Строительные конструкции

СТРОИТЕЛЬНЫЕ 
КОНСТРУКЦИИ

УЧЕБНОЕ  ПОСОБИЕ

Е.П. СЕРБИН, В.И. СЕТКОВ

Москва
РИОР
ИНФРА-М

Допущено Госстроем России в качестве 
учебного пособия для студентов 
средних специальных учебных заведений, 
обучающихся по специальности 
 «Строительство и эксплуатация 
зданий и сооружений»

УДК 624.0(075.8) 
ББК 38.5я73 
 
С32 

© Е.П. Сербин, 
В.И. Сетков

Сербин Е.П., Сетков В.И.
Строительные конструкции : учебное пособие /  
Е.П. Сербин, В.И. Сетков. — Москва : РИОР : ИНФРА-М,  
2020. — 236 с. — (СПО). — DOI: https://doi.org/10.12737/1107
ISBN 978-5-369-00011-3 (РИОР)
ISBN 978-5-16-009434-2 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-100517-0 (ИНФРА-М, online)

С32 

В учебном пособии в краткой и доступной форме рассмотрены все основные вопросы, предусмотренные государственным образовательным стандартом и учебной программой по дисциплине «Строительные конструкции». 
Книга позволит быстро получить основные знания по предмету, а также качественно подготовиться к зачету и экзамену.
Рекомендуется всем изучающим дисциплину «Строительные конструкции» в средних и высших учебных заведениях.
УДК 624.0(075.8)
ББК 38.5я73

Оригинал-макет подготовлен в Издательском Центре РИОР.
Подписано в печать 22.10.2019. Формат 70×100/32. 
Бумага офсетная. Гарнитура «Newton». Печать цифровая.
Усл. печ. л. 9,51. Уч.-изд. л. 12,2.
Доп. тираж 50 экз. Заказ 00000. 
Цена свободная.
ТК 73930 — 1069046 — 221019
ООО «Издательский Центр РИОР»
127282, Москва, ул. Полярная, д. 31В.
Тел.: (495) 280-38-67. Факс: (495) 280-36-29
E-mail: info@riorp.ru     https://www.riorpub.com
ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
127282, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1.
Тел.: (495) 280-15-96. Факс: (495) 280-36-29.
E-mail: books@infra-m.ru     http://www.infra-m.ru 
Отпечатано в типографии 
ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
127282, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1
Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11

ISBN 978-5-369-00011-3 (РИОР)
ISBN 978-5-16-009434-2 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-100517-0 (ИНФРА-М, online)

1. Общие положения

1.1. Классификация 
строительных конструкций

Строительные конструкции возможно проклассифицировать их по следующим признакам:
1) по геометрическому признаку конструкции принято 
разделять на массивы, брусья, плиты, оболочки (рис. 1.1) 
и стержневые системы (рис. 1.3):

Рис. 1.1. Классификация конструкций 
по геометрическому признаку: 
а) массив; б) брус; в) плита; г) оболочка

массив — конструкция, в которой все размеры достаточно значительны и одного порядка, например у 
фундамента размеры могут быть такими: а = 1,8 м; b = 
1,2 м; h = 1,5 м;
брус — элемент, в котором два размера во много раз 
меньше третьего, т.е. они разного порядка: b << l, h << l.

•

•

Брус с ломаной осью принято называть простейшей рамой, а с криволинейной осью — аркой (рис. 1.2, а, б);

Рис. 1.2. Разновидности брусьев: а) рама; б) арка

плита — элемент, в котором один размер во много раз 
меньше двух других: h << а, h << l. Плита является частным случаем более общего понятия — оболочки, которая в отличие от плиты имеет криволинейное очертание (рис. 1.1, г);
стержневые системы представляют собой геометрически неизменяемые системы стержней, соединенных 
между собой шарнирно или жестко. К ним относятся 
строительные фермы (балочные или консольные) 
(рис. 1.3);

Рис. 1.3. Примеры простейших стержневых систем: 
а) балочная ферма; б) консольная ферма

2) с точки зрения статики конструкции делятся на статически определимые и статически неопределимые. К первым относятся системы (конструкции), усилия или напряжения в которых могут быть определены только из уравне
•

•

ний статики (уравнений равновесия), ко вторым — такие, 
для которых одних уравнений статики недостаточно;
3) по используемым материалам конструкции делятся 
на стальные, деревянные, железобетонные, бетонные, 
каменные (кирпичные);
4) с точки зрения напряженно-деформированного состояния, т.е. возникающих в конструкциях внутренних 
усилий, напряжений и деформаций под действием внешней нагрузки. Подробнее о стадиях напряженно-деформированных состояний будет сказано в соответствующих 
главах.

