Курсовая Железобетонное каркасное 4-хэтажное здание предприятия связи в г Лабинске
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-25Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Федеральное агентство по образованию
Кафедра строительных конструкций и гидротехнических сооружений
курсовая работа
по дисциплине «Конструкции сейсмостойких зданий и сооружений»
на тему: «Ж/б каркасное 4-хэтажное здание предприятия связи в
г. Лабинске»
2005
Реферат
Данная курсовая работа дает представление об основах проектирования сейсмостойких сил железобетонных конструкций. В ходе выполнения курсовой работы, студент самостоятельно приобретает навыки определения сейсмических нагрузок на здания и сооружения с последующей оценкой сейсмостойкости, подбирать материал, компоновать сечения в целях его экономичности и рациональности.
Представленная пояснительная записка к курсовой работе на тему:
«Ж/б каркасное 4-хэтажное здание предприятия связи в г. Лабинске» имеет в объеме 32 листов. В ней представлены расчеты сейсмостойкости конструктивного решения несущих конструкций проектируемого здания – железобетонного каркаса.
Пояснительная записка иллюстрирована необходимыми пояснениями и рисунками, а также схемами ко всем расчетам. В ней также отражены антисейсмические мероприятия.
Ил. 8. Табл.8. Библиогр. 12.
К пояснительной записке прилагается графическая часть – 1 лист формата А1.
Содержание
Введение
1. Компоновка конструктивного решения здания
2. Определение сейсмичности строительной площадки и сбор нагрузок
2.1 Сбор нагрузок
3 Определение периода собственных колебаний и форм колебаний
3.1 Период собственных колебаний
3.2 Формы собственных колебаний здания
3.3 Оценка влияния продольных сил в сечении колонн на динамические характеристики каркаса
3.4 Усилия в сечениях элементов рамы от сейсмической нагрузки
4 Определение сейсмических нагрузок и усилий от них
5 Определение усилий в несущих конструкциях от эксплуатационных нагрузок
6 Проверка общей устойчивости здания и прочности отдельных конструкций с учетом сейсмических нагрузок
6.1 Подбор площади сечения арматуры средней колонны 1-го этажа
6.2 Проверка прочности сечений, наклонных к продольной оси колонн
7 Антисейсмические мероприятия
Список литературы
Введение
В связи с увеличением частоты природных катаклизмов, а именно землетрясений возникла проблема сейсмоустойчивости зданий и сооружений, построенных без учета сейсмических воздействий, что в случае данных природных катастроф наносит материальный ущерб. Принимая во внимание всё это в районах подверженных сейсмическим воздействиям силой 7 и более баллов, возникла необходимость возведения зданий и сооружений, способных выдерживать сейсмические воздействия.
При разработке проектов зданий и сооружений выбор конструктивных решений производят исходя из технико-экономической целесообразности их применения в конкретных условиях строительства с учетом максимального снижения материалоемкости, трудоемкости и стоимости строительства, достигаемых за счет внедрения эффективных строительных материалов и конструкций, снижения массы конструкций и т.п. Принятые конструктивные схемы должны обеспечивать необходимую прочность, устойчивость; элементы сборных конструкций должны отвечать условиям механизированного изготовления на специальных предприятиях.
При проектировании гражданских зданий необходимо стремиться к наиболее простой форме в плане и избегать перепадов высот. При проектировании часто выбирают объемно-планировочные и конструктивные решения, так как они обеспечивают максимальную унификацию и сокращение числа типоразмеров и марок конструкций.
Увеличение объема капитального строительства при одновременном расширении области применения бетона и железобетона требует всемерного облегчения конструкций и, следовательно, постоянного совершенствования методов их расчета и конструирования
1. Компоновка конструктивного решения здания
По рекомендациям п.1.2 [10] приняты: симметричная конструктивная схема (см. рис. 1.1) с равномерным распределением жесткостей конструкций и масс; конструкции из легкого бетона на пористых заполнителях, обеспечивающие наименьшие значения сейсмических сил; условия работы конструкций с целесообразным перераспределением усилий вследствие использования неупругих деформаций бетона и арматуры при сохранении общей устойчивости здания.
