1508
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Савина Н.В.
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным и практическим занятиям
(включая рекомендации по организации самостоятельной работы)
для студентов заочного отделения, обучающихся по дисциплине «Специальные вопросы проектирования и расчета зданий и сооружений» по направлению подготовки 08.03.01 Строительство
профиль Промышленное и гражданское строительство
Нижний Новгород
2016
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Савина Н.В.
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным и практическим занятиям
(включая рекомендации по организации самостоятельной работы)
для студентов заочного отделения, обучающихся по дисциплине «Специальные вопросы проектирования и расчета зданий и сооружений» по направлению подготовки 08.03.01 Строительство
профиль Промышленное и гражданское строительство
Нижний Новгород
2016
2
УДК 624.011.1, 624.012, 69.04
Савина Н.В. / Специальные вопросы проектирования и расчета зданий и сооружений [Электронный ресурс]: учеб.-метод. пос. / Н.В. Савина; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т – Н. Новгород:
ННГАСУ, 2016. – _22_ с.– 1 электрон. опт. диск (CD-RW).
В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Специальные вопросы проектирования и расчета зданий и сооружений» даются конкретные рекомендации учащимся для освоения как основного, так и дополнительного материала дисциплины и тем самым способствующие достижению целей, обозначенных в учебной программе дисциплины. Цель учебно-методического пособия — это помощь в подготовке к лекциям, практическим занятиям.
Учебно-методическое пособие предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Специальные вопросы проектирования и расчета зданий и сооружений» по направлению подготовки 08.03.01 Строительство профиль Промышленное и гражданское строительство.
© |
Н.В. Савина, 2016 |
© |
ННГАСУ, 2016 |
3
Оглавление
1. |
Общие положения .......................................................................................................................... |
5 |
|
|
1.1 |
Цели изучения дисциплины и результаты обучения ........................................................... |
5 |
|
1.2 |
Содержание дисциплины........................................................................................................ |
6 |
|
1.3 |
Порядок освоения материала.................................................................................................. |
8 |
2. |
Методические указания по подготовке к лекциям.................................................................... |
10 |
|
|
2.1 |
Общие рекомендации по работе на лекциях....................................................................... |
10 |
|
2.2 |
Общие рекомендации при работе с конспектом лекций.................................................... |
10 |
|
2.3 |
Общие рекомендации по изучению материала лекций ..................................................... |
10 |
|
2.4 |
Контрольные вопросы........................................................................................................... |
12 |
3. |
Методические указания по подготовке к практическим занятиям ......................................... |
15 |
|
|
3.1 |
Общие рекомендации по подготовке к практическим занятиям ...................................... |
15 |
|
3.2 |
Примеры задач для лабораторных занятий......................................................................... |
15 |
4. |
Методические указания по организации самостоятельной работы ........................................ |
18 |
|
|
4.1 |
Общие рекомендации для самостоятельной работы.......................................................... |
18 |
|
4.2 |
Темы для самостоятельного изучения................................................................................. |
19 |
|
4.3 |
Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы.......................................... |
19 |
|
4.4 |
Задания для самостоятельной работы ................................................................................. |
20 |
4
1. Общие положения
1.1 Цели изучения дисциплины и результаты обучения
Основными целями освоения учебной дисциплины «Специальные вопросы проектирования и расчета зданий и сооружений» являются:
−формирование навыков расчета конструкций с использованием компьютерной техники;
−подготовка студентов к профессиональной деятельности в области проектирования в условиях современных информационных технологий;
−знакомство с эффективными инструментами решения расчётных строительных задач.
