Введение 4
ГЛАВА I. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 7
1.1 История развития проектирования зданий и сооружений 8
1.2 Вариантное проектирование строительных процессов 11
1.3 Основные методы проектирования строительных конструкции 14
1.3.1 Развитие методов проектирования металлических конструкций 14
1.3.1.1 Метод расчета металлических конструкции по допускаемым
напряжениям 14
1.3.1.2 Метод расчета металлических конструкции по предельным
состояниям 19
1.3.1.3 Новый метод определения комбинаций предельных сил и
моментов, с учётом пластических свойств материала 21
ГЛАВА II. АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ 40
2.1 Эскизное проектирование 40
2.1.1 Технико-экономическая характеристика района строительства 40
2.1.2 Климатические условия района строительства 41
2.1.3 Требования, предъявляемые к зданиям 43
2.1.4 Разработка эскизов объемно-планировочного решения здания 57
2.1.5 Генплан участка застройки 65
2.2 Обоснование выбора конструктивных элементов 66
ГЛАВА III . РАСЧЕТНО-КОНСТРУИРОВАНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 93
3.1 Расчет конструкций мансарды здания автовокзала 93
3.1.1 Конструктивная схема покрытия мансарды 93
3.1.2 Расчетная схема и нагрузки 93
3.1.3 Расчет обрешетки под металлочерепицу 97
3.1.4 Расчет несущих прогонов 99
3.1.5 Расчет внутренних прогонов 101
3.1.6 Расчет несущей рамы мансарды на ЭВМ 102
3.1.7 Расчет соединений 112
3.1.8 Расчет металлической рамы методом определения комбинации предельных сил и моментов, с учетом пластических свойств материала. 118
ГЛАВА IV. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ 138
Список литературы 140
Главной задачей расчета несущих конструкций является создание определенных гарантий обеспечения нормальной и безопасной работы конструкции в течение расчетного срока службы сооружения. Поставленная цель должна быть достигнута при минимальных расходах материалов, энергии, трудовых затрат и обеспечении высоких эксплуатационных качеств здания или сооружения.
С этой целью широко применяют вариантное проектирование, задача которой заключается в составлении и анализе конкурирующих вариантов, из которых на основе технико-экономического анализа выбирается наиболее рациональный. Выбор эффективного объемно-планировочного или конструктивного решения проектируемого здания осуществляется оценкой технико- экономических показателей двух-трех вариантов и сопоставлением их между собой.
Для анализа каждого варианта проектного решения здания (или его части) необходимы следующие исходные данные: назначение здания, мощность или вместимость, характер производства для промышленных зданий, географическое местоположение, объемно-планировочная и конструктивная характеристика. Сравниваемые варианты должны иметь одинаковое влияние на окружающую среду, должны быть сопоставимы по уровню ветровых и снеговых нагрузок, климатических и инженерно-геологических условий, сейсмичности и т.д.
Данная магистерская диссертация разработана на тему: «Сравнительный анализ по прочности вариантов несущих конструкций автовокзала, площадь 1000 м2, г. Нурлат».
Актуальность темы. Важнейшей задачей строительной отрасли является снижение себестоимости конструкций зданий и сооружений при обеспечении требуемой для них несущей способности. Одним из путей решения этой проблемы является оптимальное проектирование.
Проектирование конструкций - многоэтапный процесс, включающий в себя выбор конструктивной формы, расчет и разработку чертежей для изготовления и монтажа конструкций. Целью расчета является строгое обоснование габаритов конструкции, ее размеров поперечных сечений и их соединений обеспечивающих условия эксплуатации в течение всего срока с необходимой надежностью и долговечностью при минимальных затратах материалов и труда на их создание и эксплуатацию. Эти требования часто противоречат друг другу (минимальный расход металла и надежность), поэтому реальное проектирование является процессом поиска конструктивного оптимального решения.
Поэтому тема магистерской диссертации, связанная с исследованием работы конструктивных элементов здания, при различных методах проектирования, представляется актуальной.
Цель работы: сравнительный анализ по прочности вариантов конструктивных элементов здания при разных методах расчета. В частности расчет металлической рамы с различными вариантами сечения. Вопрос усложняется тем, что оптимальный поиск сечения элементов конструкции и самих проектируемых конструкций необходимо выполнять на дискретных множествах параметров, к которым следует отнести, в частности, геометрическое сечение элементов. В данном случае целесообразно использовать программные обеспечения для расчета строительных конструкций.
Для достижения цели требуется решить следующие задачи:
1. Изучить основные методы и цели вариантного проектирования.
2. Спроектировать объект расчета.
3. Выполнить сбор нагрузок для расчета конструкции
4. Выполнить расчет металлической рамы, подобрать сечения.
