Ж/б каркасное 3-этажное здание торгового центра в г. Лабинске
СОДЕРЖАНИЕ: Определение сейсмичности строительной площадки и сбор нагрузок. Определение периода собственных колебаний и форм колебаний. Оценка влияния продольных сил в сечении колонн на динамические характеристики каркаса. Определение сейсмических нагрузок и усилий.Федеральное агентство по образованию
ГОУВПО Кубанский государственный технологический университет
Кафедра строительных конструкций и гидротехнических сооружений
Курсовая работа
по дисциплине «Конструкции сейсмостойких зданий и сооружений»
на тему: «Ж/б каркасное 3-хэтажное здание торгового центра в г. Лабинске»
Краснодар 2008г.
Реферат
Данная курсовая работа дает представление об основах проектирования сейсмостойких сил железобетонных конструкций. В ходе выполнения курсовой работы, студент самостоятельно приобретает навыки определения сейсмических нагрузок на здания и сооружения с последующей оценкой сейсмостойкости, подбирать материал, компоновать сечения в целях его экономичности и рациональности.
Представленная пояснительная записка к курсовой работе на тему:
«Ж/б каркасное 3-хэтажное здание торгового центра в г. Лабинске » имеет в объеме 32 листов. В ней представлены расчеты сейсмостойкости конструктивного решения несущих конструкций проектируемого здания – железобетонного каркаса.
Пояснительная записка иллюстрирована необходимыми пояснениями и рисунками, а также схемами ко всем расчетам. В ней также отражены антисейсмические мероприятия.
Ил. 8. Табл.8. Библиогр. 12.
К пояснительной записке прилагается графическая часть – 1 лист
Содержание
Введение
1. Компоновка конструктивного решения здания
2. Определение сейсмичности строительной площадки и сбор нагрузок
2.1 Сбор нагрузок
3 Определение периода собственных колебаний и форм колебаний
3.1 Период собственных колебаний
3.2 Формы собственных колебаний здания
3.3 Оценка влияния продольных сил в сечении колонн на динамические характеристики каркаса
3.4 Усилия в сечениях элементов рамы от сейсмической нагрузки
4 Определение сейсмических нагрузок и усилий от них
5 Определение усилий в несущих конструкциях от эксплуатационных нагрузок
6 Проверка общей устойчивости здания и прочности отдельных конструкций с учетом сейсмических нагрузок
6.1 Подбор площади сечения арматуры средней колонны 1-го этажа
6.2 Проверка прочности сечений, наклонных к продольной оси колонн
7 Антисейсмические мероприятия
Список литературы
Введение
В связи с увеличением частоты природных катаклизмов, а именно землетрясений возникла проблема сейсмоустойчивости зданий и сооружений, построенных без учета сейсмических воздействий, что в случае данных природных катастроф наносит материальный ущерб. Принимая во внимание всё это в районах подверженных сейсмическим воздействиям силой 7 и более баллов, возникла необходимость возведения зданий и сооружений, способных выдерживать сейсмические воздействия.
При разработке проектов зданий и сооружений выбор конструктивных решений производят исходя из технико-экономической целесообразности их применения в конкретных условиях строительства с учетом максимального снижения материалоемкости, трудоемкости и стоимости строительства, достигаемых за счет внедрения эффективных строительных материалов и конструкций, снижения массы конструкций и т.п. Принятые конструктивные схемы должны обеспечивать необходимую прочность, устойчивость; элементы сборных конструкций должны отвечать условиям механизированного изготовления на специальных предприятиях.
При проектировании гражданских зданий необходимо стремиться к наиболее простой форме в плане и избегать перепадов высот. При проектировании часто выбирают объемно-планировочные и конструктивные решения, так как они обеспечивают максимальную унификацию и сокращение числа типоразмеров и марок конструкций.
