Курсовая работа: Ж/б каркасное 3-этажное здание торгового центра в г. Лабинске
Курсовая работа: Ж/б каркасное 3-этажное здание торгового центра в г. Лабинске
Федеральное агентство по образованию
ГОУВПО Кубанский государственный технологический
университет
Кафедра строительных конструкций и гидротехнических
сооружений
Курсовая работа
по дисциплине «Конструкции сейсмостойких зданий и
сооружений»
на тему: «Ж/б каркасное 3-хэтажное
здание торгового центра в г. Лабинске»
Краснодар 2008г.
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 3-хэтажное здание торгового центра 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
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 – 36,0м;
-
длина – 36,0м;
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 9х9м;
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
при Тi
£
0,1 с bi
= 1 + 1,5Тi
при 0,1 с <
Тi
<
0,8 с bi
= 2,5 (1)
при Тi
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
|
|
|
|
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
Для определения периода собственных колебаний и форм колебаний необходимо
вычислить динамические характеристики пятиэтажной рамы поперечника здания
Принимаем
колонны сечением 400х400мм, тогда
Ригель
принимаем с размерами:
b=300мм; h=750мм;
тогда
Расчетная
длина ригеля- 9200 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=10,5–
расстояние от обреза фундамента до ригеля верхнего этажа (плиты покрытия);
n=3 – 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 36 м – ширина здания;
9
м
– шаг колонн;
от
веса колонн длиной, равной высоте этажа:
;
от
веса участков стен:
;
Итого
G1…G3=
486,39кН ;
Перегородки
в расчете не учтены.
Ярусная
масса определяется по формуле:
m1…m3
= 585,31/9,8= 49,63 кН∙с2∙м ;
Принимая
приближенно ярусную массу покрытия m4≈m3
= 49,63 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=
55300,05 кН;
Н=12,6
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 |
=1,01>0,8
|
|
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
|
Определим ярусную нагрузку на уровне
покрытия для участка длины здания, равному продольному шагу колонн 6 м:
- от веса совмещенной кровли: 3973∙36∙9∙0,9
= 1158,5кН;
- от веса снегового покрова: 0,5∙0,95∙9∙36∙1,1
= 169,29кН;
- от веса колонн: 25,25/2 = 12,63 кН;
- от веса участков стен: 247,42/2 = 123,71
кН.
G5=1158,5+169,29+12,63+123,71
= 1464,13 кН
3.2
Формы собственных колебаний здания
Величина -
смещение точек динамической системы отвечает уравнению собственных (свободных)
колебаний. В практических расчетах уравнение аппроксимируют
в виде тригонометрических полиномов. Для определения коэффициента формы
колебаний в формулу (2.3) подставляют не абсолютные смещения точек, а лишь их
отношения. Например, формы трех тонов свободных колебаний многоэтажных зданий: , (2.4)
где -
безразмерная координата точки j.
Относительные координаты форм свободных
колебаний даны в табл. 2.1 для трех ортонормированных функций.
Рис. 3.3- К динамическому расчету 4-этажного
здания:
а – условная схема здания; б – расчетная
схема при определении периодов и форм свободных колебаний горизонтальных
колебаний; в – три ортонормированные функции, аппроксимирующие формы свободных
колебаний.
