Металлические конструкци (программа, бнту)
.pdfМинистерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методическое объединение высших учебных заведений
Республики Беларусь по образованию в области строительства и архитектуры
|
|
|
|
|
|
|
УТВЕРЖДАЮ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
Председатель УМО вузовУ |
||
|
|
|
|
|
|
|
Республики Беларусь |
||
|
|
|
|
|
|
|
по образованию в областиТ |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
строительства и архитектуры |
||
|
|
|
|
|
|
|
й |
В.Ф.Зверев |
|
|
|
|
|
|
|
|
"10" марта 2004 г. |
||
|
|
|
|
|
|
|
Регистрационный номер: |
||
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ТД УМОСА-62/тип |
||
|
|
|
|
Учебная программа дисциплины |
|
||||
|
|
|
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ |
||||||
|
|
|
|
и |
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
для специальности 1-70 02 01 |
|
|||
|
|
|
«Промышленное и гражданское строительство» |
||||||
|
|
|
з |
твысших з^ебных заведений |
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
М и н с к 2 0 0 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
УДК 624.014(0.75.8) ББК 38.54
М54
Составители: |
|
|
Мартынов Юрий Семенович, профессор кафедры «Металличе- |
||
|
|
У |
ские и деревянные конструкции» Белорусского национального |
||
технического университета, кандидат технических наук; |
||
|
Т |
|
Башкевич Иван Васильевич, доцент кафедры «Металлические |
||
и деревянные конструкции» Белорусского национального тех- |
||
нического университета, кандидат технических наук |
|
|
Рецензенты: |
|
|
кафедра строительных конструкций Брестского технического |
|||||||
университета (заведующий кафедрой кандидатНтехнических |
|||||||
|
|
|
|
|
й |
|
|
|
|
наук, профессор Владимир Иванович Драган); |
|||||
Жибуль Анатолий Владимирович - главныйБинженер акцио- |
|||||||
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
нерного предприятия «Белпроектстальконструкция» |
||||||
|
Рекомендована к |
утверждени |
ю в качестве типовой: |
||||
|
|
|
|||||
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
кафедрой «Металлические и деревянные конструкции» БИТУ |
||||||
|
(протокол № 9 от 3 февраля 2003 г) |
|
|||||
|
Зав. кафедрой |
|
|
|
|
В.Ф.Фомичев |
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
Советом строительного факультета БИТУ |
|
|||||
|
(протокол № т6 о 24 февраля 2003 г) |
|
|||||
|
Учебно |
|
|
|
|
Н. М. Голубев |
|
|
Председатель Совета |
|
|
||||
п |
з-методическим объединением высших з^ебных за- |
||||||
|
ведений Республики Беларусь по образованию в области |
||||||
|
строительства и архитектуры |
|
|
||||
Р |
(протокол № 1 от 1 марта 2004 г) |
|
|||||
|
|
|
|
Ю.С. Мартынов, И.В. Башкевич, |
|||
е |
|
|
|
|
составление, 2005
|
|
|
|
|
|
ПРЕДИСЛОВИЕ |
|
||||
|
Типовая программа дисциплины предназначена для специ- |
||||||||||
|
альности 1-70 02 01 и ее специализаций. При составлении ра- |
||||||||||
|
бочих программ используются только необходимые разделы |
||||||||||
|
типовой программы в соответствии с рабочим з^ебным пла- |
||||||||||
|
ном и требованиями целевой полготовки по специальности |
||||||||||
|
«Промышленное и гражданское строительство». |
||||||||||
|
Дисциплина «Металлические конструкции» з^ебного плана |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
специальности1-70 02 01 является одной из ведущих дисципУ- |
||||||||||
|
лин, формирующей инженерный подход к пониманию устрой- |
||||||||||
|
ства и действительной работы конструктивных системТзданий |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
и сооружений и развивающей навыки конструирования и рас- |
||||||||||
|
чета строительных металлических конструкций. |
||||||||||
|
Цель дисциплины - дать студентам знания, необходимые |
||||||||||
|
для понимания работы конструктивных элементов и систем, |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
||
|
развития навыков инженерного анализа, конструирования и |
||||||||||
|
расчета строительных металлических конструкций, подготов- |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
конструкций |
|
|
|||
|
ка их к профессионально |
деятельностийв области проектиро- |
|||||||||