Увеличение объема капитального строительства при одновременном расширении области применения бетона и железобетона требует всемерного облегчения конструкций и, следовательно, постоянного совершенствования методов их расчета и конструирования
1 Компоновка конструктивного решения здания
По рекомендациям п.1.2 [10] приняты: симметричная конструктивная схема (см. рис. 1.1) с равномерным распределением жесткостей конструкций и масс; конструкции из легкого бетона на пористых заполнителях, обеспечивающие наименьшие значения сейсмических сил; условия работы конструкций с целесообразным перераспределением усилий вследствие использования неупругих деформаций бетона и арматуры при сохранении общей устойчивости здания. Участки колонн, примыкающие к жестким узлам рамы, армируют замкнутой поперечной арматурой, устанавливаемой по расчету, но не реже, чем через 100 мм. Под колонны проектируем сплошную фундаментную плиту.
Здание проектируется каркасное.
Размеры здания:
- ширина – 36,0м;
- длина – 36,0м;
Несущим является железобетонный каркас.
Фундаменты – сплошная монолитная фундаментная плита;
Перекрытия – монолитные железобетонные плиты толщиной 100мм;
Колонны – сечение 400х400мм, высотой 3000мм;
Ригеля – главная балка: - высота 750мм;
- ширина 300 мм.
– второстепенная балка: - высота 300 мм;
- ширина 200мм.
Сетка колонн 9х9м;
Ограждающие конструкции - самонесущие кирпичные стены;
Перемычки – сборные железобетонные.
Перегородки – кирпичные.
Кровля - плоско-совмещенная с покрытием рубероидным ковром.
Лестницы – из сборных железобетонных маршей и площадок.
2 Определение сейсмичности строительной площадки и сбор нагрузок
Требуется рассчитать конструкции жилого здания, при его привязке к площадке строительства. Согласно СНиП II-7-81* (Строительство в сейсмических районах) в разделе Общее сейсмическое районирование территории Российской Федерации ОСР-97” (Список населенных пунктов) по карте ОСР-97-В-5% сейсмичность района г. Лабинск составляет 8 баллов (Карта В - объекты повышенной ответственности и особо ответственные объекты. Решение о выборе карты при проектировании конкретного объекта принимается заказчиком по представлению генерального проектировщика, за исключением случаев, оговоренных в других нормативных документах).
Определение сейсмичности площадки строительства производим на основании сейсмического микрорайонирования для III категории групп по сейсмическим свойствам, грунты которых являются: пески гравелистые, крупные и средней крупности плотные и средней плотности маловлажные и влажные; пески мелкие и пылеватые плотные и средней плотности маловлажные; глинистые грунты с показателем консистенции
IL
0,5 при коэффициенте пористости е
0,9 для глин и суглинков и е
0,7 - для супесей. Сейсмичность площадки строительства при сейсмичности района 8 баллов, составляет 9 баллов. Согласно выше перечисленному значения коэффициента динамичности
bi
в зависимости от расчетного периода собственных колебаний Тi
здания или сооружения по i-му тону при определении сейсмических нагрузок следует принимать по формулам (1).
Для грунтов III категорий по сейсмическим свойствам
при Тi 0,1 с bi = 1 + 1,5Тi
при 0,1 с Тi 0,8 с bi = 2,5 (1)
при Тi 0,8 с bi = 2,5 (0,8/ Тi )0,5
Во всех случаях значения bi должны приниматься не менее 0,8.
2.1 Сбор нагрузок
Сбор нагрузок производим на 1 м2 покрытия здания и перекрытия.
Конструктивное решение пола принимаем одинаковым для всех этажей.
