Возведение общественного каркасно-панельного здания
КОМПЛЕКСНЫЙ КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
На тему:
Возведение общественного
каркасно-панельного здания
Студент - Шпилькин Николай Николаевич
Г. Санкт-Петербург, 2009 г.
Введение
каркасное панельное здание проект
В основу объемно-планировочных решений административных и
производственных зданий положен принцип рациональной организации
технологического процесса, улучшение условий труда и бытового обслуживания
рабочих.
Возведение зданий любого назначения требует изучения особенностей
эксплуатации будущего строения с учетом условий их специфического
использования.
В здании должны быть размещены как административные помещения, так и все
другие требуемые по назначению отделения. Часто здания сочетают в себе
отделения административно-бытовые, а также включают и помещения
технологического процесса, материальные склады, склады основного и
дополнительного сырья. Во всех помещениях предусмотрено, как правило,
естественное и искусственное освещение.
Компоновка помещений обычно учитывает последовательность технологического
и производственного потока и предусматривает удобную взаимосвязь между
отдельными помещениями.
Помимо этого, необходимо учесть обустройство территории, которое включает
строительство мусора и облагораживание ландшафта.
Здание должно быть энергоэкономичным, в котором при проектировании,
строительстве и эксплуатации осуществляется максимальное количество
мероприятий, направленных на экономию топливно-энергетических ресурсов.
Основными путями экономии являются повышение тепловой эффективности строительных
конструкций, архитектурно-планировочных решений, инженерных сетей,
использование новых видов энергии.
Протяженность транспортной связи и пробега передвижного оборудования
обеспечивает работу всех структурных подразделений завода.
1. Архитектурная часть
Место строительства - г. Луга
Наиболее холодные сутки: -28 С
Наиболее холодные пятидневки: -25С
Класс здания - II
Огнестойкость - II
Долговечность - II
Глубина промерзания грунта - 1,4 м.
Грунт - глина, грунтовые воды отсутствуют.
Проектируемое здание - полный каркас, гражданское, административное, с
продольными несущими стенами, трёхэтажное, высота этажа - 3.3 м. Здание
предназначено для обслуживания административных потребностей. Здание удобно для
работы, защищает людей от воздействий окружающей среды.
.1 Описание участка генерального плана
Здание строится на вновь отведённом участке микрорайона города.
На территории разрабатываемого участка размещаются:
проектируемое здание,
жилое здание,
сквер.
Здание воздвигается с учетом санитарных и противопожарных норм.
Территория возле здания благоустроена и озеленена.
Генеральным планом предусмотрены автомобильные проезды, тротуары,
пешеходные дорожки. Озеленение составляет свыше 40%.
За относительную отметку 0.000 принят уровень чистого пола первого этажа,
что соответствует абсолютной отметке 51.137.
1.2 Объемно-планировочное решение здания
Здание имеет прямоугольную форму в плане, размеры в крайних осях 24 X 15 м., трехэтажное, без подвала.
Высота этажа 3,3 метра. Крыша чердачная, скатная, по деревянным стропилам.
Здание запроектировано в виде типовых секций, для входа в здание устроена
входная площадка, над площадкой - козырёк.
Вход в здание осуществляется через температурный тамбур. В здании
устроена 2-хмаршевая лестница. На чердак ведут металлические лестницы.
В здании запроектировано 6 типов помещений. По контуру здания устроена
отмостка шириной 0,8 м.
.3 Конструктивное решение здания
Проектируемое здание представляет собой бескаркасное здание с продольными
несущими стенами. Пространственная жесткость здания обеспечивается совместной
работой продольных и поперечных стен и перекрытий.
Особенностью проекта является то, что архитектурно-конструктивное решение
здания должно предусматривать максимальное и обязательное применение сборных
крупноразмерных и индустриальных конструкций: стен и перекрытий, сборных
объемных элементов, сборных лестничных площадок и маршей, сборных конструкций,
используемых при возведении крыш и т.п.
Применение мелкоштучных и мелкоразмерных изделий и деталей допускается в
исключительных случаях, при невозможности иного решения.
Внешний вид здания решен в простых и строгих выразительных формах,
имеющих хорошие пропорции и органическую связь с назначением здания.
