Конструктивная схема здания
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра строительных конструкций
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ И КАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Задание и методические указания к курсовому проекту №1 для студентов специальности 290300 (270102) –
“Промышленное и гражданское строительство”
(с исправлениями для специальности 270800)
Москва, 2008
Рецензенты:
к.т.н., доцент Д.В.Морозова, к.т.н. В.Б.Бобров
Отв. редактор – д.т.н., проф. Ю.В.Зайцев
Вильдавский Ю.М. Железобетонные и каменные конструкции. Задание и методические указания к курсовому проекту №1 для студентов специальности 290300 (270102) – “Промышленное и гражданское строительство”.
Компьютерная верстка и печать – С.А.Солодкова
ВВЕДЕНИЕ
Железобетонные и каменные конструкции, наряду с металлическими, являются повсеместно распространенными конструкциями в большинстве современных зданий – жилых, промышленных, общественных, сельскохозяйственных, а также в транспортных и гидротехнических сооружениях. Важная роль этих конструкций в строительстве делает необходимым их углубленное изучение при подготовке инженеров-строителей. По тем же причинам с применением железобетонных и каменных конструкций выполняется бóльшая часть дипломных проектов по специальности 290300 (270102).
Изучаемый курс делится на две части, каждая из которых предусматривает освоение определенного объема теоретических знаний и содержит один курсовой проект. В первой части изучаются свойства соответствующих конструкционных материалов (бетона, стальной арматуры, каменных материалов), железобетона и каменной кладки, а также работа и расчет отдельных элементов из этих материалов под нагрузкой.
Вторая часть курса посвящена железобетонным и каменным конструкциям зданий и сооружений. Здесь изучаются принципы компоновки конструкций, статические расчеты сооружений различных конструктивных схем на возможные механические воздействия, распространенные конструкции элементов и их расчет на возникающие усилия.
Цель первого курсового проекта – закрепить и научиться применять на практике знания по расчету основных типов конструкций по прочности, трещиностойкости, деформациям, а также по основам конструирования. При этом отсутствие знаний по конструкциям зданий и сооружений, изучаемых во второй части курса, предполагается компенсировать конкретными рекомендациями по выбору конструктивных решений, а также ограничением диапазона предлагаемых исходных данных.
До начала выполнения курсового проекта необходимо освоить основные положения расчета железобетонных и каменных конструкций по предельным состояниям, а также важнейшие требования к конструированию, обеспечивающие надежную работу арматуры в бетоне и каменной кладке, необходимую долговечность здания.
Проектирование элементов здания выполняется в соответствии с разделами строительных норм и правил: СНиП 2.01.07-85* - Нагрузки и воздействия [4], СНиП 2.03.01-84* - Бетонные и железобетонные конст-рукции1 [5], СНиП II-22-81 – Каменные и армокаменные конструкции [6].
Основным пособием для выполнения курсового проекта предполагается учебник В.Н.Байкова и Э.Е.Сигалова – Железобетонные конструкции, в кото-ром приведен пример выполнения проекта, подобного рассматриваемому
1 Взамен СНиП 2.03.01-84* вводится новая редакция норм - СНиП 52-01-2003 “Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения”. В развитии Основных положений разрабатываются Своды правил (см. прил.13).
(с.652 [1]). Расчет кирпичной стены первого этажа, предусмотренный в проекте, может быть выполнен с использованием примеров в учебниках под редакцией В.М.Бондаренко – Железобетонные и каменные конструкции (с.231 [2], с.357 [3]) или примера в Справочнике проектировщика под редакцией П.Ф.Вахненко – Расчет и конструирование частей жилых и общественных зданий (с.233 [10]).
В приведенных ниже рекомендациях по проектированию отдельных эле-ментов предлагается последовательность расчетов со ссылками на соответст-вующие разделы основных источников из списка литературы. Такой подход предполагает наличие у студента этих источников. При необходимости даны выдержки и справочные материалы из дополнительной литературы.
КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА ЗДАНИЯ
В первом курсовом проекте разрабатываются элементы многоэтажного промышленного здания с “неполным” каркасом (рис.1). Такая схема предусматривает железобетонные конструкции, опирающиеся на колонны по средним осям - Б, В, Г и 2-6 – и на несущие ограждающие кирпичные стены по крайним осям – А, Д, 1, 7.
