Расчет и конструирование балочной клетки многоэтажного производственного здания

УДК 624.083
ББК 38.54

Р24

Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей 
от информации, причиняющей вред их здоровью и 
развитию» данная продукция маркировке не подлежит.

Рецензент  канд. экон. наук, доц. Л.А.Стрик (СибАДИ) 

Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве методических указаний. 

Р24 Расчет и конструирование балочной клетки многоэтажного производственного здания : методические указания [Электронный ресурс] / СибАДИ, Кафедра 
«Строительные конструкции» ; сост. : Н.Н. Разливкина, Л.В. Красотина. – (Серия 
внутривузовских методических указаний СибАДИ). – Электрон. дан. – Омск : 
СибАДИ, 2022. – Режим доступа: http://bek.sibadi.org/MegaPro, для авторизованных 
пользователей. – Загл. с экрана.

Рассмотрены рекомендации по проектированию несущих металлических конструкций зданий производственного назначения согласно СП16.13330-2017 «Стальные 
конструкции». Приведен алгоритм расчета и необходимые данные для назначения 
геометрических параметров несущих конструкций. 
Имеет интерактивное оглавление в виде закладок. 
Рекомендовано для обучающихся всех форм обучения направления 08.03.01 
«Строительство» профиля «Организация инвестиционно-строительной деятельности» 
при выполнении курсового проекта по курсу «Территориально-пространственное развитие объектов промышленного и гражданского строительства».  

Текстовое (символьное) издание () 
Системные требования: Intel, 3,4; 150 Мб; Windows XP/Visa/7;
1 Гб свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов: 
Adobe Acrobat Reader; Foxit reader 

Редактор Н.И. Косенкова 
Техническая подготовка Л.Р. Усачева 

Издание первое. Дата подписания к использованию 30.05.2022
Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 
РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1 

 ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2022

~ 3 ~ 

ВВЕДЕНИЕ 

В данной работе рассматриваются вопросы проектирования и расчета балочной клетки перекрытия многоэтажного здания производственного 
назначения в соответствии с современными нормами проектирования 
стальных конструкций, в частности свода правил СП16.13330.2017 
«Стальные конструкции». Приводится методика подбора сечений элементов, конструирование узлов и сопряжений элементов. 
Балочные перекрытия применяют в гражданском и промышленном 
строительстве в основном для междуэтажных перекрытий, а также покрытий небольших пролетов, при которых балочные перекрытия могут конкурировать по экономичности с перекрытиями из ферм. 
По сравнению с фермами балки имеют меньшую строительную высоту и значительно проще в изготовлении, но при больших пролетах обладают бόльшим весом. Меньшая строительная высота балочных перекрытий позволяет более экономично использовать объем помещения, чем 
и объясняется широкое применение балочных перекрытий в многоэтажных зданиях. 
Балочные перекрытия обычно состоят из главных и второстепенных 
балок. Главные балки перекрывают весь пролет здания, а при больших 
пролетах опираются на промежуточные колонны. В плане главные балки 
располагаются довольно редко, а на них опираются более часто расположенные второстепенные балки. 
Балки (элементы, работающие на изгиб) обычно используются  двутаврового сечения, так как они удобны в компоновке, технологичны и 
экономичны по расходу металла.  
В курсовом проекте рассматривается расчет второстепенных балок – 
прокатных двутаврового сечения и главных балок двутаврового составного сварного сечения. 
Расчет конструкций на силовые воздействия, определяющие их напряженное состояние и деформации, производится по методу предельных 
состояний. 
Целью метода является не допускать с определенной обеспеченностью наступления предельных состояний при эксплуатации в течение всего заданного срока службы конструкции здания или сооружения, а также 
при производстве работ. 

~ 4 ~ 

В расчетах конструкций на действие статических и динамических 
нагрузок и воздействий, которым они могут подвергаться в течение 
строительства и заданного срока службы, учитываются следующие предельные состояния:  
– первой группы – по потере несущей способности и (или) полной
непригодности к эксплуатации конструкций; 
– второй группы – по затруднению нормальной эксплуатации сооружений. 
К предельным состояниям первой группы относятся: общая потеря 
устойчивости формы; потеря устойчивости положения; разрушение любого характера; переход конструкции в изменяемую систему; качественное 
изменение конфигурации; состояния, при которых возникает необходимость прекращения эксплуатации в результате текучести материала, сдвигов в соединениях, ползучести, недопустимых остаточных или полных перемещений или чрезмерного раскрытия трещин. 
К предельным состояниям второй группы относятся состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию или снижающие долговечность 
вследствие появления недопустимых перемещений (прогибов, осадок, углов поворота, колебаний, трещин и т.п.). 
Предельные состояния первой группы проверяются расчетом на 
максимальные (расчетные) нагрузки и воздействия, возможные при нарушении нормальной эксплуатации; предельные состояния второй группы – 
на эксплуатационные (нормативные) нагрузки и воздействия, отвечающие 
нормальной эксплуатации конструкций. 
Нормативные нагрузки принимаются на основе статистических данных или по номинальному значению. 
Постоянные нагрузки от массы конструкций определяются по данным стандартов и заводов-изготовителей или по размерам, установленным 
в процессе проектирования на основе предыдущих проектировок и справочных материалов. 
Временные нагрузки и воздействия на перекрытия принимают по СП 
20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» в зависимости от назначения помещений. Вес оборудования – по стандартам, каталогам или по проектному заданию в зависимости от производственных процессов. Снеговые, 
ветровые, гололедные нагрузки, температурные воздействия устанавливаются по соответствующим главам СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия». 

