютно твердых тел. Рассматриваются различные варианты опорных закреплений конструкции, способы задания опорных закреплений с использованием команды установки связей.

Рассматриваются нагрузки, действующие на расчетную схему. Способы приложения нагрузки относительно общей и местной системы координат. Особенности задания статических и динамических загружений с использованием функционала программного комплекса. Рассматривается понятие расчетных сочетаний усилий и расчетных сочетаний перемещений. Рассматриваются виды сочетаний нагрузок при помощи функции объединения, сопутствия и взаимоисключения.

Рассматриваются виды расчета, управление расчетом.

Рассматриваются вопросы вывода результатов расчета в графическом и табличном виде. Способы сортировки и фильтрации результатов расчета.

Рассматриваются возможности систем армирования стержневых элементов. Экспорт результатов статического расчета в виде усилий для дальнейшего конструктивного расчета.

2. Особенности проектирования и расчета железобетонных конструкций большепролетных зданий и сооружений.

Особенности проектирования и расчета железобетонных конструкций большепролетных зданий и сооружений. Особенности построения расчетной схемы. Особенности моделирования воздействий на большепролетные здания и сооружения. Анализ результатов расчета.

Моделирование большепролетных конструкций с использованием средств автоматизированного проектирования: купола, оболочки различной кривизны.

Рассматриваются вопросы различных способов построения железобетонных оболочек: создание расчетной модели железобетонного купола с использованием функций прототипа расчетной схемы; создание поверхностей методами вращения; создание поверхностей заданных аналитически по формуле.

3. Особенности проектирования и расчета железобетонных конструкций высотных зданий и сооружений.

Особенности проектирования и расчета железобетонных конструкций высотных зданий и сооружений. Особенности построения расчетной схемы. Особенности моделирования воздействий на высотные здания и сооружения. Анализ результатов расчета на статические и динамические воздействия.

7

4. Особенности проектирования и расчета деревянных конструкций по пространственной расчетной схеме.

Особенности проектирования и расчета деревянных ребристых сводов. Особенности построения геометрии конструкции свода. Создание групп элементов и узлов. Задание условий примыкания элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Особенности задания нагрузок на конструкции свода. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета.

Особенности проектирования и расчета деревянного крестового свода. Особенности построения геометрии и задания нагрузок на конструкцию свода.

Особенности проектирования и расчета деревянных кружально-сетчатых сводов. Особенности построения геометрии и задания нагрузок на конструкцию свода.

Особенности проектирования и расчета деревянных ребристых куполов. Особенности построения геометрии конструкции купола. Создание групп элементов и узлов. Задание условий примыкания элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Особенности задания нагрузок на конструкции купола. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета.

Особенности проектирования и расчета деревянных сетчатых куполов. Особенности построения геометрии сетчатых куполов различной разбивки (звездчатой, геодезической, кристаллической и т.д.)

Особенности проектирования и расчета деревянных куполов параболического очертания. Особенности построения геометрии и задания нагрузок на конструкции купола.

Особенности проектирования и расчета деревянных гиперболических оболочек. Особенности построения геометрии оболочек отрицательной кривизны. Особенности действия нагрузок на поверхность оболочки.

5. Особенности проектирования и расчета деревянных конструкций большепролетных зданий и сооружений.

Особенности проектирования и расчета деревянных конструкций большепролетных зданий и сооружений. Особенности построения расчетной схемы. Особенности моделирования воздействий на большепролетные здания и сооружения. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета.

6. Особенности проектирования и расчета деревянных конструкций на особые виды воздействий.

Особенности расчета конструкций зданий и сооружений на динамическое действие нагрузок. Задание пульсационной составляющей ветровой нагрузки на конструкции зданий и сооружений.

7. Особенности проектирования и расчета конструкций зданий и сооружений с учетом геометрической и физической нелинейности.

Рассматриваются виды геометрической нелинейности конструкции. Расчет конструкций с учетом геометрической нелинейности. Вводится понятие физической нелинейности. Расчет конструкций зданий и сооружений с учетом физической нелинейности. Управление нелинейным расчетом. Анализы результатов расчета.

Расчет конструкций зданий и сооружений на действие прогрессирующего разрушения.

8. Определение НДС конструкций с учетом истории нагружения.

Реализация учета этапов монтажа конструкций при определении конечного НДС элементов. Моделирование процесса возведения здания.

Вариационное проектирование.