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 . (3.9)
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:
и ;
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 2,8=(242,44+39,30+68,58)/2,8=125,11;
со 2-го по 5-й этаж 1,16= (86,59+14,04+24,49)/1,16=107,86;
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:
;
(4.1)
где-
смещение точек здания при собственных колебаниях по -му
тону в рассматриваемой точке k
и
во всех точках j
расположения
ярусных нагрузок .Расчетную
сейсмическую нагрузку в выбранном
направлении действия, приложенную к точке k
и
соответствующую -му тону
свободных, т.е. собственных колебаний здания, определяют по формуле п. 2.5[10]:
, (4.2)
Таблица 4.1
Этажи |
|
кН
|
|
|
кН
|
кН
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
1 |
0,241 |
1125,09 |
0,3698 |
0,1368 |
416,10 |
153,89 |
0,463 |
2 |
0,483 |
1125,09 |
0,6872 |
0,4723 |
773,20 |
531,36 |
0,860 |
3 |
0,724 |
1125,09 |
0,9072 |
0,8230 |
1020,65 |
925,90 |
1,135 |
4 |
1,000 |
772,45 |
1,0000 |
1,0000 |
772,45 |
772,45 |
1,251 |
|
|
|
|
Итого |
2982,39 |
2383,60 |
|
1 |
0,241 |
1125,09 |
0,9072 |
0,8230 |
1020,65 |
925,90 |
0,302 |
2 |
0,483 |
1125,09 |
0,7634 |
0,5828 |
858,91 |
655,70 |
0,254 |
3 |
0,724 |
1125,09 |
-0,2647 |
0,0701 |
-297,84 |
78,85 |
-0,088 |
4 |
1,000 |
772,45 |
-1,0000 |
1,0000 |
-772,45 |
772,45 |
-0,333 |
|
|
|
|
Итого |
809,27 |
2432,89 |
|
1 |
0,241 |
1125,09 |
0,2361 |
0,0557 |
265,65 |
62,72 |
0,111 |
2 |
0,483 |
1125,09 |
-0,7761 |
0,6023 |
-873,16 |
677,64 |
-0,364 |
3 |
0,724 |
1125,09 |
0,7434 |
0,5526 |
836,35 |
621,71 |
0,349 |
4 |
1,000 |
772,45 |
1,0000 |
1,0000 |
772,44 |
772,44 |
0,469 |
|
|
|
|
Итого |
1001,28 |
2134,52 |
|
где -
коэффициент, учитывающий допускаемые повреждения зданий и принимаемый по табл.
3 [10], - для зданий
и сооружений, в конструкциях которых могут быть допущены остаточные деформации
и повреждения, затрудняющие нормальную эксплуатацию, при обеспечении
безопасности людей и сохранности оборудования, возводимые с железобетонным
каркасом с диафрагмами или связями; -
коэффициент, учитывающий характеристики конструкций и принимаемый по табл. 6
[10], для каркасных зданий,
стеновое заполнение которых не оказывает влияния на их деформативность; - коэффициент, учитывающий
расчетную сейсмичность площадки строительства и определяемый по п. 2.5 [10], при сейсмичности 9 баллов; - коэффициент динамичности,
определяемый по п. 2.6* [10]; -
коэффициент, зависящий от формы деформации здания при свободных колебаниях по -му тону и от места расположения
нагрузки k
и
определяемый по п.2.7 [10]: , (2.3)
где-
смещение точек здания при собственных колебаниях по -му
тону в рассматриваемой точке k
и
во всех точках j
расположения
ярусных нагрузок .
Таблица
4.2
|
Э
т
а
ж
и
|
|
,
кН
|
Первая
форма колебаний с
|
Вторая
форма колебаний с
|
Третья
форма колебаний с
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
4 |
1,000 |
772,45 |
1,251 |
62,793 |
-0,333 |
-37,51371 |
0,469 |
52,90263 |
|
|
3 |
0,724 |
1125,09 |
1,135 |
82,97 |
-0,088 |
-14,46462 |
0,349 |
57,27951 |
|
|
2 |
0,483 |
1125,09 |
0,860 |
62,854 |
0,254 |
41,712734 |
-0,364 |
-59,8004 |
|
|
1 |
0,241 |
1125,09 |
0,463 |
33,825 |
0,302 |
49,567386 |
0,111 |
18,19347 |
|
Этаж k |
Первая форма колебаний |
Вторая ф࠾рма к࠾࠻еба࠽ий |
Третья форма колебаний |
S1k
|
∑S1k
|
Qk
|
Мk
|
S2k
|
∑S2k
|
Qk
|
Мk
|
S3k
|
∑S3k
|
Qk
|
Мk
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
4 |
62,79 |
62,79 |
54,13 |
94,73 |
-37,51 |
-37,51 |
-32,34 |
-56,59 |
52,90 |
52,90 |
45,61 |
79,81 |
3 |
82,97 |
145,76 |
125,66 |
219,90 |
-14,46 |
-51,98 |
-44,81 |
-78,42 |
57,28 |
110,18 |
94,98 |
166,22 |
2 |
62,85 |
