Казачок - Расчет и конструирование сборных железобетонных конструкций одноэтажного производственного здания

Министерство образования Республики Беларусь

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Железобетонные и каменные конструкции»

Минск 2006

Учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции» для студентов специальности 1-70 02 01 «Промышленное и гражданское строительство»

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОДНОЭТАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ

Учебно-методическое пособие содержит примеры расчета и конструирования сборных железобетонных конструкций в соответствии с программой курса для II курсового проекта. Приведены рекомендации по определению генеральных размеров поперечной рамы цеха и статического расчета. Даны необходимые ссылки на учебную или нормативную литературу. Примеры расчета выполнены в соответствии с требованиями норм проектирования железобетонных конструкций СНБ 5.03.01-02 [1].

Пособие предназначено для студентов специальности 1-70 02 01 (ПГС) всех форм обучения, а также могут быть использовано при курсовом проектировании студентами других строительных специальностей.

Ил. 14, список литературы: источников 24 приложений 6.

© Белорусский национальный технический университет, 2006

Содержание

1. КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ ОДНОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЯ ....................4

2. КОМПОНОВКА ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ ................................................. 12

3. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО СТАТИЧЕСКОМУ РАСЧЕТУ КАРКАСА

ЗДАНИЯ ................................................................................................. 15

4. ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОЛОННАМ ...... 20

5. ПРИМЕР РАСЧЕТА ................................................................................ 23

5.1 Определение генеральных размеров поперечной рамы. ....... 24

5.2 Определение нагрузок на поперечную раму. .......................... 27

5.2.1. Постоянные нагрузки от веса покрытия, собственной

массы конструкций и стенового ограждения. ................ 27

5.2.2. Нагрузки от крановых воздействий. ............................... 29

5.2.3. Нагрузки от веса снегового покрова. ............................. 31

5.2.4. Нагрузок от давления ветра. .......................................... 31

5.3 Статический расчет рамы на отдельные загружения и

формирование сочетаний усилий для расчетных сечений

колонн. ................................................................................................................... 34

5.4 Расчет продольного армирования крайней колонны ................... 44

5.4.1. Основные положения по расчету сечений колонн

с учетом продольного изгиба. ........................................ 44

5.4.2. Подбор арматуры надкрановой части колонны. ........... 51

5.4.3. Подбор арматуры подкрановой части колонны. ........... 56

6. ЛИТЕРАТУРА ......................................................................................... 61

Приложения ................................................................................63

1. КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ ОДНОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЯ

Каркас одноэтажного производственного здания представляет собой пространственную систему, состоящую из защемленных в фундаменты колонн, объединенных ( в пределах температурного блока) стропильными и подстропильными конструкциями, плитами, связями и т.д. или покрытием в виде оболочек. Эта пространственная система условно расчленяется на поперечные и продольные плоские рамы. Поперечные рамы образуются из колонн и стропильных конструкций или диафрагм оболочек, продольные - из колонн, плит покрытия или прогонов, подстропильных конструкций, связей (решетчатых и в виде распорок) и подкрановых балок, а также диафрагм или бортовых элементов оболочек.

На основе анализа требований к предприятиям различных отраслей промышленности (межотраслевая унификация) или к многоэтажным гражданским и промышленным зданиям (межвидовая унификация) разработаны стандарты на габаритные схемы и параметры одноэтажных ( ГОСТ 23887-79 и ГОСТ 23838-79) и многоэтажных (ГОСТ 24336-80 и ГОСТ 24337-80) зданий промышленных предприятий. К основным строительным параметрам зданий, подлежащим унификации, относятся: пролет, шаг опор (сетка колонн) и высотные габариты; вид и грузоподъемность подъемно--транспортного оборудования; привязка элементов конструкций к координационным (paзбивочным) осям; размеры вставок в местах температурных швов и примыканий взаимно перпендикулярных пролетов и перепадов высот; уклоны кровель из различных материалов; производственные нагрузки и воздействия.

Унификация параметров и конструкций зданий проводится на основе прямоугольной системы модульных координат, обеспечивающей соизмеримость элементов и деталей зданий, кратность их модулю определенной величины, что создает необходимые условия для строительства зданий из заранее изготовленных элементов при их различных сочетаниях. В настоящее время более 95% общей площади промышленных зданий проектируют с применением унифицированных размеров пролета и шага основных несущих конструкций, более 85% общей площади --- с унифицированным размером высот. В качестве основного модуля принят модуль М, равный 100 мм. Для координации и согласования размеров и взаимного расположения объемно-планировочных и конструктивных элементов строительных изделий, сантехнического и другого оборудования зданий с размером самого здания применяется оптимальный ряд производственных укрупненных модулей. Градация параметров планировочных и конструктивных элементов устанавливается равной одному из укрупненных модулей. Например, пролеты и шаги колонн одноэтажных зданий и соответствующие им номинальные размеры конструкций покрытия рекомендуется принимать кратными 60М (при пролетах более 12000 мм) или 30М (при пролетах 6000 --- 12000 мм). Для размера высот приняты модули, 6М (600 мм) и 12М (1200 мм) в зависимости от типа зданий и их высоты.