Конструктивное решение здания учитывает противопожарные требования, огнестойкость
материалов и конструкций, а также санитарно-гигиенические требования (данные по
температуре и влажности внутреннего воздуха, скорости движения внутреннего
воздуха и т.д.).
1.4 Основные конструктивные элементы здания
Фундаменты: Ленточные, сборные из железобетонных плит и бетонных
фундаментных блоков.
Под фундаментной плитой устроена песчаная подсыпка толщиной 100 мм,
фундаментные блоки укладываются на цементно-песчаный раствор марки 100.По
обрезу фундамента, в местах пересечения стен и по углам здания, уложена
арматура. Отметка подошвы фундамента - 2.850.
По обрезу фундамента устроена гидроизоляция - 2 слоя рубероида на
битумной мастике.
Стены: Легкобетонные панели, толщиной 350 мм
Перекрытия: Сборные железобетонные плиты с круглыми пустотами.
Типоразмеров - 3, толщина плит - 220 мм.
В стене плиты укладываются на цементно-песчаном растворе марки 100 и
закрепляются анкерными болтами.
Перегородки: Гипсобетонные плиты тощиной 80 мм. Устанавливают на гипсовом
растворе. Для лучшего соединения и предотвращения от трещин швы между плитвми
изготавливают с желобками, расположенными в нижних и боковых её гранях.
Однослойные перегородки возводят без каркаса, о в местах дверных проемов их
усиливают сквозными деревянными стойками.
Крыша: чердачная, скатная по деревянным стропилам, с внутренним
водоотводом.
Выход на крышу осуществляется через слуховые окна.
Покрытие крыши плоское совмещенное состоит из:
§ асбестоцементных листов,
§ обрешетки,
§ стропильной ноги,
§ утеплителя,
§ пароизоляции,
§ подшивки.
Состав чердачного перекрытия:
§ железобетонная плита,
§ слой рубероида на мастике,
§ минеральная ватная плита,
§ цементно-песчаная стяжка.
Лестница:
Состоит из сборных железобетонных элементов - маршей и полуплощадок.
Высота ступеней - 156 мм, длина 300 мм, зазор между маршами - 200 мм.
Ограждение лестничных маршей и площадок выполнено металлическими поручнями,
поверх которых устроены деревянные поручни. Лестничные марши укладываются в
пазы лестничных площадок на цементно-песчаном растворе марки 100.
Окна и двери: Окна изготавливаются спаренными переплетами по ГОСТ
11214-85. Типоразмеров - 3. Окна двустворчатые, с двойным остекленением, с
воздушной прослойкой между стеклами. Устроены подоконники. Оконные блоки имеют
форточки для проветривания помещений.
Двери наружние: деревянные, двупольные по ГОСТ 6629-88. Типоразмеров - 1.
Полы: В комнатах, предназначенных под отделы администрации, устроены
паркетные полы из небольших прямоугольных дощечек. Полы настилают по бетонному
основанию, предварительно настелив на основание фанерные листы. В коридорах
устроены полы из однослойного линолеума. В санитарно-технических узлах
устраиваются полы из керамической плитки.
.5 Наружная и внутренняя отделка
Панельные стены оштукатуривают изнутри. В офисных помещениях стены
оклеиваются обоями. В санузлах - водоэмульсионная краска на всю высоту.
Заделываются швы в плитах перекрытия. Наружняя кладка ведется из лицевого
кирпича и с расшивкой швов. Все деревянные конструкции окрашиваются. Козырьки
над входами окрашиваются.
1.6 Инженерное оборудование
Инженерное оборудование административных зданий, как правило, насыщено
всеми видами коммуникаций.
Водопровод - хозяйственно-питьевой - от городской сети.
Канализация - хозяйственно-бытовая - в городскую сеть.
Отопление - водяное, центральное, система однотрубная, с нижней
разводкой.
Вентиляция - естественная.
Горячее водоснабжение - централизованное.
Газоснабжение - от внешней сети к приборам пунктам питания (столовая).
Электроснабжение - от внешней сети, напряжение 380/220 В.
.6.1 Наличие устройств связи
Здание оборудовано такими видами связи как
Ø телефонизация,
Ø радиофикация,
Ø телевидение.
2. Расчёт многопустотной плиты перекрытия
Для трехэтажного административного здания с сеткой колонн 6х6 м требуется
рассчитать многопустотную железобетонную плиту перекрытия.
