Е. И. Беленя (редактор) | Коллектив (авторов)
Твърда корица, среден формат | 600 стр. | 979 гр.
(неизползвана, здрава и чиста книга с отлично книжно тяло, здрава корица и позахабено гръбче)
*
Под общей редакцией засл. деят. науки и техники РСФСР, д-ра техн. наук, проф. Е. И. Беленя
Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебника для студентов специальности Промышленное и гражданское строительство высших учебных заведений
Авторы:
д-р техн. наук, проф. Е. И. БЕЛЕНЯ, проф. А. Н. ГЕНИЕВ, доктора техн. наук, профессора В. А. БАЛДИН, Е. Н. ЛЕССИГ, кандидаты техн. наук, доценты Г. С. ВЕДЕНИКОВ, А. А. ВАСИЛЬЕВ, канд. техн. наук Д. Н. СТРЕЛЕЦКИЙ.
**
АННОТАЦИЯ
Рассмотрены основные вопросы проектирования металлических конструкций: материал и его работа под нагрузкой, соединения, основы конструирования и расчета элементов и конструктивных комплексов — каркасов производственных и гражданских зданий, листовых конструкций и высотных сооружений. Дана структура ценообразования металлических конструкций и методов определения их стоимости. Особое внимание уделено новым материалам: высокопрочным сталям и алюминиевым сплавам и конструкциям — предварительно-напряженным, трубчатым, бистальным висячим, пространственным и т. п.
Учебник предназначен для студентов инженерно-строительных вузов и факультетов, а также может служить пособием для инженеров и аспирантов при изучении и проектировании металлических конструкций.
Табл. 117, ил. 551.
***
ПРЕДИСЛОВИЕ
Основные методические положения учебника и его структура, принятые в прежних изданиях и разработанные под научным руководством члена-корреспондента АН СССР, доктора технических наук, профессора Н. С. Стрелецкого, сохранены.
Содержание глав учебника соответствует программе курса Металлические конструкции, читаемого в строительных вузах по специальности 1202.
В настоящем издании учебника отражены задачи в области метал-лостроительства, выдвинутые Основными направлениями развития народного хозяйства СССР на 1976—1980 годы, утвержденными XXV съездом КПСС. Учтены новые положения СНиП по нагрузкам и воздействиям, а также алюминиевым конструкциям, новые ГОСТ на сортамент и другие металлические изделия, новые типовые конструкции колонн, ферм и фонарей, утвержденные Госстроем СССР.
Материалы учебника приближены к запросам курсового проектирования (даны примеры расчета балок, колонн, ферм и рам). Некоторые разделы учебника откорректированы.
Текст учебника согласован с новой редакцией СНиП П-А. 10-71 Строительные конструкции и основания. Основные положения проектирования и СНиП П-В.3-72 Стальные конструкции. Нормы проектирования, а также с нормативными и инструктивными документами по строительству, изданными Госстроем СССР за последние пять лет. Акцентировано внимание на необходимости экономии металла в строительстве, замены его, где это экономически целесообразно, другими материалами и применения низколегированных и высокопрочных сталей и алюминиевых сплавов, а также на использовании наиболее рациональных конструктивных форм и методов расчета. Типизация металлических конструкций освещается в книге как основное направление индустриализации.
Структура учебника в основном не изменилась.
Первый раздел Элементы металлических конструкций знакомит студента с основами металлических конструкций. В этом разделе в значительно более сжатом, чем в предыдущих изданиях, виде приведены исторический очерк, области применения и основные особенности металлических конструкций. Работа материала изложена на основе дислокационной теории; более подробно описаны свойства низколегированных и высокопрочных сталей, а также алюминиевых сплавов. В расчетах акцентированы работа конструкций за пределами упругости материала, устойчивость и хрупкое разрушение.
Приведены методы конструирования и расчета новых конструктивных элементов: бистальных, алюминиевых, предварительно-напряженных, трубчатых, трубобетонных и т. п. Вопросы изготовления, влияющие на конструктивную форму, освещаются во всех разделах.
Текстовая часть, а также иллюстративный материал второго раздела книги Конструкции одноэтажных производственных зданий приведены в соответствие с современными компоновочными и конструктивными решениями одноэтажных производственных зданий.
Третий раздел Конструкции большепролетных и многоэтажных каркасных зданий содержит данные о пространственных конструкциях и новых конструктивных решениях многоэтажных зданий, получивших за последнее десятилетие значительное развитие. Систематизировано изложение основ висячих конструкций.
В четвертом разделе Листовые конструкции содержатся материалы о бункерах, применяющихся в горнорудной, металлургической и других отраслях промышленности. Большое место отведено резервуарам и газгольдерам.