В соответствии с унифицированными параметрами разрабатываются стандарты, каталоги и рабочие чертежи типовых конструкций и деталей, предназначенные для заводского изготовления. При этом обеспечивается широкая взаимозаменяемость конструкций. Правилами расположения координационных (разбивочных) осей зданий и привязок к ним основных несущих и ограждающих конструкций определяется положение сборных элементов в плане и по высоте здания. Размеры привязок должны обеспечивать оптимальные взаимосочетания сборных элементов и назначаться так, чтобы исключить или свести к минимуму применение доборных элементов или дополнительных работ на месте по закрытию промежутков между типовыми элементами заводского изготовления.

Общие конструктивные схемы зданий из типовых конструкций имеют разновидности, определяемые различными сочетаниями шагов колонн и стропильных конструкций, а также видом последних. Объемно-планировачные и связанные с ними конструктивные особенности различных схем подробно изложены в справочной и учебной литературе [1...15]. Наиболее простой из них является схема, в которой для колонн крайних и средних рядов, а также для стропильных конструкций принимается шаг 6 или 12 м (рис. 1). В зданиях с малоуклонной кровлей в крайних ячейках каждого температурного блока устанавливаются вертикальные стальные связи между крайними (опорными) стойками ферм, а в остальных ячейках --- стальные распорки для развязки колонн поверху. В зданиях со скатной кровлей такие связи и распорки не предусматриваются.

Покрытие одноэтажного здания может выполняться беспрогонным (преимущественно) и по прогонам. При беспрогонной схеме крупноразмерные плиты покрытия укладываются непосредственно по ригелям поперечных рам и привариваются к ним не менее чем в трех углах. Глубина опирания продольных ребер плит покрытия пролетом 6 м - не менее 80 мм, пролетом 12 м - не менее 90 мм. Сварку закладных деталей стыкуемых конструкций делают по всей длине этих деталей, а швы между плитами замоноличивают. В этом случае образуется жесткий в своей плоскости горизонтальный диск, обеспечивающий пространственную работу каркаса в целом. В отечественных типовых сериях стропильные балки применяют при пролетах до 24 м, фермы - при пролетах до 30 м, а арки -- до 36 м. За рубежом область применения балок покрытия расширена до 36 м и более. При шаге колонн по средним рядам 12 м, а по крайним 6 м может применяться конструктивная схема с подстропильными конструкциями. При наличии подстропильных конструкций стропильные фермы с шагом 6 м устанавливаются по средним рядам на подстропильные конструкции, а по крайним -- непосредственно на колонны (рис. 2).

Типовые колонны рассчитаны в поперечном направлении здания как элементы одноярусных рам с шарнирными сочленениями в местах опирания стропильных конструкций. При этом учтено прераспределение горизонтальных нагрузок, действующих на колонны через жесткий диск покрытия (образуемый плитами и стропильными конструкциями), или через горизонтальные стальные связи по верхнему поясу стропильных ферм, если недостаточна прочность сварных швов крепления плит. Продольная устойчивость каркаса здания обеспечивается использованием жесткого диска покрытия и стальных связей по колоннам (для высоких зданий). Схемы расположения связей зависят от схемы здания, высоты и шага колонн [1...9]. В зданиях с мостовыми кранами соединительными элементами продольной конструкции каркаса служат также подкрановые балки.

Для зданий, оборудованных мостовыми электрическими опорными кранами общего назначения грузоподъемностью от 5 до 50 т, унифицированные габаритные схемы разработаны при одноярусном расположении кранов, с шириной пролетов от 18 до 36 м, шагами колонн 6 и 12 м, высотами этажей от 8,4 до 18 м. При этом габаритные схемы допускают использование любых сочетаний основных параметров зданий (установленных с заданным модулем в обозначенных выше пределах), за некоторым исключением. Так, для зданий высотой до 10,8 м не рекомендовано применение пролетов 30 и 36 м, а для зданий высотой более 14,4 м - пролетов менее 24 м. Следует иметь в виду, что рекомендуемые унифицированные габаритные схемы, предназначены для удобства проектирования типовых конструкций (зданий), но мировая тенденция развития строительной отрасли свидетельствует, что проектировщики все чаще отступают от унифицированных схем, модульных размеров и т.д., так как это позволяет максимально уменьшить неиспользуемый объем здания, снизить вес конструкций, потребление энергии и т.д.

В соответствии с ГОСТ 23838-79 «Здания промышленных предприятий. Параметры», принимается установленная привязка элементов конструкций к координационным осям зданий и размеры вставок в местах температурных швов, примыканий взаимно перпендикулярных пролетов и перепадов высот.

Наиболее распространенные типы привязок для зданий простых габаритных схем (без перепадов высот, без продольных деформационных швов и т.д.) даны на рис. 3 и 4. Величина привязки крайних колонн к продольным разбивочным осям принимается 250 мм или 0 мм и зависит от высоты сечения надкрановой части колонн, которая должна назначаться так, чтобы при принятой привязке был обеспечен зазор Δ > 60 мм между внутренней гранью колонны и торцом крана (рис. 5). Это легко проверить зная установленные техническими условиями на краны значения L0, b1 (см. табл. 14 приложения 6). При высоких зданиях, больших пролетах и грузоподъемности крана и при шаге колонн 12 м в колоннах возникают значительные усилия и, при назначении оптимальных значений армирования и класса бетона, размеры сечения как надкрановой, так и подкрановой части могут быть достаточно большие, что потребует необходимость принятия привязки 250 мм.