208,62 |
179,84 |
314,72 |
41,71 |
-10,27 |
-8,85 |
-15,49 |
-59,80 |
50,38 |
43,43 |
76,01 |
1 |
33,83 |
242,44 |
86,59 |
101,02 |
49,57 |
39,30 |
14,04 |
16,38 |
18,19 |
68,58 |
24,49 |
28,57 |
|
|
|
M= |
202,04 |
|
|
M= |
32,75 |
|
|
M= |
160,01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Находим
значение сейсмических сил по формуле:
(4.3)
4.1
– К расчету поперечной рамы на горизонтальную нагрузку
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
Таблица
5.1 – К определению моментов и поперечных сил
ССхема
загружения |
Ма
кН∙м
|
Мв1
кН∙м
|
Мв2
кН∙м
|
Мс
кН∙м
|
МА
кН∙м
|
МВ
кН∙м
|
Q12
кН
|
Q21
кН
|
Q23
кН
|
58,71
кН/м
7,5 м 7,5 м
|
0,0147 |
0,1176 |
0,1176 |
0,0147 |
91,68 |
91,68 |
1579,84 |
1722,56 |
1722,56 |
-48,55 |
-388,37 |
-388,37 |
-48,55 |
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:
234,04+0=234,04кНм
То
же и с поперечными силами:
58,71+0=58,71кН
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 с14,5 МПа; 1,05 МПа; 16500 МПа
Арматура:
класса А-III с 365 МПа; МПа;
Сечение
колонны 400х400 мм с 3,5 м и мм4
Усилия
М=234,04 кН; Q=90,35 кН; N1=1164,53
кН; N1l=232,91
кН.
Эксцентриситет
продольной силы:
Относительный
эксцентриситет: мм.
должен
быть не менее (6.1)
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:
(6.2)
учитывая,
что , получаем формулу
Выражение
для критической силы имеет вид:
(6.3)
где
(6.4)
(6.5)
задаемся
К
расчету примем
Коэффициент,
учитывающий влияние прогиба на значение эксцентриситета продольной силы:
(6.6)
Расстояние
от направления действия или до тяжести сечения сжатой арматуры:
При
условии, что Аs=As’,
высота сжатой зоны
(6.7)
Относительная
высота сжатой зоны .
Граничное
значение относительной высоты сжатой зоны бетона
(6.8)
где
учитывая,
коэффициент 0,85 .
В
случае .
(6.9)
Площадь
арматуры назначаем не
конструктивно.
Принимаем
3Ø36 АIII
c As=30,52
см2.
6.2
Проверка прочности сечений, наклонных к продольной оси колонн
При
поперечной силе и при продольной
силе и при особом коэффициенте
условия работы для многоэтажных
зданий.
Коэффициент,
учитывающий благоприятное влияние продольной сжимающей силы на прочность
наклонного сечения: (6.10)
, следовательно,
в расчете учитывается только .
При
для тяжелого бетона
находим:
(6.11)
При
поперечная арматура не
требуется по расчету. Принимаем из условий свариваемости Ø8 АIII
с шагом 100мм и 200мм.
Находим
(6.12)
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
-
устойчивость обеспечивается,
где п- количество этажей.
Определим
прогиб здания
Находим эквивалентную силу Р:
=>
-
для каркасных ж/б зданий с ограждающими конструкциями из кирпича, опирающимися
поэтажно.
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
1. Бойков
В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс, М., 1985.
2. СНКК
22-301-2000. “Строительство в сейсмических районах Краснодарского края”
3. СНКК
20-303-2002. “Нагрузки и воздействия. Ветровая и снеговая нагрузки. Краснодарский
край”
4. СНиП
31-01-2003. “Здания жилые многоквартирные” Госстрой М., 1985.
5. СНиП
2.01.07-85*. “Нагрузки и воздействия” Госстрой М., 1985.
6. СНКК
23-302-2000. Энергетическая эффективность жилых и общественных зданий.
Нормативы по теплозащите зданий. Краснодарский край
7. СНиП
2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. М., 1985.
8. СНиП
2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. М., 1982.
9. СНиП
II-3-79*. Строительная теплотехника
10.
СНиП
II-7-81*. Строительство в сейсмических
районах. М., 2000.
11.
Бондаренко
В.М., Судницын А.И. Расчет строительных конструкций. Железобетонные и каменные
конструкции. М., 1984.
12.
Бондаренко
В.М., Суворкин Д.Г. Железобетонные и каменные конструкции. М., 1987.
|