5796
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Е.А. Кочетова
АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
ВЫСОТНЫХ И БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ. ЧАСТЬ 1. МК
Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Автоматизированное проектирование
строительных конструкций высотных и большепролетных зданий и сооружений» для обучающихся по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений,
специализация Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений
Нижний Новгород
2022
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Е.А. Кочетова
АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
ВЫСОТНЫХ И БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ. ЧАСТЬ 1. МК
Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Автоматизированное проектирование
строительных конструкций высотных и большепролетных зданий и сооружений» для обучающихся по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений,
специализация Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений
Нижний Новгород
2022
УДК 624.014 (075.8)
Кочетова, Е. А. Автоматизированное проектирование строительных конструкций высотных и большепролетных зданий и сооружений. Часть 1. Металлические конструкции : учебнометодическое пособие / Е. А. Кочетова ; Нижегородский государственный архитектурностроительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022. – 12 с. : ил. – Текст : электронный.
Приведены рекомендации по изучению вопросов конечно-элементного моделирования стальных конструкций при выполнении лабораторных работ. Приведены основные особенности выполнения лабораторных работ по дисциплине «Автоматизированное проектирование строительных конструкций высотных и большепролетных зданий и сооружений», изложены основные вопросы и положения создания конечно-элементных моделей различных стальных конструкций в программном комплексе SCAD, задания нагрузок на КЭ-модель, определения и выбора усилий по результатам расчета.
Предназначено обучающимся в ННГАСУ для выполнения лабораторных работ по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений, специализация Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений.
©Е.А. Кочетова, 2022
©ННГАСУ, 2022.
3
Введение.
При выполнении лабораторных работ по дисциплине «Автоматизированное проектирование строительных конструкций высотных и большепролетных зданий и сооружений» студент направления 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений, специализация Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений должен согласно индивидуальным заданиям выполнить расчет конечно-элементных моделей различный стальных конструкций с помощью программного комплекса SCAD.
Выполнив лабораторные работы, студент должен обладать следующими навыками: а) создавать конечно-элементную модель в среде ПК SCAD;
б) назначать жесткости элементам модели в среде ПК SCAD; в) назначать связи в узлах модели в среде ПК SCAD;
г) назначать шарниры элементам модели в среде ПК SCAD;
д) задавать нагрузки на узлы и элементы модели в среде ПК SCAD;
е) задавать условия для расчета РСН и РСУ модели в среде ПК SCAD;
ж) производить выбор усилий для расчета элементов по результатам расчета модели рамы в среде ПК SCAD;
з) определять опорные реакции модели в среде ПК SCAD;
и) выполнять подбор и проверки сечений элементов в постпроцессорах системы и в про- грамме-сателлите КРИСТАЛЛ.
Изучению курса систем автоматизированного проектирования и расчета металлических конструкций должно предшествовать изучение следующих дисциплин: металлические конструкции, сопротивление материалов; строительная механика; проходит одновременно с изучением курса металлических конструкций производственных зданий.
Настоящее учебно-методическое пособие предназначено для преподавателей кафедры строительных конструкций ННГАСУ в помощь при проведении лабораторных работ и студентов 5 курса (9-ый) ННГАСУ в помощь при выполнении лабораторных работ по дисциплине автоматизированное проектирование строительных конструкций высотных и большепролетных зданий.
В учебно-методическом пособии изложены основные рекомендации для преподавателей и студентов при выполнении лабораторных работ по следующему плану:
Раздел 1: Теоретические основы САПР стальных каркасов высотных и большепролетных зданий и сооружений.
Раздел 2: Моделирование и расчет стальных каркасов высотных зданий.
Раздел 3: Моделирование и расчет стальных конструкций большепролетных зданий и сооружений.
Раздел 4: Моделирование и расчет стальных конструкций высотных башенных сооружений. Раздел 5: Моделирование и расчет стальных конструкций мачтовых высотных сооружений.
4
Раздел 1. Теоретические основы САПР стальных каркасов
Вводное занятие. Преподаватель знакомит студентов с перечнем систем для разработки проектной документации, нормативной базой по оформлению документов.
Читает теоретические основы моделирования и расчета стальных высотных и большепролетных конструкций в программных комплексах, основанных на методе конечных элементов.
Рассматриваются особенности моделирования пространственной конечно-элементной модели высотных и большепролетных зданий и сооружений.
Разбираются особенности сбора и задания нагрузок на стальные каркасы высотных и большепролетных зданий и сооружений.
Раздел 2. Моделирование и расчет стальных каркасов высотных зданий
Здесь преподаватель формулирует постановку задачи, разъясняет основные особенности моделирования каркасов высотных зданий в программе SCAD.
Рис. 1 Расчетная КЭ-модель стального каркаса многоэтажного здания
На основе примера формируется конечно элементная модель:
1)Задание геометрии пространственной модели.
