5168

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

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

Д.М. Лобов, Н.В. Савина

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ВЫСОТНЫХ И БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

ЧАСТЬ 2.

Автоматизированное проектирование железобетонных конструкций высотных и большепролетных зданий и сооружений и деревянных конструкций большепролетных зданий

Учебно-методическое пособие

по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Автоматизированное проектирование строительных конструкций

высотных и большепролетных зданий и сооружений» для обучающихся по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений,

специализация Строительство высотных и большепролётных зданий и сооружений

Нижний Новгород ННГАСУ

2022

УДК 624.014 (075.8)

Лобов, Д. М. Автоматизированное проектирование строительных конструкций высотных и большепролетных зданий и сооружений Часть 2. ЖБК и ДК : учебно-методическое пособие / Д. М. Лобов, Н. В. Савина ; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022. – 24 с. – Текст : электронный.

В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Автоматизированное проектирование строительных конструкций высотных и большепролетных зданий и сооружений Часть 2. Автоматизированное проектирование железобетонных конструкций высотных и большепролетных зданий и сооружений и деревянных конструкций большепролетных зданий» 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 «Автоматизированное проектирование строительных конструкций высотных и большепролетных зданий и сооружений» по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений, специализация Строительство высотных и большепролётных зданий и сооружений.

© 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 “Автоматизированное проектирование строительных конструкций высотных и большепролетных зданий и сооружений” являются:

формирование навыков расчета конструкций с использованием компьютерной техники;

подготовка студентов к профессиональной деятельности в области проектирования в условиях современных информационных технологий;

знакомство с эффективными инструментами решения расчётных строительных задач.

В процессе освоения дисциплины студент должен Знать:

методы конструирования и правила оформления проектной документации на строительные конструкции высотных и большепролетных зданий и сооружений;

требования нормативно-технических документов;

правила оформления отчетной документации по результатам выполненных расчетов;

особенности сбора нагрузок и воздействий на высотное или большепролетное здание (сооружение);

особенности выбора параметров расчетной схемы высотного или большепролетного здания (сооружения),

особенности и варианты использования инструментов расчетной программы для составление расчётной схемы высотного или большепролетного здания (сооружения), строительной конструкции высотного или большепролетного здания (сооружения);

методики выполнения расчетов;

нормативно-техническую литературу;

основные формы потери устойчивости зданий и сооружений;

особенности выбора параметров расчетной схемы высотного или большепролетного здания (сооружения), строительной конструкции высотного или большепролетного здания

(сооружения). Уметь:

использовать существующие технические и рабочие решения для конструирования высотных и большепролетных зданий и сооружений с учетом современных правил оформления проектной документации на строительные конструкции;

осуществлять оценку проектных решений высотного или большепролетного здания (сооружения) на основании результатов расчетов требованиям нормативно-технической литературы;

анализировать и обобщать информацию, полученную по результатам выполненных расчетов;

выполнять сбор нагрузок и воздействий на высотное или большепролетное здание (сооружение) согласно актуальным нормам

. выполнять анализ для выбора параметров расчетной схемы высотного или большепролетного здания (сооружения), строительной конструкции высотного или большепролетного здания (сооружения)

составлять расчётные схемы высотного или большепролетного здания (сооружения), строительной конструкции высотного или большепролетного здания (сооружения)

: анализировать исходные данные расчетной схемы с целью выбора оптимального метода расчета

выполнять расчеты несущей способности элементов конструкций высотных и большепролетных зданий и сооружений.