Участки колонн, примыкающие к жестким узлам рамы, армируют замкнутой поперечной арматурой, устанавливаемой по расчету, но не реже, чем через 100 мм. Под колонны проектируем сплошную фундаментную плиту.
Здание проектируется каркасное.
Размеры здания:
- ширина - 15,0м;
- длина - 24,0м;
Несущим является железобетонный каркас.
Фундаменты – сплошная монолитная фундаментная плита;
Перекрытия – монолитные железобетонные плиты толщиной 100мм;
Колонны – сечение 400х400мм, высотой 3000мм;
Ригеля – главная балка: - высота 750мм;
- ширина 300 мм.
– второстепенная балка: - высота 300 мм;
- ширина 200мм.
Сетка колонн 7,5х6м;
Ограждающие конструкции - самонесущие кирпичные стены;
Перемычки – сборные железобетонные.
Перегородки – кирпичные.
Кровля - плоско-совмещенная с покрытием рубероидным ковром.
Лестницы – из сборных железобетонных маршей и площадок.
2. Определение сейсмичности строительной площадки и
сбор нагрузок
Требуется рассчитать конструкции жилого здания, при его привязке к площадке строительства.
Согласно СНиП II-7-81* (Строительство в сейсмических районах) в разделе Общее сейсмическое районирование территории Российской Федерации ОСР-97” (Список населенных пунктов) по карте ОСР-97-В-5% сейсмичность района г. Лабинск составляет 8 баллов (Карта В - объекты повышенной ответственности и особо ответственные объекты. Решение о выборе карты при проектировании конкретного объекта принимается заказчиком по представлению генерального проектировщика, за исключением случаев, оговоренных в других нормативных документах).
Определение сейсмичности площадки строительства производим на основании сейсмического микрорайонирования для III категории групп по сейсмическим свойствам, грунты которых являются: пески гравелистые, крупные и средней крупности плотные и средней плотности маловлажные и влажные; пески мелкие и пылеватые плотные и средней плотности маловлажные; глинистые грунты с показателем консистенции IL 0,5 при коэффициенте пористости е < 0,9 для глин и суглинков и е < 0,7 - для супесей.
Сейсмичность площадки строительства при сейсмичности района 8 баллов, составляет 9 баллов.
Согласно выше перечисленному значения коэффициента динамичности bi в зависимости от расчетного периода собственных колебаний Тi здания или сооружения по i-му тону при определении сейсмических нагрузок следует принимать по формулам (1).
Для грунтов III категорий по сейсмическим свойствам
приТi £ 0,1 с bi = 1 + 1,5Тi
при 0,1 с < Тi < 0,8 с bi = 2,5 (1)
приТi ³ 0,8 с bi = 2,5 (0,8/ Тi)0,5
Во всех случаях значения bi должны приниматься не менее 0,8.
2.1 Сбор нагрузок
Сбор нагрузок производим на 1 м2 покрытия здания и перекрытия.
Конструктивное решение пола принимаем одинаковым для всех этажей.
