Проектирование одноэтажного каркасного здания из металлоконструкций в г. Новороссийске

 

Министерство образования  и науки Российской Федерации

ГОУ  ВПО “Кубанский государственный технологический университет”

Кафедра Строительных конструкций и гидротехнических сооружений

 

 

 

Контрольная работа

 

По дисциплине «Конструкции сейсмостойких зданий и сооружений»

На тему: «Проектирование одноэтажного каркасного здания из металлоконструкций в г. Новороссийске»

 

 

 

Руководитель работы: доц., к.т.н. Пузанков Ю. И.

 

 

Защищен     

Дата  

 

 

 

 

Краснодар

2012

 

 

 

ГОУ ВПО Кубанский  государственный технологический университет

 

Кафедра строительных конструкций  и гидротехнических сооружений

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ

на контрольную работу по сейсмостойкости  зданий и сооружений,

специальность ГСХ 270105

 

 

 

 

 

 

Исходные данные

 

1 Размеры здания (сооружения) в плане (осях) ___14х48___м

2 Назначение здания (сооружения) ___Производственное здание

3Оценить сейсмостойкость  конструкции ____________________________

________________________________________________________________

4 Временная нагрузка  на перекрытие __________кПа

5 Количество этажей __1__          6 Высота этажа ___5___ м

7 Категория грунта  по сейсмическим свойствам __I__

8 Район строительства _{___}г. Новороссийск

9 Сейсмичность района  строительства по карте А _8_ баллов, В ___ баллов, С ___ баллов

     Определить  сейсмичность строительной площадки, сейсмические нагрузки и оценить сейсмостойкость конструкции. Предусмотреть антисейсмические мероприятия. 

Реферат

 

Данная контрольная работа дает представление об основах проектирования сейсмостойких сил лёгких 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 контрольная работа: «Проектирование одноэтажного каркасного здания из металлоконструкций в г. Новороссийске» имеет в объеме 14 листов.

В ней представлены расчеты  сейсмостойкости конструктивного  решения несущих конструкций  проектируемого здания – стального каркаса.

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

Ил. 8. Табл.8. Библиогр. 12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение………………………………………………………………………………4

1 Компоновка конструктивного  решения здания…………………………………..5

2 Определение сейсмичности  строительной площадки и сбор  нагрузок………...6

3 Расчет каркаса в  продольном направлении……………………………………....9

4 Определение сейсмических  нагрузок с учетом кручения здания в плане….….10

5 Антисейсмические мероприятия………………………………………………….13

Литература……………………………………………………………………………14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Компоновка  конструктивного решения здания

 

По заданию необходимо запроектировать одноэтажное каркасное  производственное здание в городе Новороссийске.

Конструктивная схема здания - симметричная с равномерным распределением жёсткостей конструкций и масс. В плане промздание представляет собой прямоугольник с размерами в осях 14×48 м.

Здание имеет полный металлокаркас. Сетка колонн 7×6 м. Высота этажа –

5,0 м. Каркас смонтирован  по обычной конструктивной схеме  – с колоннами защемлёнными  в фундаментах и шарнирно-опёртыми ригелями покрытия.

Фундаменты – столбчатые железобетонные под отдельные колонны;

Ограждающие конструкции стен – трёхслойные панели.

Покрытие – стальной профилированный настил. Крепление профилированного стального настила к прогонам покрытия выполняем самонарезающими болтами, как правило, через волну, а торцы настила в каждой волне. Прогоны, несущие стальной профилированный настил покрытия, опираются в узлах стропильных ферм с шагом 3 м и закрепляются к фермам на болтах при помощи коротышей из уголков, а к поперечным связевым фермам крепление прогонов предусматривается на сварке. В качестве прогонов используется швеллер № 14 .

В качестве несущей стропильной  конструкции приняты фермы односкатные  пролётом  7 м. индивидуального изготовления. Такое решение обеспечивает снижение массы здания , способствует созданию жёсткой пространственной системы.

По продольным стенам предусмотрено ленточное остекление на отметке от +1,2 до +4,2м. Торцевые стены без остекления с опиранием стеновых панелей на стальные опорные консоли на отметках +1,2;+3,6 м. Крепление оконных переплётов к стальному каркасу стен не препятствует сдвигу навесных участков стен в момент сейсмического воздействия.

В целях обеспечения  пространственной жесткости каркаса, а также устойчивости покрытия в целом и его элементов в отдельности необходимо предусматривать систему связей между несущими стальными конструкциями покрытия (фермами) в плоскости их верхних и нижних поясов и в вертикальных плоскостях. В покрытиях из стального профилированного настила (по стальным прогонам и фермам) система связей в плоскости верхних поясов стропильных стальных ферм состоит из поперечных связевых ферм и распорок, роль которых выполняют прогоны. Связевые поперечные фермы устанавливаются в двух крайних (у торцов и антисейсмических швов здания) и в промежуточных шагах стропильных ферм. Промежуточные связевые фермы должны располагаться по длине здания (отсека) равномерно.