Номинальные размеры плиты:
-
ширина 
=1,5м;
длина
пролёта 
= 6 м;
высота
сечения 
=22 см.
Плита
опирается по верху ригелей. Длина ригеля 
= 6 м.
Плита
изготавливается из тяжёлого бетона, класса В30;
Коэффициент
условий работы бетона 
b2=0,9;
Остальные
параметры:
; 
; 
;
;
.
Продольная
напрягаемая арматура класса А - V
; 
;
.
Поперечная
арматура и сварные сетки из стали класса A-III диаметром 6
мм при следующих параметрах: 
2.1 Установление размеров сечения плиты
Ширина сечения плиты по низу
Где
сf =10
мм - ширина шва между плитами по низу.
Ширина
сечения плиты по верху
Где
= 40 мм - ширина шва между плитами по низу.
Примем
количество пустот диаметром D = 159 мм, располагаемых по ширине плиты, при толщине
промежуточных ребер tm = 26 мм:
По
ширине плиты располагаются 8 пустот. Тогда толщина крайних рёбер:
2.2 Определение конструктивной длины, расчётной схемы и
расчётного пролёта плиты
Конструктивная
длина плиты по низу при ширине конструктивного зазора между торцами плит по
низу 
=30мм.
Конструктивная
длина плиты по верху при ширине зазора по верху
= 60мм
Расчетная
схема многопустотной плиты представляет собой однопролетную свободно опертую
балку, нагруженную равномерно распределенной нагрузкой.
Для
определения расчетного пролета плиты предварительно задаемся размерами
поперечного сечения ригеля:
высота
сечения
ширина
сечения
.
Расчетный
пролет плиты, равный расстоянию между осями ее опор, при опирании плит по верху
ригелей:
Рисунок
1 - Расчетная
схема плиты и эпюры усилий
2.3 Определение нагрузок на 1 м длины плиты
Для
плиты с круглыми пустотами приведенная толщина бетона 
=120мм. Тогда, нормативная нагрузка на 1 м2
плиты от ее собственного веса составит
,
где
=25 кН/м3 - плотность железобетона.
Подсчет
нагрузок на 1 м2 покрытия с учетом коэффициента надежности по
нагрузке 
сведен в таблицу
Таблица
1
|
Вид нагрузки
|
Норматив нагрузка, кН/м2
|
Расчетная нагрузка, кН/м2
|
|
Вес
перегородок (усреднено) Конструкция пола (усреднено) Цементно-песчанная стяжка
(
=20мм; =18кН/м3
)
Многопустотная
плита2
0,2
0,36
31,2
,2
,3
,12,4
0,24
|
3,3
|
|
|
|
|
Постоянная нагрузка
|
5,56
|
-
|
6,41
|
|
Временная нагрузка В том
числе: - длительная - кратковременная
|
3 2,1 0,9
|
1,2 1,2 1,2
|
3,6 2,52 1,08
|
|
Полная нагрузка
|
8,56
|
-
|
10,01
|
Нагрузка
на 1 м плиты с учетом коэффициента надежности по назначению здания 
=1:
полная
(постоянная + временная) расчетная (т.е. при >1)
;
полная
нормативная (т.е. при=1)
;
длительная
(постоянная + длительная временная) нормативная
;
кратковременная
нормативная
;
от
собственного веса плиты
.
.4 Определение внутренних усилий
Максимальное значение усилий в соответствии с расчетной схемой:
изгибающих
моментов в середине пролета 
;
поперечных
сил на опорах 
.
Расчетные
значения усилий сведены в таблицу
Таблица
2
|
Вид нагрузки
|
Нагрузка, кН/м
|
Изгибающий момент, кН*м
|
Поперечные силы, кН
|
|
Полная расчетная
|
15,01
|
Mtot=65,31
|
Qtot=44,28
|
|
Полная нормативная
|
12,84
|
Mn,tot=55,87
|
-
|
|
Длительная нормативная
|
11,49
|
Ml=49,99
|
-
|
|
От собственного веса плиты
|
4,5
|
Mw=19,58
|
-
|
2.5 Расчет прочности сечений, нормальных к продольной оси
плиты (определение площади сечения продольной напрягаемой арматуры)
Установление формы и размеров расчетного сечения плиты: Поперечное
сечение плиты принимаем к тавровой форме.
