Главная » Литература » Стальные конструкции » Шестак Г. А. - Стальные конструкции

Шестак Г. А. - Стальные конструкции


Книга посвящена проектированию стальных конструкций. В ней детально рассмотрены следующие вопросы: проектирование балочных клеток, расчет прокатных и составных балок и центрально нагруженных колонн, компоновка каркаса, статический расчет поперечной рамы и других элементов каркаса промышленного здания, учет пространственной работы каркаса, подбор сечений и проверка несущей способности элементов, устойчивости и др. Особое внимание уделено проектированию конструкций стального каркаса одноэтажного промышленного здания.

Приведенные расчеты конструкций выполнены по методу предельных состояний и в соответствии с нормами проектирования стальных конструкций (СНиП П-В.3-62 «Стальные конструкции»). В приложении даны подсобные материалы, необходимые для разработки курсового проекта. Книга является учебным пособием для факультетов промышленного и гражданского строительства инженерно-строительных вузов и может быть использована для факультетов ПГС транспортных, политехнических и других институтов.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Перед высшей школой, которая призвана обеспечивать нужды народного хозяйства, и в частности строительства, руководящими и инженерными кадрами высокой квалификации, выдвигаются все новые и новые задачи по повышению качества подготовки специалистов. В этом отношении многое уже сделано. Укреплена связь высшей школы с производством, пересмотрены учебные планы, оснащаются лаборатории, создаются новые учебники, учебно-методические пособия и т. п. В последнее время много внимания уделяется вопросам программированного обучения, научной организации труда преподавателя и студента, рационализации учебного процесса.

В повышении качества усвоения инженерных дисциплин большое значение имеет курсовое проектирование. В части постановки и организации курсового проектирования в вузах накоплен значительный опыт. За истекшие годы были испытаны различные методы организации курсового проектирования и различные методические и учебные пособия. Пособия, содержащие краткие методические указания, отвечают идее самостоятельной работы студента над проектом, но, к сожалению, они не всегда доступны большинству студентов. Пособия, построенные На изложении материала в виде сквозного (беспрерывного) числового примера, не дают должного эффекта, лишая студентов самостоятельности в работе над проектом.

Опыт показал, что лучшим при работе над курсовым проектом является учебное пособие, содержащее развитые методические указания и иллюстрированное в наиболее трудных для усвоения частях типичными, не очень трудными числовыми примерами.

Настоящее учебное пособие составлено с учетом изложенных соображений. В объем первого издания, вышедшего в 1964 г., был включен лишь материал, необходимый для разработки курсового проекта. Настоящее, второе издание дополнено указаниями и материалами проектирования элементов конструкции балочных клеток и центрально сжатых колонн, т. е. конструкций, входящих в объем расчетно-графической работы. Это расширяет границы использования пособия на все работы го курсу металлических конструкций на строительном факультете. Учебное пособие состоит из восьми глав и приложений.

Первая и вторая главы посвящены проектированию элементов балочных клеток и центрально сжатых колонн. В этих главах подробно рассматриваются вопросы компоновки балочной клетки, расчета стального настила, прокатных и особенно составных балок, а также центрально нагруженных колонн. Остальные шесть глав посвящены разработке курсового проекта.

В третьей главе рассматриваются вопросы выбора конструктивной формы промышленного здания, компоновки сооружения и его элементов.

В четвертой главе изложены материалы по проектированию подкрановой балки, в основном рассмотрены вопросы определения усилий от подвижной нагрузки, подбора и проверки прочности составного сплошного сечения подкрановой балки. Вопросы проверки устойчивости элементов подкрановой балки, расчета стыков и деталей являются во многом общими с составными главными балками балочных клеток и поэтому рассматриваются как факультативные.

Глава пятая посвящена статическому расчету поперечной рамы промздания. Подробно рассмотрен вопрос сбора нагрузок и определения усилий в стойках рамы от различных загружений, а также изложена рабочая методика пространственного расчета каркаса, как при жесткой, так и при нежесткой кровле.

В шестой главе приведены указания по подбору и проверке сечений сплошной и сквозной внецентренно сжатых колонн, а также по расчету сопряжения верхней и нижней частей колонны, базы и анкерных болтов.

Глава седьмая освещает вопросы статического расчета, подбора сечений и расчета узлов стропильной фермы. Указаниям по графическому оформлению проекта и составлению пояснительной записки отведена восьмая глава.