Сбор нагрузок производим в табличной форме и представлен в таблице 2.1;2.2
Таблица 2.1 Нагрузка на 1м2 покрытия
| Вид нагрузки | Нормативная нагрузка, Н/м2 | Коэффициент надёжности по нагрузке | Расчётная нагрузка, Н/м2 |
| Постоянная: | |||
Собственный вес плиты =100мм (=2500кг/м3 ) |
2500 |
1,1 |
2750 |
| Пароизоляция 1 слой пергамина | 0,05 | 1,3 | 0,065 |
| Утеплитель- керамзитобетон =80мм (=800кг/м3 ) | 640 |
1,3 |
832 |
| Цементно-песчаная стяжка =20мм | 360 | 1,3 | 390 |
| 4 слоя рубероида на мастике | 0,2 | 1,3 | 0,26 |
| слой гравия =10мм | 0,2 | 1,3 | 0,26 |
| Итого | 3500 | 3973 | |
| Временная |
Таблица 2.2 Нагрузка на 1м2 перекрытия
| Вид нагрузки | Нормативная нагрузка, Н/м2 | Коэффициент надёжности по нагрузке | Расчётная нагрузка, Н/м2 |
| Постоянная нагрузка: | |||
Собственный вес плиты =100мм (=2500кг/м3 ) |
2500 |
1,1 |
2750 |
| Собственный вес Цементно-песчаного раствора =20мм (=1800кг/м3 ) | 360 | 1,3 | 390 |
Собственный вес керамических плиток, =15мм (=1800кг/м3 ) |
270 | 1,1 | 297 |
| Итого | 3130 | 3437 | |
| Временная нагрузка: | 4000 | 1,2 | 4800 |
Кратковременная (30%) Длительная (70%) |
1200 2800 |
1,2 1,2 |
1440 3360 |
Полная нагрузка: Постоянная и длительная Кратковременная |
7130 5930 1200 |
8237 6797 1440 |
3.Определение периода собственных колебаний и форм колебаний
3.1 Для определения периода собственных колебаний и форм колебаний необходимо вычислить динамические характеристики пятиэтажной рамы поперечника здания
Принимаем колонны сечением 400х400мм, тогда
Ригель принимаем с размерами:
b=300мм; h=750мм;
тогда 
Расчетная длина ригеля- 9200 мм; колонн - 3500 мм;
Для конструкций зданий в данном районе применён легкий бетон класса В25 с использованием мелкого плотного заполнителя, плотность бетона 1600кг/м3 и начальном модуле упругости Еb =16500МПа.
Погонная жесткость элементов рамы будет:
для ригеля -
(3.1)
для колонн -
Рисунок 3.1- К расчету на сейсмические нагрузки
Сила, которая характеризует сдвиговую жесткость многоэтажной рамы:
, (3.2)
где Si – сумма погонных жесткостей стоек этажа;
ri – сумма погонных жесткостей ригелей этажей;
l – высота этажа.
Суммарная погонная жесткость:
двух ригелей: 
трёх колонн: 
тогда 
Расчетная высота здания, по формуле:
(3.3), где
Н0 =10,5– расстояние от обреза фундамента до ригеля верхнего этажа (плиты покрытия);
n=3 – число этажей; подставив эти значения в формулу получим:
Определим ярусную нагрузку на уровне междуэтажного перекрытия типового этажа.
от веса перекрытия (подсчет сосредоточенных нагрузок на уровне междуэтажных перекрытий с учетом коэффициентов сочетаний:0,9;0,8 и 0,5):
где 36 м – ширина здания;
9 м – шаг колонн;
от веса колонн длиной, равной высоте этажа:
; 
от веса участков стен:
;
Итого G1 …G3 = 486,39кН ;
Перегородки в расчете не учтены.
Ярусная масса определяется по формуле: 
m1 …m3 = 585,31/9,8= 49,63 кНс2 м ;
Принимая приближенно ярусную массу покрытия m4 m3 = 49,63 кНс2 м , находим периоды трёх тонов свободных горизонтальных колебаний рамной системы и коэффициенты динамичности и вносим их в таблицу 3.1.