высотой
h = 220 мм; шириной 
С
толщиной полки
С
шириной ребра
Рисунок
2 - Сечение плиты для расчета по прочности
2.6 Определение рабочей высоты сечения плиты
Рабочая
высота плиты при толщине защитного слоя бетона 
, тогда,
Определение
площади сечения продольной напрягаемой арматуры.
Проверяем
условие
т.е.
граница сжатой зоны проходит в полке, и расчет производим как для
прямоугольного сечения шириной 
Определим
значение 
Вычисляем
значение 
. Для этого следует предварительно определить:
Характеристику
сжатой зоны бетона
при 
тогда,
определим
Так
как, 
, сжатой арматуры не требуется, и площадь сечения
напрягаемой арматуры вычисляем
Так
как, 
, то 
. Для
арматуры класса А-V коэффициент 
следовательно
.
Площадь
сечения продольной напрягаемой арматуры
По
сортаменту арматуры принимаем 6ф10 А-V с 
2.7 Определение геометрических характеристик приведенного
сечения плиты
Для расчета плиты по второй группе предельных состояний сечение плиты с
отверстиями представляем в виде двутаврового сечения, заменив, пустоты прямоугольниками,
эквивалентными по площади и моменту инерции.
Ширина и высота такого прямоугольника соответственно равны:
А=0,907*D=0,907*159=144,2мм
В=0,866*D=0,866*159=137,7мм
Тогда
имеем: 
;
Рисунок 3 - Эквивалентное сечение
плиты
для расчета трещин и прогибов
Значение
коэффициента 
Площадь
приведенного сечения:
Статистический
момент сечения бетона относительно нижней грани
Расстояние
от центра тяжести приведенного сечения до растянутой грани:
Расстояние
от центра тяжести приведенного сечения до центра тяжести напрягаемой арматуры: 
Момент
инерции приведенного сечения:
Момент
сопротивления относительно грани, растянутой от внешней нагрузки:
Момент
сопротивления относительно грани, растянутой от предварительного обжатия:
Для
двутаврового симметричного сечения при
, находим
Тогда
момент сопротивления приведенного сечения для крайнего волокна, растянутого от
внешней нагрузки:
Момент
сопротивления приведенного сечения для крайнего волокна, растянутого от
предварительного обжатия:
2.8 Способ натяжения
Натяжение арматуры производится на упоры формы электротермическим
неавтоматизированным способом, технология изготовления плит агрегатно- поточная
с применением пропаривания.
При
длине натягиваемого стержня 
,
величина допустимых отклонений:
Значения
предварительного напряжения
тогда
Величина
преднапряжения арматуры 
С
учетом рекомендации, передаточную прочность бетона назначаем минимально
допустимой, равной:
,
что
больше 11 МПа и меньше 0,65*В=0,65*30=19,5 МПа
где
В=30 МПа - заданный класс бетона по прочности на сжатие
2.9 Определение потерь предварительного напряжения арматуры
Потери от релаксации напряжений в арматуре при электротермическом способе
натяжения стержневой арматуры равны:
Таким
образом, усилие обжатия с учетом реальных потерь равно
Поскольку
в плите располагается в основном только напрягаемая арматура, точка приложения
усилия обжатия во всех стадиях совпадает с центром тяжести арматуры, т.е. 
Определим
потери от быстронатекающей ползучести бетона. Для этого вычислим напряжения в
бетоне 
в середине пролета от действия силы 
и изгибающего момента 
от веса
плиты.
Напряжение
на уровне напрягаемой арматуры при 
равно:
Так
как, 
, то потери от быстронатекающей ползучести бетона,
подвергнутого тепловой обработке равны:
Напряжение
с учетом первых реальных потерь равно:
Определим
усилие обжатия с учетом первых реальных потерь напряжений
В
соответствии с рекомендациями проверим максимальное сжимающее напряжение бетона
от действия силы ,
вычисляем его при 
поскольку
требование выполняется.
Определим
вторые потери напряжений.
Потери
от усадки бетона класса В30, подвергнутого тепловой обработке при атмосферном
давлении, равны 
.