5. Сделать выводы по полученным результатам.
Объект исследования - конструктивные элементы (металлическая рама) здания (автовокзала).
Предмет исследования - сравнительный анализ, исследование работы конструктивных элементов здания вокзала при разных методах расчета.
Структура и объем диссертации. Структура диссертационной работы определяется общими замыслом и логикой проведения исследований. Работа
состоит из введения, 4 глав, списка литературы, приложения, из источников, содержит страниц текста.
1. СНиП 23-02-2003 (СП 50.13330.2012). "Тепловая защита зданий". Актуализированная редакция от 2012 года.
2. СНиП 23-01-99* (СП 131.13330.2012). "Строительная
климатология". Актуализированная редакция от 2012 года.
3. СП 23-101-2004. "Проектирование тепловой защиты зданий".
4. ГОСТ 30494-96 (заменен на ГОСТ 30494-2011 с 2011 года). "Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях".
5. Пособие. Е.Г. Малявина "Теплопотери здания. Справочное пособие".
6. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия / Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2003. - 44 с.
7. СНиП 2.01.07-85* с изменением №2"* - Нагрузки и воздействия - М. - 1996 г.
8. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции /Госстрой России. М.: ГУП ЦПП, 2003. - 90 с.
9. СНиП 2.08.02-89* Общественные здания и сооружения/ Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1991. - 40 с.
10. СНиП II-3-79* Строительная теплотехника/ Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 1998. - 29 с.
11. СНиП 2.01.02-85* Противопожарные нормы/ Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 16 с.
12. СНиП 21-01-97 Пожарная безопасность зданий и сооружений/ Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 1997.
13. СНиП II-4-79* Естественное и искусственное освещение / Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1980. - 48 с.
14. СНиП 23-05-95 Естественное и искусственное освещение / Минстрой России. - М.: ГУП ЦПП 1996. - 35 с.
15. Нормы технологического проектирования автовокзалов / Минтрансстрой СССР. - М.: Мосгипротранс, 1971. - 52 с.
16. МГСН 4.04.94 Многофункциональные здания и комплексы. М.: ГУП НИАЦ, 1994.
17. Технические решения утепления наружных ограждающих конструкций домов первых массовых серий/ ЦНИИЭП жилища.- М.: ЦНИИЭП, 1998. - 162 с.
18. СНиП II-3-77 Защита от шума/ Г осстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 1998. - 52 с.
19. СНиП II - 25 - 80 Деревянные конструкции/ Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1982. - 66 с.
20. СНиП II-26-76 Кровли / Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 1998.- 20 с.
21. СНиП 2.03.13-88. Полы/ Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 1998.- 16 с.
22. Мандриков А.П. Примеры расчета металлических конструкций: Учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1991. - 431с.
23. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов/ Под общ. ред. Е.И.Беленя. 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1986. - 560 с.
24. Бухгольц Н.Н. Основной курс теоретической механики. Часть II.
- М.:Наука,1972. - 332с.
25. Металлические конструкции: В 3 т. Т. 1. Элементы стальных конструкций: Учеб. пособие для строит. вузов/ Под ред. В.В.Горева. - М.: Высш.шк., 1997. - 527 с.
26. Металлические конструкции: В 3 т. Т. 2. Конструкции зданий: Учеб. пособие для строит. вузов/ Под ред. В.В.Горева. - М.: Высш.шк., 1999. - 528 с.
27. Мурашко Н.Н., Соболев Ю.В. Металлические конструкции производственных сельскохозяйственных зданий. - Минск: «Высшейшая школа», 1987. - 278 с.
28. Расчет стальных конструкций: Справ. пособие/
Я.М.Лихтарников, Д.В.Ладыженский, В.М.Клыков. 2-е изд., перераб. и доп.- К.: Будивельник, 1984. - 368 с.
29. Металлические конструкции: учебник для студ. высш. учеб. заведений /под ред. Ю.И. Кудишина.-9-е изд., стер.-М.:Изд. центр Академия, 2007. -688 с.
30. Учебное пособие по дисциплине «Металлические конструкции» для студентов очной и заочной формы обучения специальностей 27010265, 27011565, бакалавриат по направлению «Строительство» /Составитель: Столбов А.В. Набережные Челны: ИНЭКА, 2007.129с.
31. Соединения металлических конструкций. Методические указания к практическим занятиям по дисциплине "Металлические конструкции" для студентов спец. 2903 "ПГС "очного и заочного обучения/Составитель: Демьяненко С.В. - Набережные Челны: КамПИ, 2002. - 45с.
32. Беленя Е.И., ред. Металлические конструкции. М.: Стройиздат, 1986. 560 с.
33. Беляев В.Ф. Эффективные виды стальных профилей для строительных конструкций // Обзор. М.: ВНИИИС. 1988, с.37.
