Строительные конструкции

А. А. Фролов
А. А. Фролов

СТРОИТЕЛЬНЫЕ 
КОНСТРУКЦИИ 

Допущено Министерством образования Республики Беларусь 

в качестве учебного пособия для учащихся учреждений 
образования, реализующих образовательные программы 

среднего специального образования 

по специальностям «Промышленное и гражданское  

строительство», «Производство строительных 

изделий и конструкций»»

2-е издание, стереотипное
2-е издание, стереотипное

Минск
Минск
РИПО
РИПО
2022
2022

УДК 624.04
ББК 38.5

Ф11

А в т о р:

преподаватель спецдисциплин УО «Витебский государственный 

технический колледж» А. А. Фролов

Р е ц е н з е н т ы:

цикловая комиссия строительных конструкций филиала  
Белорусского национального технического университета 

«Минский государственный архитектурно- 
строительный колледж» (К. К. Лобатенко);
доцент кафедры строительных конструкций  

УО «Полоцкий государственный университет»  

кандидат технических наук, доцент А. С. Аль Нахди

Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или 

любой ее части не может быть осуществлено без разрешения издательства.

Ф11

Фролов, А. А.

Строительные конструкции : учеб. пособие / А. А. Фролов. – 

2-е изд., стер. – Минск : РИПО, 2022. – 282 с. : ил.

ISBN 978-985-7253-53-1.

В учебном пособии даны общие сведения о строительных конструкВ учебном пособии даны общие сведения о строительных конструк
циях, области их применения, основные положения расчета строительциях, области их применения, основные положения расчета строительных конструкций и оснований. Рассмотрены металлические, деревянных конструкций и оснований. Рассмотрены металлические, деревянные, каменные и бетонные конструкции. Представлены система расчета 
ные, каменные и бетонные конструкции. Представлены система расчета 
элементов конструкций, способы их соединения и конструирования.
элементов конструкций, способы их соединения и конструирования.

Предназначено для учащихся учреждений среднего специального 
Предназначено для учащихся учреждений среднего специального 

образования по специальностям «Промышленное и гражданское строиобразования по специальностям «Промышленное и гражданское строительство», «Производство строительных изделий и конструкций».
тельство», «Производство строительных изделий и конструкций».

УДК 624.04

ББК 38.5

ISBN 978-985-7253-53-1 
               © Фролов А. А., 2020

 
 
 
               © Оформление. Республиканский институт

 
 
 
                    профессионального образования, 2020

ПРЕДИСЛОВИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ

Главная цель учебной дисциплины «Строительные конструк
ции» – обучение учащихся основам расчета и проектирования 
конструкций, оснований и фундаментов, с которыми наиболее 
часто приходится иметь дело в строительной практике. Учебное 
пособие адресовано техникам-строителям базового уровня, поэтому речь пойдет о наиболее простых и в то же время широко 
распространенных строительных конструкциях и их элементах, 
используемых в зданиях и сооружениях. 

Данная учебная дисциплина опирается на знания, получен
ные при изучении многих учебных дисциплин, но теснее всего 
связана с учебными дисциплинами «Строительные материалы и 
изделия», «Гражданские и промышленные здания», «Инженерная 
графика», «Техническая механика». 

Сопротивление материалов, входящее в раздел «Техническая 

механика», является элементарной теорией о прочности. Эта 
учебная дисциплина ближе всего к строительным конструкциям 
с точки зрения главной цели – выполнения расчета для обеспечения надежной работы отдельных конструкций и сооружений 
в целом. Основное отличие заключается в том, что в сопротивлении материалов рассматриваются абсолютно упругие и однородные материалы, а в строительных конструкциях – и неоднородные (например, железобетон), и не обязательно абсолютно 
упругие (бетон, кирпич), а также физико-механические свойства 
материалов с помощью лабораторных и других испытаний. Для 
строительных конструкций прежде всего важны прочностные 
характеристики строительных материалов и базирующиеся на 
этой основе расчетные формулы. 

Учебная дисциплина «Гражданские и промышленные зда
ния» занимается основами архитектурно-строительного проек

Предисловие

тирования, конструктивными элементами зданий и способами 
их соединений, не вникая глубоко в вопросы обеспечения их 
прочности, которые являются главной задачей учебной дисциплины «Строительные конструкции». 

