Строительные конструкции. Расчет и проектирование

СТРОИТЕЛЬНЫЕ
КОНСТРУКЦИИ

РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Е.П. СЕРБИН
В.И. СЕТКОВ

4-е издание, исправленное и дополненное

Допущено

Государственным комитетом Российской Федерации

по строительству и жилищно-коммунальному комплексу 

в качестве учебника для студентов средних специальных учебных заведений,

обучающихся по специальности 08.02.01

«Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»

Москва

ИНФРА-М

202УЧЕБНИК

УДК 624(075.32)
ББК 38.5я723
 
С32

Сербин Е.П.

С32 
 
Строительные конструкции. Расчет и проектирование : учеб-

ник / Е.П. Сербин, В.И. Сетков. — 4-е изд., испр. и доп. — Москва : 
ИНФРА-М, 2023. — 447 с. — (Среднее профессиональное образова-
ние). — DOI 10.12737/1030129.

ISBN 978-5-16-015382-7 (print)
ISBN 978-5-16-107834-1 (online)
В учебнике излагаются основы проектирования и расчета наиболее 

простых и широко распространенных в строительной практике несущих 
конструкций.

Соответствует требованиям федеральных государственных образова-

тельных стандартов среднего профессионального образования последнего 
поколения.

Рассчитан на студентов и преподавателей строительных колледжей 

и техникумов, а также других средних профессиональных учебных заведе-
ний, ведущих подготовку специалистов по строительным специальностям, 
прежде всего по специальности 08.02.01 «Строительство и эксплуатация 
зданий и сооружений» со всеми ее специализациями базового уровня. Мо-
жет представлять интерес для студентов высшей школы, где дисциплина 
«Строительные конструкции» имеется в учебных планах, но не является 
профилирующей. Может быть полезным для техников-строителей, зани-
мающихся производственной деятельностью или проектным делом в об-
ласти нового строительства или реконструкции в жилищно-коммуналь-
ном комплексе, особенно в малом бизнесе.

УДК 624(075.32)

ББК 38.5я723

Р е ц е н з е н т ы:

Загустина И.А., преподаватель Кировского государственного кол-

леджа строительства, экономики и права (филиала) Московского го-
сударственного университета геодезии и картографии;

Зубова Г.Б., преподаватель Донского строительного колледжа

ISBN 978-5-16-015382-7 (print)
ISBN 978-5-16-107834-1 (online)

© Сербин Е.П., Сетков В.И., 

2005, 2011

© Сербин Е.П., Сетков В.И., 

2021, с изменениями

ПРЕДИСЛОВИЕ

Четвертое издание учебника «Строительные конструкции. Расчет 
и проектирование» переработано с учетом действующих сводов правил (
СП). Вместе с тем внесенные в текст учебника правки не коснулись 
ранее существовавшей структуры учебника. 
Следует отметить, что пользователям сети Интернет сейчас доступны 
актуализированные редакции нормативных документов, 
по указаниям которых осуществляются расчеты и проектирование 
конструкций. Легко найти действующие своды правил и стандарты, 
актуализированные редакции которых содержат принятые на данный 
период времени изменения норм и их дополнения. Поэтому, изучая 
учебную дисциплину «Расчет конструкций» параллельно с настоящим 
учебником, следует знакомиться и с нормами проектирования, 
ссылки на которые даются в учебнике.
По мнению авторов, настоящий учебник отличается от других как 
по содержанию, так и по построению. Большинство учебников 
по расчету строительных конструкций для средних профессиональных 
учебных заведений написаны по аналогии с вузовскими учебниками, 
в которых традиционно выделяется пять частей в зависимости 
от используемых материалов: металлические конструкции, железобетонные 
и бетонные конструкции, деревянные и конструкции 
из пластмасс, каменные и армокаменные конструкции и, наконец, 
несколько обособлено — основания и фундаменты. Многие учебники 
для техникумов и колледжей имеют аналогичную структуру и выполнены 
в виде отдельных книг по каждому из перечисленных материалов.