В процессе освоения дисциплины студент должен Знать:
−основные требования информационной безопасности;
−способы алгоритмизации расчётов при исследованиях и проектировании объектов строительства на основе численных методов строительной механики;
−методы и средства компьютерного моделирования с использованием универсальных и специализированных программно-вычислительных комплексов;
−способы разработки эскизных, технических и рабочих проектов уникальных объектов с исполь-
зованием систем автоматизированного проектирования. Уметь:
−решать стандартные задачи профессиональной деятельности на основе информационной и библиографической культуры;
−формировать расчётные схемы, анализировать исходные данные и результаты расчётов метода конечных элементов;
−формулировать и решать задачи с использованием современных автоматизированных профессиональных пакетов прикладных программ;
−формулировать и решать задачи проектирования уникальных объектов с использованием уни-
версальных и специализированных программно-вычислительных комплексов. Владеть:
−навыками применения информационно-коммуникационных технологий при решении стандартных задач профессиональной деятельности;
−приёмами работы со специализированными программными комплексами по расчету строительных конструкций;
−навыками выбора технических и аппаратно-программных средств для решения поставленной задачи;
−навыками применения специализированного программно-вычислительного комплекса при разработке эскизных, технических и рабочих проектов уникальных зданий.
Данная дисциплина позволит студентам не только систематизировать полученные теоретические знания, укрепить исследовательские навыки, но и даст возможность ориентироваться в новом предметном поле проектирования конструкций зданий и сооружений.
5
1.2 Содержание дисциплины
Материал дисциплины сгруппирован по следующим разделам:
1. Расчет многоэтажной железобетонной рамы с учетом сейсмических воздействий.
Принципы построения конечно-элементных моделей. Глобальная, местная и локальная системы координат. Абсолютно жесткие вставки. Шарниры в стержневых элементах. Задание связей. Задание жесткости. Особенности задания статических и динамических нагрузок при использовании программ
SCAD.
.Задание расчетной схемы рамной конструкции из монолитного железобетона (задание стержневой рамной конструкции, задание жесткостей колонн и ригелей) Задание нагрузок.
Создание РСУ Создание комбинаций загружений Управление расчетом.
Графический анализ результатов расчетов. Анализ деформаций. Анализ усилий. Панели «Визуализация» и «Фильтры отображения».
Документирование исходных данных и результатов расчета. Возможности систем для армирования стержневых элементов.
Подготовка данных расчета (выписать значения М, N, Q для наиболее нагруженной колонны) для последующего расчета наиболее нагруженной колонны в программе «Арбат».
Проверка преподавателем полученных данных расчета на предмет реальности и правильности полученных результатов.
2. Расчет монолитного железобетонного перекрытия с капителями.
Задание нагрузок. Управление расчетом. Графический анализ результатов расчетов. Анализ деформаций. Анализ усилий. Панели Визуализация и Фильтры отображения. Документирование исходных данных и результатов расчета. Возможности систем для армирования стержневых элементов. Проверка армирования. Армирование пластинчатых элементов.
Задание расчетной схемы монолитного железобетонного перекрытия с капителями по индивидуальному заданию преподавателя
Задание нагрузок. Создание РСУ
Создание комбинаций загружений Управление расчетом.
Панели Визуализация и Фильтры отображения. Документирование исходных данных и результатов расчета. Армирование пластинчатых элементов.
Подготовка данных расчета для выполнения чертежей армирования перекрытия Анализ результатов расчета и деформаций и подбор арматуры в монолитном железобетонном пе-
рекрытии с капителями по рекомендациям преподавателя
3.Особенности проектирования и расчета железобетонных конструкций большепролетных зданий
исооружений.
Особенности проектирования и расчета железобетонных конструкций большепролетных зданий и сооружений. Особенности построения расчетной схемы. Особенности моделирования воздействий на
6
большепролетные здания и сооружения. Анализ результатов расчета.
Моделирование большепролетных конструкций в программе SCAD OFFICE: купола, оболочки различной кривизны.