1.1Расчетная схема.
1.2Граничные условия и связи
1.3Жесткостные характеристики сечения
1.4Шарниры
1.5Нагрузки
1.6Назначение групп конструктивных элементов и групп унификаций
2)Сбор нагрузок.
2.1Постоянные нагрузки на конструкции перекрытия и покрытие.
2.2Снеговая нагрузка
2.3Ветровая нагрузка
5
2.4Полезная нагрузка
3)Подготовка данных для динамического расчета модели.
Выполняется обработка результатов расчета: вывод усилий и определение их неблагоприятных сочетаний (функции РСУ и сочетание нагрузок).
Выполняется расчет элементов в постпроцессорах системы или программе-сателлите «Кристалл».
Оформляется отчет.
Раздел 3: Моделирование и расчет стальных конструкций большепролетных зданий и сооружений
Здесь преподаватель формулирует постановку задачи, разъясняет основные особенности моделирования конструкций большепролетных зданий и сооружений в программе SCAD.
Рис. 2 Расчетная КЭ-модель стального каркаса большепролетного арочного покрытия
На основе примера формируется конечно элементная модель:
1)Задание геометрии пространственной модели.
1.1Расчетная схема.
1.2Граничные условия и связи
1.3Жесткостные характеристики сечения
1.4Шарниры
1.5Нагрузки
1.6Назначение групп конструктивных элементов и групп унификаций
2) Сбор нагрузок.
6
2.1Постоянные нагрузки.
2.2Снеговая нагрузка
2.3Ветровая нагрузка
3)Подготовка данных для статического и динамического расчета модели.
Выполняется обработка результатов расчета: вывод усилий и определение их неблагоприятных сочетаний.
Выполняется расчет элементов в постпроцессоре «Сталь» или в программе-сателлите «Кристалл» и расчет узлов в программе-сателлите «Комета».
Оформляется отчет.
Раздел 4: Моделирование и расчет стальных конструкций высотных башенных сооружений
Здесь преподаватель формулирует постановку задачи, разъясняет основные особенности моделирования башен в программе SCAD.
Рис. 3 Расчетная КЭ-модель стальной башни
На основе примера формируется конечно элементная модель:
1)Задание геометрии пространственной модели.
1.1Расчетная схема.
1.2Граничные условия и связи
1.3Жесткостные характеристики сечения
1.4Шарниры
7
1.5Нагрузки
1.6Назначение групп конструктивных элементов и групп унификаций
2)Сбор нагрузок.
2.1Постоянные нагрузки.
2.3 Ветровая нагрузка плюс пульсационная составляющая
2.3Гололедная нагрузка
3)Подготовка данных для динамического расчета модели.
Выполняется обработка результатов расчета: вывод усилий и определение их неблагоприятных сочетаний.
Выполняется проверка конструкций башни по второй группе предельных состояний и расчет элементов в программе-сателлите «Кристалл».
Оформляется отчет.
Раздел 5: Моделирование и расчет стальных конструкций мачтовых высотных сооружений
Здесь преподаватель формулирует постановку задачи, разъясняет основные особенности моделирования каркасов мачтовых сооружений в программе SCAD.
Рис. 4 Расчетная КЭ-модель стальной мачты
На основе примера формируется конечно элементная модель: 1) Задание геометрии пространственной модели.
8
1.1Расчетная схема.
1.2Граничные условия и связи
1.3Жесткостные характеристики сечения
1.4Шарниры
1.5Нагрузки
1.6Назначение групп конструктивных элементов и групп унификаций
2)Задание специальных конечных элементов.
2.1Постоянные нагрузки.
2.3 Ветровая нагрузка плюс пульсационная составляющая
2.3Гололедная нагрузка
3)Сбор нагрузок и воздействий на мачту.
4)Подготовка данных для динамического расчета модели.
Выполняется обработка результатов расчета: вывод усилий и определение их неблагоприятных сочетаний.
Выполняется расчет элементов в программе-сателлите «Кристалл». Оформляется отчет.
9
Таким образом, основные вопросы, которые студент должен освоить при выполнении лабораторных работ, следующие:
1) выбор типа схемы;
2) выбор и назначение типа конечного элемента;
3) назначение связей в узлах;
4) назначение шарниров в элементах;
5) назначение жесткостей элементов.
6)когда и как правильно применять инструмент РСУ;
7)когда и как правильно применять инструмент РСН;
8)задание коэффициентов.
9)использование инструмента графического анализа для определения усилий от РСН;
10)использование инструмента документирование для определения усилий от РСУ и РСН;
11)принцип выбора усилий для разных элементов.
12)использование инструмента графического анализа для определения перемещений от РСН;
13)использование инструмента документирование для определения перемещений от РСУ и РСН.