Сбор нагрузок производим в табличной форме и представлен в таблице 2.1;2.2
Таблица 2.1 Нагрузка на 1м2 покрытия
| Вид нагрузки | Нормативная нагрузка, Н/м2 | Коэффициент надёжности по нагрузке | Расчётная нагрузка, Н/м2 |
| Постоянная: |
|
|
|
| Собственный вес плиты δ=100мм (ρ=2500кг/м3) |
2500 |
1,1 |
2750 |
| Пароизоляция 1 слой пергамина | 0,05 | 1,3 | 0,065 |
| Утеплитель- керамзитобетон δ=80мм (ρ=800кг/м3) |
640 |
1,3 |
832 |
| Цементно-песчаная стяжка δ=20мм | 360 | 1,3 | 390 |
| 4 слоя рубероида на мастике | 0,2 | 1,3 | 0,26 |
| слой гравия δ=10мм | 0,2 | 1,3 | 0,26 |
| Итого | 3500 |
| 3973 |
| Временная |
|
|
|
| Снеговая | - |
| 1100 |
Таблица 2.2 Нагрузка на 1м2 перекрытия
| Вид нагрузки | Нормативная нагрузка, Н/м2 | Коэффициент надёжности по нагрузке | Расчётная нагрузка, Н/м2 |
| Постоянная нагрузка: |
|
|
|
| Собственный вес плиты δ=100мм (ρ=2500кг/м3) |
2500 |
1,1 |
2750 |
| Собственный вес Цементно-песчаного раствора δ=20мм (ρ=1800кг/м3) | 360 | 1,3 | 390 |
| Собственный вес керамических плиток, δ=15мм (ρ=1800кг/м3) | 270 | 1,1 | 297 |
| Итого | 3130 |
| 3437 |
| Временная нагрузка: | 4000 | 1,2 | 4800 |
| Кратковременная (30%) Длительная (70%) | 1200 |
2800
1,2
1,2
1440
3360
Полная нагрузка:
Постоянная и длительная
Кратковременная
7130
5930
1200
8237
6797
1440
3. Определение периода собственных колебаний и форм колебаний
3.1 Расчеты
Для определения периода собственных колебаний и форм колебаний необходимо вычислить динамические характеристики рамы поперечника здания.
Принимаем колонны сечением 400х400мм, тогда
Ригель принимаем с размерами:
b=300мм; h=750мм;
тогда
Расчетная длина ригеля- 7100 мм; колонн - 3500 мм;
Для конструкций зданий в данном районе применён легкий бетон класса В25 с использованием мелкого плотного заполнителя, плотность бетона 1600кг/м3 и начальном модуле упругости Еb=16500МПа.
Погонная жесткость элементов рамы будет:
для ригеля - (3.1)
для колонн -
Рисунок 3.1- К расчету на сейсмические нагрузки
Сила, которая характеризует сдвиговую жесткость многоэтажной рамы:
, (3.2)
где Si – сумма погонных жесткостей стоек этажа;
ri – сумма погонных жесткостей ригелей этажей;
l – высота этажа.
Суммарная погонная жесткость:
двух ригелей:
трёх колонн:
тогда
Расчетная высота здания, по формуле:
(3.3), где
Н0=13,8– расстояние от обреза фундамента до ригеля верхнего этажа (плиты покрытия);
n=4 – число этажей; подставив эти значения в формулу получим:
Определим ярусную нагрузку на уровне междуэтажного перекрытия типового этажа.
от веса перекрытия (подсчет сосредоточенных нагрузок на уровне междуэтажных перекрытий с учетом коэффициентов сочетаний:0,9;0,8 и 0,5):
где 15 м – ширина здания;
6 м – шаг колонн;
от веса колонн длиной, равной высоте этажа:
;
от веса участков стен:
;
Итого G1…G4= 585,31кН ;
Перегородки в расчете не учтены.
Ярусная масса определяется по формуле:
m1…m3 = 585,31/9,8= 59,73 кН∙с2∙м ;
Принимая приближенно ярусную массу покрытия m4≈m3 = 59,73 кН∙с2∙м , находим периоды трёх тонов свободных горизонтальных колебаний рамной системы и коэффициенты динамичности и вносим их в таблицу 3.1.