Пятый раздел Высотные сооружения содержит описание башенных и мачтовых конструкций сооружений связи и опор линий электропередачи.
Шестой раздел Экономика металлических конструкций знакомит студента со структурой образования стоимости металлических конструкций и методикой определения их трудоемкости и стоимости на стадии проектирования.
Главы I, IV, VIII, IX, XVII, XVIII и XX написаны д-ром техн. наук, проф. Е. И. Беленя; главы II и III — д-ром техн. наук, проф. В. А. Бал-диным; главы V—VII и XIX — канд. техн. наук, доц. Г. С. Ведениковым; главы X—XVI — проф. А. Н. Гениевым и канд. техн. наук, доц. А. А. Васильевым; главы XXI—XXVII—д-ром техн. наук, проф. Е. Н. Лессигом; глава XXVIII написана канд. техн. наук Д. Н. Стрелецким.
****
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
Глава I. Введение 5
§ 1. Краткая история развития металлических конструкций в России и СССР 5
§ 2. Номенклатура и область применения металлических конструкций 17
§ 3. Основные особенности металлических конструкций и предъявляемые к ним требования , 22
§ 4. Организация проектирования 25
Раздел первый
Элементы металлических конструкций
Глава II. Основные свойства и работа материалов, применяемых в строительных металлических конструкциях 72
§ 1. Стали и алюминиевые сплавы 27
1. Стали 27
2. Алюминиевые сплавы 58
§ 2. Работа стали под нагрузкой 40
Глава III. Основы расчета металлических конструкций 36
§ 1. Основные положения расчета металлических конструкций .. 36
1. Основные положения метода расчета по предельным состояниям 56
2. Нагрузки и воздействия 58
3. Нормативные и расчетные сопротивления 62
4. Коэффициенты условий работы конструкций 54
§ 2. Предельные состояния металлических конструкций и определение усилий в их элементах 55
§ 3. Работа под нагрузкой и расчет элементов конструкций . 57
1. Виды напряжений и их учет при расчете элементов конструкций . . 67
2. Условие пластичности. Учет развития пластических деформаций при расчете конструкций . 70
3. Предельное состояние и расчет растянутых элементов . 71
4. Предельные состояния и расчет изгибаемых элементов 71
5. Предельные состояния и расчет стержней, сжатых осевой силой . . 78
6. Предельные состояния и расчет внецентренно-растянутых и внецентренно-сжатых элементов 83
7. Кручение, расчет на кручение элементов конструкций . 90
8. Проверка местной устойчивости элементов 92
9. Предельное состояние и расчет элементов металлических конструкций при воздействии переменных нагрузок (проверка усталости) . 97
Глава IV. Сортамент . 98
§ 1. Общая характеристика профилей сортамента 98
§ 2. Сталь листовая
§ 3. Уголковые профили . 99
§ 4. Швеллеры 190
§ 5. Двутавры 190
§ 6. Облегченные профили 192
§ 7. Трубы 192
§ 8. Гнутые профили . . 402
§ 9. Различные прокатные профили, употребляемые в строительстве . 193
§ 10. Профили из алюминиевых сплавов 193
Глава V. Сварные соединения 194
§ 1. Виды сварки и их характеристика 194
§ 2. Типы сварных швов, соединения и их характеристика 196
1. Сварные швы 196
2. Виды сварных соединений 199
§ 3. Термическое влияние сварки на соединения И9
1. Структура и химические изменения металла в зоне соединения 119
2. Температурные напряжения и деформации при сварке 113
§ 4. Работа и расчет сварных соединений П6
1. Работа и расчет стыковых швов . ,. . П7
2. Работа и расчет угловых швов . ; .
