Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проектирование металлических конструкций многоэтажных каркасных зданий. Учебное пособие
.pdf
1
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
А.А. Решетников, Д.А. Леонова
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ
МНОГОЭТАЖНЫХ КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ
Учебное пособие
Ростов-на-Дону
ДГТУ
2018
2
УДК 624.014
Р47
Рецензент
кандидат технических наук, доцент А.С. Кавелин
(г. Ростов-на-Дону, ООО «Марисоль»)
Решетников, Алексей Анатольевич.
Р47 Проектирование металлических конструкций многоэтажных
каркасных зданий : учеб. пособие / А.А. Решетников,
Д.А. Леонова ; Донской гос. техн. ун-т. – Ростов-на-Дону :
ДГТУ, 2018. – 64 с
ISBN 978-5-7890-1563-6
Рассмотрено выполнение расчетной части курсового проекта
по дисциплине «Расчет и проектирование металлических конструкций
высотных и большепролетных зданий и сооружений». Приведены
примеры расчета при подборе сечения несущих элементов каркаса,
выполнении проверок подобранного сечения согласно соответствующим
разделам действующих норм, представлены подробные расчеты узлов.
Изложена методика определения усилий в элементах каркаса в
программе ЛИРА-САПР 2013 (некоммерческая).
Предназначено для обучающихся по направлению 08.04.01
Строительство на занятиях по дисциплине «Металлические
конструкции высотных и большепролетных зданий и сооружений».
Может быть интересно инженерам и преподавателям, занимающимся
вопросами расчета и проектирования стальных конструкций.
УДК 624.014
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Донского государственного технического университета
ISBN 978-5-7890-1563-6
© Решетников А.А.,
Леонова Д.А., 2018
© Донской государственный
технический университет, 2018
3
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………
5
1. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ…………………….
6
1.1. Компоновка конструктивной схемы……………………
6
2. СБОР НАГРУЗОК НА ЗДАНИЕ…………………………..
7
2.1. Постоянная нагрузка……………………………………...
7
2.1.1. Вес конструкций перекрытий и покрытий…………
7
2.1.2. Собственный вес несущих конструкций……………
9
2.1.3. Собственный вес ограждающих стен……………….
9
2.1.4. Нагрузки от перегородок…………………………….
10
2.2. Временные нагрузки………………………………………
10
2.2.1. Полезная нагрузка…………………………………….
10
2.2.2. Снеговая нагрузка…………………………………….
11
2.2.3. Ветровая нагрузка……………………………………
13
2.3. Особые нагрузки…………………………………………..
16
3. РАСЧЕТ КАРКАСА…………………………………………
17
3.1. Расчетная схема……………………………………………
17
3.2. Жесткости элементов……………………………………..
19
3.3. Определение усилий в элементах каркаса………………
20
4. КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ НЕСУЩИХ
ЭЛЕМЕНТОВ КАРКАСА.....................................................
22
4.1. Расчет ригеля поперечной рамы крайнего шага………...
22
4.2. Расчет ригеля поперечной рамы среднего шага…………
26
4.3. Расчет продольного ригеля……………………………….
29
4.4. Расчет колонны крайнего ряда……………………………
34
4.5. Расчет колонны среднего ряда……………………………
40
4.6. Расчет вертикальных связей между колоннами…………
45
5. КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ УЗЛОВ…………………
47
5.1. Расчет узла соединения вертикальных связей
с колоннами………………………………………………..
47
4
5.2. Расчет узла соединения поперечного ригеля
крайнего шага с колонной………………………………..
50
5.3. Расчет узла соединения поперечного ригеля
среднего шага с колонной………………………………...
53
5.4. Расчет узла соединения продольного ригеля
с колонной………………………………………………….
53
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………
55
Приложение 1. Расчетные сочетания усилий в элементах
каркаса (в первом приближении) ……………
56
Приложение 2. Расчетные сочетания усилий в элементах
каркаса (окончательные) ……………………..
57
Приложение 3. Примеры чертежей……………………………
58
5
ВВЕДЕНИЕ
При изучении дисциплины «Металлические конструкции высотных и большепролетных зданий и сооружений» магистранты
различных строительных вузов выполняют один или несколько
курсовых проектов и работ. В настоящее время существует большое количество учебной литературы, в которой приводятся примеры выполнения расчетной части.
Отличительной особенностью учебного пособия является то,
что оно составлено с учетом требований Сводов правил (СП) (актуализированных редакций СНиПов), введенных в действие
с 2016 года.
Приведенные в тексте многочисленные ссылки на конкретные
пункты и формулы СП обеспечивают возможность в процессе курсового проектирования более детально понять состав и структуру
актуализированных редакций СНиПов.
К пособию также прилагаются образцы выполнения графической части курсового проекта (см. приложения).
6
1. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Необходимо запроектировать стальные конструкции шестиэтажного общественного здания размерами в плане 15х18 м. Место
строительства – г. Ростов-на-Дону. Каркас здания принять рамносвязевым с продольным шагом колонн – 6м, поперечным – 7,5 м,
высотой этажа – 3,5 м.
Покрытие здания – теплое, состоящее из следующих перечисляемых сверху-вниз слоев:
1. Защитный слой из гравия, втопленного в битумную мастику;
2. Гидроизоляционный 4-слойный рубероидный ковер;
3. Асфальтовая или цементная стяжка t = 20мм;
4. Утеплитель – пенобетон 10 см;
5. Пароизоляция из одного слоя рубероида;
6. Крупнопанельный ж/б настил 1,5х6 м.
