Металлические конструкции

-¬¡ ©¡¡
«¬ª°¡--¤ª©œ§¸©ª¡
ª¬œ£ªžœ©¤¡
-ÁÌÄÛ
ÊÍÉʾ¼É¼
¾

¿ÊÀÏ
В.В. ДОРКИН
М.П. РЯБЦЕВА
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ 
КОНСТРУКЦИИ
УЧЕБНИК
Допущено
Федеральным агентством по строительству 
и жилищно-коммунальному хозяйству 
в качестве учебника для студентов 
средних специальных учебных заведений, 
обучающихся по направлению подготовки 
08.02.01 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»
Москва
ИНФРА-М
2025

УДК 624.013/. 014(075)
ББК 30.4я723
          Д55
Р е ц е н з е н т ы: 
Ягупов Б.А., канд. техн. наук, профессор Московского института коммунального хозяйства и строительства; 
Демидов Н.Н., канд. техн. наук, профессор кафедры «Металлические 
конструкции» Московского государственного строительного университета.
Н а у ч н ы й  р е д а к т о р  — начальник отдела научно-исследовательских работ ГУ Центр «ЭНЛАКОМ» Б.И. Штейман
Доркин В.В.
Металлические конструкции : учебник / В.В. Доркин, М.П. РябД55
цева. — Москва : ИНФРА-М, 2025. — 457 с. — (Среднее профессиональное образование). 
ISBN 978-5-16-003631-1 (print)
ISBN 978-5-16-109446-4 (online)
В учебнике изложены основные нормы и правила проектирования и расчета металлических конструкций, применяемых в промышленных и гражданских зданиях и сооружениях. Основные 
расчетные положения иллюстрированы примерами. Учебник содержит необходимые сведения и справочные материалы для выполнения курсового проекта.
Для студентов строительных специальностей высших и средних 
учебных заведений.
УДК 624.013/. 014(075)
ББК 30.4я723
© В.В. Доркин, М.П. Рябцева, 2009
ISBN 978-5-16-003631-1 (print)
ISBN 978-5-16-109446-4 (online)

ВВЕДЕНИЕ
Металл (железо) стал первым искусственным материалом в 
строительстве. Он впервые был применен в XII в. в качестве затяжек и скрепляющих полос в каменных сводах, арках (Успенский 
собор во Владимире 1158 г.; купол колокольни Ивана Великого в 
Москве, 1603 г.). Одной из первых несущих металлических конструкций в России можно считать балочно-подкосное перекрытие 
коридора храма Василия Блаженного (Покровский собор) в 
Москве (1555–1560) (рис. 1).
89
A
76
Б
240 см
A
Б
Рис. 1. Перекрытие коридора в Покровском соборе
В 77°
XVI7°
–7°
XVIII°
 вв. появились первые чугунные конструкции. Считая чугун отходами при выплавке железа, он вначале использовался довольно редко. Было замечено, что чугун слабо сопротивляется растяжению, и поэтому в некоторых конструкциях в их растянутой зоне его укрепляли железными полосами. Таким образом 
выполнены балки перекрытия крыльца Невьянской башни на Урале (1725); в 1696 г. осуществлено перекрытие пролетом 18 м трапезной Троице-Сергиевой Лавры.
Первой металлической конструкцией можно считать Колосс 
на острове Родос, выполненный высотой 32–37 м из переплавленного оружия и частей осадных машин более 2200 лет назад. Он 
является одним из семи чудес света древности. 
3

В конце XVII в. нередко комбинировали железо и чугун. Так, 
в куполе Исаакиевского собора (1818–1858) 24 чугунных ребра 
образуют двойной конический каркас, который поддерживает каменный барабан, и железный каркас, несущий кровлю (рис. 2).
Прочность купола Исаакиевского собора была проверена в 
1823 г. Г. Ляме и Б. Клайпероном с использованием так называемого веревочного многоугольника.
Из чугуна возводили мосты. В России наиболее значительным 
был 13-пролетный Благовещенский мост через Неву (1850), соРис. 2. Купол Исаакиевского собора
4

оруженный известным русским мостостроителем С.В. Кербедзом. 
Позднее этот мост был перевезен в разобранном виде в Тверь и, 
перекрывая Волгу, служит более 150 лет. Мост через р. Мойку также эксплуатируется до настоящего времени. Отметим чугунные 
мосты в Царском Селе (1776).
К началу 
XIX
 в. появился метод выплавки железа в мартеновских печах и конвертерах. Купол Казанского собора (арх. А.Н. Воронихин) в Петербурге (1801–1811) был сооружен из железа на 
болтах и клиньях (рис. 3). В это же время стали применяться чугунно-железные фермы и другие конструкции, где верхний пояс 
и сжатые элементы (раскосы) выполнены из железа. В 1825–1830 гг
. 
1,8
2,05
5,6
1,05
1,4
1,3
2,8
17,7
15,0
Рис. 3. Купол из кованого железа Казанского собора
5

