Введение.

Монолитные стены, пилоны, диафрагмы жесткости и жесткие лестничные блоки, связанные между собой монолитной плитой перекрытия, образуют жесткий пространственный каркас.

Выполнен расчет несущих конструкций административно-жилого комплекса , расположенного по адресу: г.Хабаровск, Центральный район, пересечение Амурского бульвара и ул.Дзержинского. Расчет выполнен программным комплексом "ЛИРА".

В основу расчета положен метод конечных элементов в перемещениях. В качестве основных неизвестных приняты следующие перемещения узлов:

- X линейное по оси X

- Y линейное по оси Y

- Z линейное по оси Z

- UX угловое вокруг оси X

- UY угловое вокруг оси Y

- UZ угловое вокруг оси Z

В ПК "ЛИРА" реализованы положения следующих разделов СНиП (с учетом изменений на 1.01.97):

- СНиП 2.01.07-85* - "Нагрузки и воздействия"

- СНиП 2.03.01-84* - "Бетонные и железобетонные конструкции"

- СНиП II-7-81* - "Строительство в сейсмических районах"

- СНиП II-23-81* - "Стальные конструкции"

В расчетную схему включены следующие типы элементов:

- Tип 42. Универсальный треугольный КЭ оболочки.

- Tип 44. Универсальный четырехугольный КЭ оболочки.

Расчет выполнен на следующие загружения:

- загружение 1 - статическое загружение

- загружение 2 - статическое загружение

- загружение 3 - статическое загружение

- загружение 4 - динамическое (пульсация ветра)

В расчете учитывается заданное количество форм собственных колебаний (KF). Кроме динамических составляющих (количество которых ограничено предельной нормативной частотой для данного ветрового района), по которым раскладывается ветровая нагрузка, печатаются величины статической составляющей ветровой нагрузки. Значения динамической и статической составляющих ветровой нагрузки вычислены согласно положениям СНИП 2.01.07-85* (табл.6, карта N3, п.6.19) и "Руководства по расчету зданий и сооружений на действие ветра" (пп.1.3.2,1,2,2,6,2-6.5. табл.2,6,7,8,10,11,12, рис.6)

Расчетные сочетания напряжений для пластинчатых элементов выбираются по критерию экстремальных напряжений с учетом направления главных площадок.

При выборе расчетных сочетаний усилий учитывались следующие характеристики загружений:

загружение 1 - статическое загружение. Данное загружение учитывается как постоянная нагрузка.

загружение 2 - статическое загружение. Данное загружение учитывается как снеговая нагрузка. Данное загружение является кратковременным.

загружение 3 - статическое загружение. Данное загружение учитывается как нагрузка ветровая статическая при пульсации ветра .

загружение 4 - динамическое (пульсация ветра). Данное загружение учитывается как кратковременная нагрузка малой длительности. Данное загружение является знакопеременным.

1. Общие сведения.

Климатические условия:

Снеговой район - II

Ветровой район - III

Глубина сезонного промерзания – 2,63м.

Комплекс состоит из двух частей:

- офисная часть;

- жилая часть.

Офисная часть состоит из трех этажей ниже нулевой отметки и 23-х этажей выше нуля (последний этаж – технический).

Жилая часть состоит из трех этажей ниже нулевой отметки и 20 этажей выше нуля (последний этаж - технический).

Конечно-элементная расчетная схема : см.рис.2.1.

Рис. 2.1 – Общий вид расчетной схемы.

Нагрузки, включенные в расчет:

- собственный вес конструкций (задается автоматически в программном комплексе Лира 9.4, для этого в жесткостных параметрах материала элемента необходимо задать его объемную массу);

Рисунок 2.2 – Задание собственного веса конструкций

- веса напольных покрытий представлены в таблице 2.1.