8

9. Создание информационной модели железобетонного каркаса здания.

Создание информационной модели железобетонного каркаса здания с использованием программного комплекса BIM (ТИМ) проектирования. Основы информационного проектирования. Технология создания цифровой модели здания.

Создание сетки разбивочных осей, отметок уровня. Привязка элементов каркаса здания к уровням.

Инструмент стена. Создание стен. Настройка параметров стены. Понятие об опорном уровне стены. Привязка стен к опорному уровню. Инструмент колонна. Создание колонн. Настройка параметров колонны. Привязка колонны к опорному уровню.

Инструмент плита. Принцип работы инструмента плита. Построение плит. Задание параметров плиты и свойств материалов.

Инструмент проем. Привязка проемов. Маркировка проемов. Инструмент лестница. Создание лестничных маршей. Настройка параметров лестничного марша.

Понятие об аналитической модели каркаса. Корректура аналитической модели. Армирование стержневых элементов. Создание каркасов армирования. Настройка защитного

слоя бетона. Армирование пластинчатых элементов. Создание сеток армирования.

Аннотации. Создание размеров. Настройка параметров размеров и размерных линий. Автоматическая простановка размеров.

Создание семейств. Основные понятия. Настройка зависимостей семейства.

Создание спецификаций и ведомостей элементов. Настройка зависимостей, работа с формулами. Формирование чертежей на основе информационной модели здания.

10. Создание информационной модели стального и деревянного каркаса здания.

Особенности создание стального каркаса и деревянного каркаса здания с использованием программного комплекса BIM (ТИМ) проектирования

9

2. Методические указания по подготовке к лабораторным работам

2.1Общие рекомендации по работе на лабораторных работах

Входе подготовки к лабораторным занятиям необходимо изучать основную литературу, ознакомиться с дополнительной литературой, а также с новыми публикациями в периодических изданиях: журналах, газетах и т.д. При этом необходимо учесть рекомендации преподавателя и требования учебной программы.

Всоответствии с этими рекомендациями и подготовкой полезно дорабатывать свои конспекты лекции, делая в нем соответствующие записи из литературы, рекомендованной преподавателем и предусмотренной учебной программой. Целесообразно также подготовить тезисы для возможного выступлений по всем учебным вопросам, выносимым на лабораторное занятие.

При подготовке к занятиям можно также подготовить краткие конспекты по вопросам темы. Очень эффективным приемом является составление схем и презентаций.

Готовясь к докладу или реферативному сообщению, желательно обращаться за методической помощью к преподавателю. Составить план-конспект своего выступления. Продумать примеры с целью обеспечения тесной связи изучаемой теории с реальной жизнью. Своевременное и качественное выполнение самостоятельной работы базируется на соблюдении настоящих рекомендаций и изучении рекомендованной литературы. Студент может дополнить список использованной литературы современными источниками, не представленными в списке рекомендованной литературы, и в дальнейшем использовать собственные подготовленные учебные материалы при написании курсовых и дипломных работ.

2.3 Общие рекомендации по изучению материала дисциплины

Раздел 1. Расчет многоэтажной железобетонной рамы.

Цель - вызвать интерес к изучению курса, сформировать представление о расчете железобетонных конструкций по плоской расчетной схеме.

Рассматриваются вопросы идеализации расчетной схемы при автоматизированном проектировании и расчете железобетонных конструкций. Изучается моделирование физикомеханических свойств элементов, способы задания жесткостей элементам. Рассматриваются виды идеализации опорных закреплений и примыканий элементов к узлам, способы ввода связей, шарниров. Изучаются виды нагрузок, действующие на конструкции зданий и сооружений, рассматривается процесс моделирования нагрузок в расчетной схеме.

Задача 1.

Выполнить статический расчет многопролетной железобетонной рамной конструкции по выданному преподавателем заданию. Задание включает в себя план и разрез здания с монолитным железобетонным каркасом. Нагрузка на перекрытие принимается равномерно распределенная 1,5 т/м2 и приводится к линейной в соответствии с выданными планами

Для каждого студента индивидуальное задание выдается в начале семестра

Раздел 2. Особенности проектирования и расчета железобетонных конструкций большепролетных зданий и сооружений.

Цель: сформировать представление о расчете большепролетных железобетонных конструкций по пространственной расчетной схеме.

Рассматриваются особенности проектирования и расчета большепролетных конструкций железобетонных сводов, куполов, гиперболических оболочек отрицательной кривизны.