РАСЧЕТНО – ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА
«Расчет многопролетного каркасного здания на сейсмические
воздействия в ПК SCAD»
тема
Руководитель __________ __________________
подпись, дата должность, ученая степень инициалы, фамилия
Студент _________
номер группы номер зачетной книжки подпись, дата инициалы, фамилия
Красноярск 2017
СОДЕРЖАНИЕ
1. Исходные данные…………………………………………………………...3
2. Ход выполнения работы…………………………………………………….4
2.1 Построение расчетной схемы здания…………………………………….4
2.2 Нагрузки и комбинации нагрузок………………………………………...7
3. Результаты расчета…………………………………………………………11
3.1 Деформации………………………………………………………………11
3.2 Эпюры усилий……………………………………………………………15
3.3 Поля напряжений в плитах перекрытий………………………………..24
3.4 Значимые формы колебаний…………………………………………….33
4. Анализ расчета……………………………………………………………...38
Исходные данные
Цель работы:Рассчитать каркасное железобетонное здание на сейсмическое воздействие интенсивностью в 7, 8 баллов, провести анализ НДС при следующих комбинациях нагрузок:
- статическая;
- статическая, сейсмическое воздействие 7 баллов;
- статическая, сейсмическое воздействие 8 баллов.
Показать первых три формы собственных колебаний здания.
Определить максимальные внутренние усилия М, Q, N в колоннах и ригелях здания и максимальные напряжения в плитах перекрытия. Подобрать размеры поперечного сечения колонны из условия прочности на воздействие в 7 и 8 баллов. Предложить специальные способы (нетрадиционные) сейсмозащиты здания.
Исходные данные:
Вариант №: 60
Регион строительства – г. Красноярск;
Размеры здания в плане – Длина 24 м, Ширина – 24 м;
Количество этажей – 4;
Высота этажа – 4,8 м;
Временная эксплуатационная нагрузка на перекрытие, 12,6 кН/ 
;
Принимаем шаг колон в продольном направлении – 6 м, в поперечном – 6 м;
Колонны – 400х400 мм;
Ригели – 300х800 мм;
Перекрытие – плита, толщиной b = 300 мм;
Бетон – В25;
Грунт III категории;
Расчетная снеговая нагрузка – 1, 8 кН/м 2;
Ветровая нагрузка с наветренной стороны: 1,75 кН/м – распределенная, 11,49 кН – сосредоточенная;
Ветровая нагрузка с заветренной стороны: 1,09 кН/м – распределенная,
7,18 кН – сосредоточенная.
Ход выполнения работы
Построение расчетной схемы здания
Формируем расчетную схему здания в ПК SCAD, задаем жесткостные характеристики элементов.
Здание имеет квадратную форму в плане, размерами 24х24 м, высота этажа составляет 4,8 м, количество этажей 4. Шаг колонн в поперечном направлении – 6 м, в продольном – 6 м. Сечения элементов принимаем: для колонны 400х400 мм, для ригеля 300х800 мм. Толщина плит перекрытий 300 мм.
Рисунок 1 – Расчетная схема здания
Жесткосные характеристики элементов:
Рисунок 2 – Жесткостные характеристики колонн
Рисунок 3 – Жесткостные характеристики ригелей
Рисунок 4 – Жесткостные характеристики плит перекрытий и покрытия
Рисунок 5 – Типы жесткости элементов на примере первого пролета
Нагрузки и комбинации нагрузок
Задаем собственный вес конструкций, затем временную эксплуатационную нагрузку на перекрытия здания, снеговую нагрузку на покрытие, ветровую и сейсмическую в 7, 8 баллов. Рассмотрим загружения на примере первого пролета здания.
Значения ветровой нагрузки на крайние колонны уменьшается в два раза. Это касается как распределенной нагрузки на стержни, так и сосредоточенной нагрузки на узлы.
Рисунок 6 – Нагрузка от собственного веса элементов каркаса
Рисунок 7 – Временная эксплуатационная нагрузка на перекрытие
Рисунок 8 – Снеговая нагрузка на покрытие здания
Рисунок 9 – Ветровая нагрузка на здание
Задаем сейсмическую нагрузку 7(8) баллов, для этого во вкладке «Загружения» выбираем «Динамические воздействия». В появившемся окне выбираем «Сейсмические воздействия», тип воздействия «Сейсмика по СНиП (01.01.2000)», нажимаем «Преобразование статических нагрузок в массы», из списка нагрузок выбираем собственный вес и задаем коэффициент перерасчета, равный 1 и нажимаем записать.