При разработке курсового проекта могут возникнуть вопросы, выходящие за его рамки; в этом и других подобных случаях необходимо обращаться к учебникам и соответствующим разделам норм проектирования.

Темы курсового проекта в зависимости от направленности вуза (факультета) могут быть весьма разнообразны; в них может рассматриваться конструктивный комплекс какого-либо достаточно сложного сооружения. Наиболее типично для курсового проекта — промышленное здание.

Курсовой проект разрабатывается на основе выдаваемого руководителем проекта задания. Заданием устанавливаются: тип здания, основные его размеры (длина, ширина и величина пролетов), отметки головок рельсовых путей и грузоподъемность кранов, а также указываются район строительства и некоторые другие данные. Грузоподъемность кранов рекомендуется ограничивать 150 т.

На основе данных задания разрабатывается конструктивная схема здания, устанавливаются типы и размеры конструктивных элементов и материал для них. Выбор конструктивной схемы здания должен быть обоснован. Ограниченность времени, отводимого программой на выполнение курсового проекта, не позволяет студенту разрабатывать несколько вариантов схемы здания и вынуждает ограничиваться только изучением материалов учебника и соответствующей литературы, на базе которых и обосновывать схему здания.

Разработка схемы здания и его элементов составляет первый этап работы студента, результаты которого должны быть утверждены руководителем проекта.

После выбора конструктивной схемы каркаса здания следует переходить к расчету конструкций. Конструкции следует рассчитывать по правилам сопротивления материалов, строительной механики и в соответствии с действующими нормами.

Выполнение расчета подкрановых балок перед расчетом рамы позволяет уточнить высоту нижней части стойки рамы, а расчет фермы (ригеля рамы) после расчета рамы — учесть влияние узловых моментов на ферму.

Для любого конструктивного элемента может быть рекомендован следующий порядок расчета:

а) сбор нагрузок;

б) определение усилий;

в) подбор сечений;

г) установление в результате подбора сечений и проверки несущей способности окончательной формы и размеров рассчитываемого конструктивного элемента;

д) проверка отдельных деталей и сопряжений конструкции в соответствии с требованиями норм и действительной работой конструкции.

Практика курсового проектирования показывает, что студент нередко делает ошибки, являющиеся следствием недостаточного опыта проектирования. В некоторых случаях ошибки возникают из-за излишней уверенности студента в правильности принятых им исходных данных или результатов, полученных на предыдущих этапах расчета.

Допущенная в одном месте расчета рамы ошибка делает непригодными все последующие расчеты. Поэтому весьма важно любыми способами производить промежуточную проверку выполненных вычислений.

Для облегчения проверки рекомендуется результаты расчетов сводить В таблицы, формы которых наравне с другими приемами контроля приведены в тексте пособия. Также важно расчет конструкций предъявлять руководителю проекта для проверки по частям. Параллельно с расчетами рекомендуется заниматься конструктивной разработкой. Результаты разработки должны быть помещены в тексте расчетно-пояснительной записки в виде эскизов.

Следующий этап работы — графическое оформление проекта. Проект должен быть вычерчен на двух листах нормального формата А1. На первом листе рекомендуется размещать компоновочную часть проекта: поперечный разрез, схемы связей (планы, поперечные и продольные разрезы) и схему торцового фахверка, а также поперечную раму цеха в стадии технического проекта (КМ) и важнейшие узлы.

На втором листе обычно помещают рабочий деталировочный чертеж отправочного элемента (КМД) с необходимым числом проекций монтажных узлов и спецификацией.

Пример размещения графического материала проекта на листах см. на стр. 142—145.

Приступая к графическому оформлению проекта, студент должен внимательно ознакомиться с восьмой главой настоящего пособия.

ГЛАВА ПЕРВАЯ

БАЛКИ И БАЛОЧНЫЕ КЛЕТКИ

§ 1. ТИПЫ БАЛОК И БАЛОЧНЫХ КЛЕТОК

1. Общая характеристика балок

Балка является весьма распространенным элементом стальных конструкций, работающим на изгиб. Балки применяются в конструкциях гражданских, общественных и промышленных зданий, в гидротехнических сооружениях, мостах, подвижных конструкциях и во многих других сооружениях.

Балки бывают разрезные, неразрезные и консольные; сечения балок проектируют обычно в виде прокатных или составных двутавров.