(3.5)
где i- 1,2,3 типа свободных колебаний;
К= 73466,43 кН;
Н=15,77 м;
l=3,5 м;
βi= 1,5/Тi – для грунтов III категории (3.6);
Таблица 3.1- К определению коэффициентов динамичности
| Тип колебаний | Периоды колебаний по формуле | Коэффициент динамичности | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
| По формуле | Принят | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1
Определим ярусную нагрузку на уровне покрытия для участка длины здания, равному продольному шагу колонн 6 м: - от веса совмещенной кровли: 3973∙15∙6∙0,9 = 321,8кН; - от веса снегового покрова: 0,5∙0,95∙6∙15∙1,1 = 47,03 кН; - от веса колонн: 25,25/2 = 12,63 кН; - от веса участков стен: 247,42/2 = 123,71 кН. G5 321,8+47,03+12,63+123,71 = 505,17 кН 3.2 Формы собственных колебаний здания Величина где Относительные координаты форм свободных колебаний даны в табл. 2.1 для трех ортонормированных функций. 3.3 Оценка влияния продольных сил в сечении колонн на динамические характеристики каркаса Изгибная жесткость рамы: Во =EbAL2/2=16500∙0,4 ∙0,4∙152/2 =2970∙105 кН∙м2, (3.8) где L= 15 м- расстояние между осями крайних колонн. Характеристика жесткости рамы при учете влияния продольных сил в сечении колонн, по формуле Следовательно, учитывать влияние продольных сил в сечении колонн на динамические характеристики рамного каркаса не требуется. 3.4 Усилия в сечениях элементов рамы от сейсмической нагрузки Так как расчетные сейсмические нагрузки по п. 2.3 [10] принимаются, действующими в горизонтальном направлении, вертикальная составляющая сейсмических сил не учитывается. Так же не учитывают по п. 2.4 [10] вертикальную сейсмическую нагрузку для рам пролетом менее 24 м. Расчетные значения поперечных сил и изгибающих моментов в сечениях элементов рамы по п. 2.10 [10] следует определить по формулам: в которых Qi и Mi — усилия в рассматриваемом сечении, вызываемые сейсмическими нагрузками, соответствующими форме колебаний i. В приближенном расчете многоэтажных рам на горизонтальные нагрузки учитывают уменьшение жесткости крайних колонн, так как они имеют меньшую степень защемления в узлах, чем средние колонны. Погонные жесткости элементов рамы 1-го этажа: ригеля где колонны 2-го этажа где колонны 1-го этажа Табличный коэффициент При отношении погонных жесткостей ригелей и колонн согласно табл. XV.1 [1], общая жесткость колонн рамы (принимая за единицу жесткость средней колонны): на 1-ом этаже ∑i = 1+2∙0,9 = 2,8; на других этажах ∑i = 1+2∙(0,54+0,54)-2 = 1,16; Поперечные силы в сечениях средних колонн рамы: на 1-м этаже со 2-го по 5-й этаж Изгибающие моменты в сечениях средних колонн: на 1-м этаже в сечении под ригелем рамы М1=2∙Q1l/3; в сечении по с 2-го по 4-й этаж Мk=Q1l/2; где l- расчетная длина колонн, равная высоте этажа. Поперечные силы (кН) и изгибающие моменты (кН∙м) в сечениях средних колонн рамы подсчитаны в таблице 4.1 для трёх форм колебаний. 4. Определение сейсмических нагрузок и усилий от них Коэффициенты форм колебаний ηik для трех тонов подсчитаны в табл. 3.2 с использованием относительных координат форм свободных колебаний, приведенных в табл. 4.1. по формуле: где Расчетную сейсмическую нагрузку где где Таблица 4.2