Проектируемое здание, в соответствии с индивидуальным заданием, имеет от четырех до шести этажей. Верхний этаж перекрыт стропильной конструкцией “на пролет”, опирающейся на несущие кирпичные стены по осям А и Д. Покрытие не имеет промежуточных опор по осям Б, В, Г и в курсовом проекте не разрабатывается.
Плиты перекрытий по осям 2-6 опираются сверху на четырехпролетные неразрезные ригели “неполного” каркаса, а по осям 1 и 7 – на поперечные несущие стены. Связевые плиты-распорки монтируются соосно с колоннами в первую очередь и обеспечивают устойчивость каркаса из его плоскости. Разрабатываемые в проекте рядовые плиты перекрытия заполняют расстояния между связевыми плитами по осям Б, В, Г и продольными стенами по осям А и Д. Остающиеся между плитами-распорками и рядовыми плитами промежутки заполняются доборными элементами. Монтажные швы между плитами заделываются цементно-песчаным раствором.
Ригели поперечных рам – четырехпролетные неразрезные – опираются на колонны по осям Б, В, Г и жестко с ними соединены. По осям А и Д ригели опираются на кирпичные стены и соединены с ними шарнирно.
Колонны жестко закреплены в отдельных фундаментах (обрез – на отметке -0,15 м). Наружные несущие стены опираются на ленточные фундаменты из стеновых бетонных блоков (отметка верха -0,03 м) и ниже – на фундаментные железобетонные плиты.
![]() |
Рис.1. План с раскладкой плит перекрытия в осях 1-4 и разрез проектируемого здания
Жесткость здания в продольном и поперечном направлениях и сопротивление горизонтальным (ветровым) нагрузкам обеспечиваются несущими кирпичными стенами и жесткостью в своей плоскости горизонтальных дисков перекрытий. Железобетонный каркас воспринимает только вертикальные нагрузки.
ЗАДАНИЕ
В проекте следует рассчитать и законструировать многопустотную предварительно напряженную плиту перекрытия, четырехпролетный неразрезной ригель перекрытия, колонну первого этажа, отдельный фундамент под колонну и продольную стену первого этажа.
Индивидуальные исходные данные для выполнения проекта варьируются в зависимости от учебного шифра и фамилии студента, принимаются по табл.1, 2 и 3 и выписываются на второй странице пояснительной записки (первая страница – титульный лист).
По последней цифре шифра принимаются данные из табл.1:
1. Нормативная величина временной длительной нагрузки на перекрытие
(входит в состав полной временной нагрузки) – от 3 до 4,35 кН/м².
2. Тип плиты перекрытия – многопустотная.
3. Класс тяжелого бетона для ригелей перекрытия - от В15 до В30.
4. Класс тяжелого бетона для колонны первого этажа – от В20 до В35.
По предпоследней цифре шифра принимаются данные из табл.2:
5. Класс тяжелого бетона для плиты перекрытия – от В20 до В35.
6. Класс предварительно напряженной арматуры плиты перекрытия – от А600 до A1000.
7. Пролеты между разбивочными осями А, Б, В, Г и Д – от 5,7 м до
8,4 м.
8. Число этажей в здании – от 4до 6.
9. Расчетное давление на грунт основания ( ) – от 0,2 МПа до 0,4 МПа.
По первой букве фамилии принимаются данные из табл.3:
10. Минимальная глубина заложения фундамента - от 1,9 м до 2,3 м.
11. Марки материалов для кладки наружных стен:
глиняного кирпича пластического прессования – от 50 до 125;
тяжелого цементно-известкового раствора – от 50 до 100.
Общие исходные данные.
12. Нормативная кратковременная нагрузка на перекрытие (входит в состав полной временной нагрузки) – 1,5 кН/м².
13. Расчетная величина опорной реакции конструкций покрытия – 600 кН.