Наименование	Конструкция	Нормативная нагрузка, кН/м2
1. Плитный пол	Керамическая плитка Слой цементного раствора 0,0322 кН/м3 Звукоизоляция	0,3 0,66 0,24
	Итого	1,20
2. Пол на линолеуме	Линолеум на мастике 0,00516 кН/м3 Стяжка на цементном растворе 0,0222 кН/м3 Керамзитобетон 0,0515 кН/м3 Бумага и минеральная вата	0,08 0,44 0,75 0,03
	Итого	1,30
3. Паркетный пол	Паркет 0,028 кН/м3 Шлакобетон 0,06516 кН/м3 Звукоизоляция из пенобетонных плит 0,065 кН/м3	0,16 1,04 0,30
	Итого	1,50

Веса напольных покрытий Таблица 2.1

К

0.15 т/м²

расчету принят наибольший вес напольного покрытия, приложенный в виде равномерно распределенной нагрузки на перекрытие (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 – Нагрузка на перекрытие от пола

- нагрузка от перегородок и ограждающих конструкций принята как равномерно распределенная, добавляемая к прочей равномерно распределенной нагрузке.

Технические характеристики перегородок на металлическом каркасе.

Марка	Максимальная высота, м	Толщина перегородки D, мм	Толщина листа d, мм	Шаг стоек, а, мм	IВ, дБ	Масса 1 м2 перегородки
ПГВМ - 3	3,3	95	10	600	40	26,7
ПГВМ - 3м	3,3	95	10	600	46	33,2

О

0.13 т/м²

граждающие конструкции и межкомнатные перегородки выполнены из кирпича плотностью 1.7 т/м³. Общая длина конструкций в плане 317 м, что соответствует равномерно распределенной нагрузке 0.13т/м² (рисунок 2.4).

Рисунок 2.4 – Нагрузка на перекрытие от ограждающих конструкций и межкомнатных перегородок

- полезная нагрузка: жилые 0.15 тс/м², административные помещения 0.2 тс/м², согласно [СНиП 2.01.07-85*, табл.3], добавлена к прочей равномерно распределенной нагрузке;

- вес снегового покрытия:

Полное расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия следует, определяется по формуле:

,

где S₀ – расчетное значение снегового покрова на 1м² горизонтальной поверхности земли, принимаемое взависимости от снегового района РФ [1,табл.4].

μ - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с [1,прилож.3].

В соответствии с [1, табл.4] г.Хабаровск принадлежит ко 2 снеговому району и имеет S₀ = 1.2 кПа.

Коэффициенты , установленные в соответствии с указаниями схем 1, 2, 5 и 6 обязательного приложения 3 СНиП 2.01.07-85* для пологих (с уклонами до 12% или с ∙ f /l <= 0,05) покрытий однопролетных и многопролетных зданий без фонарей, проектируемых в районах со средней скоростью ветра за три наиболее холодных месяца ν 2 м/с (рисунок 2.5), следует снижать умножением на коэффициент с_е = (1,2 - 0,1 ν ) (0,8 + 0,002b), где k = 1.17 - принимается по табл. 6; b - ширина покрытия, принимаемая не более 100 м.

Коэффициент надежности по снеговой нагрузке Ɣ_f принимается 1,4.

Рисунок 2.5 – Схема снеговых нагрузок и коэффициенты µ

Для принятой схемы принимаем:

(рисунок 2.6).

0.058 т/м²

0.058 т/м²

Рисунок 2.6 – Снеговая нагрузка на покрытие

Снеговая нагрузка приложена в виде равномерно распределенной на покрытие. Она является кратковременной и задана отдельным загружением.

- ветровая нагрузка (статическая, пульсационная составляющая):

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки W_m на высоте z над поверхностью земли определяется по формуле

,

где W₀ - нормативное значение ветрового давления принимается в зависимости от ветрового района по данным [3, табл.3];

к - коэффициент,учитывающий изменение ветрового давления по высоте определяется по [3, табл.6] в зависимости от типа местности.

Тип местности, к которому принадлежит застройка здания относится к типу местности В;

с - аэродинамический коэффициент определяемый по [3, прилож.4].

Коэффициент надежности по ветровой нагрузке Ɣ_f принимается 1,4.

Согласно [3, табл.3] г.Хабаровск принадлежит к III ветровому району и нормативное значение принимается W₀ = 0.38 кПа.

