Проектирование несущих железобетонных конструкций многоэтажного промышленного здания
Чаще всего многоэтажные производственные здания выполняют из
железобетона, так как в настоящее время он является одним из основных материалов
капитального строительства и реконструкции.
Основу многоэтажного производственного здания образует железобетонный
каркас, состоящий из колонн, ригелей, плит перекрытия и элементов жесткости. Иногда
здания проектируют с неполным каркасом, в котором колонны располагаются только внутри,
а наружные стены исполняют роль несущих и ограждающих конструкций.
Требованиям индустриализации строительства в наибольшей степени
отвечают сборные железобетонные конструкции, возведение которых на строительной
площадке осуществляется из заранее заготовленных элементов. Их производство ведется
на базе развитой сети высокомеханизированных и автоматизированных предприятий сборного
железобетона, специализированных на выпуск определенного ассортимента изделий и
конструкций. Вместе с тем, в настоящее время в строительстве широко применяется
и монолитный железобетон.
В данной работе выполняется проектирование основных несущих конструкций
сборного железобетонного каркаса многоэтажного производственного здания. Целью проектирования
является разработка наиболее технологичных конструктивных решений, обеспечивающих
несложное, быстрое и экономичное изготовление, транспортирование и монтаж конструкций,
которые будут надёжны и безопасны в эксплуатации.
Проектирование ведется в соответствии с действующими нормативными
документами (СНиП, ГОСТ), составляющими техническую и юридическую основу проектных
работ и обеспечивающими необходимую надёжность и экономичность строительных объектов.
Таблица 1.1.
Расстояние между продольными разбивочными осями
|
L
|
по заданию
|
7,8 м
|
Количество пролётов поперек здания
|
n
|
по заданию
|
4
|
Ширина здания (в осях)
|
L0
|
L·n
|
31,2 м
|
Расстояние между поперечными разбивочными осями
|
l
|
по заданию
|
7,8 м
|
Количество пролетов вдоль здания
|
m
|
по заданию
|
13
|
Длина здания (в осях)
|
l0
|
l·m
|
101,4 м
|
Высота этажа
|
H
|
по заданию
|
4,2 м
|
Количество этажей
|
|
по заданию
|
5
|
Продольные и поперечные разбивочные оси образуют сетку,
в узлах которой устанавливаются колонны. Расстояние между продольными разбивочными
осями принято называть пролётом здания, между поперечными - шагом колонн.
Колонны по высоте имеют выступающие части - консоли, на
которые устанавливаются балки - ригели. Сверху на ригели укладываются панели
перекрытия.
На панели действуют вертикальные нагрузки (эксплуатационные),
которые передаются затем через ригели на колонны, а с них через фундаменты на грунт
основания. Горизонтальные нагрузки (ветровые) воспринимаются наружными стенами
здания, которые выполняются из кирпича. На них передается также и часть вертикальных
нагрузок.
Конструктивная система здания с использованием колонн и несущих
стен носит название неполного каркаса.
Чтобы в элементах каркаса не возникали дополнительные усилия
от изменения температуры, здание в необходимых случаях разрезают на отдельные самостоятельные
блоки (температурные отсеки) поперечными и продольными температурными швами.
По требованиям СНиП [2] наибольшая длина температурного отсека
составляет 60 м.
Длина здания l0 =
101,4 м > 60 м, поэтому необходимо устройство поперечного температурного
шва.
Предусматриваем шов в середине длины здания, тогда длина температурного
отсека составит:
lt = l ·
7= 7,8 · 7 = 54,6 м < 60 м.
Температурный шов представляет собой два ряда колонн, смещённых
от разбивочной оси на 500 мм.
Сечение колонн обычно принимают квадратным со стороной 300,
350, 400, 450 мм (в соответствии
с требованиями унификации). С увеличением нагрузки увеличивается и сечение колонн.
Толщина наружной стены принимается кратной размерам кирпича
(250´120 мм,
высота 65 мм), с учётом 10 мм на вертикальный шов:
380 мм = 120+10+250 мм
|
(1,5 кирпича)
|
510 мм = 250+10+250 мм
|
(2 кирпича)
|
640 мм = 250+10+120+10+250 мм
|
(2,5 кирпича)
|
Принимаем сечение колонн 450´450 мм, толщину кладки наружных
стен 640 мм (постоянной на всех этажах).
Принимаем поперечное направление ригелей, т.е. располагаем
ригели поперёк здания. В этом случае они образуют вместе с колоннами раму с жесткими
узлами, обеспечивая дополнительную пространственную жесткость каркаса в поперечном
направлении.
Сечение ригеля принимаем прямоугольным, так как оно наиболее
простое в изготовлении (а так же и в расчёте). Назначаем размеры сечения ригеля
(рис.1.1 и прил.1):
высота hr = (1/10…1/15)
×L = 780…520 мм; принимаем hr
= 750 мм (кратно 50 мм);
ширина br = (0,3…0,4)
×hr
= 225…300 мм; принимаем br = 250 мм (кратно 50 мм).
Чем больше высота сечения ригеля, тем лучше он работает на восприятие
нагрузки, но строительная высота перекрытия при этом увеличивается.
Ригели, находящиеся у продольной наружной стены, опираются одним
концом на эту стену, а другим - на консоль колонны. Глубину заделки ригеля в стену
примем равной длине кирпича (250 мм).
Выбор типа панелей производится на основе экономических и эксплуатационных
критериев. В курсовой работе предлагается выбрать тип панели по собственному усмотрению
и использовать рёбристые панели (рис.1.3, а), или панели типа "2Т" (рис.1.3,
б). В данном примере расчёта применяются рёбристые панели перекрытия. Рекомендуемые
размеры сечения и нагрузка от собственного веса для различных типов панелей представлены
в Приложении
1.
Схема раскладки панелей. Принимаем наиболее распространённый
вариант раскладки (подходит для любого типа панелей): между колоннами укладываются
связевые панели, которые служат распорками, передающими горизонтальные нагрузки.
Рядовые и связевые панели имеют одинаковую ширину; укладываемые у продольных
стен доборные панели в два раза уже рядовых (рис.1.2).
Заделка панелей в стены:
в продольные стены панели не заделываются;
в поперечные стены заделка составляет 130 мм
(половина кирпича с учётом толщины раствора шва: 120 + 10 мм).
Привязка наружных стен к разбивочным осям:
к продольной оси: нулевая привязка
(внутренняя грань стены совмещена с разбивочной осью);
к поперечной оси: привязка 130 мм
(внутренняя грань стены смещена с разбивочной оси внутрь здания
на величину заделки панели в стену).
Размеры сечения панели перекрытия:
высота hп = (1/20…1/30)
l = 390…260 мм, принимаем
hп = 350 мм (кратно 50 мм);
ширина панели bn назначается такой, чтобы в соответствии со схемой раскладки на
длине пролёта можно было разместить целое число панелей. При этом ширина
панели должна находиться в пределах 1200…1500 мм. Рекомендуемая ширина панелей
представлена в таблице 2 Приложения 1.
Принимаем ширину панели bn = 1300 мм (кратно 100 мм), тогда между продольными осями укладывается 6 панелей.
Компоновка конструктивной схемы каркаса заканчивается изображением
плана и поперечного разреза здания (масштаб М 1: 200).
Основные сборные конструктивные элементы каркаса на строительных
чертежах принято обозначать марками (например: П-1, П-2, П-3 - панели перекрытия
соответственно рядовые, связевые и доборные). Однотипные элементы получают одинаковые
марки.
Колонны здания для удобства изготовления, транспортировки и монтажа
разделяются по высоте на отдельные монтажные элементы. Длина монтажного элемента
может составлять 1; 2 и 3 этажа (но не более 18 м для возможности перевозки).
Для удобства выполнения работ по замоноличиванию стыков и сварки
выпусков арматуры стык колонн располагается выше пола перекрытия на 800 мм.
Для изображения на поперечном разрезе задают ориентировочные
(предварительные) размеры консольного выступа колонн (напр.250´250 мм, скос под углом 45º) и фундамента
(трёхступенчатый, высота ступени 350 мм). Глубина заложения подошвы фундамента df принимается по заданию.
В Нормах проектирования (СНиП [1]) указаны нормативные значения
нагрузок (qn), которые соответствуют условиям нормальной эксплуатации
сооружений (за это их называют эксплуатационными).
Нормативные нагрузки приняты с обеспеченностью (доверительной
вероятностью), равной 0,95. Это означает, что из 100 нагрузок 95 не будут
превышать установленного нормативного значения.
В практических расчётах используются расчётные значения
нагрузки (q), получаемые путём умножения их нормативной величины qn
на коэффициент надёжности по нагрузке γf, учитывающий
статистический характер изменчивости нагрузок:
q = qn · γf
Расчётные нагрузки имеют обеспеченность 0,997…0,999, что вполне
достаточно для проведения расчётов по прочности.
Таблица 2.1.
Вид нагрузки
|
γf
|
пункт СНиП [1]
|
Постоянная:
собственный вес конструкций
|
железобетонных
|
1,1
|
табл.1
|
изоляционных, выравнивающих и отделочных слоев, выполняемых на строительной
площадке
|
1,3
|
Временная
|
снеговая
|
1,4
|
п.5.7
|
технологическая v ≥
2 кН/м2
|
1,2
|
п.3.7
|
Расчётные значения нагрузок также принято умножать на коэффициент
надёжности по назначению здания γn,
учитывающий степень ответственности зданий и сооружений, которая характеризуется
значимостью экономических, социальных и экологических последствий отказов этих объектов.
Здание в данном проекте, как и большинство зданий, относится
ко II-му уровню ответственности (нормальному), которому
соответствует коэффициент γn = 0,95 (прил.7* СНиП [1]).
Таблица 2.2.
Вид нагрузки
|
Толщина слоя, м
|
Объемный вес, кН/м3
|
Нагрузка, кН/м2
|
|
нормативная
|
γf
|
расчётная
|
|
|
Нагрузка на перекрытие:
|
|
Постоянная
(собственный вес конструкций):
|
Рёбристая панель перекрытия (Прил.1)
|
2,5
|
1,1
|
2,750
|
|
Стяжка из цем. раствора
|
0,015
|
18
|
0,27
|
1,3
|
0,351
|
|
Плиточный пол
|
0,015
|
20
|
0,3
|
1,3
|
0,390
|
|
Временная (по заданию)
|
8,0
|
1,2
|
9,600
|
|
Полная (постоянная + временная) Р0
|
11,07
|
|
13,091
|
|
Нагрузка на покрытие:
|
|
Постоянная
(собственный вес конструкций):
|
Рёбристая панель покрытия (Прил.1)
|
2,5
|
1,1
|
2,750
|
|
Пароизоляция: 2 слоя рубероида на мастике
|
0,1
|
1,3
|
0,130
|
|
Утеплитель: плиты минераловатные
|
0,15
|
3
|
0,45
|
1,3
|
0,585
|
|
Стяжка из цем. раствора
|
0,02
|
18
|
0,36
|
1,3
|
0,468
|
|
Гидроизоляция: 3 слоя рубероида на мастике
|
0, 20
|
1,3
|
0,260
|
|
Слой гравия на мастике
|
0,02
|
20
|
0,40
|
1,3
|
0,520
|
|
Временная (снеговая, по заданию)
|
1,29
|
1,4
|
1,800
|
|
Полная (постоянная + временная) Р1
|
5,30
|
|
6,513
|
|
Расчётной схемой панели перекрытия является балка, свободно лежащая
на двух опорах (рис.2.1).
Расчётный пролёт панели - это расстояние между центрами её опорных
площадок:
,
где br - ширина ригеля
(п.1.5).
Панель воспринимает нагрузку, действующую в пределах её номинальной
ширины bп = 1,3 м (п.1.6).
Полная расчетная нагрузка на панель:
q = Р0
bn gn = 13,091×1,3×0,95 = 16,167 кН/м.
Наибольшие внутренние усилия в панели перекрытия от действия
полной расчётной нагрузки вычисляются по формулам сопротивления материалов:
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
|