1.2. Материалы для строительных конструкций 
и рекомендации по их применению

Строительная практика имеет дело с большой номенклатурой строительных материалов, как конструкционных, так и изоляционных и отделочных. Наиболее 
распространены в качестве конструкционных материалов, т.е. применяются для несущих конструкций, сталь, 
железобетон, древесина и кирпич (камень).
Материалы для проектируемых конструкций принимаются с учетом рекомендаций строительных норм и 
правил (СНиП), указания которых детализируются соответствующими сводами правил (СП). Строительные нормы и правила, по которым производится расчет строительных конструкций, состоят из нескольких глав в соответствии с рассматриваемым материалом:
СНиП II-23-81* «Стальные конструкции»;
СНиП II-24-74 «Алюминиевые конструкции»;
СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции»;
СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения»;
СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции».

•
•
•
•

•

Сталь широко используется для строительства большепролетных и высотных зданий и сооружений (L > 24 м, 
H > 10 м), а также при тяжелых и подвижных нагрузках в 
промышленных цехах. Она имеет широкое распространение и в небольших зданиях, особенно в тех случаях, когда 
ставится цель уменьшить вес конструкций или подчеркнуть их архитектурную выразительность.
В металлических конструкциях применяются: прокатная сталь — более 95%; отливки из стали и серого чугуна — менее 1%; алюминиевые сплавы — менее 5%. В дальнейшем будут рассмотрены главным образом конструкции, выполняемые из стальных прокатных профилей. 
Существующие строительные нормы «Стальные конструкции» предусматривают применение тринадцати сталей — от С235 до С590. Наиболее распространенными в 
простых инженерных сооружениях являются С235, С245, 
С275, С345.
Железобетон, в особенности сборный, в отечественной строительной практике имеет широкое распространение, применяется наравне со сталью, за исключением 
тех областей, где его использование нецелесообразно или 
невозможно.
Исходными материалами для железобетона являются 
бетон и арматура. Для обычных, ненапрягаемых железобетонных конструкций наиболее часто используются 
бетоны В15, В20, В25, В30; арматура А400 (А-III, А400С), 
А500 (А500С), А300 (А-II), В500 (Вр-I, В500С).
Кирпич (камень) имеет преимущества перед другими 
материалами потому, что является одновременно несущим, теплоизоляционным и отделочным материалом и в 
то же время удовлетворяет требованиям пожарной безопасности, капитальности и простоты возведения.
Строительные нормы «Каменные и армокаменные 
конструкции» рекомендуют применение девятнадцати марок кирпича, бетонных и природных камней марок от 4 до 

1000 и восьми марок раствора — от 4 до 200. В большинстве 
зданий и сооружений используются марки кирпича — 50, 
75, 100, 125 и раствора — 50, 75, 100.
Древесина является одним из древнейших строительных материалов, имеет ряд ценных свойств: простота заготовки и обработки, высокие теплотехнические свойства, высокая стойкость к большинству видов химической агрессии, возможность склеивания маломерных 
досок и фанеры. Древесина и изделия из нее имеют сравнительно высокие прочностные показатели при небольшом весе.
В условиях нашей страны чаще всего для этих целей 
применяют сосну, ель, лиственницу.

1.3. Требования к строительным конструкциям 
и общие принципы их проектирования

Все строения можно поделить на здания и сооружения. Здания, в свою очередь, подразделяются на гражданские (жилые и общественные) и производственные (промышленные и сельскохозяйственные). К сооружениям 
относят инженерные постройки (объекты), предназначенные для выполнения каких-либо технических задач.
В курсе «Строительные конструкции» рассматривают 
главным образом несущие конструкции зданий и сооружений, которые воспринимают силовые и другие воздействия и передают их на нижележащие конструкции, 
затем на фундаменты и, наконец, на грунт. Несущие конструкции должны отвечать требованиям, предъявляемым 
к самим зданиям и сооружениям в отношении долговечности, огнестойкости, индустриальности, унификации 
и др.
Не останавливаясь на подробном описании всех 
предъявля емых к конструкциям требований, которые являются предметом изучения других дисциплин, ограни

