Автор работы: Пользователь скрыл имя, 23 Марта 2014 в 12:45, реферат
Понятие «металлические конструкции» объединяет в себе их конструктивную форму, технологию изготовления и способы монтажа. Уровень развития металлических конструкций определяется потребностями в них народного хозяйства, и возможностями технической базы: развитием металлургии, металлообработки, строительной науки и техники. Исходя из этих положений, история развития металлических конструкций в нашей стране может быть разделена на пять этапов.
Первый этап (от XII в. до начала XVII в.) характеризуется применением металла в уникальных по тому времени сооружениях (дворцах, церквах и т.п.) в виде затяжек и скреп для каменной кладки. Затяжки выковывали из кричного железа и соединяли через проушины на штырях.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Понятие «металлические конструкции» объединяет в себе их конструктивную форму, технологию изготовления и способы монтажа. Уровень развития металлических конструкций определяется потребностями в них народного хозяйства, и возможностями технической базы: развитием металлургии, металлообработки, строительной науки и техники. Исходя из этих положений, история развития металлических конструкций в нашей стране может быть разделена на пять этапов.
Первый этап (от XII в. до начала XVII в.) характеризуется применением металла в уникальных по тому времени сооружениях (дворцах, церквах и т.п.) в виде затяжек и скреп для каменной кладки. Затяжки выковывали из кричного железа и соединяли через проушины на штырях.
Второй этап (от начала XVII в. до конца XVIII в.) связан с применением наклонных металлических стропил и пространственных купольных конструкций глав церквей. Стержни конструкций выполнены из кованых брусков и соединены на замках и скрепах горновой сваркой.
Третий этап (от начала XVIII в. до середины XIX в.) связан с освоением процесса литья чугунных стержней и деталей. Строятся чугунные мосты и конструкции перекрытий гражданских и промышленных зданий. Соединения чугунных элементов осуществляются на замках или болтах.
Четвертый этап (с 30-х годов XIX в. до 20-х годов XX в.) связан с быстрым техническим прогрессом во всех областях техники того времени и, в частности, в металлургии и металлообработке.
В начале XIX в. кричный процесс получения железа был заменен более совершенным - пудлингованием, а в конце 80-х годов - выплавкой железа из чугуна в мартеновских и конверторных цехах. В 30-х годах XIX в. появились заклепочные соединения; в 40-х годах был освоен процесс получения профильного металла и прокатного листа.
Во второй половине XIX в. значительное развитие получило металлическое мостостроение в связи с ростом сети железных дорог. На строительстве мостов развивалась конструктивная форма металлических конструкций, совершенствовалась теория компоновки и расчета, технология изготовления и монтажа.
Пятый этап (с конца 20-х годов XX в.) связан с переходом от заклепочных соединений к сварным как более легким, технологичным и экономичным. Развитие металлургии уже в 30-х годах позволило применять в металлических конструкциях в место обычной малоуглеродистой стали более прочную низколегированную сталь, что позволило существенно облегчить вес конструкций и создавать сооружения больших размеров. Кроме стали в металлических конструкциях начали использоваться алюминиевые сплавы, плотность которых почти втрое меньше.
Широкое применение легких конструкций – важнейший резерв повышения эффективности промышленного строительства и одно из главных направлений его технического прогресса.
Легкими несущими и ограждающими конструкциями называют такие, у которых суммарная масса в расчете на 1 м2 ограждающей поверхности здания (включая защитные покрытия) не превышает 100-150 кг.
Суммарный результат большого внедрения легких конструкций состоит:
Производство легких ограждающих и несущих конструкций имеет своей целью максимально сократить сроки строительства и повысить эффективность капитальных вложений. В настоящее время наметились три основных направления, по которым идет внедрение производственных зданий из легких конструкций.
Первым направлением является использование этих конструкций для зданий крупнейших строек страны. Например, при строительстве Волжского автомобильного завода впервые в покрытиях главного корпуса был применен стальной профилированный настил с эффективным утеплителем. В дальнейшем легкие ограждающие конструкции применили на Камском автомобильном заводе и на ряде других крупных объектов.
Вторым направлением является строительство объектов с легкими конструкциями в районах Севера, Сибири, Дальнего Востока, в зонах пустынь и полупустынь, в высокогорных и других отдаленных и труднодоступных районах, не имеющих развитой базы стройиндустрии.
Третье направление – это применение легких конструкций комплектной поставки при строительстве относительно небольших по площади, но достаточно массовых зданий для предприятий:
Для первых двух направлений внедрения легких конструкций для промышленных зданий система типовой проектной документации, созданная в нашей стране на основе унифицированных параметров зданий и разработанных для них типовых конструкций, не требует существенных изменений. В то же время производство несущих и ограждающих конструкций на специализированных заводах с их комплектной поставкой на строительную площадку позволяет по-новому организовать разработку и уточнить состав проектной документации для строительства части здания.
В условиях налаженного поточного производства конструкций можно ориентироваться на то, что типовые рабочие чертежи должны быть разработаны в окончательной стадии (КМД). Промежуточная стадия рабочих чертежей (КМ), на которой обычно заканчивалась разработка конструкции в проектной организации, может быть исключена, так как уже в процессе проектирования индустриальных конструкций известны технологические особенности линий по их производству.
В качестве исходной единицы при разработке проектной документации для зданий комплектной поставки было выбрано унифицированное здание (секция), содержащее все характерные элементы, которые могут встретиться в том или ином конкретном объекте. Проектная документация для здания (секции) разбита на три группы материалов в зависимости от их назначения.
В первую группу входят материалы для проектирования (МДП). Они содержат справочные данные по конструкциям для разработки проектов конкретных зданий, архитектурно-планировочные решения здания, схемы маркировки конструкций и узлов их сопряжений.
