M660

2

УДК 624.014.2

Составитель А.З. Белик

Рецензент Кандидат технических наук, доцент А.А. Сморчков

Стальной каркас производственного здания : методические указания по выполнению курсового проекта / Юго-Зап. гос. ун-т; сост. А.З. Белик. Курск, 2010. 19 с.: ил. 5, табл. 2. Библиогр.: с. 19.

Излагаются рекомендации по назначению стали для конструкций каркаса производственного здания, выбору конструктивной схемы и компоновке поперечных рам каркаса, постановке системы связей в каркасе, расчету несущих металлических конструкций, конструированию и расчету узлов сопряжения основных конструкций каркаса. Указывается порядок выполнения и правила оформления курсового проекта.

Методические указания соответствуют требованиям программы, утвержденной учебно-методическим объединением вузов РФ по образованию в области строительства.

Предназначены для студентов специальности 270102.65 дневной формы обучения.

Текст печатается в авторской редакции

3

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение ………………………………………………..………....….. 4

1.Способы изготовления и монтажа конструкций каркаса производственного здания …………………..………….……….….. 5

2.Назначение стали для конструкций и материалов для

их сварки ………………………………...………………………..…. 6

3.Компоновка конструктивной схемы каркаса здания …….…...... 8

3.1.Размещение колонн в плане …………………………...….. 8

3.2.Компоновка поперечной рамы каркаса здания ............….. 9

3.3.Расчетная схема рамы здания ………………………......… 9

3.4.Связи по каркасу здания ………………………..……..….10

4.Определение нагрузок, действующих на раму каркаса .............12

4.1.Постоянные нагрузки ……………………..………......…..12

4.2.Снеговая нагрузка ……………………………………........12

4.3.Ветровая нагрузка ……………………………….………....12

4.4.Нагрузки от мостовых кранов ..………………….........…..13

5.Статический расчет поперечной рамы каркаса здания ………...13

6.Определение расчетных усилий в колонне рамы каркаса ……..14

7.Расчет сечения ступенчатой колонны ….……………..………...14

7.1.Определение расчетных длин колонн …………….……...14

7.2.Подбор сечения надкрановой части колонны …….……..15

7.3.Подбор сечения подкрановой части колонны …………..15

8.Расчет стропильной фермы …………………...…...……….…....16

8.1.Определение нагрузок на ферму ………………………....16

8.2.Определение усилий в стержнях фермы …………….......16

8.3.Подбор сечений стержней стропильной фермы …….......16

8.4.Конструирование и расчет узлов в ферме ……..…….......17

9.Расчет подкрановой балки ………………………..……………..17

9.1.Определение расчетных усилий …….………….……..….17

9.2.Подбор сечения подкрановой балки ….…………........….18

10.Конструирование и расчет узлов сопряжения несущих конструкций каркаса здания ………….……………….……….18

11.Оформление курсового проекта ………………….….………...18 Библиографический список ………………..……….………..19

4

ВВЕДЕНИЕ

Курсовой проект на тему «Стальной каркас производственного здания» является самостоятельной работой студентов, связанной с проектированием стальных конструкций производственных зданий, и имеет своей целью закрепить теоретические знания, а также дать необходимые навыки в расчете и конструировании металлических конструкций и направит работу студента путем ссылок на литературные источники.

При выполнении курсового проекта студенту рекомендуется следовать плану настоящих указаний.

Выполнение проекта осуществляется на основании задания, выдаваемого руководителем.

По характеру рассматриваемых и решаемых задач курсовой проект состоит из расчетной и графической частей.

Врасчетной части проекта выполняется компоновка конструктивной схемы каркаса здания, назначаются стали для конструкций каркаса и сварочные материалы, осуществляется выбор основных способов изготовления конструкций и выполнения монтажных соединений, производятся расчеты всех несущих конструкций и узлов их сопряжения.

Вграфической части выполняются чертеж в стадии КМ (конструкции металлические) и чертеж КМД (конструкции металлические, деталировка). Разрабатываются схемы расположения металлических конструкций производственного здания (поперечный разрез, связи каркаса, основные узлы сопряжения несущих конструкций). Выполняется чертеж отправочной марки фермы (КМД). Составляется спецификация стали на отправочный элемент фермы, таблица отправочных марок конструкций, таблица заводских сварных швов.

Для исключения возможных ошибок на промежуточных этапах и контроля ритмичности выполнения курсового проекта необходимо предъявлять разделы его для проверки руководителю.