|
вания металлических |
|
|
|
. |
|
|||||
|
|
|
|
|
навыко |
|
|
|
|||
|
Задачи изз^ения дисциплины: |
|
|
||||||||
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|||
|
овладение принципами проектирования, методами шмпоновки |
||||||||||
|
и технико - экономическог |
анализа металлических шнструкций; |
|||||||||
|
|
|
и |
|
конструирования и расчета для ре- |
||||||
|
формирование |
|
|
||||||||
|
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
шения конкретных инженерных задач с использованием норм |
||||||||||
|
проектирования, стандартов, справочников, средств автомати- |
||||||||||
|
перво |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
зации проектирования. |
|
|
|
|
||||||
|
Учебный материал дисциплины «Металлические конструк- |
||||||||||
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ции» охватывает шесть разделов. |
|
|
||||||||
|
В |
м разделе излагаются основные предпосылки кон- |
|||||||||
Р |
струирования и расчета: работа материалов, соединений, эле- |
||||||||||
ментов, методология расчета, принципы проектирования, объ- |
|||||||||||
|
|||||||||||
|
единяющие требования экономичности, снижения трудоемко- |
||||||||||
ести и сокращения сроков строительства. |
|
|
Во втором разделе рассматриваются основные типы конст- |
|
||||||||||||||
руктивных элементов (балки, колонны, фермы), особенности |
|
|||||||||||||||
их работы под нагрузкой, компоновка, основы конструирова- |
|
|||||||||||||||
ния и расчета. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Третий раздел посвящен вопросам проектирования сталь- |
У |
||||||||||||||
ных каркасов одноэтажных производственных зданий с з^е- |
||||||||||||||||
том требований эксплуатации, изготовления и возведения кон- |
||||||||||||||||
струкций, а также общих архитектурно-строительных требо- |
||||||||||||||||
ваний. Изз^ение методов компоновки стальных каркасов, их |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
действительной работы, взаимодействия элементов каркаса в |
||||||||||||||||
единой системе имеем важное значение для формирования |
|
|||||||||||||||
инженерного мышления. Здесь рассматриваются также вопроТ- |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
сы рационального применения легких металлических конст- |
|
|||||||||||||||
рукций и реконструкции производственных зданий. |
|
|
||||||||||||||
|
В четвертом разделе излагаются основы и особенности |
|
||||||||||||||
компоновки, конструирования и расчета металлических кон- |
|
|||||||||||||||
струкций зданий и сооружений |
|
|
|
о назначения с з^е- |
|
|||||||||||
том особенностей |
их эксплуатации, специфики конструктив- |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кратки |
|
|
|
|
||
ных форм, прогрессивных конструктивныхйрешений. |
|
|||||||||||||||
|
Пятый раздел |
|
содержит |
|
|
е |
основы экономики |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
строительны |
|
|
|
|
|
|||
металлических конструкций. |
|
различног |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
х шнструкций (раздел 6) изу- |
|
|||||
|
Технология сварки |
|
|
|
|
|
||||||||||
чается параллельно соответствуюпщм разделам курса металли- |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
||||
ческих конструкций в обьеме, отвечающем требованиям к выпу- |
|
|||||||||||||||
|
|
|
разде |
|
|
1-70 02 01. Более полные сведения по |
|
|||||||||
скникам специальност |
|
|||||||||||||||
технологии сварки, а также практические навыки производства |
|
|||||||||||||||
|
|
содержани |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
сварочных работ следует перенести на лабораторные занятия. |
|
|||||||||||||||
|
В |
каждый |
|
|
л |
|
дисциплины входит |
несколько крупных |
|
|||||||
|
п |
|
е которых может быть подразделено на основ- |
|
||||||||||||
тем, |
|
|
|
|||||||||||||
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ны |
|
и дополнительные блоки. Конкретное согласование з^еб- |
|
|||||||||||||
ного материала основных и дополнительных блоков с видами |
|
|||||||||||||||
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
занятий и з^ебными часами должно быть предусмотрено в ра- |
|
бочих программах дисциплины.
