Расчет каркаса промышленного здания в вычислительном комплексе SCAD Office

УДК 624.014:004.9
ББК 38.54-05
Ф24
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор И.И. Ведяков,
директор ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко;
кандидат технических наук Н.В. Линьков,
доцент кафедры металлических и деревянных конструкций НИУ МГСУ
 
 
Фарфель, Михаил Иосифович. 
Ф24	 	
Расчет каркаса промышленного здания в вычислительном комплексе SCAD 
Office  [Элек-тронный ресурс]  : учебно-методическое пособие  / М.И. Фарфель  ; Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Национальный исследовательский Мос-ковский государственный строительный университет, кафедра металлических и деревянных конструкций. — Электрон. дан. и прогр. (4,5 Мб). — Мос-ква : 
Издательство МИСИ – МГСУ, 2023. — URL: http://lib.mgsu.ru. — Загл. с титул. экрана.
ISBN 978-5-7264-3327-1 (сетевое)
ISBN 978-5-7264-3328-8 (локальное)
В учебно-методическом пособии рассмотрены компьютерные практики для выполнения расчетов фермы и балочной площадки с использованием стандартного вычислительного комплекса 
SCAD Office. 
Для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство.
Учебное электронное издание
© ФГБОУ ВО «НИУ МГСУ», 2023

Учебное электронное издание
Фарфель Михаил Иосифович
РАСЧЕТ КАРКАСА ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ 
В ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОМ КОМПЛЕКСЕ SCAD OFFICE
Учeбно-мeтодичecкоe поcобиe 
Редактор В.А. Киселева
Корректор Я.А. Травкина
Верстка и дизайн титульного экрана Д.Л. Разумного 
Для создания электронного издания использовано:
Microsoft Word 2010, Adobe InDesign CS6, ПО Adobe Acrobat
Подписано к использованию 02.11.2023. Объем данных 4,5 Мб.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования 
«Национальный исследовательский 
Московский государственный строительный университет».
129337, Москва, Ярославское ш., 26.
Издательство МИСИ – МГСУ. 
Тел.: (495) 287-49-14, вн. 14-23, (499) 183-91-90, (499) 183-97-95.
E-mail: ric@mgsu.ru, rio@mgsu.ru

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ.......................................................................................................................................................5
Глава 1. ПРЕПРОЦЕССОР...............................................................................................................................5
1.1. Построение расчетной схемы.....................................................................................................5
1.1.1. Ввод узлов.................................................................................................................................................8
1.1.2. Ввод стержней.........................................................................................................................................9
1.1.3. Задание жесткостей стержням...............................................................................................................9
1.1.4. Установка связей в узлах...................................................................................................................... 10
1.1.5. Задание граничных условий................................................................................................................. 10
1.1.6. Задание загружений на расчетную схему.......................................................................................... 11
Глава 2. ПРОВЕДЕНИЕ РАСЧЕТА ФЕРМЫ............................................................................................... 12
2.1. Расчет фермы с использованием вычислительного комплекса SCAD................................ 12
2.2. Расчет фермы с использованием программы-сателлита «Кристалл».................................24
Глава 3. ПРОВЕДЕНИЕ РАСЧЕТА БАЛОЧНОЙ ПЛОЩАДКИ...............................................................28
3.1. Расчет балочной площадки с использованием вычислительного 
комплекса SCAD Office.............................................................................................................28
3.2. Расчет балочной площадки с использованием программы-сателлита «Кристалл»..........40
Глава 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕЙ УСТОЙЧИВОСТИ КАРКАСА КАК ЕДИНОЙ 
ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ............................................................................................ 47
Библиографический список........................................................................................................................... 49

ВВЕДЕНИЕ
Расчет каркасов металлических конструкций, их отдельных составных частей  (балок, 
ферм, арок и т.п.) можно производить методами строительной механики — методами сил и перемещений, а также смешанным методом. В результате мы получаем значения прогибов, горизонтальных перемещений и внутренних сил (изгибающих моментов, продольных сил и крутящих моментов).
Решение статически неопределимых систем, обладающих большой статической неопределимостью, сводится к решению больших систем линейных уравнений, что часто приводит 
к большим затруднениям. 
Для решения таких больших систем используются численные методы. Наиболее распространенным из них является метод конечных элементов, который реализован в современных 
вычислительных комплексах. Суть его заключается в разбиении системы на конечные элементы (стержни, пластинки и оболочки), напряженно-деформированное состояние которых известно. Затем отдельные конечные элементы собираются в единую систему, в результате чего для 
определения внутренних усилий необходимо решить систему линейных уравнений, иногда 
очень большого порядка, что практически невозможно «вручную» выполнить расчетчику. 
Для облегчения проведения расчетов каркасов конструкций, включая покрытия зданий, 
на основе метода конечных элементов еще в Советском Союзе и за рубежом были разработаны стандартные вычислительные комплексы, позволяющие рассчитывать строительные конструкции, в том числе и металлические.
Из отечественных вычислительных комплексов, позволяющих определять внутренние 
усилия в каркасах из металла, а затем проверять их несущую способность, отметим следующие: SCAD Office, Лира САПР, Лира Оffice, Старкон, Micro FE.
Из разработанных за рубежом: Ansys, Femap&Nastran, Sofistik, Robot.
В настоящем пособии рассматривается расчет металлических конструкций с  помощью стандартного вычислительного комплекса SCAD  Office, который разработан 
на Украине, но сертифицирован в России и поэтому является российским вычислительным комплексом.

Глава 1. ПРЕПРОЦЕССОР
1.1. Построение расчетной схемы
Перед заданием расчетной схемы рассмотрим первоначальные действия при работе с вычислительным комплексом SCAD Office. 
Познакомимся с инструментальной панелью, на которой сосредоточены основные операции, позволяющие создать расчетную схему или ее часть на основе использования прототипов конструкций (рис. 1.1). 
— генерация прототипа рамы;
— генерация прототипа фермы;
— дублирование рамы вдоль оси y;
— генерация  прямоугольной сетки на плоскости;
— генерация балочного ростверка;
— создание поверхностей вращения;
— создание поверхностей вращения по заданной формуле;
— создание повехности по заданной формуле;
— задание сетки разбивочных осей;
— геометрические преобразования;
— геометрические преобразования;
— копирование схемы;
— удаление расчетной схемы;
— сборка схемы из нескольких схем;
— генерация сетки произвольной схемы на плоскости;
— пользовательские модули генерации схемы;
— вызов графического редактора.
Рис. 1.1. Вид инструментальной панели препроцессора
Перед формированием расчетной схемы необходимо создать проект, для этого нажать 
кнопку «Создать новый проект» на инструментальной панели, в результате появится окно 
«Новый проект» 
, в котором нужно заполнить позиции «Наименование», 
«Организация» и «Объект», а также выбрать нормы проектирования с помощью кнопки «Нормы проектирования» .
В окне «Новый проект» для нашего расчета выбираем тип расчетной схемы, там же нужно выбрать 5 — система общего вида — и задать коэффициент надежности по ответственности и точность оценки совпадающих узлов, обычно это 0,01 мм.
В окне «Параметры» (рис. 1.2) назначаются единицы измерения. В них входят: линейные 
размеры, размеры сечений, размерность площадей, объемов, углов, температур, масс и сил.