- Здания с каркасами из стальных рам переменного сечения В. В. Катюшин

Скачать полную версию (ресурс dwg rи)

СОДЕРЖАНИЕ

1. ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ С КАРКАСАМИ ИЗ РАМНЫХ СПЛОШНОСТЕНЧАТЫХ КОНСТРУКЦИЙ
1.1. Типы каркасов из рамных конструкций переменного сечения
1.1.1. Каркасы плоской и пространственной схем
1.1.2. Однопролетные и многопролетные рамы
1.1.3. Большепролетные рамные конструкции
1.1.4. Применение рамных конструкций и их элементов при реконструкции зданий и сооружений
1.1.5.Прочие здания и сооружения со сплошностенчатыми элементами двутаврового сечения
1.2.Основные элементы и узлы рамных конструкций переменного сечения
1.2.1. Основные элементы рамных конструкций
1.2.2. Основные узлы рамных конструкций
2. ВОПРОСЫ РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ РАМНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ
2.1. Особенности статических расчетов и подбора сечений рамных конструкций
2.1.1. Общая часть
2.1.2. Статический расчет рамных конструкций переменного сечения
2.1.3. Типы сечений рамных конструкций: конструктивные решения, сравнительный анализ
2.1.4. Подбор сечений рамных конструкций
2.1.5. Алгоритмы подбора двутавровых сечений рамных конструкций
2.2. Основные задачи расчета элементов рамных конструкций переменного сечения
2.3. Определение напряжений и проверки прочности в характерных точках двутаврового элемента рамы
2.4. Местная устойчивость стенок элементов рам переменного сечения
2.4.1. Существующие подходы
2.4.2. Метод коэффициентов А.Г. Новинькова
2.4.3. Интегральный метод оценки устойчивости пластин ....
2.5.Тонкостенные элементы рам
2.5.1.Определение предельного изгибающего момента для тонкостенного элемента рамы
2.5.2.Определение предельной поперечной силы для тонкостенного двутавра с поперечными ребрами
2.5.3.Совместное действие изгибающего момента и поперечной силы в тонкостенном элементе рамы с поперечными ребрами
2.5.4. Тонкостенные элементы рам без поперечных ребер жесткости ....
2.5.5. Рекомендации по применению тонкостенных элементов в рамных конструкциях переменного сечения
2.6. Распределение поперечной силы в двутаврах с продольным ребром при закритической работе стенки
2.7. Расчет стоек на устойчивость с учетом опирания на фундамент
2.8. Расчетная длина средних стоек многопролетных рам
2.9. Общая устойчивость рамных конструкций
2.9.3.Проверка устойчивости рам в плоскости изгиба
2.10.Сварные сопряжения элементов рамных конструкций переменного сечения
2.10.1. Сопряжение элементов по длине
2.10.2. Сопряжение моносимметричных двутавров
2.10.3. Сопряжение элементов с изломом поясов
2.11.Сопряжения ригелей рамс крайними стойками
2.11.1.Расчет узлов первого типа
2.11.1 А. Определение усилий в элементах узла
2.11.1 Б. Расчет сварных швов и диагонального ребра отсека
2.11.1 В. Расчет стенки узла первого типа на устойчивость
2.11.2.Расчет узлов сопряжения второго типа
2.12.Опорные узлы колонн и стоек
2.12.1. Существующие методы расчета опорных плит
2.12.2. Упрощенный метод расчета опорных плит на продавливание
2.12.3. Уточненный метод расчета опорных плит на продавливание
2.12.4.Расчет опорных плит на нагрузку от анкерных болтов
2.13.Устройства для восприятия распора рамных конструкций
2.13.1. Горизонтальные усилия распора в рамных конструкциях
2.13.2. Анкерные болты и противосдвиговые шпоры
2.13.3. Противосдвиговые упоры
2.13.4. Затяжки для восприятия распора
2.14.Ребра в каркасах из рам переменного сечения
2.14.1. Поперечные ребра в двутавровых элементах рам
2.14.2. Ребра для обеспечения устойчивости стенок рам
2.14.3. Ребра для крепления элементов каркаса к рамам
2.14.4. Ребра опорных узлов колонн, стоек и консолей
2.14.5. Ребра узлов примыкания балок к колоннам и стойкам
3. ФЛАНЦЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ РАМНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
3.1. Основные расчетные предпосылки
3.2. Напряженное состояние околофланцевой зоны
3.3. Определение положения нейтральной оси фланцевого соединения и реактивных напряжений при действии изгибающего момента и
продольной силы
3.4. Определение толщины фланцев
3.5. Учет касательных напряжений при определении толщины фланцев 30
3.6. Расчет фланцев с учетом критерия ограниченных упругих или пластических деформаций
3.7. Расчет фланцев с учетом подаливости болтов
3.8. Условия возникновения рычажных сил
3.9. Работа болтов во фланцевом соединении
3.9.1. Особенности задания предварительного напряжения болтов при сборке фланцевых соединений с остаточными сварочными деформациями
3.9.2. Определение нагрузок на болты при работе фланцевых соединений под нагрузкой
3.9.3. Определение осевых усилий в высокопрочных болтах от действующих них нагрузок
3.9.4. Определение усилия предварительного натяжения болтов
3.9.5. Оценка влияния изгиба фланцев на напряженное состояние и прочность болтов
3.10. Расчет фланцевых соединений на поперечную силу
3.11. Остаточные сварочные деформации во фланцевых соединениях