Находим значение сейсмических сил по формуле: Ярусные поперечные силы: 4-й этаж 3-й этаж 2-й этаж 1-й этаж Изгибающие моменты в стойках: 4-й этаж 3-й этаж 2-й этаж 1-й этаж Изгибающие моменты в ригелях: 5. Определение усилий в несущих конструкциях от эксплуатационных нагрузок Эксплуатационная нагрузка: Расчетная нагрузка на 1 м/п: по приложению 8.2.17 [4], при n=1,46 От нагрузки на всю раму -Рэкв=Рэкспл∙ℓпл Ма=Мс= 0,0147; Мв1=Мв2= 0,1176; Множитель = -Рэкв∙ℓ2 6. Проверка общей устойчивости здания и прочности отдельных конструкций с учетом сейсмических нагрузок Для проверки принимаем среднюю колонну. Так как изгибающие моменты в верхнем сечении средней колонны равны 0, то значение суммарного момента от сейсмической горизонтальной нагрузки и от вертикальной нагрузки будет равен только значению момента от сейсмической нагрузки: То же и с поперечными силами: Продольная сила в сечении колонны 1-го этажа (кН) при особом сочетании нагрузок: от веса совмещенной кровли: 3,97∙6∙7,5∙0,9=160,78 кН; от веса снегового покрова: 1∙0,95∙7,5∙6=42,75 кН; от веса перекрытия: 6,74∙7,5∙6∙0,9∙3=818,91 кН; от веса колонны: 0,9∙0,95∙0,4∙0,4∙1,1∙16∙3,5=7,22 кН; Итого: N1=1164,53 кН. В том числе длительно действующая нагрузка N1l=232,91 кН. 6.1 Подбор площади сечения арматуры средней колонны 1-го этажа Бетон: класса В25 с Арматура: класса А-III с Сечение колонны 400х400 мм с Усилия М=234,04 кН; Q=90,35 кН; N1=1164,53 кН; N1l=232,91 кН. Эксцентриситет продольной силы: Относительный эксцентриситет: должен быть не менее Также учитываем особые коэффициенты условий работы при расчете на прочность нормальных сечений элементов из тяжелого бетона с арматурой класса АIII Коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки: учитывая, что Выражение для критической силы имеет вид: где задаемся К расчету примем Коэффициент, учитывающий влияние прогиба на значение эксцентриситета продольной силы: Расстояние от направления действия или до тяжести сечения сжатой арматуры: При условии, что Аs=As’, высота сжатой зоны Относительная высота сжатой зоны Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона где В случае Площадь арматуры Принимаем 3Ø36 АIII c As=30,52 см2. 6.2 Проверка прочности сечений, наклонных к продольной оси колонн При поперечной силе Коэффициент, учитывающий благоприятное влияние продольной сжимающей силы на прочность наклонного сечения: При При Находим где Тогда при (213,35-183,71)=29,64 кН<110,224 кН и конструктивно заданном максимально допустимом шаге поперечных стержней S, площадь сечения хомутов находят по формуле: Принимаем для Ø36АIII поперечную арматуру из условий свариваемости Ø8AIII Тогда Было принято Ø8AIII, и так как в сечении 4 стержня Ø8AIII, то Рисунок 6.1-Сечение колонны Проверка общей устойчивости здания
где п- количество этажей. Определим прогиб здания Находим эквивалентную силу Р: 7. Антисейсмические мероприятия Лестничные клетки в торцах здания воспринимают горизонтальную сейсмическую нагрузку, а так же диафрагма жесткости по середине здания толщиной 160мм, железобетонная, жестко связанная с колоннами (см. чертеж). Жесткие узлы железобетонного каркаса здания усилены применением сварных сеток и замкнутых хомутов. На стыке колонн, применяющиеся к жестким узлам рамы на расстоянии, равном полуторной высоты сечения колонн, армируются поперечной арматурой (хомутами) с шагом не более 100 мм, а для рамных систем с несущими диафрагмами - не реже чем через 200мм. Жесткость здания в поперечном направлении обеспечивается рамами (колонны и монолитная плита), лестничными клетками в торцах здания и диафрагмой жесткости в середине здания. В продольном направлении жесткость обеспечивается продольными рамами (колонны и монолитная плита). В соответствии с рекомендациями СНиП диафрагма жесткости и лестничные клетки расположены симметрично относительно центра здания. В качестве ограждающих стеновых конструкций применяются легки стеновые панели из керамзитобетона δ=350мм. Наружные стеновые панели и внутренние перегородки не должны препятствовать