(3.5)
где i- 1,2,3 типа свободных колебаний;
К= 55300,05 кН;
Н=12,6 м;
l=3,5 м;
i
= 1,5/Тi
– для грунтов III категории (3.6); 
Таблица 3.1- К определению коэффициентов динамичности
Тип колебаний |
Периоды колебаний по формуле
|
Коэффициент динамичности | |
По формуле
|
Принят | ||
| 1 |
=1,010,8 |
|
 |
| 2 | 
|
 |
|
| 3 | 
|
 |
|
Определим ярусную нагрузку на уровне покрытия для участка длины здания, равному продольному шагу колонн 6 м:
- от веса совмещенной кровли: 39733690,9 = 1158,5кН;
- от веса снегового покрова: 0,50,959361,1 = 169,29кН;
- от веса колонн: 25,25/2 = 12,63 кН;
- от веса участков стен: 247,42/2 = 123,71 кН.
G5 =1158,5+169,29+12,63+123,71 = 1464,13 кН
3.2 Формы собственных колебаний здания
Величина 
- смещение точек динамической системы отвечает уравнению собственных (свободных) колебаний. В практических расчетах уравнение 
аппроксимируют в виде тригонометрических полиномов. Для определения коэффициента формы колебаний в формулу (2.3) подставляют не абсолютные смещения точек, а лишь их отношения. Например, формы трех тонов свободных колебаний многоэтажных зданий: 
, (2.4)
где 
- безразмерная координата точки j.
Относительные координаты форм свободных колебаний даны в табл. 2.1 для трех ортонормированных функций.
Рис. 3.3- К динамическому расчету 4-этажного здания :
а – условная схема здания; б – расчетная схема при определении периодов и форм свободных колебаний горизонтальных колебаний; в – три ортонормированные функции, аппроксимирующие формы свободных колебаний.
3.3 Оценка влияния продольных сил в сечении колонн на динамические характеристики каркаса
Изгибная жесткость рамы:
Во =Eb AL2 /2=165000,4 0,4152 /2 =2970105 кНм2 , (3.8)
где L= 15 м- расстояние между осями крайних колонн.
Характеристика жесткости рамы при учете влияния продольных сил в сечении колонн, по формуле 
. (3.9)
Следовательно, учитывать влияние продольных сил в сечении колонн на динамические характеристики рамного каркаса не требуется.
3.4 Усилия в сечениях элементов рамы от сейсмической нагрузки
Так как расчетные сейсмические нагрузки по п. 2.3 [10] принимаются, действующими в горизонтальном направлении, вертикальная составляющая сейсмических сил не учитывается. Так же не учитывают по п. 2.4 [10] вертикальную сейсмическую нагрузку для рам пролетом менее 24 м. Расчетные значения поперечных сил и изгибающих моментов в сечениях элементов рамы по п. 2.10 [10] следует определить по формулам:
и 
;
в которых Q i и Mi — усилия в рассматриваемом сечении, вызываемые сейсмическими нагрузками, соответствующими форме колебаний i .
В приближенном расчете многоэтажных рам на горизонтальные нагрузки учитывают уменьшение жесткости крайних колонн, так как они имеют меньшую степень защемления в узлах, чем средние колонны.
Погонные жесткости элементов рамы 1-го этажа:
ригеля 
где
колонны 2-го этажа 
где 
колонны 1-го этажа 
Табличный коэффициент 
При отношении погонных жесткостей ригелей и колонн 
согласно табл. XV.1 [1], общая жесткость колонн рамы (принимая за единицу жесткость средней колонны):
на 1-ом этаже i = 1+20,9 = 2,8; на других этажах i = 1+2(0,54+0,54)-2 = 1,16;
Поперечные силы в сечениях средних колонн рамы:
на 1-м этаже 
2,8=(242,44+39,30+68,58)/2,8=125,11;
со 2-го по 5-й этаж 
1,16= (86,59+14,04+24,49)/1,16=107,86;
Изгибающие моменты в сечениях средних колонн:
на 1-м этаже в сечении под ригелем рамы М1 =2Q1 l/3;
в сечении по с 2-го по 4-й этаж Мk =Q1 l/2; где l- расчетная длина колонн, равная высоте этажа.
Поперечные силы (кН) и изгибающие моменты (кНм) в сечениях средних колонн рамы подсчитаны в таблице 4.1 для трёх форм колебаний.
