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. Контрольная работа Факторы производства и международное разделение труда 3. Реферат на тему Белый китаец или Крокодил 4. Диплом Тормозные механизмы автомобиля КамАЗ ремонт и техническое обслуживание 5. Курсовая на тему Организация внешнеэкономической деятельности крупной компании 6. Краткое содержание Убийство на улице Морг Эдгар По 7. Реферат на тему The Oppression Of The Lower Class By 8. Реферат на тему Socrates Wants To Remain Essay Research Paper 9. Курсовая Отчет об оценки двухкомнатной квартиры 10. Реферат на тему Suicide Essay Research Paper Every year thousands | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
