Содержание
Задание................................................................................................................
Аннотация...........................................................................................................2
1.Исходные данные............................................................................................3
2.Сбор нагрузок..................................................................................................4
2.1.На покрытие..............................................................................................4
2.2.На перекрытие..........................................................................................4
3.Предварительный подбор конструкций........................................................5
3.1.Ригель........................................................................................................5
3.2.Колонны....................................................................................................7
3.2.1.на вертикальную нагрузку................................................................7
3.2.2.на горизонтальную нагрузку...........................................................10
4.Определение инерционных и жесткостных параметров здания....................12
4.1.Определение жесткости рамы....................................................................12
4.2.Определение жесткости диафрагмы..........................................................13
5.Составление матрицы жесткости.....................................................................15
6.Составление матрицы масс...............................................................................18
7. Вычисление собственных частот и форм колебания каркаса……………...19
Список литературы...............................................................................................20
Аннотация
Данная курсовая работа представляет собой расчёт стального каркаса многоэтажного промышленного здания.
Шестиэтажное промышленное здание с металлическим каркасом запроектировано в г.Кемерово. Размеры здания в плане 162х18м, сетка колонн 9х9м, высота этажа – 4,8 м.
Здание воспринимает горизонтальные нагрузки от ветра и вертикальные: от собственного веса конструкций, полезной на перекрытие и снеговую на покрытие.
Горизонтальные нагрузки воспринимаются жестким диском перекрытий и передаются на диафрагмы жесткости, расположенные перпендикулярно продольной оси здания.
Стальной каркас многоэтажного промышленного здания представляет собой пространственную конструкцию. Каркас данного многоэтажного здания представляет собой рамно-связевую систему, которая проектируется в виде рамной системы с заменой некоторых рам диафрагмами.
Полагая перекрытие жестким, расчетную схему выбираем в виде двух дисков, соединенных в уровне перекрытий шарнирными связями, где рама отражает суммарную жесткость всех рам, а диафрагма - суммарную жесткость всех диафрагм.
Исходные данные
Необходимо произвести проектирование стальных элементов 6-ти этажного промышленного здания в г. Кемерово.
Сетка колонн 9х9 м;
Количество пролетов - 2;
Длина здания – 162 м;
Высота этажа 4,8 м;
Количество этажей - 6;
Полезная нагрузка – 6,5 кН/м²;
Район строительства - г.Кемерово.
Кемерово относится к I ветровому району, w0=0,23 кН/м2, к III снеговому району, s0=1,8 кН/м2
Сбор нагрузок
2.1 Сбор нагрузок на 1 м2 ригеля покрытия
Таблица №1
«Постоянная поверхностная распределенная нагрузка от покрытия»
| № п/п | Тип нагрузки | Норма- тивное, кН/м2 | Коэффици-ент надеж-ности, γf | Расчет-ное, кН/м2 |
| Постоянные: | ||||
| 4 слоя рубероида | 0,2 | 1,3 | 0,26 | |
| Гравийно-битумная мастика | 0,66 | 1,3 | 0,856 | |
| Цементно-песчаная стяжка δ=20мм, ρ=1800кг/м3 | 0,36 | 1,3 | 0,468 | |
| Утеплитель (пенополистерол) δ=50мм, ρ=50кг/м3 | 0,04 | 1,3 | 0,052 | |
| Ребристая ж/б плита перекрытия | 5,4 | 1,1 | 5,94 | |
| Временные: | ||||
| Снеговая | 1,4 | 2,8 | ||
| Всего | 8,66 | 10,378 |
2.2 Сбор нагрузок на 1 м2 ригеля перекрытия
Таблица №2
«Постоянная поверхностная распределенная нагрузка от перекрытия»
| № п/п | Тип нагрузки | Норма- тивное, кН/м2 | Коэффици-ент надеж-ности, γf | Расчет-ное, кН/м2 |
| Постоянные: | ||||
| Цементно-песчаная стяжка δ=20мм, ρ=220кг/м3 | 0,44 | 1,3 | 0,57 | |
| Ребристая ж/б плита перекрытия | 5,4 | 1,1 | 5,94 | |
| Перегородки | 0,17 | 1,1 | 0,187 | |
| Временные: | ||||
| Полезная нагрузка на перекрытие | 6,5 | 1,2 | 7,8 | |
| Всего | 12,51 | 14,497 |
Предварительный подбор сечения конструкций
3.1 Предварительный подбор сечения ригеля
Подбор сечения ригеля покрытия:
qр=10,378 кН/м2•9м = 93,402 кН/м.
qн= 8,66∙9=77,94 кН/м
Ригель работает, как двухпролетная рама с жесткими узлами сопряжения.
Находим изгибающие моменты: В – шаг рам.
Мmax=q•l2*В/12=10,378 кН/м•(9м)2*9/12=630,464 кН•м
Рис 1.Эпюра моментов в ригеле покрытия.
По максимальному моменту находим требуемый момент сопротивления. В качестве материалов для элементов каркаса принимаем сталь ВСт3ПС6-2 с Rу=240МПа.
Wтр= Мmax/ Rу g c
где Rу – расчетное сопротивление стойки
g c - коэффициент условия работы-1
Wтр= 630,464/ 240000•1=2626,93см3
По сортаменту подбираем двутавр балочного типа 60Б1;
Характеристики сечения
| Номер профиля | мм | Площадь сечения, см2 | Линейная плотность кг/м | Справочные величины для осей | |||||
| h | b | s | t | Ix, см4 | Wx, см3 | Iy, см4 | |||
| 60Б1 | 135,26 | 10,5 | 15,5 | 135,26 | 106,2 |
1) Производим проверку по 2-ой группе предельных состояний: f<[f], где
[f] – предельно допустимый прогиб; f – расчетный прогиб.
f=0,00965м<[f]=0,036м
Прочность и жесткость ригеля обеспечены
Подбор сечения ригеля перекрытия:
qр= 14,497*9=130,473кН/м,
qн= 12,51*9=112,59 кН/м
Ригель работает, как двухпролетная рама с жесткими узлами сопряжения.
Находим изгибающие моменты: В – шаг рам.
Мmax=q•l2*В/12=14,497кН/м•(9м)2•9/12=880,693 кН•м
Рис 2.Эпюра моментов в ригеле перекрытия.
По максимальному моменту находим требуемый момент сопротивления. Принимаем марку стали для ригеля ВСт3ПС6-2 с расчетным сопротивлением Rу=240МПа.
По сортаменту подбираем двутавр балочного типа 70Б2;
Характеристики сечения
| Номер профиля | мм | Площадь сечения, см2 | Линейная плотность кг/м | Справочные величины для осей | ||||||
| h | b | s | t | Ix, см4 | Wx, см3 | Sx, см3 | Iy, см4 | |||
| 70Б2 | 12,5 | 18,5 | 183,6 | 144,2 |
1) Производим проверку по 2-ой группе предельных состояний: f<[f], где
[f] – предельно допустимый прогиб; f – расчетный прогиб.