4 Определение сейсмических нагрузок и усилий от них
Коэффициенты форм колебаний ik для трех тонов подсчитаны в табл. 3.2 с использованием относительных координат форм свободных колебаний, приведенных в табл. 4.1. по формуле:
; (4.1)
где
- смещение точек здания при собственных колебаниях по 
-му тону в рассматриваемой точке kи во всех точках jрасположения ярусных нагрузок 
.Расчетную сейсмическую нагрузку 
в выбранном направлении действия, приложенную к точке kи соответствующую -му тону свободных, т.е. собственных колебаний здания, определяют по формуле п. 2.5[10]: 
, (4.2)
Таблица 4.1
| Этажи |  |
кН |
 |
 |
 кН |
кН |
 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 1 | 0,241 | 1125,09 | 0,3698 | 0,1368 | 416,10 | 153,89 | 0,463 |
| 2 | 0,483 | 1125,09 | 0,6872 | 0,4723 | 773,20 | 531,36 | 0,860 |
| 3 | 0,724 | 1125,09 | 0,9072 | 0,8230 | 1020,65 | 925,90 | 1,135 |
| 4 | 1,000 | 772,45 | 1,0000 | 1,0000 | 772,45 | 772,45 | 1,251 |
| Итого | 2982,39 | 2383,60 | |||||
| 1 | 0,241 | 1125,09 | 0,9072 | 0,8230 | 1020,65 | 925,90 | 0,302 |
| 2 | 0,483 | 1125,09 | 0,7634 | 0,5828 | 858,91 | 655,70 | 0,254 |
| 3 | 0,724 | 1125,09 | -0,2647 | 0,0701 | -297,84 | 78,85 | -0,088 |
| 4 | 1,000 | 772,45 | -1,0000 | 1,0000 | -772,45 | 772,45 | -0,333 |
| Итого | 809,27 | 2432,89 | |||||
| 1 | 0,241 | 1125,09 | 0,2361 | 0,0557 | 265,65 | 62,72 | 0,111 |
| 2 | 0,483 | 1125,09 | -0,7761 | 0,6023 | -873,16 | 677,64 | -0,364 |
| 3 | 0,724 | 1125,09 | 0,7434 | 0,5526 | 836,35 | 621,71 | 0,349 |
| 4 | 1,000 | 772,45 | 1,0000 | 1,0000 | 772,44 | 772,44 | 0,469 |
| Итого | 1001,28 | 2134,52 |
где 
- коэффициент, учитывающий допускаемые повреждения зданий и принимаемый по табл. 3 [10], 
- для зданий и сооружений, в конструкциях которых могут быть допущены остаточные деформации и повреждения, затрудняющие нормальную эксплуатацию, при обеспечении безопасности людей и сохранности оборудования, возводимые
с железобетонным каркасом с диафрагмами или связями; 
- коэффициент, учитывающий характеристики конструкций и принимаемый по табл. 6 [10], 
для каркасных зданий, стеновое заполнение которых не оказывает влияния на их деформативность; 
- коэффициент, учитывающий расчетную сейсмичность площадки строительства и определяемый по п. 2.5 [10], 
при сейсмичности 9 баллов; 
- коэффициент динамичности, определяемый по п. 2.6* [10]; 
- коэффициент, зависящий от формы деформации здания при свободных колебаниях по -му тону и от места расположения нагрузки kи определяемый по п.2.7 [10]: 
, (2.3)
где- смещение точек здания при собственных колебаниях по -му тону в рассматриваемой точке kи во всех точках jрасположения ярусных нагрузок .