3. Работа и расчет комбинированных соединений 121
4. Особенности работы и расчета сварных соединений при действии вибрационных нагрузок 122
§ 5. Конструктивные требования к сварным соединениям 124
§ 6. Особенности сварки конструкций из алюминиевых сплавов 125
§ 7. Примеры расчета сварных соединений . 126
Глава VI. Болтовые и заклепочные соединения 128
§ I. Виды и общая характеристика болтовых и заклепочных соединений . 128
1. Болтовые соединения 128
2. Заклепочные соединения 129
§ 2. Работа и расчет болтовых и заклепочных соединений на сдвиг при действии статической нагрузки 131
§ 3. Другие виды работы и расчета болтовых и заклепочных соединений . , 136
1. Работа и расчет соединений на растяжение (отрыв головки) . 136
2. Работа и расчет соединений на сдвиг при повторных нагрузках 137
§ 4. Конструирование болтовых и заклепочных соединений 139
1. Типы болтовых и заклепочных соединений . 139
2. Размещение болтов и заклепок 141
§ 5. Особенности соединений конструкций из алюминиевых сплавов . 142
§ 6. Примеры расчета болтов и заклепочных соединений 143
Глава VII. Балки и балочные конструкции . 145
§ 1. Общая характеристика балочных конструкций 145
1. Типы балок . 145
2. Компоновка балочных конструкций 146
3. Настилы балочных клеток 148
§ 2. Прокатные балки , 152
1. Подбор сечения прокатных балок 152
2. Проверка несущей способности балок 152
3. Проверка жесткости балки 154
4. Учет пластической работы материала в неразрезных и заделанных балках 156
§ 3. Компоновка и подбор сечения составных балок 157
1. Высота балок 157
2. Толщина стенки 160
3. Поясные уголки клепаной балки 161
4. Горизонтальные листы поясов . , 161
5. Подбор сечения балок 163
6. Изменение сечения балки по длине . 165
§ 4. Проверка прочности, прогибов и устойчивости составных балок . 168
1. Проверка прочности и прогиба балки . 168
2. Проверка и обеспечение общей устойчивости балки .169
3. Проверка и обеспечение местной устойчивости элементов балок 171
§ 5. Йроектирование конструкций составных балок . 181
1. Соединение поясов балки со стенкой 181
2. Стыки балок 182
3. Опирания и сопряжения балок . 188
§ 6, Бистальные балки 193
§ 7. Особенности проектирования балок из алюминиевых сплавов . 194
§ 8. Предварительно-напряженные балки 195
Глава VIII. Колонны и стержни, работающие на центральное сжатие . . . 199
§ 1. Общая характеристика 199
§ 2. Сплошные колонны 200
§ 3. Сквозные колонны 202
1. Типы сквозных колонн . 202
2. Влияние пешеток на устойчивость стержня сквозной колонны . 204
§ 4. Выбор расчетной схемы и типы колонны 209
1. Выбор расчетной схемы 209
2. Выбор типа сечения колонны 210
§ 5. Подбор сечения и конструктивное оформление стержня колонны 210
1. Сплошные колонны . 210
2. Сквозные колонны . . - 215
§ 6. Базы колонн 221
1. Типы и конструктивные особенности баз 221
2. Расчет и конструктивное оформление базы с траверсой и консольными ребрами 222
3. Расчет и конструктивное оформление базы при фрезерованном торце стержня колонны 226
§ 7. Оголовки колонн и сопряжение балок с колоннами .. 228
1. Типы сопряжений 228
2. Конструирование и расчет оголовков колонн . , , 228
Глава IX. Фермы 250
§ 1. Область применений и системы ферм в строительных конструкциях . . 230
§ 2. Компоновка конструкций ферм , 231
1. Очертание ферм .. , 231
2. Генеральные размеры ферм 232
3. Системы решеток ферм и их характеристики . 255
4. Панели ферм 237
5. Устойчивость ферм. Связи 238
6. Унификация и модулирование геометрических размеров ферм . 239
7. Строительный подъем 240
§ 3. Расчет и действительная работа ферм 241
1. Определение расчетной нагрузки 241
2. Определение усилий в стержнях ферм 242
3. Действительная работа ферм . 243
§ 4. Расчетные длины сжатых стержней и предельные гибкости 240
1. Определение расчетной длины сжатых стержней 245
2. Предельные гибкости стержней 246
§ 5. Типы сечений стержней ферм .. 247
1. Стержни легких ферм 247
2. Стержни тяжелых ферм 250
§ 6. Подбор сечений стержней легких ферм 252
1. Общие соображения .. 252
2. Подбор сечений сжатых стержней 252
3. Подбор сечений растянутых стержней 253