3.11.1. Характер остаточных сварочных деформаций фланцев
3.11.2. Влияние остаточных сварочных деформаций на работу фланцев под нагрузкой
3.12. Фланцевые соединения сжатых элементов
3.13. Практические рекомендации по расчету фланцевых соединений
3.13.1. Определение внутренних усилий и положения нейтральной оси во фланцевом соединении на груженном изгибающим моментом и
продольной силой
3.13.2. Определение толщины фланца
3.13.3. Расчет фланцевых соединений на поперечную силу
3.13.4. Расчет болтов фланцевых соединений
3.13.5. Расчет сварных швов
4. ПРОГОНЫ В ЗДАНИЯХ С КАРКАСАМИ ИЗ РАМ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ
4.1. Системы прогонов в зданиях с карсами из рам переменного сечения
4.2. Основные зависимости между нагрузкой и параметрами сечений гнутых профилей
4.3. Сравнение статических схем прогонов
4.4. Работа прогонов в общей связевой системе
4.5. Прогоны со связевыми подкосами
4.6. Влияние податливости болтовых соединений на работу неразрезных прогонов
4.7. Расчет узлов сопряжения неразрезных прогонов
4.8. Влияние деформаций рам на работу неразрезных прогонов
4.9. Стеновые прогоны
4.9.1. Особенности работы и проектирования стеновых прогонов
4.9.2. Подбор сечений стеновых прогонов
4.9.3. Подвески и подпорки стеновых прогонов
4.9.4. Включение стенового ограждения в работу прогонов на вертикальную нагрузку от веса стен
5. СИСТЕМА ФАХВЕРКА
5.1. Общие сведения
5.2. Нагрузки на стойки фахверка от покрытия
5.3. Особенности расчета стоек фахверка на ветровую нагрузку
5.4. Расчетная длина стоек фахверка
5.5. Изгибно-крутильные формы потери устойчивости стоек фахверка
5.6. Подвесные стойки фахверка
6. СВЯЗЕВАЯ СИСТЕМА ЗДАНИЙ С КАРКАСАМИ ИЗ РАМНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
6.1. Общая классификация
6.2. Связи для обеспечения общей устойчивости и неизменяемости каркаса...
6.3. Связи для предотвращения потери устойчивости элементов каркаса по изгибно-крутильной форме
6.4. Связи для раскрепления прогонов покрытия
6.5. Связи для раскрепления рамных конструкций от закручивания
6.6. Связи для уменьшения расчетной длины и пролетов элементов каркаса ....
6.6.1. Связи для уменьшения расчетной длины
6.6.2. Связи для уменьшения расчетных пролетов
6.7. Связи для передачи крановых и технологических нагрузок и раскрепления путей транспорта
6.8. Специальные силовые связи для организации пространственной работы каркаса
6.9. Особенности проектирования гибких предварительно напряженных связей
6.9.1. Определение усилий от внешней нагрузки и требуемого предварительного натяжения в гибких связях
6.9.2. Расчет и конструирование элементов гибких связей
6.9.2 А. Элементы и узлы гибких связей
6.9.2 Б. Расчет стержней гибких связей
6.9.2 В. Расчет натяжных муфт
6.9.2 Г. Расчет и конструирование узлов сопряжения связей с раскрепляемыми конструкциями
6.9.3. Монтаж гибких связей
6.10. Связи для обеспечения общей и изгибно-крутильной устойчивости рам и элементов каркаса
6.10.1. Общие требования к связям
6.10.2. Определение нагрузок на поперечные связи сжатых элементов ...
6.10.3. Влияние свободных перемещений раскрепляемых конструкций на величину поперечной силы
6.10.4. Предельная податливость поперечных связей
6.10.5. Определение суммарной величины поперечной силы
6.10.6. Предельная податливость системы поперечных связей
6.10.7. Определение нагрузок от поперечных сил на связевые блоки ....
6.10.8. Связи для раскрепления элементов от опрокидывания
7. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗДАНИЙ С ПОВЫШЕННОЙ ДЕФОРМАТИВНОСТЬЮ КАРКАСОВ
7.1. Общая часть
7.2. Учет податливости фундаментов при статических расчетах рам
7.3. Зоны и узлы компенсации перемещений в зданиях повышенной деформативности
7.4. Особенности проектировании торцевых стен здания с учетом повышенной деформативности и рамных конструкций
7.5. Влияние деформаций рам па работу конструкций кровли
7.6. Крановое и технологическое оборудование в зданиях с каркасами из рам пых конструкций переменного сечения
7.6.1. Особенности применения подвесных кранов
7.6.2. Особенности применения мостовых опорных кранов
8. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА НА СНЕГОВУЮ НАГРУЗКУ
8.1. Общие положения
8.2. Условия движения снежной массы по скату кровли
8.3. Определение коэффициента трения снега по кровле
8.4. Расчет протяженных низкопрофильных преград
8.5. Расчет коротких низкопрофильных преград
8.6. Расчет ступенчатых низкопрофильных преград
8.7. Расчет высокопрофильных преград
8.8. Динамическое воздействие связной снежной массы
8.9. Статическая снеговая нагрузка
9. КОНЦЕПЦИИ МЕТОДА РАСЧЕТА КОНСТРУКЦИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНОМУ (НОРМИРОВАННОМУ) ПОВЕДЕНИЮ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Эта книга, как и любая другая, посвященная прикладным задачам, содержит множество ошибок, в том числе: орфографические; математические; ошибки при построении моделей; ошибки при интерпретации результатов расчетов, ошибки вычислений, etc...