Таблица 4.2
Э т а ж и |
|
кН |
Первая форма колебаний с
|
Вторая форма колебаний с
|
Третья форма колебаний с  |
||||||||||||||||||
 |
 |
 |
|
 |
|
||||||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |||||||||||||||
| 4 | 1,000 | 772,45 | 1,251 | 62,793 | -0,333 | -37,51371 | 0,469 | 52,90263 | |||||||||||||||
| 3 | 0,724 | 1125,09 | 1,135 | 82,97 | -0,088 | -14,46462 | 0,349 | 57,27951 | |||||||||||||||
| 2 | 0,483 | 1125,09 | 0,860 | 62,854 | 0,254 | 41,712734 | -0,364 | -59,8004 | |||||||||||||||
| 1 | 0,241 | 1125,09 | 0,463 | 33,825 | 0,302 | 49,567386 | 0,111 | 18,19347 | |||||||||||||||
Этаж k |
Первая форма колебаний | Вторая фрма кебаий | Третья форма колебаний | ||||||||||||||||||||
| S1 k | S1 k | Qk | Мk | S2 k | S2 k | Qk | Мk | S3 k | S3 k | Qk | Мk | ||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | |||||||||||
4 |
62,79 | 62,79 | 54,13 | 94,73 | -37,51 | -37,51 | -32,34 | -56,59 | 52,90 | 52,90 | 45,61 | 79,81 | |||||||||||
3 |
82,97 | 145,76 | 125,66 | 219,90 | -14,46 | -51,98 | -44,81 | -78,42 | 57,28 | 110,18 | 94,98 | 166,22 | |||||||||||
2 |
62,85 | 208,62 | 179,84 | 314,72 | 41,71 | -10,27 | -8,85 | -15,49 | -59,80 | 50,38 | 43,43 | 76,01 | |||||||||||
1 |
33,83 | 242,44 | 86,59 | 101,02 | 49,57 | 39,30 | 14,04 | 16,38 | 18,19 | 68,58 | 24,49 | 28,57 | |||||||||||
| M= | 202,04 | M= | 32,75 | M= | 160,01 | ||||||||||||||||||
Находим значение сейсмических сил по формуле:
(4.3)
4.1 – К расчету поперечной рамы на горизонтальную нагрузку
Ярусные поперечные силы:
4-й этаж 
3-й этаж 
2-й этаж 
1-й этаж 
Изгибающие моменты в стойках:
4-й этаж 
3-й этаж 
2-й этаж 
1-й этаж 
Изгибающие моменты в ригелях:
Эксплуатационная нагрузка:
Расчетная нагрузка на 1 м/п:
по приложению 8.2.17 [4], при n=1,46
От нагрузки на всю раму -Рэкв
=Рэкспл
пл
Ма =Мс = 0,0147;
Мв1 =Мв2 = 0,1176;
Множитель = -Рэкв 2
Таблица 5.1 – К определению моментов и поперечных сил
| ССхема загружения | Ма кНм |
Мв1 кНм |
Мв2 кНм |
Мс кНм |
МА кНм |
МВ кНм |
Q12 кН |
Q21 кН |
Q23 кН |
58,71 кН/м
7,5 м 7,5 м |
0,0147 | 0,1176 | 0,1176 | 0,0147 | 91,68 | 91,68 | 1579,84 | 1722,56 | 1722,56 |
| -48,55 | -388,37 | -388,37 | -48,55 |
6 Проверка общей устойчивости здания и прочности
отдельных конструкций с учетом сейсмических нагрузок
Для проверки принимаем среднюю колонну.
Так как изгибающие моменты в верхнем сечении средней колонны равны 0, то значение суммарного момента от сейсмической горизонтальной нагрузки и от вертикальной нагрузки будет равен только значению момента от сейсмической нагрузки:
234,04+0=234,04кНм
То же и с поперечными силами:
58,71+0=58,71кН
Продольная сила в сечении колонны 1-го этажа (кН) при особом сочетании нагрузок:
от веса совмещенной кровли: 3,9767,50,9=160,78 кН;
от веса снегового покрова: 10,957,56=42,75 кН;
от веса перекрытия: 6,747,560,93=818,91 кН;
от веса колонны: 0,90,950,40,41,1163,5=7,22 кН;
Итого: N1 =1164,53 кН.
В том числе длительно действующая нагрузка N1 l =232,91 кН.