Строительные конструкции также тесно связаны с учебными 

дисциплинами «Экономика строительства» и «Технология строительного производства». Первая решает вопросы экономичности и целесообразности при проектировании конструкций, 
а вторая – удобства их изготовления, монтажа и транспортирования.

В учебном пособии излагаются основы расчета строительных 

конструкций, рассматриваются металлические, деревянные, каменные и армокаменные, бетонные и железобетонные конструкции, основания и фундаменты зданий и сооружений.

ГЛАВА 1. 
ГЛАВА 1. 

ОСНОВЫ РАСЧЕТА  
ОСНОВЫ РАСЧЕТА  
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОИТЕЛЬНЫХ  
1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОИТЕЛЬНЫХ  
КОНСТРУКЦИЯХ. ОБЛАСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
КОНСТРУКЦИЯХ. ОБЛАСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1.1. История развития строительных конструкций 
1.1.1. История развития строительных конструкций 

и современные достижения науки
и современные достижения науки

Строительные конструкции развиваются по мере развития 

производительных сил в обществе.

Каменные конструкции. Это наиболее древние конструкции, 

поскольку простейшие их виды можно было выполнять примитивными инструментами. Во многих странах сохранилось большое количество памятников каменного зодчества (крепости, соборы, дворцы, кремли и т. д.). Каменные конструкции возводили 
из имеющихся на местах материалов. Позже для этих конструкций применяли естественный камень, кирпич (как сырец, так 
и обожженный). Многие годы кирпич был основным стеновым 
материалом. За период 1930–1950-х гг. значительно расширилась 
область применения кирпичных стен, было внедрено армирование кирпичной кладки на основе теории расчета армокаменных 
конструкций. Дальнейшее развитие каменных конструкций идет 
по пути освоения и внедрения более эффективных каменных материалов и крупноразмерных конструкций.

Деревянные конструкции. В XII–XVIII вв. в Москве, Киеве, 

Новгороде и других городах были созданы рубленые крепостные 
сооружения и церкви. С начала XIX в. до настоящего времени сохранились треугольные фермы многоригельной системы покрытия Московского манежа, пролетом около 50 м (1817 г.); перекрытия Большого и Малого театров в Москве и др. В XVIII–XIX вв. 
деревянные конструкции широко применялись в инженерных 

Глава 1.  Основы расчета строительных конструкций 

сооружениях: плотинах, шлюзах, мостах, а также при строительстве промышленных и общественных зданий.

Однако несмотря на относительно высокую прочность, лег
кую обрабатываемость, малую массу и другие положительные 
качества деревянных конструкций, их применение ограничено 
из-за необходимости экономии древесины для других отраслей 
народного хозяйства.

Металлические конструкции. Металл в строительных кон
струкциях применялся с начала XII в. для связей и затяжек в уникальных по тому времени сооружениях (дворцах, церквях и т. д.).

В XVII – начале XIX в. применялись наслонные металличе
ские стропила и купольные конструкции церквей. До настоящего 
времени сохранились отдельные здания: каркас купола Казанского собора в Санкт-Петербурге, перекрытие старого кремлевского дворца в Москве. В XVIII в. появились чугунные мосты и 
конструкции перекрытий гражданских и промышленных зданий. 
Чугунная арка пролетом 30 м выполнена в перекрытии Александринского театра в Санкт-Петербурге.

Во второй половине XIX в. значительное развитие в России 

получило металлическое мостостроение в связи с ростом сети 
железных дорог.

В современном строительстве металлические конструкции 

применяют в сооружениях с большими пролетами и высотами, а 
также в специальных сооружениях (резервуарах, мачтах, трубопроводах большого диаметра и т. д.), где они экономически более 
эффективны, чем конструкции из других материалов.

Дальнейшее совершенствование металлических конструк
ций связано с внедрением сталей высокой и повышенной прочности, алюминиевых сплавов, новых типов профилей и методов 
сварки.