|
Содержание теоретического курса закрепляется и углубля- |
||||||||
|
ется на лабораторных и практических занятиях, в курсовом |
||||||||
|
проектировании, способствующих развитию навыков конст- |
||||||||
|
руирования и расчета, умения пользоваться нормами проекти- |
||||||||
|
рования и государственными стандартами, справочниками, |
||||||||
|
средствами автоматизации расчета конструкций. |
||||||||
|
При составлении рабочих з^ебных программ из списка ре- |
||||||||
|
комендуемых тем практических занятий, лабораторных работ, |
||||||||
|
курсовых проектов выбираются необходимые темы и определя- |
||||||||
|
ется их количество в соответствии с рабочим з^ебным планом.У |
||||||||
|
В преподавании дисциплины «Металлические конструк- |
||||||||
|
ции» должна быть обеспечена преемственность и логическаяТ |
||||||||
|
связь с предшествующими и параллельными дисциплинами |
||||||||
|
(«Математика», «Физика», «Теоретическая механика», «Строи- |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
тельные материалы», «Сопротивление материалов», «Строи- |
||||||||
|
тельная механика», «Архитектура»). |
Б |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Учебная программа рассчитана на 250 часов з^ебных заня- |
||||||||
|
тий, из которых 166 часов - |
|
е занятия. Примерное |
||||||
|
распределение часов |
|
х занятий: 100 часов - лекции, |
||||||
|
16 часов - лабораторные занятия 50 часов - практические |
||||||||
|
занятия. |
|
|
|
|
|
аудиторны |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
аудиторны |
|
|
|
|
|
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ |
||||||
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
ТЕМЫ ЛЕКЦИЙ И ИХ СОДЕРЖАНИЕ |
||||||
|
|
|
|
|
т |
|
|
||
|
|
|
и |
|
В в е д е н и е |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
й обзор развития металлических конструкций. |
|||||
|
|
з |
|
|
|
|
|
||
|
Общая характеристика: номенклатура и область применения, |
||||||||
|
народнохозяйственное значение, современные конструктивные |
||||||||
|
Исторически |
|
|
|
|
|
|
||
|
формы, основные свойства и технические возможности метал- |
||||||||
|
лических конструкций, их использование при реконструкции и |
||||||||
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
восстановлении зданий и сооружений, при строительстве со- |
||||||||
еоружений, обеспечивающих охрану окружающей среды. |
|||||||||
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
металла при динамическом нагружении, ударная вязкость; влияние температуры на свойства металла, хладноломкость, огнестойкость сталей и алюминиевых сплавов; охрупчивание стали под действием проникающей радиации; изменение свойств металла во времени; коррозия металла, ее последствия, виды коррозии, способы защиты металла от коррозии.