4. Подбор сечений и стержней, работающих на внецентренное сжатие (продольную силу и изгиб) 253
5. Подбор сечений стержней по предельной гибкости 254
§ 7. Подбор сечений стержней тяжелых ферм 259
§ 8. Узлы легких ферм 260
1. Узлы ферм из уголков 260
2. Узлы трубчатых ферм 267
3. Узлы ферм из гнутых профилей 271
§ 9. Оформление рабочего чертежа легких ферм (КМД) .. 274
§ 10. Узлы тяжелых ферм . 5/4
1. Общие требования к конструированию узлов . 2/4
2. Узлы на болтах или на заклепках .. 5/5
3. Узлы ферм на монтажной сварке 2/5
4. Узлы тяжелых трубчатых ферм 5/8
§ 11. Предварительно-напряженные фермы 2/8
1. Конструктивные решения и основы работы ферм 278
2. Основы расчета 281
Раздел второй
Конструкции одноэтажных производственных зданий
Глава X. Основные вопросы проектирования конструкций производственных зданий 285
§ 1. Общая характеристика каркасов производственных зданий 285
§ 2. Основные требования, предъявляемые к каркасам производственных зданий 287
1. Эксплуатационные требования .,.., 287
3. Экономические факторы , , 289
Глава XI. Компоновка конструктивной схемы каркаса 292
§ 1. Разбивка сетки колонн . . . 293
§ 2. Системы покрытий 295
§ 3. Компоновка поперечных рам 29Ь
1. Схемы поперечных рам 295
2. Компоновка однопролетных рам 29Ь
3. Компоновка многопролетных рам 500
§ 4. Связи 501
1. Связи между колоннами 502
2. Связи по покрытию 304
§ 5. Особые решения конструктивных схем каркасов 509
Пример компоновки поперечной рамы производственного здания 513
Глава XII. Особенности расчета поперечных рам 314
§ 1. Расчетная схема рамы 314
§ 2. Нагрузки, действующие на раму 316
1. Постоянные нагрузки 317
2. Снеговая нагрузка 318
3. Нагрузка от мостовых кранов . . 318
4. Ветровая нагрузка . . 321
5. Прочие нагрузки . . . 323
§ 3. Особенности статического расчета рам 323
1. Практические приемы расчета рам 324
2. Расчет рам с учетом пространственной работы конструкций . 329
3. Проверка жесткости поперечных рам 334
4. Расчет рам на температурные воздействия .. 334
5. Определение расчетных усилий в элементах рамы .. 335
§ 4. Уточнение расчета рам на основе изучения их действительней работы . . 337
Пример расчета поперечной рамы производственного здания .. 337
Глава XIII. Конструкции покрытия 347
§ 1. Конструкции кровли 347
1. Покрытия по прогонам 347
2. Беспрогонные покрытия 350
§ 2. Прогоны . .. . 351
1. Прогоны сплошного сечения353
2. Сквозные прогоны . , 354
§ 3. Стропильные и подстропильные фермы 354
1. Схемы ферм , . 354
2. Особенности расчета . . , 357
3. Опорные узлы . . . . 360
§ 4. Фонари . . . 363
§ 5. Особенности расчета и конструирования связей по покрытию 367
Пример определения расчетных усилий в стропильной ферме 367
Глава XIV. Колонны 372
§ 1. Типы колонн 372
§ 2. Расчет и конструирование стержней колонн , 374
1. Расчетные длины 374
2. Сплошные колонны 377
3. Сквозные колонны 381
4. Раздельные колонны 383
§ 3. Узлы колонн 384
1. Оголовки колонн . . . 384
2. Узлы колонн в местах опираиия подкрановых балок, стыки .. 384
3. Базы колонн 387
§ 4. Особенности расчета и конструирования вертикальных связей между колоннами . 393
Пример расчета ступенчатой колонны производственного здания . 395
Глава XV. Подкрановые конструкции . 403
§ 1. Общие сведения . . 403
1. Характеристика подкрановых конструкций 403
2. Нагрузки . . 405
§ 2. Сплошные подкрановые балки . 406
1. Конструктивные решения 406
2. Расчет подкрановых балок . 408
§ 3. Сквозные подкрановые балки (фермы) 414
§ 4. Подкраново-подстропильные фермы 417
§ 5, Другие виды подкрановых конструкций . . 419
§ 6. Узлы и детали подкрановых конструкций 421
1. Опорные узлы подкрановых балок 421
2. Стыки, балок 424
3. Крановые рельсы и их крепление к подкрановым балкам 425
4. Упоры для кранов 427
Пример расчета подкрановой балки .. 427
Глава XVI. Фахверк 430
§ 1. Элементы стенового заполнения 430
§ 2. Стеновой фахверк . . 430
§ 3. Проемы для окон и ворот в - 433
Раздел третий
Конструкции большепролетных и многоэтажных каркасных зданий
Глава XVII. Большепролетные покрытия с плоскими несущими конструкциями 434
§ 1. Область применения и основные особенности большепролетных покрытий 434