Так как автор не только набирал текст, но и выполнял всю остальную работу, связанную с написанием этой книги, он несет ответственность за перечисленные ошибки. Оправданием ему служит то, что, если затронутые в книге вопро¬сы, окажутся интересными, то другие исследователи несомненно обнаружат и исправят эти ошибки. Если же эти вопросы будут неинтересны, то все ошибки, кроме, пожалуй, орфографических, окажутся незамеченными.

Предлагаемая вниманию читателей книга появилась в результате длительной работы автора и его коллег в области расчетов, проектирования и строительства зданий со стальными рамными каркасами из сварных двутавров переменного сечения и, в какой-то степени, является собранием вопросов и проблем, с которыми приходилось и приходится сталкиваться инженеру при проектированию таких зданий.

Содержание книги основано на известных научных и нормативных источниках а также включает существенную долю собственных работ автора.

Некоторые представленные в книге результаты имеют специфический характер и относятся непосредственно к зданиям с каркасами из рамных сплошностенчатых конструкций. Другие результаты имеют более общий характер и могут быть использованы при расчетах и проектировании других металлических конструкций.

Рамные конструкции из сварных двутавров обладают рядом преимуществ по сравнению с решетчатыми конструкциями. К очевидным преимуществам можно отнести высокую технологичность этих конструкций по всем заготовительным и сборочным операциям, возможность глобальной автоматизации производства, исключительную надежность, в том числе при воздействии динамических нагрузок и низких температур, повышенную коррозионную стойкость, малую строительную высоту, позволяющую существенно уменьшить строительный объем зданий и практически исключить дополнительную монтажную сборку, присущую фермам больших пролетов и др.