Выбор сталей и алюминиевых сплавов в зависимости от условий возведения и экплуатации металлических конструкций.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
1.3. Основы расчета металлических конструкций У |
|||||||
|
Цель расчета, краткий обзор развития методов расчета,Троль |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
отечественных з^еных, метод расчета по предельным состоя- |
||||||||
|
ниям, группы и виды предельных состояний, их последствия. |
||||||||
|
Расчет конструкций по предельным состояниям первой |
||||||||
|
группы. Смысл основного расчетного неравенства. Действи- |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
тельная работа конструкций обоснование ее расчетной схе- |
||||||||
|
мы. Нагрузки и воздействия: классификация, нормативные на- |
||||||||
|
|
|
|
|
|
р |
|
||
|
грузки, з^ет изменчивости нагрузок,йрасчетные нагрузки, ко- |
||||||||
|
эффициенты надежности по нагрузке, сочетания нагрузок и |
||||||||
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
усилий, коэффициенты сочетаний. Нормативные сопротивле- |
||||||||
|
|
|
|
изменчивост |
|
|
|
||
|
ния материала п |
пределу текучести и временному сопротив- |
|||||||
|
лению, з^ет |
|
|
|
и сопротивления металла в зависи- |
||||
|
мости от |
услови |
|
|
|
|
|||
|
|
|
й ег производства и контроля свойств, з^ет |
||||||
|
|
з |
|
|
|
|
|
||
|
изменчивости размеров сечений, расчетные сопротивления |
||||||||
|
металла при различных видах напряженного состояния, коэф- |
||||||||
|
услови |
|
|
|
|
|
|
||
|
фициент надежности по материалу, дополнительный коэффи- |
||||||||
|
циент надежности по временному сопротивлению; коэффици- |
||||||||
|
ент |
|
й работы конструкций; коэффициент надежности |
||||||
|
о назначению и ответственности сооружения. |
||||||||
Р |
Расчет конструкций по предельным состояниям второй |
||||||||
группы, особенности з^ета нагрузок и свойств конструкций. |
|||||||||
|
Преимущества метода расчета по предельным состояниям, |
||||||||
енаправления его совершенствования. |
|
1.4. Работа и особенности расчета элементов металлических конструкций
Работа и расчет на прочность центрально-нагруженных эле- |
|
||||||||
ментов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Работа изгибаемых элементов в упругой и упругопластиче- |
У |
||||||||
ской стадиях, шарнир пластичности при изгибе, совместное |
|||||||||
|
|||||||||
действие нормальных и касательных напряжений, особенно- |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Т |
||
сти расчета изгибаемых элементов на прочность в упругой |
|
||||||||
стадии и с з^етом развития пластических деформаций. |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
Н |
|
||
Особенности напряженного состояния и деформирования ме- |
|
||||||||
таллических стержней при свободном и стесненном крз^ении. |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
Напряженное состояние и расчет на прочность сечений |
|
||||||||
внецентренно-нагруженных стержней в упругой и упругопла- |
|
||||||||
стической стадиях работы, шарнир пластичности при внецен- |
|
||||||||
тренном растяжении, сжатии. |
|
|
|
|
|||||
чивании стержня, расчетная длина,гибкость, анализ критиче- |
|
||||||||
Расчет элементов на прочность с з^етом хрупкого разрушения. |
|
||||||||
Устойчивость металлических стержней. Потеря устойчиво- |
|
||||||||
|
|
|
|
пр |
|
|
|
||
сти центрально сжатого стержня: формыйпотери устойчиво- |
|
||||||||
сти, критические напряжения и упругом |
неупругом выпу- |
|
|||||||
|
|
|
проверк |
|
|
|
|||
ских напряжений |
стержне |
|
|
|
|
|
|||
|
й из сталей различной прочности и |
|
|||||||
алюминиевых сплавов, |
|
|
а устойчивости, коэффициент |
|
|||||
противления выпз^чиванию в плоскости изгиба в упругопласти- |
|
||||||||
продольного изгиба, условная гибкость стержня. |
|
|
|||||||
Потеря устойчивост |
внецентренно-сжатых и сжато-изогну- |
|
|||||||
тых стержней, |
т деформированной схемы стержня и его со- |
|
|||||||
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
ческой стадии работы, влияние гибшсти, относительного экс- |
|
||||||||
п |
|
|
|
|
|
|
|
||
центриситета,з^еформы сечения; изгибнокрутильная форма потери |
|
||||||||
устойчивости, проверка устойчивости. |
|
|
|
||||||
жени |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Потеря устойчивости плоской формы равновесия изгибае- |
|
||||||||
мых элементов: форма потери устойчивости, влияние на ус- |
|
||||||||
Р |
|
|
|
|
|
характера прило- |
|
||
тойчивость условий закрепления стержня, |
|
я нагрузки, геометрии сечения.