В предлагаемом учебнике авторы рассматривают строительные 
конструкции в первую очередь не в зависимости от материала, а в зависимости 
от статической схемы работы: сжатые, изгибаемые, стержневые 
и т.д. Здесь сначала указывается на общие для всех конструкций 
подходы к расчету на базе теории сопротивления материалов, 
а затем уже материал рассматривается как частное проявление тех 
или иных свойств конструкций. Более того, авторы поставили в качестве 
основной цели объединить учебный материал всего курса 
«Строительные конструкции» в одной книге, что вполне оправдано 
и имеет ряд преимуществ. С одной стороны, из учебника исключены 
некоторые теоретические подходы и расчеты сложных инженерных 
сооружений, информация о которых «избыточна» при изучении ба-
зового курса студентами среднего профессионального учебного за-
ведения. С другой стороны, исключено дублирование тех или иных 
сведений.

Таким образом, предлагаемый учебник ориентирован на конкрет-
ного адресата — будущего техника-строителя базового уровня.
В соответствии с Федеральным государственным образователь-
ным стандартом среднего профессионального образования по спе-
циальности 08.02.01 «Строительство и эксплуатация зданий и соору-
жений» учебная дисциплина «Строительные конструкции» входит 
в состав междисциплинарного курса (МДК). В результате ее изуче-
ния студенты освоят блок компетенций и будут:
• знать стандарты по проектированию строительных конструк-
ций, виды и основные прочностные и эксплуатационные свойства 
строительных материалов, структуру расчетных формул, конструк-
тивные системы зданий, основные узлы сопряжений конструкций 
зданий; 
• уметь подбирать строительные конструкции для разработки 
архитектурно-строительных чертежей, определять действующие 
на конструкции нагрузки, по конструктивным схемам строить рас-
четные схемы и выполнять статический расчет конструкций, прове-
рять несущую способность и подбирать сечения конструкций и их 
элементов на действие приложенных нагрузок, выполнять расчеты 
соединений элементов конструкций; 
• иметь практический опыт выполнения расчетов по проекти-
рованию строительных конструкций и оснований, выполнения чер-
тежей рассчитанных конструкций и их узлов.

ВВЕДЕНИЕ

«Строительные конструкции» как учебная дисциплина специаль-
ного цикла в соответствии с Государственным образовательным стан-
дартом среднего профессионального образования в качестве основ-
ной своей цели имеет обучение студентов указанного уровня основам 
расчета и проектирования конструкций, оснований и фундаментов, 
с которыми наиболее часто приходится иметь дело в строительной 
практике.
Учебник адресован техникам-строителям базового уровня, по-
этому речь пойдет о наиболее простых и в то же время широко рас-
пространенных строительных конструкциях, используемых в здани-
ях и сооружениях.
Дисциплина «Строительные конструкции», как и другие, опира-
ется на данные многих учебных дисциплин, но теснее всего связана 
с такими, как «Техническая механика», «Строительные материалы» 
и «Архитектура зданий».
«Техническая механика», и прежде всего «Сопротивление материа-
лов» как ее часть, является элементарной теорией о прочности, она 
ближе всего к «Строительным конструкциям» с точки зрения глав-
ной цели — выполнения расчета для обеспечения надежной работы 
отдельных конструкций и сооружений в целом. Основное же отличие 
заключается в том, что в «Сопротивлении материалов» рассматрива-
ются абсолютно упругие и однородные материалы, а в «Строитель-
ных конструкциях» — и неоднородные (например, железобетон), 
и необязательно абсолютно упругие (бетон, кирпич).
«Строительные материалы» как учебная дисциплина рассматри-
вает физико-механические свойства материалов, определяемые с по-
мощью лабораторных и других испытаний. «Строительные конструк-
ции», прежде всего, интересуют прочностные характеристики строи-
тельных материалов и базирующиеся на этой основе расчетные 
формулы.
«Архитектура зданий» занимается основами архитектурно-строи-
тельного проектирования, конструктивными элементами зданий 
и способами их соединений, не вникая глубоко в вопросы обеспече-
ния их прочности, которые являются главной задачей дисциплины 
«Строительные конструкции».
Строительные конструкции также тесно связаны с такими дис-
циплинами как «Экономика» и «Технология строительного произ-
водства». Первая решает вопросы экономичности и целесообразно-
сти при проектировании конструкций, а вторая — удобства их изго-
товления, монтажа и транспортирования.