В межферменном пространстве покрытия размещают различные трубопроводы, осветительную арматуру и др.

Конструктивная схема  здания представлена на рис. 1.

План здания

 

 

Разрез

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Определение  сейсмичности строительной площадки  и сбор нагрузок

2.1. Определение сейсмичности строительной площадки

 

Требуется рассчитать конструкции производственного 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-А-10% сейсмичность района г. Новороссийске составляет 8 баллов (Карта А - объекты массового строительства. 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 I 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 I_L 0,2 при коэффициенте пористости е < 0,9 для глин и суглинков и е < 0,7 - для супесей.

Сейсмичность строительной площадки – 8 баллов.

 

 

2.2. Сбор нагрузок

 

Сбор нагрузок производим на 1 м² покрытия здания и перекрытия.

Сбор нагрузок производим в табличной форме и представлен в таблице 1.

Таблица 1

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, Н/м2	Коэффициент надёжности по нагрузке	Коэффициент сочетания	Вычисление	Расчётная нагрузка, Н/м2
снеговая	0,21	-	0,5	0,21×0,5×14×48	164,64
Кровли	0,75	1,2	0,9	0,75×1,2×0,9×14×48	544,32
профилированного настила	0,15	1,05	0,9	0,15×1,05×0,9×14×48	95,26
прогонов	0,1	1,05	0,9	0,1*1,05*0,9*14*48	63,5
Стальные фермы	0,4	1,05	0,9	0,4*1,05*0,9*14*48	254,02
От участков стен выше верха колонн	2,65	1,1	0,9	2,65*1,1*0,9*0,7*(14+48)*2	227,72
					1349,46
От ¼ веса
Колонн	11,34	1,05	0,9	0,25*11,34*1,05*0,9*27	72,34
связей между колоннами	0,04	1,05	0,9	0,25*0,04*1,05*0,9*14*48	6,35
Участков стен расположенных  в  пределах высоты колонн	2,65	1,1	0,9	0,25*(2,65*(1,2+0,6)*(14+48)*2+1,2*14*2*2,65+1,2*48*2*0,35)*0,9*1,1	178,41
Итого					1511,3

 

 

3.Определение сейсмических  нагрузок и усилий от них

3.1.  Расчет каркаса в поперечном направлении здания.

 

 1.Для определения периода собственных колебаний и форм колебаний необходимо вычислить динамические характеристики одноэтажной рамы поперечника здания.

Определим сечение колонны. Задаёмся значением гибкости λ=120,тогда коэф-

фициент продольного  изгиба :  φ=0,208 ;

Принимаем колонны сечением:  А =147,3см², Двутавр:

Определяем перемещение  колонн от действия единичных горизонтальных сил, приложенных в уровне верха  колонн.

Жесткость колонн: 

Перемещение отдельной колонны:

2.Жесткость каркаса здания на уровне верха колонн C определяется по формуле          п - число колонн (или рам) в каркасе здания (отсека);

δ_kk - перемещение отдельной колонны (или рамы) на уровне ее верха от действия горизонтальной единичной силы, приложенной в том же уровне.

Жесткость каркаса здания:

Жесткость одной рамы:

 

3.Определим вертикальную нагрузку от собственного веса конструкций и снега. Q = 1511,3 кН. Вертикальную нагрузку принимаем сосредоточенной в уровне верха колонн. На одну раму приходится нагрузка Q=1511,3/9=168 кН.

 

4.Определяем период собственных колебаний каркаса в поперечном направлении здания:

Определяем период собственных  колебаний одной рамы:

 

5.Определяем коэффициент динамичности для каркаса здания:

β – коэффициент динамичности, соответствующий i-му тону собственных колебаний здания или сооружения, принимаемый согласно п. 2.6 :

Для грунтов II категории по сейсмическим свойствам

При 0,1е<Т<0,4е   ;   

 

 

6.Устанавливаем следующие значения:

-коэффициент, учитывающий допускаемые  повреждения зданий и сооружений, принимаемый по табл. 3.

А=0,2 –коэффициент, значение которого следует принимать равными 0,1; 0,2; 0,4 соответственно для расчётной сейсмичности 7,8,9 баллов;

- коэффициент, зависящий от формы деформации здания или сооружения при его собственных колебаниях по i-му тону и от места расположения нагрузки, определяемый по п.2.7., для одноэтажного здания равен  1.

Определяем коэффициент  в зависимости от отношения:

  

7.Определяем расчетные величины сейсмических нагрузок, действующих на поперечные рамы каркаса:

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

а) в уровне верха колонн рамы, с учётом коэффициента 1,2 :