
- •Введение
- •1.1. Общие сведения об инженерных конструкциях
- •1.2. Историческая справка. Вклад отечественных инженеров и ученых в теорию и практику инженерных конструкций
- •2. Материалы, применяемые для изготовления инженерных конструкций
- •2.1. Строительные стали и алюминиевые сплавы, их классификация
- •2.2. Механические свойства металлов
- •2.3. Сортамент металла
- •Контрольные вопросы
- •3. Основные положения расчета инженерных конструкций
- •3.1. Суть метода расчета по предельным состояниям
- •3.2. Нагрузки и воздействия
- •Сочетания нагрузок
- •3.3. Нормативные и расчетные сопротивления материалов
- •Контрольные вопросы
- •4. Расчет элементов металлических конструкций
- •4.1. Основные положения расчета
- •4.2. Расчет центрально-растянутых элементов
- •4.3. Расчет центрально-сжатых элементов
- •4.4.Расчет изгибаемых элементов
- •4.5. Расчет внецентренно - сжатых элементов
- •Контрольные вопросы
- •5. Соединения в металлических конструкциях
- •5.1.Сварные соединения
- •5.1.1. Сварка в строительстве
- •5.1.2. Виды сварки
- •5.1.3. Виды сварных швов и соединений
- •5.1.4. Расчет стыковых и угловых швов
- •5.2. Заклепочные и болтовые соединения
- •5.2.1. Общие сведения о заклепочных и болтовых соединениях
- •5.2.2. Расчет и конструирование болтовых и заклепочных соединений
- •Контрольные вопросы
- •6. Основы проектирования балок и балочных клеток
- •6.1.Назначение балок, их типы и область применения
- •6.2. Основы проектирования балочных клеток
- •6.3. Основные положения расчета балок
- •6.4. Расчет балок
- •Расчет поясных соединений
- •7. Колонны и стойки
- •7.1. Типы колонн и стоек
- •7.2. Расчет колонн
- •7.3. Типы и конструкции оголовков и баз колонн
- •Контрольные вопросы.
- •8. Проектирование ферм гражданских и общественных зданий
- •8.1. Назначение и основные группы ферм
- •8.2. Стропильные фермы и их типы
- •8.3. Определение генеральных размеров ферм
- •8.4. Элементы кровельного покрытия по металлическим фермам
- •8.5. Основы расчета стропильных ферм
- •8.6. Общие принципы конструирования ферм
- •Контрольные вопросы
- •9. Стальные каркасы зданий средней и малой этажности
- •9.1. Область применения стальных каркасов
- •9.2. Каркасы производственных зданий
- •9.3. Легкие металлические конструкции зданий
- •Контрольные вопросы
- •10. Стальные каркасы высотных зданий
- •10.1. Назначение и системы стальных каркасов
- •10.2. Рамная, связевая и рамно-связевая системы
- •10.3. Каркасно - ствольная и коробчато-ствольная системы
- •10.4. Стальные каркасы сверхвысотных зданий
- •10.5. Основы компоновки, конструирования и расчета стальных каркасов
- •10.6. Противопожарная защита стальных каркасов
- •Контрольные вопросы
- •11. Конструкции большепролетных покрытий
- •11.1. Область применения и классификация большепролетных покрытий
- •11.2. Балочные конструкции покрытия
- •11.3. Рамные конструкции
- •11.4. Арочные покрытия
- •11.5. Купола
- •11.6. Структурные и перекрестно-балочные системы покрытий
- •Контрольные вопросы
- •12. Висячие покрытия
- •12.1. Общая характеристика висячих покрытий
- •12.2. Конструктивные элементы висячих покрытий
- •12.3. Основы расчета висячих покрытий и способы уменьшения их деформативности
- •12.4. Конструктивные решения висячих покрытий
- •12.4.1. Конструктивные решения однопоясных покрытий
- •12.4.2. Конструктивные решения двухпоясных покрытий
- •12.4.3. Конструктивные решения седловидных шатровых покрытий
- •12.4.4. Конструктивные решения вантовых и висячих комбинированных покрытий
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
10.2. Рамная, связевая и рамно-связевая системы
Рамная система (рис. 10.1) состоит из колонн и ригелей, соединенных жестко в узлах, и представляет собой набор многопролетных, многоэтажных рам, способных воспринимать как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки.