деформации каркаса. Между поверхностями стен и колонн каркаса должен предусматриваться зазор не менее 20 мм. По всей длине стены в уровне плит покрытия должен устраиваться антисейсмические пояса, соединяющиеся с каркасом здания. В местах пересечения торцовых и поперечных стен с продольными стенами должны устраиваться антисейсмические швы на всю высоту стен. Расстояние между хомутами стеновых элементов (колонн) в местах стыкования рабочей арматуры внахлестку. Кладка самонесущих стен в каркасных зданиях должна быть I или II категории, иметь гибкие связи с каркасом, не препятствующие горизонтальным смещениям каркаса вдоль стен. Между поверхностями стен и колонн каркаса должен предусматриваться зазор не менее 20 мм. По всей длине стены в уровне плит покрытия и верха оконных проемов должны устраиваться антисейсмические пояса, соединенные с каркасом здания. В местах пересечения торцовых и поперечных стен с продольными стенами должны устраиваться антисейсмические швы на всю высоту стен. Лестничные и лифтовые шахты каркасных зданий следует устраивать как встроенные конструкции с поэтажной разрезкой, не влияющие на жесткость каркаса, или как жесткое ядро, воспринимающее сейсмическую нагрузку. Для каркасных зданий высотой до 5 этажей при расчетной сейсмичности 7 и 8 баллов допускается устраивать лестничные клетки и лифтовые шахты в пределах плана здания в виде конструкций, отделенных от каркаса здания. Устройство лестничных клеток в виде отдельно стоящих сооружений не допускается В уровне перекрытий и покрытий должны устраиваться антисейсмические пояса по всем продольным и поперечным стенам, выполняемые из монолитного железобетона или сборными с замоноличиванием стыков и непрерывным армированием. Антисейсмические пояса верхнего этажа должны быть связаны с кладкой вертикальными выпусками арматуры. В зданиях с монолитными железобетонными перекрытиями, заделанными по контуру в стены, антисейсмические пояса в уровне этих перекрытий допускается не устраивать. Антисейсмический пояс (с опорным участком перекрытия) должен устраиваться, как правило, на всю ширину стены; в наружных стенах толщиной 500 мм и более ширина пояса может быть меньше на 100-150 мм. Высота пояса должна быть не менее 150 мм, марка бетона1 - не ниже 150. Антисейсмические пояса должны иметь продольную арматуру 4d10 при расчетной сейсмичности 7-8 баллов и не менее 4 d12 - при 9 баллах. В сопряжениях стен в кладку должны укладываться арматурные сетки сечением продольной арматуры общей площадью не менее 1 см2, длиной 1,5 м через 700 мм по высоте при расчетной сейсмичности 7-8 баллов и через 500 мм - при 9 баллах. Участки стен и столбы над чердачным перекрытием, имеющие высоту более 400 мм, должны быть армированы или усилены монолитными железобетонными включениями, заанкеренными в антисейсмический пояс. 1 В СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций марка бетона заменена на класс. Рисунок 7.1 - Стык колонн с монолитным перекрытием Список литературы
2. Реферат Элита России история становления и политический портрет 3. Биография Роберт, герцог Шартрский 4. Реферат Закон о потребительской кооперации 5. Реферат Совершенствования развития национальной финансовой системы 6. Курсовая Структурные автоматы 7. Курсовая Статистика финансовых результатов деятельности предприятия ООО Завод ДВП 8. Курсовая Разработка комплекса маркетинга в отношении цены товара стимулирования и продвижения 9. Реферат Государственное регулирование и хозяйствование, их взаимосвязь 10. Реферат Новозеландская пеганка | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