Расчетные нагрузки – нагрузки, которые обладают определенной из
менчивостью и могут отличаться от значений, установленных нормами. 

Возможное отклонение нагрузок в неблагоприятную (большую или 

меньшую) сторону от их нормативных значений вследствие изменчивости 

~ 5 ~ 

нагрузок или отступлений от условий нормальной эксплуатации учитывается коэффициентами надежности по нагрузке (перегрузки) γf, устанавливаемыми с учетом назначения зданий и сооружений и условий их эксплуатации по СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия». 

Расчетные нагрузки для расчета конструкций на прочность и устой
чивость (по первой группе предельных состояний) определяют умножением нормативных нагрузок на коэффициент надежности по нагрузке (перегрузки) γf (обычно больший единицы, за исключением специально оговоренных случаев). 
Расчет конструкций в курсовом проекте (курсовой работе) выполняется на основе исходных данных по заданию (прил. 1). 

~ 6 ~ 

 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ 
КУРСОВОГО ПРОЕКТА  

Исходные данные принимаются по трехзначному шифру задания 
(см. прил. 1). 
По первым двум цифрам шифра назначаются: 
L1 х L2 – размеры ячейки балочной клетки перекрытия по внутренним 
граням стен: L1 – вдоль главных и L2 – вдоль второстепенных балок, м. 
По третьей цифре шифра назначаются: 
 
н
пост
q
, 
н
вр
q
 постоянная и временная нормативные нагрузки на междуэтажное перекрытие, кН/м2; 
 
чп
q
 расчетная нагрузка от чердачного перекрытия, кН/м2; 

 
н
кр
q
 нормативная нагрузка от покрытия и веса кровли, кН/м2; 

 пэ – число этажей;
 hэ – высота этажа от пола до низа главной балки, м;
 hк – конструктивная высота междуэтажного перекрытия, м;
 район проектирования.
Исходные данные по материалу:
 материал несущих конструкций балочной клетки и колонны принимается из стали марки С 245; 
 настил из сборных железобетонных (нетиповых) плит толщиной 0,3
м (вместе с конструкцией пола). 
В курсовом проекте рассматривается компоновка междуэтажного 
балочного перекрытия, представленная на рис. 1. Главные балки опираются одним концом на полку колонны, а другим – на наружную несущую 
кирпичную стену. Второстепенные балки одним концом опираются на 
главную балку, а другим – на наружную несущую кирпичную стену.  
Шаг второстепенных балок а принимается в пределах 2…5 м (рекомендовано а ≈ 3 м).  
Значение шага второстепенных балок должно укладываться целое 
число раз (n) по длине L1: 
, м. 
n
L
a
/



~ 7 ~ 

Рис. 1. Компоновка междуэтажного перекрытия:  
а – план перекрытия (ж/б плиты условно не показаны); 
б – разрез здания 

~ 8 ~ 

1. РАСЧЕТ ВТОРОСТЕПЕННОЙ БАЛКИ ПЕРЕКРЫТИЯ

1.1. Определение нагрузок, действующих 
 на второстепенную балку 

На рис. 2 приведен фрагмент плана здания для назначения шага второстепенных балок и их грузовой площади. 

Рис. 2. Фрагмент плана здания

На второстепенную балку перекрытия действуют два типа нагрузок: 
– постоянные: от собственного веса балки и вышележащих конструкций (плит перекрытия, пола), кН/м2; 
– временные: нагрузки, зависящие от назначения помещения, кН/м2.
Для расчёта второстепенной балки постоянную и временную нагрузки необходимо привести к равномерно распределенной погонной, с учетом ширины грузовой площади (см. рис. 2). 
Нормативная погонная нагрузка на единицу длины второстепенной 
балки с учетом собственного веса второстепенной балки, кН/м: 








а
q
q
q
н
вр
н
пост
н
вб
,
(1) 

где 
н
пост
q
 и 
н
вр
q – нормативные постоянная и временная нагрузки в соответствии с заданием, кН/м2; а – ширина грузовой площади, м  (см. рис. 2); 
 =1,05 – коэффициент, введён для предварительного учета собственного
веса второстепенной балки.