34. Бирюлев В.В. Проектирование металлических конструкций / В.В. Бирюлев, И.И. Кошин, И.И. Крылов, А.В. Сильвестров // -Л.: Стройиздат, - 1990.
35. Горев В.В. Металлические конструкции. В 3 т. Т.2. Конструкции зданий.-М.: Высш. шк., -1999.
36. Кузнецов В.В. Металлические конструкции. В 3-х томах. Под общ. Ред. Кузнецова В.В. М.: Изд-во АСВ, 1998. - 576 с.
37. Мельников Н.П. Металлические конструкции (Справочник проектировщика). ~М.; Стройиздат, 1980.
38. Металлические конструкции. т. 1. Элементы конструкций: учебник/ Горев В.В., Уваров Б.Ю., Филиппов В.В. и др. / под ред. Горева В.В. - М.: Высшая школа, 2004. - 551 с.
39. Металлические конструкции. т. 2. Стальные конструкции зданий и сооружений: справочник проектировщика / под общ. ред. В.В. Кузнецова. - М.: Изд-во АСВ, 1998.-576 с.
40. Атапин В.Г. Методы оптимизации в проектировании конструкций: учебное пособие. Новосибирск: НГТУ, 1999. - 86 с.
41. Сибгатуллин Э. С., Сибгатуллин К. Э. О тензоре коэффициентов интенсивности напряжений и критериях разрушения в механике трещин (научная статья) Современные наукоёмкие технологии. - Москва: Изд. дом «Академия Естествознания», 2014. - №2. - С.56-60.
42. Сибгатуллин Э. С., Сибгатуллин К. Э. Оригинальный метод проверки прочности брусьев сложной формы в общем случае их сложного сопротивления (тезисы доклада научной конференции) Итоговая научная конференция профессорко-преподавательского состава. Часть 1. - Наб. Челны: ИПЦ Набережночелнин. ин-та КФУ, 2014. - С.313-319.
43. Сибгатуллин К. Э. Новый метод определения коэффициента запаса прочности брусьев (тезисы доклада научной конференции). VI Камские чтения. Сборник материалов всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных. Ч.1. - Наб. Челны: ИПЦ Набережночелнин. ин-та КФУ, 2014. - С.262-265.
44. Сибгатуллин Э. С., Сибгатуллин К. Э. Определение коэффициента запаса несущей способности анизотропных брусьев в общем случае их сложного сопротивления (тезисы доклада научной конференции, на английском языке, SCOPUS). Innovative Mechanical Engineering Technologies, Equipment and Materials 2013. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - Kazan, Russia, 2014. - №69. - Рр.178-182.
45. Сибгатуллин Э. С., Сибгатуллин К. Э. Новый тензор в механике разрушения (тезисы доклада научной конференции) Актуальные проблемы математического образования. Материалы научно-практической
конференции, посв. 25-летию факультета математики и информатики. - Наб. Челны: НИСПТР, 2015. - С.72-73.
46. Сибгатуллин Э. С., Сибгатуллин К. Э. Определение
коэффициента запаса несущей способности изотропных стержней в общем случае их сложного сопротивления (научная статья, ВАК) Фундаментальные исследования. - 2015. - №11. Ч.1. - С.105-109. -
http://www.rae.ru/fs/pdf/2015/11-1/39292.pdf (Режим доступа свободный) (№ 2074 в перечне реценз. изданий)
47. Сибгатуллин К. Э. О тензорном характере коэффициентов интенсивности напряжений (тезисы доклада научной конференции) IX Камские чтения. Сборник докладов всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных. Ч.1. - Наб. Челны: ИПЦ Набережночелнин.ин-та КФУ, 2016. - С.381-385.
48. Сибгатуллин Э. С., Новосёлов О. Г., Сибгатуллин К. Э. Метод определения несущей способности массивных элементов конструкций (научная статья, ВАК) Фундаментальные исследования. - 2017. - №10. Ч.1. - С.51-55. -https://www.fundamental-research.ru/pdf/2017/10-1/41788.pdf (Режим доступа свободный) (№ 2074 в перечне реценз. изданий)
49. Сибгатуллин Э. С., Новосёлов О. Г., Сибгатуллин К. Э. Способ существенного уменьшения доли энергозатрат в составе стоимости строительной продукции (статья в сборнике). «Энергосбережение. Наука и образование»: (2017; Набережные Челны): сборник докладов международной конференции, 28 ноября 2017 г. / ред. кол. Исрафилов И.Х. [и др.]; под ред. д - ра техн. наук И.Х. Исрафилова. - Набережные Челны: Издательско-полиграфический центр Набережночелнинского института К(П)ФУ, 2017. с. 731-736.