5

1. СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И МОНТАЖА КОНСТРУКЦИЙ КАРКАСА ПРОИЗВОДСВЕННОГО ЗДАНИЯ

При проектировании стальных конструкций необходимо четко представлять технологию изготовления на заводе металлических конструкций, монтажа и условия эксплуатации проектируемого здания. Техническая проработка вопросов технологичности изготовления, монтажа и эксплуатации при проектировании конструкций значительно снижает стоимость здания.

В колоннах одноэтажных производственных зданиях применяют стальные колонны постоянного по высоте сечения и ступенчатые колонны. Стержень колонны может быть сплошного или сквозного сечения. При кранах большой (500 и более кН) грузоподъемности основным типом колонн являются ступенчатые колонны. Монтаж таких колонн осуществляется методом безвыверочного монтажа.

Стропильные фермы производственных зданий изготавливаются из различных прокатных профилей: например, верхний и нижний пояса, решетка из уголков таврового сечения (уголковая ферма). В зависимости от усилий в поясах фермы и наличия профилей проката верхние и нижние пояса проектируют также из широкополочных тавров. Стержни в узлах приваривают полуавтоматом в среде СО2. На монтаж фермы поступают из двух отправочных марок. Монтажный стык осуществляется на сварке.

Подкрановые балки сварные, составного сечения из листового проката. Присоединение поясов к стенке осуществляется автоматической сваркой под слоем флюса. На монтаж балки поступают одной отправочной маркой.

Все конструктивные элементы, имеющие небольшую длину сварных швов, приваривают на ЗМК полуавтоматом в среде СО2.

Монтажные соединения ферм с колоннами, подкрановых балок с колоннами выполняются на болтах нормальной точности.

Крепление колонн к фундаментам осуществляется на анкерных болтах, диаметр которых принимается из расчета.

6

2. НАЗНАЧЕНИЕ СТАЛИ ДЛЯ КОНСТРУКЦИЙ И МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИХ СВАРКИ

Сталь для конструкций каркаса производственных зданий выбирают на основе вариантного проектирования и техникоэкономического анализа вариантов с учетом таблицы 50* приложения 1 [2]. В курсовом проекте сравнение вариантов по выбору стали для конструкций каркаса не производится.

Для сварных конструкций третьей группы, работающих при статической нагрузки (колонны, связи по каркасу здания) при расчетной температуре эксплуатации выше или равной 300С и климатического района II (II5) (Курск), можно принять сталь С235

по ГОСТ 27772-88*.

Для сварных конструкций второй группы, работающих при статической нагрузке (стропильные фермы), можно принять сталь С245 по ГОСТ 27772-88*.

Для сварных конструкций первой группы, подвергающихся непосредственному воздействию динамических, подвижных нагрузок (подкрановые балки), можно принять сталь С255 по ГОСТ 27772-88*.

Нормативные и расчетные сопротивления стального проката при растяжении, сжатии и изгибе листового и фасонного проката по ГОСТ 27772-88* для стальных конструкций зданий принимаются в зависимости от принятого класса стали, вида и толщины поката по таблице 51* приложения 1 [2] или по табл. П1 [4].

Для сварных соединений деталей и элементов конструкций необходимо выбрать материалы для сварки по таблице 55* приложения 2 [2]. Расчетные сопротивления металла швов сварных соединений определяются по таблице 3 [2] или по табл. П1 [4].

Результаты выбора класса стали и сварочных материалов необходимо занести в таблицы, формы которых приведены в таблицах 2.1 и 2.2.

7

Таблица 2.1. Стали для конструкций каркаса здания (пример)

Материалы для сварки, соответствующие сталям С235, С245, С255

9

3.2. Компоновка поперечной рамы здания

Компоновку поперечной рамы здания начинают с установления основных размеров элементов конструкций в плоскости рамы (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Схема поперечной рамы однопролетного здания

Уровень головки рельса, пролет здания, наличие светоаэрационного фонаря, тип и грузоподъемность кранов обычно задаются в техническом задании на проектирование по условиям технологического процесса внутри здания.

Рекомендации и пример компоновки однопролетных рам производственных зданий приведены в п. 11.2 [1]. Технические характеристики кранов даны в приложении 1 [1].

3.3. Расчетная схема рамы здания

Полученную после компоновки конструктивную схему рамы каркаса необходимо преобразовать в расчетную схему рамы. Исследования действительной работы поперечных рам показали,