Создание расчетной модели железобетонного купола методами SCAD (по заданию преподавателя) Создание поверхностей вращения методами SCAD (по заданию преподавателя)
Создание параметрически заданных поверхностей в системе SCAD (по заданию преподавателя) Создание поверхностей вращения по заданной формуле в системе SCAD (по заданию преподава-
теля)
4. Расчет монолитной фундаментной плиты на естественном основании с учетом развития карста Расчет свайно-плитного фундамента Расчет свайного ростверка
Основные принципы расчета монолитной железобетонной фундаментной плиты на естественном основании в программе SCAD OFFICE на плоскости.
Задание расчетной схемы монолитной железобетонной фундаментной плиты на естественном основании по индивидуальному заданию преподавателя.
Моделирование естественного основания методами методами SCAD (коэффи-циенты постели, законтурные элементы)
Задание нагрузок. Создание РСУ
Создание комбинаций загружений Управление расчетом.
Панели Визуализация и Фильтры отображения. Документирование исходных данных и результатов расчета. Армирование пластинчатых элементов.
Подготовка данных расчета для выполнения чертежей армирования монолитной железобетонной фундаментной плиты на естественном основании
Анализ результатов расчета и деформаций и подбор арматуры в монолитной железобетонной фундаментной плите по рекомендациям преподавателя
5. Особенности проектирования и расчета железобетонных конструкций высотных зданий и сооружений.
Особенности проектирования и расчета конструкций зданий и сооружений с учетом геометрической и физической нелинейности.Виды геометрической нелинейности конструкции. Расчет конструкций с учетом геометрической нелинейности. Физическая нелинейность. Расчет конструкций зданий и сооружений с учетом физической нелинейности. Управление нелинейным расчетом. Анализы результатов расчета. Расчет конструкций зданий и сооружений на действие прогрессирующего разрушения.
Особенности проектирования и расчета железобетонных конструкций высотных зданий и сооружений. Особенности построения расчетной схемы. Особенности моделирования воздействий на высотные здания и сооружения. Анализ результатов расчета.
Основные принципы построения пространственной модели монолитного железобетонного каркаса здания в программе SCAD OFFICE путем задания расчетной схемы в программе «Форум».
Задание расчетной схемы монолитного железобетонного каркаса здания по индивидуальному заданию преподавателя в программе «Форум»
Импорт полученной схемы в SCAD OFFICE. Задание нагрузок.
Создание РСУ Создание комбинаций загружений Управление расчетом.
7
Панели Визуализация и Фильтры отображения.
Cоздание групп армирования: стержневые элементы (колонны), пластинчатые элементы (перекрытия)
Армирование стержневых и пластинчатых элементов. Документирование исходных данных и результатов расчета
Проверка сходимости результатов расчета на плоскости и в пространственной модели. Выводы.
6. SCAD OFFICE. Реализация СНиП в проектирующих программах.
Программа АРБАТ. Программа КРИСТАЛЛ. Программа ВЕСТ. Программа КАМИН. Программа МОНОЛИТ. Программа КРОСС.
Расчет несущей способности кирпичного простенка в программе «Камин» по заданию преподава-
теля.
Расчет несущей способности железобетонной несущей перемычки в программе «Камин» по заданию преподавателя.
7. Особенности проектирования и расчета конструкций зданий и сооружений с учетом геометрической и физической нелинейности.
Виды геометрической нелинейности конструкции. Расчет конструкций с учетом геометрической нелинейности. Физическая нелинейность. Расчет конструкций зданий и сооружений с учетом физической нелинейности. Управление нелинейным расчетом. Анализы результатов расчета.
Расчет конструкций зданий и сооружений на действие прогрессирующего разрушения.
8. Определение НДС конструкций с учетом истории нагружения.
Учет этапов монтажа конструкций при определении конечного НДС элементов. Моделирование процесса возведения здания.
Вариационное проектирование.