6.1 Подбор площади сечения арматуры средней колонны 1-го этажа
Бетон: класса В25 с
14,5 МПа; 
1,05 МПа; 
16500 МПа
Арматура: класса А-III с 
365 МПа; 
МПа; 
Сечение колонны 400х400 мм с 
3,5 м и 
мм4
Усилия М=234,04 кН; Q=90,35 кН; N1 =1164,53 кН; N1 l =232,91 кН.
Эксцентриситет продольной силы: 
Относительный эксцентриситет: 
мм.
должен быть не менее 
(6.1)
Также учитываем особые коэффициенты условий работы при расчете на прочность нормальных сечений элементов из тяжелого бетона с арматурой класса АIII
Коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки:
(6.2)
учитывая, что 
, получаем формулу
Выражение для критической силы имеет вид:
(6.3)
где 
(6.4)
(6.5)
задаемся 
К расчету примем 
Коэффициент, учитывающий влияние прогиба на значение эксцентриситета продольной силы:
(6.6) 
Расстояние от направления действия или до тяжести сечения сжатой арматуры:
При условии, что Аs=As’, высота сжатой зоны
(6.7)
Относительная высота сжатой зоны 
.
Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона
(6.8)
где 
учитывая, коэффициент 0,85 
.
В случае 
.
(6.9)
Площадь арматуры 
назначаем не конструктивно.
Принимаем 336 АIIIcAs=30,52 см2 .
6.2 Проверка прочности сечений, наклонных к продольной оси колонн
При поперечной силе 
и при продольной силе 
и при особом коэффициенте условия работы 
для многоэтажных зданий.
Коэффициент, учитывающий благоприятное влияние продольной сжимающей силы на прочность наклонного сечения: 
(6.10)
, следовательно, в расчете учитывается только 
.
При 
для тяжелого бетона находим:
(6.11)
При 
поперечная арматура не требуется по расчету. Принимаем из условий свариваемости 8 АIII с шагом 100мм и 200мм.
Находим 
(6.12)
где 
Тогда при 
(213,35-183,71)=29,64 кН
110,224 кН
и конструктивно заданном максимально допустимом шаге поперечных стержней S, 
площадь сечения хомутов находят по формуле:
Принимаем для 36АIII поперечную арматуру из условий свариваемости 8AIII
Тогда 
Было принято 8AIII, и так как в сечении 4 стержня 8AIII, то 
Рисунок 6.1-Сечение колонны
Проверка общей устойчивости здания
- устойчивость обеспечивается,
где п- количество этажей.
Определим прогиб здания
Находим эквивалентную силу Р:
=
- для каркасных ж/б зданий с ограждающими конструкциями из кирпича, опирающимися поэтажно.
7 Антисейсмические мероприятия
Лестничные клетки в торцах здания воспринимают горизонтальную сейсмическую нагрузку, а так же диафрагма жесткости по середине здания толщиной 160мм, железобетонная, жестко связанная с колоннами (см. чертеж).
Жесткие узлы железобетонного каркаса здания усилены применением сварных сеток и замкнутых хомутов. На стыке колонн, применяющиеся к жестким узлам рамы на расстоянии, равном полуторной высоты сечения колонн, армируются поперечной арматурой (хомутами) с шагом не более 100 мм, а для рамных систем с несущими диафрагмами - не реже чем через 200мм.
Жесткость здания в поперечном направлении обеспечивается рамами (колонны и монолитная плита), лестничными клетками в торцах здания и диафрагмой жесткости в середине здания.
В продольном направлении жесткость обеспечивается продольными рамами (колонны и монолитная плита).
В соответствии с рекомендациями СНиП диафрагма жесткости и лестничные клетки расположены симметрично относительно центра здания.
В качестве ограждающих стеновых конструкций применяются легки стеновые панели из керамзитобетона =350мм.
Наружные стеновые панели и внутренние перегородки не должны препятствовать деформации каркаса. Между поверхностями стен и колонн каркаса должен предусматриваться зазор не менее 20 мм. По всей длине стены в уровне плит покрытия должен устраиваться антисейсмические пояса, соединяющиеся с каркасом здания.