чимся рассмотрением такого свойства, как надежность, 
т.е. способность конструкции сохранять свои эксплуатационные качества в течение всего срока службы сооружения, а также в период ее транспортирования с завода на 
строительную площадку и в момент монтажа. Главным 
показателем надежности несущей конструкции является 
безопасная (безаварийная) ее работа под действием внешних нагрузок и различных воздействий, возникающих 
при эксплуатации (температурных, коррозионных, сейсмических и др.). С понятиями надежности и безопасной 
работы конструкций тесно связаны такие более частные 
проявления этих свойств, как прочность, жесткость и устойчивость, которые относятся как к зданиям и сооружениям в целом, так и к отдельно взятым несущим конструкциям. 
Понятие прочности можно определить как неразрушаемость конструкции в течение всего периода ее эксплуатации (подробнее см. в главе 2.1).
Когда говорят о жесткости конструкции, прежде всего имеют в виду сопротивляемость деформациям, например прогибам или поворотам сечения. Такие деформации 
происходят в направлении действия нагрузок. Если они 
превосходят какие-то значения, установленные нормами, то говорят о недостаточной жесткости или чрезмерной гибкости.
Устойчивость — это сохранение формы конструкции. 
Так, в случае потери устойчивости конструкция, которая 
до приложения нагрузки имела одну форму, например 
прямолинейную, после приложения нагрузки принимает 
другую — криволинейную. Деформации, возникающие 
при потере устойчивости, в отличие от изгиба, как правило, не совпадают с плоскостью действия нагрузок (подробнее см. в главе 2.2).

2. Основы расчета 
строительных конструкций 
и оснований (по предельным 
состояниям)

2.1. Понятие о предельных состояниях 
строительных конструкций

Существующие строительные нормы предписывают 
вести расчет строительных конструкций на силовые воздействия по методу предельных состояний.
Предельными называются такие состояния для здания, сооружения, а также основания или отдельных конструкций, при которых они перестают удовлетворять 
заданным эксплуатационным требованиям, а также требованиям, заданным при их возведении. Далее везде по тексту в целях его сокращения будет говориться только о 
конструкциях и зданиях, имея при этом в виду и сооружения, и основания, и соединения элементов конструкций.
Предельные состояния конструкций (зданий) подразделяются на две группы:
первая группа — по потере несущей способности или непригодности к эксплуатации. Говоря проще, состояния, относящиеся к этой группе, считаются предельными, если в конструкции наступило опасное 
напряженно-деформированное состояние; в худшем 
слу чае — если она по этим причинам разрушилась;
вторая группа — по непригодности к нормальной эксплуатации. Нормальной называется такая эксплуатация 
здания или его конструкции, которая осуществляется 
в соответствии с предусмотренными в нормах или заданиях на проектирование технологическими или бытовыми условиями. Другими словами, возможны слу
•

•

чаи, когда конструкция не потеряла несущей способности, т.е. удовлетворяет требованиям первой группы 
предельных состояний, но ее деформации (например, 
прогибы или трещины) таковы, что нарушают технологический процесс или нормальные условия нахождения людей в помещении.
К предельным состояниям первой группы относятся:
общая потеря устойчивости формы (рис. 2.1, а, б);
потеря устойчивости положения (рис. 2.1, в, г);
хрупкое, вязкое или иного характера разрушение 
(рис. 2.1, д);
разрушение под совместным воздействием силовых 
факторов и неблагоприятных влияний внешней среды 
и др.
К предельным состояниям второй группы относятся 
состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию 
конструкций (зданий) или снижающие их долговечность 
вследствие появлений недопустимых перемещений (прогибов, осадок, углов поворота), колебаний и трещин.

2.2. Расчет строительных конструкций 
по предельным состояниям

Метод расчета строительных конструкций по предельным состояниям имеет своей целью не допустить наступления ни одного из предельных состояний, которые могут 
возникнуть в конструкции (здании) при их эксплуатации в 
течение всего срока службы, а также при их возведении.
В наиболее общем виде суть расчета по предельным 
состояниям заключается в том, чтобы величины усилий, 
напряжений, деформаций, перемещений, раскрытия трещин или величины других факторов и воздействий не превышали предельных значений, установленных нормами проектирования. Другими словами, считается, что предельное 
состояние не наступит, если действительные перечислен
•
•
•

•