В книге дана характеристика отечественных алюминиевых сплавов, применяемых в строительстве, описана технология изготовления изделий и соединений, приводится обзор развития конструктивных форм строительных конструкций из алюминиевых сплавов с примерами, в основном, из отечественной практики; изложены основы расчета и рекомендации по проектированию строительных конструкций из алюминиевых сплавов. Особое внимание уделено развитию конструктивных форм и проектированию экономичных строительных конструкций из алюминиевых сплавов. Книга предназначена в качестве учебного пособия для студентов строительных вузов, изучающих специальный курс «Строительные конструкции из алюминиевых сплавов», при курсовом и дипломном проектировании; она может быть использована инженерами-проектировщиками и аспирантами.

Предисловие

Глава I. Общие сведения об алюминиевых строительных конструкциях
§ 1. Краткий обзор развития производства алюминия и его сплавин
§ 2. Общая характеристика и основные особенности алюминиевых конструкций

Глава II. Материал алюминиевых конструкций
§ 3. Особенности производства алюминия и его сплавов
§ 4. Классификация, маркировка и состав алюминиевых сплавов
§ 5. Характеристика деформируемых алюминиевых сплавов как строительного материала
§ 6. Сортамент изделий из алюминиевых сплавов
§ 7. Защита алюминиевых конструкций от коррозии

Глава III. Виды соединений и их осуществление
§ 8. Сварные соединения и технология сварки
§ 9. Заклепочные соединения и технология клепки
§ 10. Болтовые соединения
§ 11. Клеевые и паяные соединения

Глава IV. Технология заводского изготовления конструкций
§ 12. Изготовление полуфабрикатов и термическая обработка
§ 13. Особенности заводского изготовления элементов конструкций
§ 14. Особенности заводского изготовления алюминиевых конструкций

Глава V. Основы проектирования алюминиевых конструкций
§ 15. Анализ свойств алюминиевых сплавов и их влияние на формирование основных принципов проектирования алюминиевых конструкций
§ 16. Учет особенностей работы алюминиевых конструкций по I и II предельным состояниям
§ 17. Учет особенностей осуществления и работы соединений элементов алюминиевых конструкций
§ 18. Учет особенностей изготовления, перевозки, монтажа, эксплуатации алюминиевых конструкций и экономической эффективности применения нового материала
§ 19. Основные принципы выбора марки сплава для алюминиевых конструкций и назначения нормативных и расчетных сопротивлений
§ 20. Выбор конструктивных схем алюминиевых конструкций и назначение их размеров
§ 21. Проектирование сжатых и изгибаемых элементов алюминиевых конструкций
§ 22. Проектирование соединений

Глава VI. Развитие конструктивных форм и основные направления проектирования алюминиевых конструкций, сочетающих несущие и ограждающие функции
§ 23. Пространственные конструкции покрытий
§ 24. Анализ конструктивных форм и направления проектирования кровельных панелей
§ 25. Направления развития конструктивных форм стеновых панелей, несущих витражей и других вертикальных конструкции, сочетающих несущие и ограждающие функции

Глава VII. Развитие конструктивных форм и основные направления проектирования несущих алюминиевых конструкций
§ 26. Балочные и рамные покрытия промышленных и гражданских зданий
§ 27. Арочные конструкции
§ 28. Висячие конструкции
§ 29. Листовые конструкции
§ 30. Конструкции мачт и башен
§ 31. Несущие конструкции неподвижных мостов

Глава VIII. Развитие конструктивных форм и основные направления проектирования подвижных алюминиевых конструкций
§ 32. Конструкции разводных и сборно-разборных мостов
§ 33. Конструкции затворов гидротехнических сооружений
§ 34. Строительные краны, монтажное оборудование и инвентарь

Глава IX. Проектирование объединенных, предварительно напряженных и смешанных по материалу конструкций
§ 35. Эффективность применения объединенных, предварительно напряженных и смешанных конструкций на основе алюминия
§ 36. Основы проектирования предварительно напряженных и объединенных алюминиевых конструкций
§ 37. Проектирование алюминиевых конструкций мостов, объединенных с железобетонной плитой проезжей части

Глава X. Вопросы экономики и область применения алюминиевых конструкций
§ 38. Закономерности веса алюминиевых конструкций
§ 39. Стоимость металла (полуфабрикатов из алюминия)
§ 40. Стоимость изготовления и монтажа алюминиевых конструкций
§ 41. Трудоемкость изготовления и монтажа алюминиевых конструкций
§ 42. Стоимость и область применения алюминиевых строительных конструкций
1. Стоимость 1 т конструкций в деле
2. Стоимость и область применения алюминиевых конструкций

Литература

Предисловие

За 50 лет советской власти наша страна достигла выдающихся успехов во всех отраслях народного хозяйства, особенно на главных направлениях развития науки и техники.

В промышленности и строительстве сделан колоссальный скачок вперед от некогда отсталой царской России к мощному индустриальному социалистическому государству, успешно строящему коммунистическое общество и вышедшему под руководством Коммунистической партии на передовые позиции в мировой экономике.

Советский Союз прочно занял первое место в мире по выпуску цемента, производству и применению в строительстве сборного железобетона и вышел в юбилейном 1967 г. на рубежи выпуска 100 млн. т стали в год. Широко применяются новые конструкционные материалы, что знаменует собой крупные успехи технического прогресса. Наряду с применением традиционных материалов — дерева, кирпича, стали и железобетона — и повышением их качества появились новые материалы: древеснослоистые пластики, бакелизированная фанера и другие материалы на основе дерева, полимерные материалы, пластбетоны и армо- пластбетоны, новые металлические материалы — алюминиевые, титановые и магниевые сплавы, высокопрочные стали с пределом прочности до 300 кГ/мм² и др.