В местах пересечения торцовых и поперечных стен с продольными стенами должны устраиваться антисейсмические швы на всю высоту стен.
Расстояние между хомутами стеновых элементов (колонн) в местах стыкования рабочей арматуры внахлестку.
Кладка самонесущих стен в каркасных зданиях должна быть I или II категории, иметь гибкие связи с каркасом, не препятствующие горизонтальным смещениям каркаса вдоль стен.
Между поверхностями стен и колонн каркаса должен предусматриваться зазор не менее 20 мм. По всей длине стены в уровне плит покрытия и верха оконных проемов должны устраиваться антисейсмические пояса, соединенные с каркасом здания.
В местах пересечения торцовых и поперечных стен с продольными стенами должны устраиваться антисейсмические швы на всю высоту стен.
Лестничные и лифтовые шахты каркасных зданий следует устраивать как встроенные конструкции с поэтажной разрезкой, не влияющие на жесткость каркаса, или как жесткое ядро, воспринимающее сейсмическую нагрузку.
Для каркасных зданий высотой до 5 этажей при расчетной сейсмичности 7 и 8 баллов допускается устраивать лестничные клетки и лифтовые шахты в пределах плана здания в виде конструкций, отделенных от каркаса здания. Устройство лестничных клеток в виде отдельно стоящих сооружений не допускается
В уровне перекрытий и покрытий должны устраиваться антисейсмические пояса по всем продольным и поперечным стенам, выполняемые из монолитного железобетона или сборными с замоноличиванием стыков и непрерывным армированием. Антисейсмические пояса верхнего этажа должны быть связаны с кладкой вертикальными выпусками арматуры.
В зданиях с монолитными железобетонными перекрытиями, заделанными по контуру в стены, антисейсмические пояса в уровне этих перекрытий допускается не устраивать.
Антисейсмический пояс (с опорным участком перекрытия) должен устраиваться, как правило, на всю ширину стены; в наружных стенах толщиной 500 мм и более ширина пояса может быть меньше на 100-150 мм.
Высота пояса должна быть не менее 150 мм, марка бетона1 - не ниже 150.
Антисейсмические пояса должны иметь продольную арматуру 4d 10 при расчетной сейсмичности 7-8 баллов и не менее 4 d 12 - при 9 баллах.
В сопряжениях стен в кладку должны укладываться арматурные сетки сечением продольной арматуры общей площадью не менее 1 см2 , длиной 1,5 м через 700 мм по высоте при расчетной сейсмичности 7-8 баллов и через 500 мм - при 9 баллах.
Участки стен и столбы над чердачным перекрытием, имеющие высоту более 400 мм, должны быть армированы или усилены монолитными железобетонными включениями, заанкеренными в антисейсмический пояс.
1 В СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций марка бетона заменена на класс.
Рисунок 7.1 - Стык колонн с монолитным перекрытием
Список литературы
1. Бойков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс, М., 1985.
2. СНКК 22-301-2000. “Строительство в сейсмических районах Краснодарского края”
3. СНКК 20-303-2002. “Нагрузки и воздействия. Ветровая и снеговая нагрузки. Краснодарский край”
4. СНиП 31-01-2003. “Здания жилые многоквартирные” Госстрой М., 1985.
5. СНиП 2.01.07-85*. “Нагрузки и воздействия” Госстрой М., 1985.
6. СНКК 23-302-2000. Энергетическая эффективность жилых и общественных зданий. Нормативы по теплозащите зданий. Краснодарский край
7. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. М., 1985.
8. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. М., 1982.
9. СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника
10. СНиП II-7-81*. Строительство в сейсмических районах. М., 2000.
11. Бондаренко В.М., Судницын А.И. Расчет строительных конструкций. Железобетонные и каменные конструкции. М., 1984.
12. Бондаренко В.М., Суворкин Д.Г. Железобетонные и каменные конструкции. М., 1987.