8
Виды напряжений (основные, местные, начальные), их влияние на работу металлических конструкций, способы з^ета.
|
|
|
|
|
|
|
1.5. Сортамент* |
|
|
|||||
|
Общая характеристика и область |
применения |
первичных |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
элементов из сталей и алюминиевых сплавов: листовой и про- |
|||||||||||||
|
фильный прокат, гнутые и прессованные профили, отливки, |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
канаты, пз^ки и пряди. Оптимизация формы сечений и града- |
|||||||||||||
|
ции типоразмеров в |
|
|
сортаментах |
первичных |
элементов, |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
ГОСТы на стальной прокат, сокращенные сортаменты. |
|
||||||||||||
|
Совершенствование |
сортамента, |
новые эффективные про- |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
фили, обеспечивающие снижение расхода металла и трудоем- |
|||||||||||||
|
кости изготовления конструкций. |
й |
|
|
||||||||||
|
|
1.6. Соединения металлических конструкций |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
||
|
Сварные соединения: область применения, виды сварных пшов |
|||||||||||||
|
и соединений, |
материалы и расчетные |
сопротивления сварных |
|||||||||||
|
соединений. |
|
|
|
расчет |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Сварные соединения стыковым |
швами: конструирование, |
||||||||||||
|
особенности работы и |
|
|
|
н различные виды усилий. Со- |
|||||||||
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|||
|
единения угловыми швами: конструирование, особенности |
|||||||||||||
|
работы и расчета а различные виды усилий. Особенности ра- |
|||||||||||||
|
|
|
соединениям |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
боты соединений промногократных повторных нагрузках, |
|||||||||||||
|
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
влияние шнцентратов напряжений. Конструктивные требования |
|||||||||||||
|
к сварным |
|
|
|
|
|
. Особенности сварных соединений в |
|||||||
|
Болтовы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
конструкциях из алюминиевых сплавов. |
|
|
|||||||||||
|
п |
е и заклепочные соединения: область применения, |
||||||||||||
|
виды болтов и заклепок. Соединения на обычных болтах: кон- |
|||||||||||||
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
струирование, особенности работы и расчета соединений на |
|||||||||||||
Р |
сдвигающие |
усилия, на растяжение, влияние начального |
||||||||||||
Самостоятельная управляемая работа |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
натяжения болтов, проверка прочности соединяемых элементов. Особенности работы и расчета фрикционных соединений на высокопрочных болтах. Работа соединений при многократных повторных нагрузках. Конструктивные требования к болтовым соединениям. Особенности болтовых и заклепочных
соединений в конструкциях из алюминиевых сплавов. |
|
У |
|||||||
|
|
||||||||
|
Краткая характеристика новых видов соединений: паяных, |
|
|||||||
клееболтовых, на несущих высокопрочных болтах, самонаре- |
|
||||||||
зающих винтах, дюбелях, комбинированных заклепках. |
Т |
||||||||
|
|
1.7. Основы проектирования металлических |
|||||||
|
|
|
конструкций* |
|
Б |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Основные требования к проектным решениям: удобство |
|
|||||||
эксплуатации, надежность и долговечность сооружений,Нсни- |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
й |
|
|
|
жение расхода металла, трудоемкости изготовления и монта- |
|
||||||||
жа, быстрота возведения, эстетические качества. |
|
|
|||||||
|
Организация проектирования, |
стади |
|
|
|
||||
|
|
|
и и этапы проектирова- |
|
|||||
ния, состав проекта. Нормы проектирования и государствен- |
|
||||||||
ные стандарты на выполнение |
|
|
й документации. |
|
|
||||
|
Основы технологии |
изготовлени |
я металлических конструк- |
|
|||||
|
|
|
|
||||||
ций. Организация производственного потока. Краткое озна- |
|
||||||||
комление с основными операциями:проектнона складе металла, в це- |
|
||||||||
|
Типизация и унификация - основной путь к снижению тру- |
|
|||||||
хах полготовки, обработки, сборосварки, маляропогрузки. Ос- |
|
||||||||
новные сведения о допусках при изготовлении и их влияние |
|
||||||||
доемкости изготовления металлических конструкций. |
|
|
|||||||
на надежность работытконструкций. |
|
|
|
|
|||||
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* Самостоятельная управляемая работа. |
|
|
|
|
|
|
|||
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|