Таблица 1
Индивидуальные исходные данные | Последняя цифра шифра | |||||||||||||
Нормативная временная длительная нагрузка на перекрытие, кН/м² (входит в состав полной временной нагрузки) | 3,15 | 3,3 | 3,45 | 3,6 | 3,75 | 3,9 | 4,05 | 4,2 | 4,35 | |||||
Тип плиты перекрытия | Пустотные | Пустотные | ||||||||||||
Класс тяжелого бетона по прочности на сжатие – для ригелей перекрытия для колонн первого этажа | В15 В20 | В15 В20 | В20 В20 | В20 В25 | В20 В25 | В25 В30 | В25 В30 | В30 В35 | В30 В35 | В30 В35 | ||||
Таблица 2
Индивидуальные исходные данные | Предпоследняя цифра шифра | |||||||||
Класс тяжелого бетона по проч-ности на сжатие для плиты перекрытия | В20 | В25 | В30 | В30 | В35 | В20 | В25 | В30 | В30 | В35 |
Класс предвари-тельно напрягае-мой арматуры плиты перекрытия | A600 | A800 | A800 | A1000 | A600 | A600 | A800 | A800 | A1000 | A1000 |
Пролет ![]() | 5,7 | 6,3 | 6,6 | 6,9 | 7,2 | 7,5 | 7,8 | 8,1 | 8,4 | |
Число этажей в здании | ||||||||||
Расчетное давле-ние на грунт осно-вания ![]() | 0,3 | 0,35 | 0,4 | 0,25 | 0,3 | 0,35 | 0,4 | 0,2 | 0,25 | 0,3 |
*Примечание: В проекте расчетное давление на грунт основания условно принимается без корректировки по ширине и глубине заложения фундамента. |
Таблица 3
Индивидуальные исходные данные | Первая буква фамилии студента | |||||||||
АБВ | ГДЕ | ЖЗИ | КЛ | МН | ОПР | СТУ | ФХЦ | ЧШЩ | ЭЮЯ | |
Минимальная глубина заложения фундамента, м | 2,0 | 2,1 | 2,2 | 2,3 | 2,2 | 2,1 | 2,0 | 1,9 | 2,3 | 1,9 |
Марка глиняного кирпича пластического прессова-ния, марка тяжелого цементно-известкового раствора для кладки наружных стен |
14. Коэффициенты надежности по нагрузке ( ):
для постоянной нагрузки от веса железобетонных, каменных и армокаменных конструкций ;
для временной нагрузки на перекрытие .
15. Расстояние между разбивочными осями 1, 2, … 7 (шаг) – 6 м. Длина здания в осях 1-7 – 36 м.
16. Высота этажей – 4,8 м.
17. Размеры оконных проемов ( )
м.
18. Расстояние от отметки пола до низа оконного проема – 0,9 м.
Расстояние от верха оконного проема верхнего этажа до верха парапета - 3,1 м.
19. Состав пола – керамическая плитка мм,
кг/м³,
;
- цементный раствор мм,
кг/м³,
.
20. По степени ответственности здание имеет класс II. Соответствующий коэффициент надежности по назначению - .
21. В качестве ненапрягаемой арматуры следует применять:
для плиты перекрытия – A400 и B500
для ригеля перекрытия – A400;
для продольной арматуры колонны и арматуры консоли – A400;
для поперечной арматуры колонны – A240;
для арматуры подошвы фундамента и продольной арматуры подколонника – A300;
для поперечной арматуры подколонника – A240.
22. Класс бетона фундамента по прочности на сжатие – В15.
23. Толщина наружных кирпичных стен по теплотехническим расчетам – 51 см.
24. Влажность воздуха в здании – до 75%.
Текст расчетно-пояснительной записки оформляется чернилами или на принтере ПЭВМ с одной стороны листов писчей бумаги формата А-4. Все страницы пояснительной записки нумеруются. После титульного листа сначала перечисляются индивидуальные, а затем – общие исходные данные, принятые в проекте.
Все расчеты иллюстрируются схемами элементов, эпюрами усилий (M, Q, N), сечениями и узлами конструкций. (Для экономии времени разрешается использовать ксерокопии рисунков из методических указаний, книг и пособий с необходимыми индивидуальными правками).
После рецензирования представленные текст и расчеты не исправляются – исправления приводятся на обороте предыдущей страницы.
Физические величины в расчетах курсового проекта предлагается выражать в следующих размерностях: силы - в ньютонах (Н) или в килоньютонах (кН); линейные размеры - в мм (для сечений элементов) или в м (для длины элементов и их участков); распределенные нагрузки и усилия - в кН/м или в Н/мм; напряжения, сопротивления, модули упругости – в мегапаскалях (МПа).
Графическая часть проекта (2 листа A-1) содержит схемы расположения конструкций и узлы их соединения, рабочие чертежи всех запроектированных железобетонных конструкций, включая чертежи арматурных и закладных элементов, спецификацию арматуры и ведомость расхода стали. Чертежи оформляются в соответствии со стандартами системы ЕСПДС [13].
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЭЛЕМЕНТОВ