144159 (Одноэтажное каркасное производственное здание)

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:

"Одноэтажное каркасное производственное здание"

Краснодар 2008

Реферат

Данная курсовая работа дает представление об основах проектирования железобетонных конструкций зданий, возводимых в сейсмических районах. В ходе выполнения курсовой работы, студент самостоятельно приобретает навыки определения сейсмических нагрузок на здания и сооружения с последующей оценкой сейсмостойкости, подбора материала, компонки сечения.

Представленная пояснительная записка к курсовой работе на тему:

"Одноэтажное каркасное производственное здание" имеет в объеме 16 листов. В ней представлены расчеты сейсмостойкости конструктивного решения несущих конструкций проектируемого.

Пояснительная записка иллюстрирована необходимыми пояснениями и рисунками, а также схемами ко всем расчетам. В ней также отражены антисейсмические мероприятия.

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 Определение сейсмичности строительной площадки

2.2 Сбор нагрузок

3. Определение периода собственных колебаний и форм колебаний

4. Усилия в сечениях элементов рамы от сейсмической нагрузки

5. Проверка прочности колонн с учетом сейсмических нагрузок

5.1 Подбор площади сечения арматуры колонн

5.2 Проверка прочности сечений, наклонных к продольной оси колонн

6. Проверка общей устойчивости здания

7. Антисейсмические мероприятия

Список литературы

Введение

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

Одноэтажное здание из сборного железобетона.

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.

Под колонны проектируем отдельные фундаменты стаканного типа

Размеры здания в плане 9x24м

Сетка колонн 6х9м

Высота этажа - 4500мм

Рассчитываемой несущей конструкцией является сборные железобетонные конструкции рамы

Колонны - сечение 500х500мм

В качестве ригеля принимаем сегментную безраскосную ферму пролетом 9м, плиты - ребристые 3x6м

Высота от отметки 0.000 м до низа стропильной конструкции - 5.0 м.

Покрытие совмещенное по сборным ребристым плитам 3 x 6 м.

Кровля - плоско-совмещенная с покрытием рубероидным ковром.

Ограждающие конструкции - стеновые панели из легкого бетона

Рисунок 1.1 - План здания

Рисунок 1.2 - Разрез здания

2. Определение сейсмичности строительной площадки и сбор нагрузок

2.1 Определение сейсмичности строительной площадки

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. Красножар составляет 9 баллов (Карта В - массовое строительство. 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 II категории грунта по сейсмическим свойствам, грунтами которой являются: скальные грунты выветрелые и сильновыветрелые, в том числе вечномерзлые, кроме отнесенных к I категории; крупнообломочные грунты, за исключением отнесенных к I категории; 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 I_L 0,5 при коэффициенте пористости е < 0,9 для глин и суглинков и е < 0,7 - для супесей; вечномерзлые нескальные грунты пластичномерзлые или сыпучемерзлые, а также твердомерзлые при температуре выше минус 2 °С при строительстве и эксплуатации по принципу I

Сейсмичность площадки строительства при наличии грунтов II категории равна сейсмичности района и составляет 9 баллов.

Согласно выше перечисленному значения коэффициента динамичности _i в зависимости от расчетного периода собственных колебаний Т_i здания или сооружения по i-му тону при определении сейсмических нагрузок следует принимать по формулам (1) .

2.2 Сбор нагрузок

Сбор нагрузок производим на 1 м² покрытия здания и перекрытия.

Вес фермы учитывается при определении ярусной нагрузки на стр.9.

Конструктивное решение пола принимаем одинаковым для всех этажей.

Сбор нагрузок производим в табличной форме и представлен в таблице 2.1

Таблица 2.1 Нагрузка на 1м² покрытия

3. Определение периода собственных колебаний и форм колебаний

Для грунтов II категорий по сейсмическим свойствам:

при Т_i 0,1 с _i = 1 + 1,5Т_i

при 0,1 с Т_i 0,4 с _i = 2,5 (1)

приТ_i 0,4 с _i = 2,5 (0,4/ Т_i) ^0,5

Во всех случаях значения _i должны приниматься не менее 0,8.

Расчетную схему здания представляем в виде вертикального консольного стержня с сосредоточенной горизонтальной нагрузкой, приложенной к его верху.

Рисунок 1.1 - Расчетная схема здания

Для расчета принимаем одну раму и сбор нагрузок осуществляем для грузовой площади с шириной 6 м. Определим ярусные нагрузки на уровне покрытия, затем произведем их суммирование. От веса покрытия без учета фермы (с учетом коэффициентов сочетаний: 0,9; 0,8 и 0,5):

где 9 м - ширина здания, 6 м - шаг колонн;

от веса фермы (масса фермы сегментной безраскосной длиной 9м принята равной 4т в соответствии с [1]):

от веса наружных стеновых панелей для всей высоты этажа:

;

от веса колонн длиной, равной половине высоты этажа:

;

Итого G =969,68кН. Для определения периода собственных колебаний и форм колебаний необходимо вычислить жесткость конструкций. Для конструкций зданий в данном районе применён легкий бетон класса В30 с использованием мелкого плотного заполнителя с начальным модулем упругости Е_b=32500МПа. Приняты колонны сечением 400х400мм, тогда

Для панелей наружных стен

Перемещение колонны и двух наружных стен от единичной силы

Соответствующая жесткость

.

Период собственных колебаний здания определяется по формуле

сек,

где g - ускорение свободного падения.

Так как T<0,1c то коэффициент = 1 + 1,5∙0,02=1,03

При расчете зданий и сооружений (кроме гидротехнических сооружений) длиной или шириной более 30 м помимо сейсмической нагрузки необходимо учитывать крутящий момент относительно вертикальной оси здания или сооружения, проходящей через его центр жесткости. Значение расчетного эксцентриситета между центрами жесткостей и масс зданий или сооружений в рассматриваемом уровне следует принимать не менее 0,1 В, где В - размер здания или сооружения в плане в направлении, перпендикулярном действию силы S_ik. При длине здания 48 м эксцентриситет эксцентриситет e₀=0,1x48=4,8м. Крутящий момент от воздействия всей сейсмической нагрузки T_ik=4,8ΣS_ik должен восприниматься колоннами каркаса в виде дополнительных поперечных сил ΔQ_ik=T_ik/l=0,96ΣS_ik=ΔS_ik. Можно вычислить значение коэффициента, учитывающего влияния случайного крутящего момента:

Согласно [10] расчетная сейсмическая нагрузка S_ik в выбранном направлении, приложенная к точке k и соответствующая i-му тону собственных колебаний зданий или сооружений, определяется по формуле

S_ik = χ_TK₁ S_0ik,

где К₁ - коэффициент, учитывающий допускаемые повреждения зданий и сооружений, 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, возводимых из железобетонных крупнопанельных или монолитных конструкций К₁=0,22.

S_0ik - значение сейсмической нагрузки для i-го тона собственных колебаний здания или сооружения, определяемое в предположении упругого деформирования конструкций по формуле

S_oik = Q_k A_iK_wn_ik,

где Q_k - вес здания или сооружения, отнесенный к точке k, определяемый с учетом расчетных нагрузок на конструкции;