на Г
алерном острове Невы на судостроительном заводе возведены 
клепаные арки пролетом 26 м (рис. 4, а). В 1837 г. после пожара 
Зимнего дворца при его ремонте использованы железные и чугунные строительные конструкции (pис. 4, б). 
За рубежом были применены конструкции с металлическим 
каркасом (библиотека св. Женевьевы в Париже (1843), Хрустальный дворец в Лондонском Г
айд-парке (1851), 300-метровая Эйфелева башня (рис. 5, а) и «Галерея машин» пролетом 115 м), продемонстрировавшие в 1889 г. новые возможности строительной механики и металлургии. 
К концу XIX в. в России в Санкт-Петербурге сформировалась 
отечественная школа мостостроения: проф. Н.А. Белелюбский 
предложил использовать литую сталь; проф. Л.Д. Проскуряков 
ввел в мостовые фермы треугольную и шпренгельные решетки, 
разработал теорию ферм; акад. В.Г. Шухов построил гиперболические башни, оболочки двоякой кривизны из прямолинейных 
элементов и др.; Ф.С. Ясинский известен не только как исследователь явления продольного изгиба, но и как конструктор ряда 
новых типов большепролетных металлических покрытий промышленных зданий (складчатые треугольные покрытия) (табл. 1).
Особый вклад в развитие металлических конструкций внес 
В.Г. Шухов (1853–1939). Ему принадлежит приоритет в создании 
новых конструктивных форм: сводов с веерообразным расположением затяжек в Торговых рядах (1893); висячих конструкций 
(1896); сетчатых, двоякой кривизны (1898) Г
иперболические шуховские башни были использованы в качестве маяков и боевых 
башен военных кораблей. Представителем этой группы сооружений является радиобашня высотой 148 м на Шаболовке (рис. 5), 
построенная в Москве в 1920 г. После открытия В.В. Петровым в 
1802 г. электрической дуги Н.Н. Бенардос в 1882 г. осуществил 
электросварку угольным электродом, а П.Г. Славянов в 1888 г. 
заменил его на металлический, усовершенствовав технику сварки, 
которая в принципе осталась неизменной до настоящего времени. 
Е.О. Патон в 1940 г. создал способ автоматической сварки металлических конструкций. 
В настоящее время при общем расходе стали на строительство 
в России около 6 млн т в год сварка является одним из основных 
видов соединения металлических конструкций. 
Создателем послереволюционной российской школы проектирования стальных конструкций считается Н.С. Стрелецкий, который 50 лет возглавлял школу металлостроения. Он явился одним 
6

а)
В
В
А
Б
Б
А
13,0
б)
Рис. 4. Клепаная сквозная арка над эллингом судостроительного завода 
в Петербурге (1830) (а) и перекрытие зала Зимнего дворца (В.П. Стасов, 
М.Е. Кларк) (б)
7

Таблица 1
Несущие конструкции покрытий
Безраспорные
Распорные
сквозные
сквозные
сплошные 
сплошные 
(решетчатые, 
(решетчатые, 
(сплошностенчатые)
(сплошностенчатые)
сетчатые)
сетчатые)
Плоские
Пространственные
8

а)
б)
Рис. 5. Эйфелева башня в Париже (а) и башня В.Г. Шухова в Москве (б)
из инициаторов перехода от расчета по допускаемым напряжениям к расчету по предельным состояниям. Он автор теории о прочности конструкций и расчета по предельным состояниям. Его 
учение положено в основу расчета металлических конструкций в 
нашей стране. Необходимо отметить также работы Е.И. Белени, 
использовавшего в проектировании предварительно-напряженные 
конструкции; Н.П. Мельникова, руководившего ведущим проектным институтом «Проектстальконструкция», и др.
Сейчас металлические конструкции занимают ведущее место. 
Разработаны и возведены стальные каркасы высотных зданий, 
выставочных павильонов, цельносварной мост в Киеве, вантовый 
предварительно-напряженный мостовой переход пролетом 874 м 
через Волгу; цельносварные конструкции доменных печей, большепролетных конструкций (рис. 6–9).
9

Круглая мембрана
а)
б)
25,0
58,0
в)
Рис. 6. Пространственные решетчатые покрытия:
а — маяк; б — висячие несущие конструкции покрытий; в — висячее покрытие 
на нижегородской выставке (1896)
10