Для обеспечения совместной работы рам на горизонтальные нагрузки устраивают горизонтальные жесткие диски-диафрагмы замоноличиванием панелей перекрытий. Такие диски располагают по высоте здания через несколько этажей.
В рамной системе вертикальные связи отсутствуют, что удобно при разработке планировочного решения здания (элементы каркаса не мешают организации оконных и дверных проемов). К недостаткам рамной системы можно отнести большую сложность конструктивных узлов. Рамная система более рациональна для зданий средней этажности (15...23 этажей).
В связевой системе между колоннами устанавливаются вертикальные связи, образующие вместе с колоннами вертикальные фермы (рис. 10.2), которые воспринимают нагрузки от ветра и сейсмических воздействий. Узлы сопряжения колонн с ригелями выполняются шарнирными. По конструкции они проще, чем рамные. Затраты металла в системе на 20...30% меньше по сравнению с рамной и система получается более жесткой. Вместе с тем связи загромождают проходы в стенах и поэтому располагаются в местах, удобных с точки зрения планировки помещений (рис. 10.2а).
Схемы решеток связей могут быть следующими: крестовая (рис.10.2.б) - наиболее жесткая, но может применяться только в глухих панелях, полураскосная (рнс.10.2.в) наиболее удобная для устройства проемов, ромбическая (рис:10.2.г) - менее рациональная из-за большого количества узлов, неполная (рис.10.2.д) - менее жесткая, но допускающая свбодное расположение оконных и дверных проемов.
Примером каркаса связевой системы может служить высотная часть Московского Госуниверситета, где были применены неполные связи.
Как в рамной, так и в связевой системе для обеспечения пространственной жесткости здания и включения в совместную работу на горизонтальную нагрузку всех вертикальных связевых ферм по высоте здания устраиваются горизонтальные связи или жесткие горизонтальные диски в уровнях перекрытий.
В рамно-связевой системе (рис. 10.3) связи устанавливаются в одной из плоскостей здания, а в перпендикулярной к ней связи отсутствуют. В плоскости связей каркас работает к связевой, а б перпендикулярном направлении - как рамный.
10.3. Каркасно - ствольная и коробчато-ствольная системы
В каркасно-ствольной системе в центральной части здания устраиваются жесткий - ядро, воспринимающий помимо вертикальных нагрузок все горизонтальные силы. В стволе обычно располагаются лестничные клетки и лифты. Ствол может быть выполнен как в металлических, так и в железобетонных конструкциях.
Каркасно-ствольная система может быть разделена на 4 типа:
- с наружными колоннами (рис. 10.4а);
- с подвеской этажей по периметру здания на стальных полосах, круглых тягах или канатах к верхним консольным балкам (рис. 10.46);
- с подвеской этажей к предварительно напряженным канатам, заделанным внизу в фундаменты (рис.10.4в);
- с консольными балками, заделанными в стволе здания и поддерживающими этажи вокруг ствола (рис.10.4г).
Каркасно-ствольная система с нагруженными колоннами позволяет присоединять колонны к ригелям шарнирно и передавать все горизонтальные нагрузки на центральный ствол здания. Колонны в этом случае в основном работают на центральное сжатие, что значительно уменьшает расход стали на колонны.
Каркасно-ствольная система с подвеской этажей к верхним консольным балкам позволяет освободить 1-й этаж от колонн для тротуаров. Это сокращает затраты металла, т.к. вместо колонн используются стальные растянутые элементы. Каркасно-ствольная система с предварительно напряженными внешними подвесками, заделанными в фундаментную плиту, позволяет включить канаты в работу на ветровую нагрузку (за счет предварительного напряжения) и тем самым облегчить работу центрального ядра на горизонтальные силы. В каркасе коробчато-ствольной системы горизонтальные силы воспринимаются не только стальным жестким ядром (как в каркасно-ствольной), но и наружным контуром здания - коробкой, представляющей собой жесткий каркас, соединенный с центральным ядром горизонтальными диафрагмами. Такая система, получившая название «труба в трубе», состоит как бы из 2-х труб, вставленных одна в другую и работающих совместно, хорошо сопротивляется горизонтальным силовым воздействиям и обладает большой жесткостью и меньшей дефомативностью, чем приведенные выше конструкции. Коробчато-ствольная система целесообразна для зданий выше 50...60 этажей и выше.