§ 2. Балочные конструкции
§ 3. Рамные конструкции . 439
1. Системы и типы рам 439
2. Особенности расчета и конструирования 441
§ 4. Арочные конструкции ,'.. 442
1. Системы и типы арок 442
2. Конструктивные особенности арок 444
3. Особенности расчета арок ц. 447
§ 5. Компоновка конструктивных схем каркасов большепролетных покрытий 450
Глава XVIII. Пространственные конструкции покрытий зданий 453
§ 1. Общая характеристика пространственных конструкций 453
§ 2. Пространственные сетчатые системы плоских покрытий —- структурные конструкции 454
1. Компоновочные решения 454
2. Конструктивные решения 457
3. Особенности расчета . 458
§ 3. Оболочки , 459
1. Односетчатые оболочки , 459
2. Двухсетчатые оболочки 460
§ 4. Купольные покрытия . . . 463
1. Ребристые купола 463
2. Ребристо-кольцевые купола 468
3. Сетчатые купола 469
Глава XIX. Висячие покрытия 472
§ 1. Общие сведения 472
§ 2. Однопоясные системы с гибкими вантами 473
§ 3. Однопоясные системы с жесткими вантами , 475
§ 4. Двухпоясные системы 476
§ 5. Тросовые фермы 478
§ 6. Седловидные сетки . 478
§ 7. Оболочки 481
§ 8. Комбинированные системы 482
Глава XX. Стальные каркасы многоэтажных зданий 483
§ 1. Основные особенности . . 483
§ 2. Компоновка каркаса 483
1. Общие вопросы . . 483
2. Размещение колонн в плане и по высоте здания 485
3. Компоновка связей 488
4. Конструктивные схемы связей . . . 488
§ 3. Конструкции элементов каркаса 489
1. Колонны . 489
2. Балки 491
3. Сопряжение балок с колоннами 491
4. Конструкции решетчатых связей . 496
§ 4. Особенности расчета стального каркаса многоэтажных зданий . 496
1. Общие сведения 496
2. Расчет на вертикальную нагрузку 496
3. Расчет на горизонтальную нагрузку . . 498
Раздел четвертый
Листовые конструкции
Глава XXI. Основы листовых конструкций .. 499
§ 1. Общие сведения . . - 499.
§ 2. Особенности листовых конструкций - 499
§ 3. Соединения листовых конструкций . 500
Глава XXII. Резервуары 501
§ 1. Номенклатура резервуаров; эксплуатационные и производственные требования, предъявляемые к ним . 501
§ 2. Вертикальные цилиндрические резервуары для хранения жидкостей с низкой упругостью паров 503
1- Общая характеристика и конструкции резервуаров 503
2. Основы расчета резервуаров 507
3. Выбор оптимальных размеров резервуара 509
§ 3. Резервуары специальных типов для хранения сырой нефти, бензина и сжиженных газов 510
1. Борьба с потерями легких фракций сырой нефти и бензина при хранении 510
2. Резервуары с плавающей крышей и резервуары со стационарной крышей и с понтоном
3. Вертикальные цилиндрические резервуары со сфероцилиндрической кровлей 512
4. Горизонтальные цилиндрические резервуары 513
5. Каплевидные резервуары 517
6. Шаровые резервуары 518
Глава XXIII. Газгольдеры 521
§ 1. Назначение и классификация 521
§ 2. Газгольдеры переменного объема 521
1. Мокрые газгольдеры 521
2. Сухие газгольдеры . 523
§ 3. Газгольдеры постоянного объема 527
Глава XXIV. Бункера 530
§ 1. Общие сведения . 530
§ 2. Бункера с плоскими стенками 531
§ 3. Висячие бункера 532
Раздел пятый Высотные сооружения
Глава XXV. Особенности высотных сооружений и их нагрузок 535
Глава XXVI. Антенные сооружения объектов связи . 539
§ 1. Башни 539
1. Общая характеристика 539
2. Основы расчета башен 543
3. Основы конструирования башен 545
§ 2. Мачты 547
1. Общая характеристика . . 547
2. Основы расчета мачт . 550
3. Основы конструирования мачт 554
Глава XXVII. Опоры линий электропередач (опоры ЛЭП) 558
§ 1. Общая характеристика 558
§ 2. Основы проектирования опор ЛЭП 559
§ 3. Особенности расчета конструкций опор ЛЭП . 562
Раздел шестой
Экономика металлических конструкций
Глава XXVIII. Основы экономики металлических конструкций 565
§ 1. Структура стоимости металлических конструкций . . 565
§ 2. Общая характеристика экономики изготовления стальных конструкций 566
§ 3. Определение стоимости и трудоемкости заводского изготовления при проектировании 570
§ 4. Стоимость монтажа стальных конструкций 573
§ 5. Основные направления снижения стоимости стальных конструкций 574
§ 6. Определение эффективности применения металлических конструкций 575
Приложения 576