Определим
потери от ползучести бетона.
Для
этого предварительно вычислим напряжения в бетоне с учетом первых потерь:
где
=0,85 - для бетона, подвергнутого тепловой обработке.
Суммарная
величина реальных потерь напряжений:
,
следовательно, согласно п.1.25(4) суммарную величину потерь напряжений
принимаем равной 100МПа.
Напряжение
с учетом всех потерь равно 
Усилие
от обжатия с учетом всех потерь напряжений 
2.10 Расчет по прочности сечений, наклонных к продольной оси
плиты (подбор поперечной арматуры)
На
приопорных участках длиной 
с каждой
стороны ставим по 4 каркаса с поперечными стержнями диаметром 6мм из стали
класса А-III установленными с шагом: 
Общая
площадь сечения поперечных стержней
Так
как,
,
принимаем
Тогда,
коэффициент, учитывающий влияние сжатых полок в тавровых сечениях.
Коэффициент,
учитывающий влияние усилия предварительного обжатия.
Поскольку
, условие
удовлетворяется.
Определим
усилия в хомутах на единицу длины элемента
Определим
где
- коэффициент, учитывающий влияние вида бетона: для
тяжелого бетона 
Прочность
наклонного сечения на действие поперечной силы проверяется как 
по наклонной трещине.
Поскольку
,
прочность
наклонного сечения обеспечена.
2.11 Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной
оси плиты
Определяем
ядровые расстояния относительно грани, растянутой от внешней нагрузки 
и от предварительного 
.
При
действии внешней нагрузки в стадий эксплуатации максимальное напряжение в
сжатой зоне равно:
Поскольку
, принимаем 
.
Тогда,
При
действии усилия обжатия Р
в стадии изготовления максимальное напряжение в
сжатом бетоне равно:
Поскольку
, принимаем .
Тогда,
Образование
верхних начальных трещин проверим по следующей формуле
т.е.
верхние трещины не образуются.
Определяем
момент трещинообразования. Для этого предварительно вычислим момент усилий Р
относительно оси, параллельной нулевой линии и проходящей через ядровую точку,
наиболее удаленную от растянутой зоны, трещинообразование которой проверяется.
тогда
т.е.
нижние трещины также не образуются.
Заключение
В курсовом проекте были решены практические задачи проектирования
трехэтажного каркасно-панельного административного здания.
Представлен обзор архитектурной части проекта с описанием участка
генерального плана, показано объемно-планировочное решение здания, даны
конструктивные параметры здания с описанием наружной и внутренней отделки.
Большое значение имеет инженерное оборудование здания, в разделе по его
описанию представлены решения вопросов водоснабжения, канализации, освещения и
др.
В курсовом проекте выполнены расчеты многопустотной железобетонной плиты.
Список использованной литературы
1.СНиП 2.01.02-85 - Противопожарные нормы
.СНиП II-12-77
- Защита от шума.
.СНиП 2.03.13 - Полы. Нормы проектирования.
.СНиП II
60.75 - Планировка и застройка городов, поселков и сельских населенных мест
.ГОСТ 21.107-77 - Условные изображения элементов зданий,
сооружений и конструкций.
.ГОСТ 11214-867 - Окна и балконные двери деревянные с двойным
остеклением.
.ГОСТ 682984 - Двери деревянные внутренние для жилых зданий.
.Афанасьев А.А., Данилов Н.Н., Копылов В.Д. и др. Технологии
строительных процессов. Учебники для ВУЗов, 2-е издание.- М.- Высшая школа,
2000, - 464 с.
.Буга П.Г. Гражданские, промышленные и сельскохозяйственные
здания. М.:-Высшая школа,-1987.
.Соколов Г.К. Технология и организация строительства
/Учебники и учебн. пособия для средн. спец. образ./М.:- Академия,-2002, 527 с.
.Шерешевский И.А. Конструирование гражданских зданий,. М.: -
Высшая школа, - 2005
.ЕНиР 19 «Устройство полов»
.ЕНиР 11 «Изоляционные работы»
.ЕНиР 3 «Каменные работы»
.ЕНиР 8 «Отделочные работы»
.ЕНиР 6 «Плотничные и столярные работы»
.ЕНиР 7 «Кровельные работы»
.ЕНиР 2 «Земляные работы».