К дополнительным, неявным преимуществам сплошностенчатых конструкций, следует отнести следующее:

• 1. Использование ограниченного, по сравнению с другими конструкциями, сортамента исходных материалов.Так, использование листа 4+6 толщин позволяет практически полностью заменить весь сортамент прокатных двутавров (около 100 позиций). Использование листа для производства второстепенных конструкций каркаса (прогонов кровли и стен, легких ригелей и т.д.) из гнутых профилей позволяет исключить жесткую зависимость производителя от поставщиков при выпуске самых разнообразных зданийи сооружений.
• 2. Производство элементов рамных конструкций зданий различных размеров очертаний и сечений имеет одну технологическую базу, что делает возможным выпускать каркасы зданий различных размеров и конфигураций на одном наборе оборудования.
• 3. Применение элементов из сварных двутавров позволяет получать при проектировании наиболее оптимальные по носовым показателям сечения, параметры которых могут непрерывно меняться в широких пределах, в отличии от дискретного изменения параметров прокатных профилей. Это позволяет широко использовать при проектировании методы оптимизации, а отсутствие жесткой зависимости от поставок исходных материалов и гибкость производства, реализовывать полученные оптимальные решения на практике.

Перечисленные выше положительные качества сплошно-стенчатых конструкций позволяют создавать конструкции, обладающие превосходными технико-экономическими качествами, архитектурной выразительностью и позволяющие гибко, точно и эффективно действовать в условиях динамически изменяющегося рынка. Примером этому могут служить многочисленные фирмы, успешно действующие на строительном рынке. В числе зарубежных фирм следует отметить такие фирмы, как BUTLER, ARMCO STEEL Corp, Robertson System, CONDOR и др. В России к таким фирмам относятся ВЕНТАЛЛ, МАЯК и УНИКОН.

Научно-исследовательской и проектно-строительной фирмой УНИКОН, где работает автор, за 25 лет работы было спроектировано и построено более 350 индивидуальных зданий и сооружений, а также разработаны серийные конструкции типа РКС, УНИКОН-РК, УНИМАК-PI и др. с применением рамных конструкций переменного сечения. В процессе работы приходилось сталкиваться со множеством задач, которые не представлены в расчетно-нормативной и технической литературе или представлены неполно. Перечню этих вопросов примерно соответствует оглавление данной книги.

При решении задач расчета и проектирования каркасов со стальными рамами переменного сечения, автор, в основном, использовал приближенные методы, которые, за отсутствием лучшего, позволяли хотя бы в какой-то степени учесть тот или иной фактор или получить приемлемое решение конкретной инженерной задачи. Естественно, что многое из представленного материала вызовет заслуженную и справедливую критику. По большому счету, проявленный критический интерес и будет являться мерой успеха автора (на что он в душе надеется). Поэтому, при чтении книги автор просит постоянно помнить начало введения «Эта книга...содержит... множество ошибок...».

В заключении хочу принести благодарность людям, принявшим большое участие в исследованиях и массовом распространении зданий с каркасами из стальных рамных конструкций переменного сечения.

Особую благодарность выражаю В.А. Черноиваненко, заразившего идеями автора и его коллег; своим учителям в области металлических конструкций В.П. Силенко и В.В. Бирюлеву; прекрасному специалисту по строительной механике, автору непревзойденного программного комплекса МАК-Ш А.П. Маслову; постоянному коллеге и партнеру В.А. Гамму.

Выражаю благодарность сотрудникам всех подразделений научно-исследовательской и проектно-строительной фирмы УНИКОН за длительное и плодотворное сотрудничество.

Специальную благодарность выражаю руководителям промышленной компании ВЕНТАЛЛ: генеральному директору А.А. Шухардину и главному инженеру А.Б. Акопяну, поверившим, в свое время, в перспективность таких конструкций и непосредственно автору этой книги.

Ваш Инженер-Конструктор
AAA EuroAngar, Оптимальное Проектирование