Междуэтажные перекрытия здания состоят из следующих слоев:
1. Линолеум на мастике;
2. Панель основания пола – фанера t = 18мм;
3. Сплошная звукоизоляционная прокладка;
4. Стяжка из цементно-песчаного раствора t = 20мм;
5. Крупнопанельный ж/б настил.
Класс бетона для фундаментов В25. Стены здания – самонесущие. Сталь для несущих конструкций здания принять самостоятельно по [1, 2, 3, 4, 5, 6]. Объект нормального уровня ответственности. Здание строится на открытом участке местности.
1.1. Компоновка конструктивной схемы
Система здания принимается каркасной рамно-связевой.
В поперечном направлении расположены жесткие рамы, образованные за счет жесткого соединения ригелей с колоннами. В продольном направлении соединения ригелей с колоннами – шарнирное. Жесткость каркаса в продольном направлении обеспечивается
системой полураскосных связей, установленных в среднем шаге
колонн в пределах каждого этажа.
7
2. СБОР НАГРУЗОК НА ЗДАНИЕ
Нагрузки на раму определяются на основании
СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» [7]. Согласно п.п.4.1 и
4.2 этого свода правил различают постоянные Pd и временные Pl
нагрузки. В нашем случае к постоянным нагрузкам, действующим
на каркас, следует отнести собственный вес конструкций, а к временным – полезную, снеговую и ветровую нагрузки.
2.1. Постоянная нагрузка
2.1.1. Вес конструкций перекрытий и покрытий
Нагрузка на 1м2 покрытия или перекрытия обычно подсчитывается в табличной форме на основании задания и принятого конструктивного решения. В прил. [7] приводятся справочные данные
по нагрузкам и коэффициентам надежности по нагрузке γf для различных несущих и ограждающих элементов покрытия и перекрытия. Сбор нагрузок на покрытие для рассматриваемого примера
представлен в табл. 1. При этом нагрузка от конструктивных элементов, не рассчитываемых в курсовом проекте, принимается ориентировочно.
Так как железобетонные панели покрытия опираются на ригели
поперечных рам, то расчетная погонная нагрузка на них при шаге
рам B = 6 м составит:
– в средних шагах
– в крайних шагах
8
Таблица 1
№
п/п
Наименование нагрузки
p
d1
n
, кПа
γf
pd1,
кПа
1
Защитный слой из гравия, втопленного
в битумную мастику
0,4
1,3
0,52
2
Гидроизоляционный четырехслойный
рубероидный ковер
0,2
1,3
0,26
3
Асфальтовая или цементная стяжка
t = 20мм
0,4
1,3
0,52
4
Утеплитель – пенобетон γ = 5 кН/м3,
t = 100мм
0,5
1,3
0,65
5
Пароизоляция из одного слоя рубероида
0,05
1,3
0,065
6
Крупнопанельный ж/б настил 1,5х6 м
1,45
1,1
1,595
ИТОГО:
3,0
3,61
Сбор нагрузок на междуэтажное перекрытие представлен
в табл. 2. При этом нагрузка от конструктивных элементов, не рассчитываемых в курсовом проекте, принимается ориентировочно.
Таблица 2
№
п/п
Наименование нагрузки
p
d2
n
, кПа
γf
pd2,
кПа
1
Линолеум на мастике
0,05
1,3
0,065
2
Панель основания пола – фанера t = 18мм
0,09
1,1
0,099
3
Стяжка из цементно-песчаного раствора
t = 20мм
0,4
1,3
0,52
6
Крупнопанельный ж/б настил 1,5х6 м
1,45
1,1
1,595
ИТОГО:
1,99
2,279
9
Так как железобетонные панели перекрытий опираются на ригели поперечных рам, то расчетная погонная нагрузка на них при
шаге рам B = 6 м составит:
– в средних шагах
– в крайних шагах
2.1.2. Собственный вес несущих конструкций
Собственный вес стальных конструкций вычислен программно
по геометрическим размерам и плотности материала и учитывается
автоматически в первом загружении, называемом «постоянная
нагрузка».
2.1.3. Собственный вес ограждающих стен
Нагрузка от ограждающих стен учитывается как погонная равномерно распределённая по периметру перекрытия, прикладываемая на продольные и поперечные ригели. В проектируемом здании
принят следующий тип ограждающих конструкций: пеноблок
(t = 300 мм, γ = 500 кг/м3) с облицовкой кирпичом (t = 250 мм,
γ = 1800 кг/м3).
Расчётный вес погонного метра стены высотой м с
учетом коэффициента проёмности составит:
Расчётная нагрузка от кирпичных парапетов (t = 380 мм,
γ = 1800 кг/м3, h = 0,9м):
10
2.1.4. Нагрузки от перегородок
Согласно п.8.2.2 [7] нагрузка от временных перегородок учитывается как равномерно распределённая по площади перекрытия
с нормативным значением не менее 0,5 кПа. В этом случае, расчетная погонная нагрузка на поперечные ригели составит:
– в средних шагах рам
– в крайних шагах рам
2.2. Временные нагрузки
2.2.1. Полезная нагрузка
Следует отметить, что в соответствии с [7] нормативные равномерно распределенные временные нагрузки имеют разные значения, в зависимости от типа помещения, в котором они прикладываются. Так, для коридоров, вестибюлей и фойе нормативная
нагрузка составляет 3 кПа, для офисных помещений – 2 кПа, для
лестничных маршей, примыкающих к офисным помещениям, – 3 кПа
и др. Однако в рамках курсового проекта предлагается использовать одинаковое значение нормативных нагрузок для всех областей
междуэтажных перекрытий
кПа. Расчетное значение полез-
ной нагрузки кПа.
В этом случае, расчетная погонная нагрузка на поперечные ригели составит:
– в средних шагах рам
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]