2. Типы балочных клеток

Балочная клетка представляет собой конструкцию, состоящую из одной или нескольких систем балок, расположенных обычно по взаимно перпендикулярным направлениям; в балочной клетке преимущественно применяются разрезные балки.

Различают три типа балочных клеток: упрощенный, нормальный и усложненный.

Упрощенный тип балочной клетки состоит лишь из балок, уложенных в одном направлении, обычно параллельно меньшему размеру перекрытия (рис. 1.1). Расстояние //' между балками а называется шагом.

В нормальном типе балочной клетки применяются две системы балок: главные и вспомогательные (рис. 1.2). Первые опираются на колонны или стены по большей стороне ячейки и, как правило, проектируются составными; вторые — прокатными, опирающимися на главные балки.

По вспомогательным балкам укладывается настил. Усложненный тип балочной клетки имеет три системы балок: главные, вспомогательные и балки настила (рис. 1.3). Иногда балки настила называют продольными вспомогательными балками.

Передача нагрузки в усложненном типе балочной клетки осуществляется от настила на балки настила, с балок настила — на вспомогательные балки, затем на главные балки и колонны.

§ 2. КОМПОНОВКА БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ

1. Размеры в плане

К размерам в плане относятся общая длина и ширина перекрытия или площадки, размеры ячейки (расстояния между колоннами в продольном направлении — шаг колонн В, в поперечном — пролет I), расстояния между вспомогательными балками и расстояния между балками настила.

Основные размеры площадки и ячейки устанавливаются в увязке с технологическим процессом, с учетом расстановки оборудования. В ряде случаев, когда расстановка колонн не связана с размещением технологического оборудования, расстояния между ними следует устанавливать близкими к оптимальным, отвечающим технико-экономическим требованиям ([1], стр. 258—260). В курсовом проекте основные размеры площадки и ячейки устанавливаются заданием.

Расстояния между вспомогательными балками и балками настила (шаги) устанавливаются в результате решения технико-экономической задачи путем сравнения ряда вариантов. Величина шага а вспомогательных балок нормального типа балочной клетки (см. рис. 1.2) и балок настила усложненного типа (см. рис. 1.3) зависит от типа настила и величины нагрузки. При стальном плоском настиле шаг колеблется примерно от 0,6 до 1,8 м, при железобетонном — от 1,5 до 3,5 ж. Шаг вспомогательных балок усложненного типа балочной клетки назначается в пределах от 2 до 5 м. Устанавливая шаг вспомогательных балок, нужно следить за тем, чтобы пролет главных балок был кратен ему и соответствовал стандартным размерам плит настила (для курсового проекта это требование не выдерживается). Желательно, чтобы ни одна из вспомогательных балок не опиралась на середину главной балки, поскольку в зоне вертикального стыка стенки ставить ребра жесткости нельзя.

При большой временной нагрузке на площадку (3 т/м2 и более) может оказаться, что несущая способность самого большого прокатного двутавра будет недостаточна. В этом случае следует уменьшить расстояние между вспомогательными балками (величину шага) с тем, чтобы для вспомогательных балок применялись лишь прокатные балки.

Наряду с описанными возможны также и схемы балочных клеток с применением крупноразмерных железобетонных плит пролетом 6 м и более. В этом случае плиты будут опираться непосредственно на главные балки, вспомогательные балки выпадут, и, таким образом, нормальный или даже усложненный тип балочной клетки будет превращен в упрощенный.

2. Размеры по высоте

Отметка верха габарита под площадкой (рис. 1.4) устанавливается в увязке с габаритами оборудования, располагаемого под перекрытием площадки, или в соответствии с другими требованиями. В курсовом проекте эта отметка, как и отметка верха площадки, устанавливается заданием.

3. Сопряжения балок

Выбирать тип сопряжения вспомогательных балок с главными нужно одновременно с назначением высоты последних (см. § 5). Наиболее простым является этажное сопряжение (рис. 1.5,а). Применять его следует во всех случаях, когда позволяет строительная высота. Повышенное сопряжение (рис. 1.5,6) и сопряжение в одном уровне (рис. 1.5, в) рекомендуется применять в случае ограниченной строительной высоты. Пониженное сопряжение (рис. 1.5, г) применяется только в усложненном типе балочной клетки.

...


Архивариус Бизнес-планы Типовые серии Норм. документы Литература Технол. карты Программы Серии в DWG, XLS