Общие сведения о несущих строительных конструкциях

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НЕСУЩИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ

Требования к зданиям и сооружениям

• Функциональные требования - соответствовать своему назначению, обеспечить нормальную жизнедеятельность людей, работу оборудования, защиту от внешних воздействий, создание комфортных условий для проживания и т.д.
• Конструктивные требования - обеспечивать восприятие всех нагрузок и воздействий без разрушения, чрезмерных деформаций в течение заданного срока службы здания или сооружения.
• Экономические требования - обеспечивать оптимальные затраты, материальных и трудовых ресурсов, энергии и минимальные сроки возведения, быть удобным в эксплуатации.
• Эстетические требования - иметь выразительный архитектурный облик, гармонично вписываться в окружающую среду
• Экологические требования - не нарушать установившийся баланс окружающей среды.

Строительные конструкции

• Под несущими понимают конструкции, предназначенные для восприятия действующих на них нагрузок и передачи их на другие элементы. Несущие конструкции должны иметь необходимую прочность, жесткость, устойчивость, долговечность и обеспечивать этими качествами здание в целом.
• Прочность – это способность элемента или конструкции воспринимать внешние нагрузки и воздействия без разрушения.
• Жесткость – это способность элемента или конструкции воспринимать внешние нагрузки и воздействия без чрезмерных перемещений и прогибов.
• Устойчивость - это способность элемента или конструкции воспринимать внешние нагрузки и воздействия, сохраняя начальную форму и положение.
• Долговечность – это свойство обеспечивать прочность, жесткость и устойчивость во времени.

Способы обеспечения пространственной жесткости

Здания с неполным каркасом

Монолитные перекрытия

Балочное (ребристое) перекрытие

Безбалочное (гладкое) перекерытие

Сборно-монолитное перекрытие

Полносборные дома

Крупноблочное здание

Крупнопанельное здание

Конструкции одноэтажных производственных зданий

Элементы каркаса одноэтажного однопролетного промышленного здания

• Конструктивная система ОПЗ – каркасная, рамно-связевая: в поперечном направлении жесткость каркаса обеспечивается поперечными рамами, в продольном направлении – жестким диском покрытия и связями по колоннам

• Основу несущей системы составляют поперечные рамы, которые воспринимают все основные нагрузки – снег, ветер, собственный вес строительных конструкций, нагрузка от мостового крана;
• Состав поперечной рамы: колонны, ригели (стропильные фермы или стропильные балки).
• Для обеспечения жесткости рамы крепление колонн в фундаментах или крепление ригелей к колоннам выполняется жестким

• В состав каркаса кроме поперечных рам входят: прогоны, подкрановые балки, фахверковые стойки, связи
• Связи обеспечивают пространственную жесткость каркаса, уменьшают расчетные длины несущих элементов и воспринимают только горизонтальные нагрузки: ветер, торможение крана, горизонтальные составляющие взрывных (сейсмических) нагрузок.
• Виды связевых элементов: жесткие диски (крестовые, раскосные, портальные) и распорки

Схемы конструкций связей между колоннами

Горизонтальные связи по покрытию: а – по верхним поясам

По верхним поясам ферм

По нижним поясам ферм

Вертикальные

1 – распорки; 2 – поперечные связевые фермы; 3 – продольная связевая ферма; 4 – растяжки; 5 – вертикальные связи

Влияние схем расположения связевых блоков на развитие температурных деформаций и напряжений

а – при расположении связевых блоков в крайних пролетах; б – то же, по середине здания

Расположение связей по колоннам в зданиях: а – коротких (или температурных отсеках); б - длинных

1 – колонны; 2 – распорки; 3 – ось температурного шва; 4 – подкрановые балки; 5 – связевый блок; 6 – температурный блок; 7 – низ ферм; 8 – низ башмака.

Связи в многоэтажных каркасах: а – с плоскими диафрагмами жесткости; б – с внутренним пространственным стволом жесткости; в – с внешним стволом жесткости

Свободное крепление ригелей а, б – к колоннам; в, г – к железобетонным диафрагмам: 1 – вертикальное ребро; 2 – монтажный столик; 3 – прокладка; 4 – торец опорного ребра (строгать, фрезеровать); 5 – анкер.

Жесткое сопряжение ригелей и колонн

Базы колонн с анкерными болтами

1 – плоскость фрезерования; 2 – установочная риска; 3 – установочный болт; 4 – анкерный болт; 5 – шайба; 6 – подливка; 7 – анкерная плитка

Материалы для несущих строительных конструкций

• В строительстве применяются следующие несущие конструкции:
• Каменные
• Деревянные
• Железобетонные
• Металлические (стальные)
• Материалы делят:
• по деформативности - линейно деформируемые (сталь, дерево) и нелинейно деформируемые (бетон, кладка).
• по реологическом свойствам материала – обладающие ползучестью (бетон, раствор) и не обладающие ползучестью (сталь, дерево). Под ползучестью понимают свойство материала развивать необратимые пластические деформации во времени при постоянном уровне напряжений.

Свойства материала

• Механические
• прочность - нормативные и расчетные сопротивления при сжатии и растяжении.
• деформативные -сжимаемость и растяжимость материала под нагрузкой, ползучесть и усадка, набухание и температурные деформации.
• Физические
• водонепроницаемость, морозостойкость, огнестойкость, коррозионная стойкость, теплопроводность и др.

Металлические конструкции

 Характеристика сталей