Бетонные и железобетонные конструкции. Железобетонные 

конструкции начали применять в середине XIX в. Первые железобетонные конструкции (плиты, балки, колонны) появились 
в 1860–1880-е гг. в наиболее развитых капиталистических странах. В России железобетонные конструкции впервые применены 
в 1886 г. В советский период их сначала использовали в гидротехническом и промышленном строительстве. С 1928 г. начали 
применять сборные железобетонные конструкции, а с 1931 г. – 
внедрять предварительно напряженный железобетон.

1.1. Общие сведения о строительных конструкциях. Область их применения 

Особенно большое применение получил железобетон после 

Великой Отечественной войны. Была создана новая отрасль народного хозяйства – промышленность сборного железобетона, 
которая стала индустриальной базой современного строительства. В настоящее время железобетонные конструкции занимают 
ведущее место в строительстве.

1.1.2. Область применения современных 
1.1.2. Область применения современных 

строительных конструкций
строительных конструкций

Современные строительные конструкции – металлические 

(преимущественно стальные); бетонные и железобетонные; каменные и армокаменные; конструкции из дерева и пластмасс.

Металлические конструкции применяют в каркасах промыш
ленных зданий с пролетом, как правило, 30 м и более и оборудованных кранами большой грузоподъемности, а также в спортивных сооружениях, выставочных павильонах, театрах, рынках, 
ангарах, авиасборочных цехах и лабораториях, башнях, мачтах и 
мостах, резервуарах, газгольдерах, бункерах, трубопроводах большого диаметра и т. д. 

Железобетонные конструкции используют в каркасах про
мышленных зданий пролетом до 24 м и шагом колонн до 12 м, 
в сборно-монолитных оболочках для покрытий с сеткой колонн 
18 × 24 м и 18 × 30 м, а также в жилищном и гражданском строительстве, строительстве многоэтажных производственных зданий, подземных сооружений (шахты, метро, тоннели), гидротехническом строительстве (плотины, дамбы), мостостроении, 
арочных конструкциях пролетом до 50 м, трубопроводах малого 
диаметра, в специальных сооружениях (силосы, бункеры, бассейны, дымовые трубы, доменные печи, подпорные стенки) и т. д. 

Деревянные конструкции применяют преимущественно в 

сельской местности и лесных районах, в цехах с агрессивной средой, во временных сооружениях, складских помещениях и т. д. 
Основные деревянные конструкции – это стены, перегородки, 
стойки перекрытия и покрытия, кровли, фундаменты, окна, двери, балки, фермы, арки, рамы, полы, ограждения и т. д.

 Каменные и армокаменные конструкции используют в граж
данском и промышленном строительстве. Из камней выполняют 
стены, перегородки, столбы, карнизы, подпорные стенки, арочные конструкции, фундаменты и т. д.

Глава 1.  Основы расчета строительных конструкций 

Требования, предъявляемые к строительным конструкциям:
 
• экономичность – основана на целесообразном использо
вании свойств применяемых материалов и рациональном их расходовании, а также зависит от трудовых затрат и затрат на транспортирование;

 
• индустриальность строительства – связана с максималь
ным применением унифицированных сборных изделий и конструкций заводского изготовления;

 
• гармоничное соответствие архитектурных и конструктив
ных форм их функциональному назначению;

 
• техническая эстетика в оформлении интерьера здания и 

отдельных его помещений;

 
• прочность, жесткость, морозостойкость, долговечность 

конструкций, теплоизоляция наружных ограждений. 

1.1.3. Основные принципы конструирования
1.1.3. Основные принципы конструирования

При проектировании конструкций необходимо учитывать 

следующие принципы:

а) конструктивные решения должны быть органически увя
заны с архитектурным образом здания;

б) конструктивная схема здания должна предусматривать 

наивыгоднейшее распределение действующих в нем сил и нагрузок; 

в) конструкции должны обеспечивать прочность, жесткость, 

устойчивость здания и отдельных его частей;

г) конструкции должны отвечать требованиям удобства, це
лесообразности и экономичности;

д) экономичность конструкций должна достигаться не за 

счет снижения качества, а за счет применения новых экономичных материалов и расчетов, путем рационализации конструктивных схем, рациональной организации работ, индустриализации, 
комплексной механизации, снижения сроков строительства;

е) конструкции, применяемые в строительстве, должны быть 

изготовлены преимущественно из местных строительных материалов.