Современные расчеты немыслимы без использования компьюте-
ров, особенно при выполнении расчетов сложных конструкций и со-
оружений. Выполнение расчетов простейших конструкций «вруч-
ную» в учебных целях необходимо для развития инженерного мыш-
ления, осознанной и обоснованной оценки их надежности в работе. 
По ряду причин авторы не приводят в этой книге расчетов с по-
мощью компьютеров.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Строительные конструкции, рассматриваемые в данном учебни-
ке, являются, как правило, несущими, т.е. благодаря им обеспечива-
ется надежность в работе (неразрушаемость) здания или сооружения 
в целом на протяжении всего периода эксплуатации, который может 
достигать 100 и более лет.
При всем многообразии несущих строительных конструкций их 
можно объединить в целые группы или, иначе говоря, классифици-
ровать их.

1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Строительные конструкции очень разнообразны по своему на-
значению и применению. Тем не менее их можно объединить по не-
которым признакам общности тех или иных свойств, т.е. прокласси-
фицировать, уточнив при этом некоторые понятия. Возможны раз-
личные подходы к классификации конструкций.
Имея в качестве основной конечной цели учебника расчет кон-
струкций, целесообразнее всего проклассифицировать их по следу-
ющим признакам:
1) по геометрическому признаку конструкции принято разделять 
на массивы, брусья, плиты, оболочки (рис. 1.1) и стержневые систе-
мы (рис. 1.3):
•
• массив — конструкция, в которой все размеры достаточно 
большие и одного порядка. Например, у фундамента размеры мо-
гут быть такими: а = 1,8 м; b = 1,2 м; h = 1,5 м. Размеры могут быть и 
другими, но порядок их один — метры;
•
• брус — элемент, в котором два размера во много раз меньше 
третьего, т.е. они разного порядка: b << l, h << l. Например, у железо-
бетонной балки они могут быть такими: b = 20 см, h = 40 см, 
а l = 600 см, т.е. они могут отличаться друг от друга на целый поря-
док (в 10 и более раз).
Брус с ломаной осью принято называть простейшей рамой, а с 
криволинейной осью — аркой (рис. 1.2, а, б);
•
• плита — элемент, в котором один размер во много раз мень-
ше двух других: h << а, h << l. В качестве примера можно привести 
ребристую железобетонную плиту (точнее, ее часть — поле плиты), 
у которой толщина h может быть 3–4 см, а длина и ширина — по-

рядка 150 см. Плита является частным случаем более общего поня-
тия — оболочки, которая, в отличие от плиты, имеет криволиней-
ное очертание (рис. 1.1, г). Рассмотрение оболочек выходит за рам-
ки нашего курса;
•
• стержневые•системы представляют собой геометрически не-
изменяемые системы стержней, соединенных между собой шар-
нирно или жестко. К ним относятся строительные фермы (балоч-
ные или консольные) (рис. 1.3).
Размеры во всех примерах приведены в качестве ориентира и не 
исключают их многообразия. Есть случаи, когда трудно отнести кон-

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

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

струкцию к тому или иному виду по этому признаку. В рамках дан-
ного учебника все конструкции вполне вписываются в приведенную 
классификацию;
2) с точки зрения статики конструкции делятся на статически•
определимые•и•статически•неопределимые. К первым относятся сис-
темы (конструкции), усилия или напряжения в которых могут быть 
определены только из уравнений статики (уравнений равновесия); 
ко вторым — такие, для которых одних уравнений статики недоста-
точно. В настоящем учебнике преимущественно рассматриваются 
статически определимые конструкции;
3) по используемым материалам конструкции делятся на метал-
лические, деревянные, железобетонные, бетонные, каменные•(кирпич-
ные);
4) с точки зрения напряженно-деформированного состояния, 
т.е. возникающих в конструкциях внутренних усилий, напряжений 
и деформаций под действием внешней нагрузки, условно можно по-
делить их на три группы: простейшие, простые и сложные (табл. 1.1). 
Такое разделение не является общепринятым, но позволяет привес-
ти в систему характеристики видов напряженно-деформированных 
состояний конструкций, которые широко распространены в строи-
тельной практике и будут рассмотрены в учебнике. В представленной 
таблице трудно отразить все тонкости и особенности указанных состояний, 
но она дает возможность сравнить и оценить их в целом. 
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 теплоизоляционных 
и отделочных. Как уже говорилось выше, наиболее распространены 
в качестве конструкционных материалов, т.е. применяются 
для несущих конструкций, сталь, железобетон, древесина и кирпич (
камень). Не останавливаясь на особенностях работы различных 

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

Т а б л и ц а  1 . 1

Виды напряженнодеформированных состояний (НДС) и их характеристики

нормальные
касательные
N
M
Q
G