выбрать форму конструктивной схемы здания, удовлетворяющую требованиям общей потери устойчивости

5

анализировать исходную информацию с целью выбора наиболее подходящих параметров

расчетной модели. Владеть:

навыками конструирования и владеет правилами оформления проектной документации на строительные конструкции высотных и большепролетных зданий и сооружений;

навыками выполнения вариантного проектирования, выполнения оценки достоверности результатов расчетов;

навыками защиты результатов работы по результатам выполненных расчетов;

навыками сбора нагрузок и воздействий на высотное или большепролетное здание (сооружение) согласно актуальным нормам;

навыками определять параметры расчетной схемы высотного или большепролетного здания (сооружения), строительной конструкции высотного или большепролетного здания (сооружения);

навыками применения необходимых инструментов для составления расчетной схемы высотного или большепролетного здания (сооружения), строительной конструкции высотного или большепролетного здания (сооружения);

навыками необходимыми для выполнения расчетного обоснования различными методами расчета;

навыками выполнения конструктивных расчетов элементов зданий и сооружений;

навыками выполнения расчетов потери общей устойчивости;

навыками выполнения расчетов высотного или большепролетного здания (сооружения) совместно с окружающей средой.

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

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. Расчет монолитного железобетонного перекрытия.

Рассматриваются различные варианты построения геометрии конечно-элементных моделей, с использованием импорта исходных данных из графических программных комплексов. Рассматриваются понятия общей и местной (локальной) системы координат. Рассматривается понятие вектора выдачи усилия для пластин.

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

Рассматриваются различные варианты примыкания элементов пластин друг к другу. Рассматриваются способы задания шарнирного примыкания пластин друг к другу с использованием команды объединения перемещений. Рассматриваются различные варианты моделирования внецентренного примыкания стержневых и пластинчатых 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.

7

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 пластинчатых элементов. Рассматриваются вопросы получения, обработки изополей армирования пластинчатых элементов. Экспорт результатов статического расчета в виде усилий для дальнейшего конструктивного расчета.

3. 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.

4. Расчет монолитного железобетонного перекрытия и монолитной фундаментной плиты.

Рассматриваются особенности статического расчета монолитного железобетонного перекрытия, с выполнением дальнейшего конструктивного расчета. Рассматриваются способы подбора сечения арматуры. Анализ результатов расчета.

Рассматриваются отличительные черты расчета фундаментной плиты от монолитного железобетонного перекрытия. Конструктивный расчет фундаментной плиты. Анализ результатов расчета.

5. 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.

6. Использование программ сателлитов для конструктивного расчета.

Рассматриваются вопросы обмена исходными данными между программными комплексами. Рассматриваются вопросы конструктивного расчета сечений железобетонных элементов с

использованием программ сателлитов в соответствии с нормативной документацией.

7. Особенности проектирования и расчета деревянных конструкций по плоской расчетной схеме.

Особенности проектирования и расчета деревянных балочных конструкций. Построение геометрии конструкции. Задание условий примыкания элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Задание нагрузок, формирование загружений. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета.

Особенности проектирования и расчета ферменных конструкций из древесины с трапециевидным и треугольным очертанием пояса. Построение геометрии конструкции. Задание условий примыкания элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Задание

8

нагрузок, формирование загружений. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета. Уточнение НДС верхнего пояса фермы. Учет разгружающего момента образующегося за счет неполного опирания верхнего пояса.

Особенности проектирования и расчета ферменных конструкций кругового очертания пояса с применением древесины (сегментные и линзообразные). Построение геометрии конструкции. Задание условий примыкания элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Задание нагрузок, формирование загружений. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета. Уточнение НДС верхнего пояса фермы. Учет разгружающего момента образующегося за счет стрелы подъема верхнего пояса.

Особенности проектирования и расчета деревянных решетчатых рам. Построение геометрии конструкции. Задание условий примыкания элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Задание нагрузок, формирование загружений. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета.

Особенности проектирования и расчета деревянных гнутоклееных рам. Построение геометрии конструкции. Задание условий примыкания элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Задание нагрузок, формирование загружений. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета.

Особенности проектирования и расчета деревянных арочных конструкций. Построение геометрии конструкции. Задание условий примыкания элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Задание нагрузок, формирование загружений. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета.

8. 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.

9. 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

9

на большепролетные здания и сооружения. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета.

10. Особенности проектирования и расчета деревянных конструкций на особые виды нагрузок.

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

11. 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.

12. Определение НДС конструкций с учетом истории нагружения.

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

Вариационное проектирование.