1.1.4. Унификация и стандартизация в строительстве
1.1.4. Унификация и стандартизация в строительстве

Основой унификации и стандартизации служит Единая 

модульная система (ЕМС). Она представляет собой совокуп

1.2. Основные положения расчета строительных конструкций и оснований 

ность правил, координации размеров, объемно-планировочных 
и конструктивных элементов зданий на базе единого модуля 
(1 М = 100 мм).

Укрупненный (доборный) модуль для жилых зданий 3 М = 

= 300 мм; для общественных – 6 М = 600 мм.

Исходя из этих модулей, рекомендуются следующие шаги и 

пролеты зданий: для жилых – 2,7, 3,0, 3,6, 4,8, 5,4, 6,0, 6,6, 7,2 м; 
для общественных – 3,0, 3,6, 4,8, 6,0, 7,2, 9,0, 12,0, 15,0, 18,0, 
24,0 м.

Единая модульная система предусматривает три типа разме
ров: номинальный, конструктивный, натуральный.

Номинальный размер – это расстояние между модульными 

координационными осями здания, а также условные размеры 
конструктивного элемента, включающие соответствующие части 
швов и зазоров.

Конструктивный размер – это проектный размер элемента, 

он меньше номинального на величину нормативных швов и зазоров. 

Натуральный размер – это размер изготовленного элемента с 

учетом соответствующего допуска.

? Вопросы для самопроверки
Вопросы для самопроверки

1. Перечислите этапы развития строительных конструкций.
2. Изложите основные требования, предъявляемые к строительным 
конструкциям.
3. Укажите рациональные области применения металлических, железобетонных, деревянных, каменных и армокаменных конструкций.
4. Перечислите основные принципы конструирования.
5. Охарактеризуйте три типа размеров ЕМС.

1.2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА  
1.2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА  
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ОСНОВАНИЙ
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ОСНОВАНИЙ

1.2.1. Задачи расчета строительных конструкций
1.2.1. Задачи расчета строительных конструкций

Расчет строительных конструкций должен обеспечивать их 

надежность в процессе работы и эксплуатации на весь установ

Глава 1.  Основы расчета строительных конструкций 

ленный срок. Он заключается в составлении расчетных схем и 
определении внутренних усилий (М, V или Q, N), в выборе материала, установлении рациональной формы элемента и размеров 
сечения, в выборе марки камня, класса и марки бетона и арматуры, количества и схемы размещения арматуры.

1.2.2. Предельные состояния
1.2.2. Предельные состояния

Предельное состояние – это такое состояние конструкции, 

после достижения которого конструкция перестает удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям.

Цель расчета по предельным состояниям – не допустить воз
можности возникновения предельного состояния во всей конструкции и ее частях в процессе изготовления, транспортирования, монтажа. 

Различают две группы предельных состояний.
1. По потере несущей способности и непригодности к эксплуа
тации. Данная группа характеризуется такими качествами, как 
потеря устойчивости формы и положения; изменения (разрушения) любого характера; качественное изменение конфигурации; 
появление текучести материала, сдвигов соединений, ползучести; чрезмерное раскрытие трещин.

2. По непригодности к нормальной эксплуатации. Данная груп
па характеризуется появлением деформаций: прогибов, осадок, 
углов поворота, углов перекоса, колебаний; образованием или 
раскрытием трещин.

Расчет по предельным состояниям первой группы должен га
рантировать, что максимальное усилие, возникающее в элементе 
под действием нагрузки, будет меньше или равно его минимальной несущей способности. В основу любой формулы заложено 
сравнение возникающих в элементе напряжений с расчетными 
сопротивлениями.

Различают два вида расчета конструкций:
 
• определение или проверка несущей способности существу
ющего элемента;

 
• подбор сечения при проектировании.
Расчет по предельным состояниям второй группы, т. е. по 

деформациям, сводится к определению в конструкции фактических деформаций и сравнению их с допустимыми, приведенными в нормах.