Напряженно-деформированное состояние колонн высотных зданий с металлическим каркасом с учетом неточностей монтажа

• Автор: Конин, Денис Владимирович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Краткий обзор развития стальных каркасных систем высотных зданий

1.2. Развитие производства стального проката больших толщин

1.3. Геометрические несовершенства стальных конструкций,

учитываемые при их расчетах

1.4. Нормы по приемке смонтированных конструкций в России и за рубежом

1.5. Цель и задачи исследования

2. СОВРЕМЕННЫЙ СТАЛЬНОЙ ПРОКАТ ДЛЯ КОНСТРУКЦИЙ

ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ
2.1. Материалы для исследований
2.2. Инженерные свойства проката больших толщин
2.3. Хладостойкость сварных соединений и свариваемость
2.4. Выводы по главе
3. ОЦЕНКА НЕТОЧНОСТЕЙ МОНТАЖА ПРИ РАСЧЕТЕ КАРКАСОВ И
ИХ ЭЛЕМНТОВ
3.1. Учет отклонений элементов колонн от строительных осей
3.2. Экспериментальное определение величины эксцентриситета от неплотного прилегания торцов на моделях стыков
3.3. Влияние материалов сварных швов и подкладок между фрезерованными торцами на величину эксцеигрисигета
3.4. Определение эксцентриситетов от неплотного прилегания фрезерованных торцов для наиболее распространенных поперечных сечений колонн
3.5. Выводы по главе
4. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА. НЕТОЧНОСТЕЙ МОНТАЖА
КОЛОНН МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КАРКАСОВ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ
4.1. Объекты для исследований
4.2. Результаты натурных измерений отклонений элементов колонн от проектного положения
4.3. Результаты измерений зазоров в стыках колони при неполном прилегании фрезерованных торцов

4.4. Выводы по главе
5. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ НЕТОЧНОСТЕЙ МОНТАЖА КОЛОНН НА ИХ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ
5.1. Модели для исследований
5.2. Напряжения в колоннах с учетом дополнительных нагрузок
5.3. Усилия в колоннах с учетом дополнительных нагрузок
5.4. Предлагаемая методика по расчету и приемке смонтированных колонн высотных зданий со стальными
каркасами
5.5. Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ (справки о внедрении)

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Стальные конструкции наиболее полно удовлетворяют требованиям современного строительства: индустриализации, сокращению объемов и сроков работ на строительной площадке, снижению стоимости возведения. Преимущественно металлические конструкции используются при проектировании и строительстве большепролетных зданий и сооружений различного назначения, промышленных объектов с тяжелыми режимами работы кранов. Одним из наиболее динамично развивающихся направлений развития металлических конструкций в отечественной строительной практике и за рубежом являются многофункциональные высотные здания с металлическим каркасом или с использованием металлических колонн в качестве основных вертикальных несущих элементов.
В нашей стране накоплен и закреплен в строительных нормах огромный опыт расчета, проектирования и монтажа металлических конструкций промышленных предприятий, сооружений с большими пролетами, башенных и мачтовых антенных сооружений. Так как до недавнего времени металлические каркасы высотных зданий общественного назначения не были широко востребованы в отечественной строительной практике, то вопросы совершенствования методов их расчета, наиболее достоверный учет воздействий, а также подходы к оценке качества смонтированных конструкций представляют несомненный интерес.
Современная технология упрочнения стального проката в потоке станов, используемая при его производстве, позволяет изготавливать фасонные двутавровые профили с толщиной полки до 125 мм и листовой прокат толщиной до 230 мм. Нормативный предел текучести сталей такого проката может достигать 350 МПа. Также возможно производство сталей высокой прочности толщиной до 120 мм с нормативным пределом текучести до 590 МПа. Все это открывает для инженеров строительной отрасли новые перспективы в части увеличения пролетов основных несущих элементов, общей высоты зданий, концентрации материала на ограниченном пространстве этажа.
В 1987 г. в США обобщены результаты многолетней эксплуатации, исследований причин обрушений некоторых конструкций с использованием крупных фасонных профилей. Проанализирован комплекс инженерных свойств такого проката [88] и сделаны выводы, что использование сварки при стыковке такого проката крайне нежелательно, так как приводит к образованию холодных трещин в основном металле. Проведенные исследования в настоящем диссертационном исследовании показывают, что современный прокат практически не имеет недостатков, отмеченных авторами [88]. Главным образом, отсутствует ярко выраженная зона «рыхлого ядра» двутаврового профиля (в месте примыкания стенки к полкам), обладающая нулевой ударной вязкостью и крупнозернистой структурой.
2.4. Выводы по главе
1. Стандартные механические свойства проката больших толщин отвечают всем требованиям, предъявляемым к сталям повышенной прочности основными стандартами, техническими условиями на поставку металла, строительными нормами и правилами.
2. Прокат обладает хорошей свариваемостью, а именно высоким сопротивлением образованию холодных и слоистых (ламмелярных) сварочных трещин, а также достаточно высокой хладостойкостыо сварных соединений. Полученный уровень эксплуатационных и технологических свойств позволяет обеспечить эксплуатационную надежность конструкций высотных зданий из проката больших толщин.
3. Установленная неоднородность свойств стали по сечению проката, улучшенного в потоке стана, не влияет на величины эксцентриситетов в колоннах и их стыках.