По [3, прилож.4] принимаем схему «Здания с двускатными покрытиями», приведенной на рисунке 2.7 и определяем значения аэродинамических коэффициентов с для крыши с плоским покрытием (α=0):

; ;

Рис. 2.7 – Здания с двускатными покрытиями

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки W_m на высоте z над поверхностью земли следует определять по формуле

где W₀ =0.038 тс/м² - нормативное значение ветрового давления (см. 3, п.6.4);

k - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте (см. 3, п.6.5);

c - аэродинамический коэффициент (см. 3, п.6.6).

= 2.8 м – высота этажа.

Для удобства расчет приведен в таблице 2.2.

Расчет средней составляющей ветровой нагрузки W_m

на высоте z над поверхностью земли Таблица 2.2

Z, м	k		, м	, тс/м2	, тс/м
0.4	0.5	0.8	2.9	0.038	0.0617
		-0.8			-0.0617
		-0.6			-0.0463
3.3	0.5	0.8			0.0617
		-0.8			-0.0617
		-0.6			-0.0463
6.2	0.53	0.8			0.0654
		-0.8			-0.0654
		-0.6			-0.049
9.1	0.62	0.8			0.0765
		-0.8			-0.0765
		-0.6			-0.0574
12	0.69	0.8			0.0851
		-0.8			-0.0851
		-0.6			-0.0638
14.9	0.75	0.8			0.0925
		-0.8			-0.0925
		-0.6			-0.0694
17.8	0.81	0.8			0.1
		-0.8			-0.1
		-0.6			-0.075
20.7	0.86	0.8			0.1064
		-0.8			-0.1064
		-0.6			-0.0798

Продолжение таблицы 2.2.

Z, м	k		, м	, тс/м2	, тс/м
23.6	0.89	0.8	2.9	0.038	0.1098
		-0.8			-0.1098
		-0.6			-0.0824
26.5	0.91	0.8			0.1123
		-0.8			-0.1123
		-0.6			-0.0842
29.4	0.94	0.8			0.116
		-0.8			-0.116
		-0.6			-0.087
32.3	0.97	0.8			0.1197
		-0.8			-0.1197
		-0.6			-0.0898
35.2	1	0.8			0.1235
		-0.8			-0.1235
		-0.6			-0.0926
38.1	1.05	0.8			0.1296
		-0.8			-0.1296
		-0.6			-0.0972
41	1.11	0.8			0.137
		-0.8			-0.137
		-0.6			-0.1027
43.9	1.14	0.8			0.1408
		-0.8			-0.1408
		-0.6			-0.1056
46.8	1.17	0.8			0.1444
		-0.8			-0.1444
		-0.6			-0.1083

Продолжение таблицы 2.2.

Z, м	k		, м	, тс/м2	, тс/м
49.7	1.2	0.8	2.9	0.038	0.1481
		-0.8			-0.1481
		-0.6			-0.1111
52.6	1.23	0.8			0.1518
		-0.8			-0.1518
		-0.6			-0.1139
53.4	1.23	0.8			0.1518
		-0.8			-0.1518
		-0.6			-0.1139
56.3	1.26	0.8			0.1555
		-0.8			-0.1555
		-0.6			-0.1166
59.2	1.29	0.8			0.1593
		-0.8			-0.1593
		-0.6			-0.1195
62.1	1.32	0.8			0.163
		-0.8			-0.163
		-0.6			-0.1222

Из приведенных нагрузок составлены расчетные комбинации. Далее в отчете будут приведены результаты расчета по наиневыгоднейшим комбинациям.

Ветровая нагрузка приложена с наветренной и подветренной стороны здания как показано на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7 – Приложение ветровой нагрузки

- в расчете плит перекрытия также учтены монтажные нагрузки в стадии возведения здания. При бетонировании вышележащих перекрытий нагрузка от свежезалитого бетона через опалубку и стойки передается на готовое перекрытие (рисунок 2.8), поэтому в монтажную нагрузку входит:

- вес перекрытия (0.495 т/м²),

-

0.495 + 0.1 т/м²

вес опалубки со стойками, вес людей и монтажного оборудования (0.1 т/м²).

2 х 0.495 + 0.1 т/м²

Рисунок 2.8 – Учет монтажной нагрузки на перекрытие