При этом характерными являются опережающие темпы роста производства новых конструкционных материалов. Если в современный период в течение 7 лет в нашей стране производство стали возрастает примерно в 1,7 рана, цемента — почти в 2 раза, то алюминия за это же время в 3 раза, пластических масс — в 7—8 раз. Таким образом, одновременно с ростом прочности традиционных материалов значительно расширилась номенклатура новых материалов, применяемых в строительстве.

Применение новых конструкционных материалов заставляет пересматривать сложившиеся понятия и устоявшуюся классификацию строительных конструкций. Так, современное понятие «металлические строительные конструкции» охватывает уже конструкции из стали, алюминия, магния и титана, а также из сочетаний этих металлов. Сюда же примыкают комбинированные по материалу конструкции, состоящие из металла и неметаллических материалов — стекла, пластмасс, дерева, бетона и др.

Среди металлических строительных конструкций сейчас преобладают стальные, второе место прочно занимают алюминиевые. Комбинированные конструкции, сочетающие металл (сталь, алюминий) с неметаллическими материалами, начинают широко внедряться в строительство.

Проблема применения стали в строительстве за последние 100 лет является всесторонне исследованной, особенно благодаря работам отечественных ученых и инженеров. Советская школа стальных конструкций, обеспечивающая комплексное решение проблемы путем одновременного соблюдения принципов соответствия конструктивной формы назначению конструкции при обеспечении ее прочности, надежности и долговечности, принципов экономии металла, сокращения трудоемкости изготовления, ускорения и упрощения монтажа, по праву занимает ведущее место в мире.

С появлением новых конструкционных материалов возникла проблема эффективного использования их, и в первую очередь алюминиевых сплавов, в строительных конструкциях.

Актуальность проблемы обусловлена не только необходимостью исследования целесообразности применения перспективного конструкционного материала в строительстве, но и бурным ростом производства алюминия в нашей стране и во всем мире. Так, по зарубежным данным, ежегодное мировое производство алюминия с 1900 по 1943 г. увеличилось в 175 раз, а с 1950 по 1964 г. — в 4 раза и превысило в 1964 г. 6 млн. т. Из этого количества около 15% используется на строительные конструкции.

В нашей стране Программой КПСС предусмотрено опережающее развитие энергетики (рост выработки электроэнергии почти в 10 раз за период 1960—1980 гг.). Вследствие этого темпы производства алюминия, являющегося энергоемким материалом, будут и в дальнейшем выше, чем в других странах. Это позволит к 1980 г. использовать в строительстве около 500 тыс. т алюминия в год [Для лиц, желающих ознакомиться более подробно с вопросом применения алюминиевых сплавов в строительстве, в квадратных скобках даны ссылки на номер источника по списку литературы, помещенному в конце книги.].

Применяемые в строительстве алюминиевые сплавы, приближаясь по прочности к основным маржам строительной стали, имеют малый объемный вес (2,7—2,9 т/м³) и высокую стойкость против коррозии. Изделия из алюминиевых сплавов отличаются простотой технологии изготовления и хорошим внешним видом, сейсмостойкостью, хладостойкостью (сохраняют пластичность при низких температурах), огнестойкостью, долговечностью, антимагнитностью. Алюминиевые изделия не только проще в изготовлении (прессованием), но и более технологичны в обработке (резании, сверлении, строгании кромок под сварку и т. д.); большинство сплавов хорошо свариваются.

Такое исключительно благоприятное сочетание свойств позволяет алюминиевым сплавам успешно конкурировать со сталью и с другими строительными материалами, так как в ряде случаев удается добиться стоимости алюминиевой конструкции, близкой к стоимости аналогичной стальной или железобетонной конструкции, несмотря на пока еще высокую стоимость тонны полуфабрикатов из алюминиевого сплава.

Книга иллюстрируется в основном примерами конструкций из алюминиевых сплавов, выполненных или запроектированных в СССР в последние годы. Примеры аналогичных зарубежных конструкций можно найти в брошюре канд. техн. наук Е.Ф. Котляра или в книге автора настоящего издания.

Вопросы металлургии алюминия, технологии его выплавки и технологии получения различных сплавов в настоящей книге почти не рассматриваются, поскольку они должны излагаться в курсе «Новые материалы в технике».

Основные положения проектирования строительных конструкций из алюминиевых сплавов изложены в настоящем пособии в со-ответствии с утвержденным Госстроем СССР новым разделом СНиП II—В.5—64 «Алюминиевые конструкции. Нормы проектирования».

Механические единицы измерения приведены в пособии по системе МКГСС (метр—килограмм-сила—секунда) по ГОСТ 7664—55.

Книга предназначена в качестве учебного пособия при изучении спецкурса «Строительные конструкции из алюминиевых сплавов» при курсовом и дипломном проектировании студентами строительных вузов и факультетов.

Автор приносит глубокую благодарность рецензентам — профессорам Е.И. Беленя, С.В. Тарановокому и E.Н. Лессигу и кафедре металлических конструкций Московского инженерно-строительного института им. В.В. Куйбышева за высказанные ими ценные замечания и пожелания, учтенные автором при подготовке к печати первого и второго изданий данной книги.

По сравнению с первым второе издание книги значительно переработано и дополнено. В частности, увеличен объем материала по ограждающим алюминиевым конструкциям и конструкциям, сочетающим функции несущих и ограждающих. Основные положения проектирования приведены в соответствие с новым разделом СНиП II—В.5—64; добавлены новые материалы по технологии заводского изготовления алюминиевых конструкций, стоимости и трудоемкости их изготовления, по проектированию предварительно напряженных и объединенных конструкций.