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,  
2022. — 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 рас
смотрены все основные вопросы, предусмотренные государственным образовательным стандартом и учебной программой по дисциплине «Строительные конструкции». 

Книга позволит быстро получить основные знания по пред
мету, а также качественно подготовиться к зачету и экзамену.

Рекомендуется всем изучающим дисциплину «Строитель
ные 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 11.04.2022. Формат 70×100/32. 

Бумага офсетная. Гарнитура «Newton». Печать цифровая.

Усл. печ. л. 9,51. Уч.-изд. л. 12,2.

Доп. тираж 100 экз. 

Цена свободная.

ТК 73930 — 1865720 — 110422

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 проклассифи
цировать 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 доста
точно 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.

а

в

б

г

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 геометриче
ски 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 ста
тически определимые и статически неопределимые. К первым относятся системы (конструкции), усилия или напряжения в которых могут быть определены только из уравне
а

а

б

б

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 состо
яния, т.е. возникающих в конструкциях под действием внешней нагрузки внутренних усилий, напряжений и деформаций. 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 но
менклатурой 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).

Своды правил, по которым производится расчет стро
ительных конструкций, состоят из нескольких глав в соответствии с рассматриваемым материалом:

 
• СП 15.13330.2012 Каменные и армокаменные конст
рукции;

 
• СП 16.13330.2017 Стальные конструкции;

 
• СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений;

 
• СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты;

 
• СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конст
рукции. Основные положения;

 
• СП 64.13330.2017 Деревянные конструкции;

 
• СП 128.13330.2016 Алюминиевые конструкции.

Указания по сбору нагрузок даны в СП 20.13330.2016 

Нагрузки и воздействия. 

Выбор применяемых материалов зависит от условий 

эксплуатации сооружений и конструкций. 

Сталь широко используется для строительства боль
шепролетных 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: прокат
ная 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 кон
струкции» предусматривают применение тринадцати сталей — от С235 до С590. Наиболее распространенными в 
простых инженерных сооружениях являются С235, С245, 
С255, С345.

Железобетон, монолитный и сборный, в отечествен
ной 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), А500, 
А240 (А-I), В500, Вр500 (Вр-I).

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 строитель
ных 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 сооруже
ния. 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, ограничимся 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 неразруша
емость конструкции в течение всего периода ее эксплуатации (подробнее см. в главе 2.1).

Когда говорят о жесткости конструкции, прежде все
го 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 зда
ния, 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) подраз
деляются на группы (см. ГОСТ 27751–2014):

 
• первая группа — по потере несущей способности или не
пригодности 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 эксплуа
тации. Нормальной называется такая эксплуатация 
здания или его конструкции, которая осуществляется 
в соответствии с предусмотренными в нормах или заданиях на проектирование. Необходимость расчетов 
по второй группе предельных состояний вызвана тем, 
что возможны случаи, когда конструкции соответ

ствуют требованиям первой группы предельных состояний (прочность обеспечена), но их деформации (прогибы, трещины и т.п.) таковы, что нарушают технологические процессы или нормальные условия эксплуатации.

 
• особые предельные состояния — состояния, возникаю
щие при особых воздействиях и ситуациях (авариях, 
взрывах и т.п.). 
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 фак
торов и неблагоприятных влияний внешней среды и др.
К предельным состояниям второй группы относятся со
стояния, 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 предель
ным 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