В книге рассматриваются вопросы, связанные с развитием оптимальных форм стальных каркасов промышленных зданий, дан анализ и оценка унифицированных и стандартных конструкций таких каркасов. Книга предназначена для инженеров-проектировщиков, аспирантов и научных работников.

Введение

Характерной чертой советской школы проектирования является комплексное конструктивное решение любого сооружения. В основе такого решения лежат четыре основных принципа:

1) экономия веса или затраты материала на конструкцию;
2) минимальная трудоемкость или затрата труда на изготовление и монтаж конструкции;
3) быстрота возведения;
4) долговечность сооружения.

При этом, разумеется, сооружение должно в первую очередь удовлетворять требованиям эксплоатации.

Такая комплексная задача не может быть решена математическим анализом. Наилучшее решение можно найти лишь на основе диалектического сопоставления указанных принципов, как правило, противоречивых в своем независимом конструктивном разрешении, в сочетании с опытом, интуицией и глубокими знаниями проектировщика.

Так, например, если исходить только из минимума веса, можно получить конструктивные решения, дающие наиболее низкий расход материала, но вызывающие чрезмерное усложнение конструкции и, следовательно, увеличение трудоемкости ее изготовления. И, наоборот, стремление максимально упростить конструктивную форму элементов сооружения для облегчения их изготовления, транспортировки и монтажа (например, применение сплошных сечений ригелей рам или сплошных прогонов вместо сквозных), как правило, приводит к менее выгодной по весовым характеристикам конструкции.

Поэтому уже на первых этапах проектирования, намечая общие контуры будущего сооружения, инженер должен учитывать весь комплекс требований, предъявляемых к конструкции. Инженер-проектировщик стальных конструкций должен хорошо знать свойства строительных сталей, их работу под нагрузкой, чтобы назначить марку стали в соответствии с характером работы конструкции и экономно подобрать сечения элементов; он должен уметь владеть новейшими методами строительной механики, чтобы выявить действительное распределение усилий; ему необходимо знать современную технологию изготовления стальных конструкций и характеристики заводского оборудования, чтобы запроектировать конструкцию наименее трудоемкой; инженер должен знать современные методы монтажа и монтажное оборудование, чтобы запроектированная конструкция могла быть собрана в самые короткие сроки.

Вся эта сумма зданий должна найти свое отражение, свой синтез в выбранной конструктивной схеме сооружения, ибо конструктивная схема в конечном счете определяет экономичность конструкции в целом, или, как говорят, ее оптимальность.

Такие мероприятия, как применение высоких марок стали, изготовление конструкций на новейшем оборудовании по наиболее рациональной технологической схеме, монтаж конструкций скоростными методами и т. д. дают эффект лишь при удачно выполненной компоновке конструкции. Долговечность также зависит от конструктивной схемы всего сооружения в целом и его отдельных элементов. При компоновке конструкций необходимо учитывать удобство ухода за зданием во время эксплоатации, поражаемость конструкции агрессивной средой, возможность развития технологического процесса в здании и т. п.

В нашей стране, в условиях социалистического общества, изыскания наилучших конструктивных форм сооружения производятся на основе обобщения опыта ряда научно-исследовательских, проектных и строительных организаций. Отсутствие нездоровой конкуренции и производственных фирменных секретов, свойственных капиталистическому строю, способствовало быстрому и плодотворному расцвету советской школы проектирования стальных конструкций. Эта школа в короткий срок заняла ведущее место в мире и оказалась способной создать такие уникальные сооружения, как целые промышленные комплексы тяжелой индустрии (Магнитогорский и Кузнецкий комбинаты, Запорожсталь, Азовсталь), высокие радиомачты, высотные здания и др.

В строительстве промышленных предприятий и, в частности, в созданий конструктивной формы стальных каркасов промышленных зданий, наиболее полно и ярко нашел свое отражение коллективный труд наших многих проектных и научно-исследовательских организаций.

За последние 15—20 лет вес стальных каркасов тяжелых промышленных зданий уменьшился на 25—30%, а зданий с кранами средней грузоподъемности более чем на половину. Так же резко наряду с этим снизилась трудоемкость изготовления конструкций. Эти показатели были достигнуты одновременно с увеличением жесткости зданий, т. е. с улучшением условий их эксплоатации (По материалам треста Проектстальконструкция).

Оформленные в виде типовых схем конструкции каркасов промышленных зданий и их отдельных элементов, отвечающие требованиям советской школы проектирования, находят в настоящее время широкое применение. Типизация конструктивной формы при огромных масштабах строительства создает благоприятную почву для индустриализации нашей строительной промышленности. Еще в большей степени должно способствовать индустриализации строительства применение модульной системы в проектировании, унификация типовых решений и, наконец, как завершающий этап, стандартизация отдельных деталей сооружения и конструкции в целом.

Индустриализация строительства требует дальнейшей проработки применяемых конструктивных схем, так как конструктивная форма не может быть постоянной в течение длительного времени, а должна находиться в непрерывном развитии и совершенствовании.

Некоторые вопросы, связанные с дальнейшими изысканиями оптимальных конструктивных форм стальных каркасов промышленных зданий, и рассматриваются в настоящей брошюре.