Вторая группа материалов содержит архитектурные (ТДА) и монтажные (ТДМ) детали элементов зданий.
Третья группа материалов содержит чертежи элементов конструкций. Завод-изготовитель, комплектовочная база или иная организация, комплектующая конструкции, имея эту документацию и получая от проектной организации только ведомости отправочных марок, может укомплектовать поставку необходимых конструктивных элементов.
Конструкции могут применяться в I-IV ветровых районах, а также в районах с температурой минус 400С и выше. Высота до низа стропильных конструкций может колебаться в пределах 4,8-8,4 м. В покрытии можно устраивать зенитные фонари. К пространственно-решетчатым конструкциям покрытия допускают подвески кранового оборудования грузоподъемностью до 2 т. При расчетной сейсмичности 8 и 9 баллов высота до низа стропильных конструкций, оборудованных подвесными кранами, составляет 6 - 8,4 м.
Покрытия состоят из секций размером в плане 30х30 или 36х36 м для сетки колонн 18х18 или 24х24 м соответственно. При сейсмичности 8 и 9 баллов применяют только секции размером 30х30 м. Высота обеих секций 2,12 м. Для покрытия характерно наличие консольных участков пролетом 6 м, вследствие чего сетка колонн в здании не регулярная – основные размеры сеток колонн 18х18 и 24х24 м сочетаются с промежуточными ячейками размером 12х12 м, а крайние ряды колонн отстоят от стен по всему периметру здания на 6 м. Таким образом, по периметру расположены только стойки фахверка, шаг которых принят равным 6 м.
Стержневая пространственно-решетчатая конструкция имеет ортогональную сетку верхнего и нижнего поясов с ячейкой 3х3 м. Узлы верхнего и нижнего поясов соединены раскосами. Все стержни одной стержневой системы запроектированы одной номинальной длины. Стержень состоит из горячекатаных или электросварных труб диаметром 76, 102 и 114 или 127 мм с вваренными в торцы шайбами. Толщина труб от 3 до 7 мм. В отверстия шайб пропущены стержни высокопрочных болтов диаметром 22 или 30 мм с навернутыми на них гайками увеличенной до 52-72 мм высоты. В процессе сборки блока покрытия на земле соответствующие стержни соединяются болтами посредством так называемых «коннекторов» - своего рода пространственных фасонок в виде разрезанных пополам или целых многогранников, в которых имеются отверстия с резьбой. При этом гайки играют роль стопорных элементов, которые передают сжимающие усилия от узла к стержню. Для обеспечения работоспособности конструкций необходимо плотное касание узловых элементов (коннекторов) и гаек во всех узлах системы.
Конструкцию узла и стержня см. на рисунке 1.
Рисунок 1 – Узловой (а) и стержневой (б) элементы структурной конструкции
1-труба; 2-муфта из шестигранника; 3-высокопрочный болт; 4-штифт d=4 мм; 5-шайба; 6-коннектор.
Для крепления стального профилированного настила по верхним узлам пространственной решетчатой стержневой системы устанавливают прогоны из швеллеров.
Секция опирается на колонны с помощью капителей, выполненных в виде пирамид, основанием которых служат ячейки нижнего пояса пространственно-решетчатой секции.
Конструкции могут применятся в I-IV ветровых районах, а также в районах с температурой минус 400С и выше. Высота до низа стропильных конструкций может колебаться в пределах 4,8-8,4 м – без мостовых кранов, 8,4-10,8 м. – с мостовыми кранами. В покрытии можно устраивать зенитные фонари.
Покрытия состоят из секций размером в плане 24х12 или 18х12 м для сетки колонн 24 м или 18 м соответственно. Высота обеих секций 1,8 м.
Стержневая пространственно-решетчатая конструкция имеет ортогональную сетку верхнего и нижнего поясов с ячейкой 3х3 м. Узлы верхнего и нижнего поясов соединены раскосами. Все стержни одной стержневой системы запроектированы одной номинальной длины.
Рисунок 2 – Узловой (а) элементы структурной конструкции типа “Берлин”
Для крепления стального профилированного настила по верхним узлам пространственной решетчатой стержневой системы устанавливают прогоны из швеллеров.
Секция опирается на колонны верхним поясом.
Конструкции покрытия со структурами из прокатных профилей одобрены Госстроем для применения, разработаны для отапливаемых одноэтажных производственных зданий, возводимых в I-IV ветровых и I-IV снеговых районах, в районах с расчётной температурой наружного воздуха -400С и выше, а также при расчётной сейсмичности 9 баллов и ниже.
Конструкции разработаны для одно- или многопролётных зданий с пролётами 18 и24 м при аге колонн по крайним и средним рядам 12 м. Опирание стоек торцевого и продольного фахверка на конструкции покрытия предусматривается в уровне верхнего пояса, структуры с шагом 6м.
Покрытие каждого пролета – двускатное с уклоном кровли 1,5%. В зданиях не допускается перепад высот и устройство светоаэрационных П-образных фонарей. Высота здания до низа конструкции покрытия может колебаться в пределах 5,2 - 11,2 м.
Покрытия со структурными конструкциями из прокатных профилей можно устраивать в бескрановых зданиях и в зданиях с мостовыми кранами легкого и среднего режимов работы грузоподъёмностью 10 и 20 т, а также в зданиях с подвесными двухопорными кранами (пролётом крана 15 м) грузоподъёмностью 2 т (один кран в пролёте, два крана на колее) и 3,2 т (один кран в пролёте, один – на колее) при пролёте здания 18 м.
Рисунок 3 – Структурное покрытие типа «ЦНИИСК»
В качестве основных стальных несущих конструкций покрытия чаще всего применяют прокатные или составные балки и фермы.
Информация о работе Этапы развития металлических конструкций в России