1.3 Порядок освоения материала
Материал дисциплины изучается в соответствии с порядком, определённым в следующей таблице:
|
|
Таблица 1 |
|
Порядок освоения дисциплины |
|
|
|
|
№ |
Раздел дисциплины |
№№ предшествующих разделов |
|
|
|
1 |
Расчет многоэтажной железобетонной рамы с учетом сейсмиче- |
- |
|
ских воздействий |
|
|
|
|
2 |
Расчет монолитного железобетонного перекрытия с капителями |
1 |
|
|
|
3 |
Особенности проектирования и расчета железобетонных конст- |
1, 2 |
|
рукций большепролетных зданий и сооружений |
|
|
|
|
4 |
Расчет монолитной фундаментной плиты с учетом развития кар- |
1, 2, 3 |
|
ста |
|
|
|
|
5 |
Особенности проектирования и расчета железобетонных конст- |
1, 2, 3 |
|
рукций высотных зданий и сооружений |
|
|
|
|
6 |
SCAD OFFICE. Реализация СНиП в проектирующих программах |
1, 2, 3 |
|
|
|
8
7 |
Особенности проектирования и расчета конструкций зданий и со- |
4, 5 |
|
оружений с учетом геометрической и физической нелинейности |
|
|
|
|
8 |
Определение НДС деревянных конструкций с учетом истории на- |
4, 5 |
|
гружения |
|
|
|
|
9
2. Методические указания по подготовке к лекциям
2.1 Общие рекомендации по работе на лекциях
Лекция является главным звеном дидактического цикла обучения. Ее цель — формирование основы для последующего усвоения учебного материала. В ходе лекции преподаватель в устной форме, а также с помощью презентаций передает обучаемым знания по основным, фундаментальным вопросам изучаемой дисциплины.
Назначение лекции состоит в том, чтобы доходчиво изложить основные положения изучаемой дисциплины, ориентировать на наиболее важные вопросы учебной дисциплины и оказать помощь в овладении необходимых знаний и применения их на практике.
Личное общение на лекции преподавателя со студентами предоставляет большие возможности для реализации образовательных и воспитательных целей.
При подготовке к лекционным занятиям студенты должны ознакомиться с презентаций, предлагаемой преподавателем, отметить непонятные термины и положения, подготовить вопросы с целью уточнения правильности понимания. Рекомендуется приходить на лекцию подготовленным, так как в этом случае лекция может быть проведена в интерактивном режиме, что способствует повышению эффективности лекционных занятий.
2.2Общие рекомендации при работе с конспектом лекций
Входе лекционных занятий необходимо вести конспектирование учебного материала. Конспект помогает внимательно слушать, лучше запоминать в процессе осмысленного записывания, обеспечивает наличие опорных материалов при подготовке к семинару, зачету, экзамену.
Полезно оставить в рабочих конспектах поля, на которых делать пометки из рекомендованной литературы, дополняющие материал прослушанной лекции, а также подчеркивающие особую важность тех или иных теоретических положений.
Вслучае неясности по тем или иным вопросам необходимо задавать преподавателю уточняющие вопросы. Следует ясно понимать, что отсутствие вопросов без обсуждения означает в большинстве случаев неусвоенность материала дисциплины.
2.3Общие рекомендации по изучению материала лекций
Раздел 1. Расчет многоэтажной железобетонной рамы с учетом сейсмических воздействий.
Цель - вызвать интерес к изучению курса, сформировать представление о расчете железобетонных конструкций по плоской расчетной схеме с учетом особых динамических воздействий.
Рассматриваются вопросы идеализации расчетной схемы при автоматизированном проектировании и расчете железобетонных конструкций. Изучается моделирование физико-механических свойств элементов, способы задания жесткостей элементам. Рассматриваются виды идеализации опорных закреплений и примыканий элементов к узлам, способы ввода связей, шарниров. Изучаются виды нагрузок, действующие на конструкции зданий и сооружений в условиях сейсмической активности, рассматривается процесс моделирования нагрузок в расчетной схеме.
Раздел 2. Расчет монолитного железобетонного перекрытия с капителями.
Цель: сформировать представление о расчете железобетонных конструкций по плоской расчетной схеме.
Рассматриваются вопросы идеализации расчетной схемы при автоматизированном проектирова-
10