Переходим в окно «Сейсмическое воздействие (01.01.2000). В нем в графу «Число учитываемых форм» ставим 20, направление нагрузки выбираем по Х, выбираем III категорию грунта, выставляем сейсмичность 7(8) баллов, в графе «характеристика конструкции» выбираем каркасные здания.
Формируем комбинации нагрузок С1, С2, С3:
Рисунок 10 – Комбинации нагрузок
где L1 – Собственный вес, кН;
L2 – Временная эксплуатационная нагрузка на перекрытие, кН/ ;
L3 – Снеговая нагрузка, кН/ ;
L4 – Ветровая нагрузка распределенная и сосредоточенная, кН/ 
, кН;
L5 – Сейсмическая нагрузка 7 баллов;
L6 – Сейсмическая нагрузка 8 баллов.
Результаты расчета
В результате расчета получаем деформации и эпюры усилий, а также поля напряжений в пластинах, для сейсмической нагрузки так же необходимо вывести значимые формы колебаний. Выводить результаты будем для всех комбинаций, которые задавали: С1, С2, С3.
Деформации
Рисунок 11 – Деформационная схема первого пролета здания при комбинации нагрузок С1
Рисунок 12 – Значения деформаций при комбинации нагрузок С1
Рисунок 13 – Деформационная схема первого пролета здания при комбинации нагрузок С2
Рисунок 14 – Значения деформаций при комбинации нагрузок С2
Рисунок 15 – Деформационная схема первого пролета здания при комбинации нагрузок С3
Рисунок 16 – Значения деформаций при комбинации нагрузок С3
Таблица 1 – Максимальные значения прогибов в первом пролете здания
| № п/п | Наименование комбинации нагрузок | Максимальные значения прогибов, мм |
| С1 | 0,79 | |
| С2 | 1,05 | |
| С3 | 1,26 |
Эпюры усилий
Выводим эпюры усилий 
, 
, 
при комбинациях нагрузок С1, С2, С3 для первого пролета здания в осях А – Д, 1 – 5:
Эпюры усилий N:
Рисунок 17 – Эпюра усилий N для комбинации нагрузок С1
Максимальное значение N = -33086,15 кН в колонне первого этажа, среднего ряда (в осях В, 2).
Рисунок 18 – Эпюра усилий N для комбинации нагрузок С2
Максимальное значение N = -46720,94 кН в колонне первого этажа, крайнего ряда (в осях А, 2).
Рисунок 19 – Эпюра усилий N для комбинации нагрузок С3
Максимальное значение N = -52998,48 кН в колонне первого этажа, крайнего ряда (в осях А, 2).
Рисунок 20 – Эпюра усилий Qz для комбинации нагрузок С1
Максимальное значение Qz = 2876,19 кН в продольном ригеле второго этажа (по оси В).
Рисунок 20 – Эпюра усилий Qz для комбинации нагрузок С2
Максимальное значение Qz = 7638,50 кН в колонне первого этажа (в осях В, 2).
Рисунок 21 – Эпюра усилий Qz для комбинации нагрузок С3
Максимальное значение Qz = 10690,11 кН в колонне первого этажа (в осях В, 2).
Рисунок 22 – Эпюра усилий My для комбинации нагрузок С1
Максимальное значение My = -4397,89 кНм в продольном ригеле первого этажа (по оси В).
Рисунок 23 – Эпюра усилий My для комбинации нагрузок С2
Максимальное значение My = -20136,51 кНм в колонне первого этажа (в осях В, 2).
Рисунок 24 – Эпюра усилий My для комбинации нагрузок С3
Максимальное значение My = -28181,32 кНм в колонне первого этажа (в осях В, 2).
Таблица 2 – Максимальные значения усилий и деформаций в первом пролете здания
| Параметры | Статический расчет | Сейсмический расчет (7 баллов) | Сейсмический расчет (8 баллов) | % | |
| гр.2 и гр.3 | гр.3 и гр.4 | ||||
| Mmax | 4397,89 | 20136,51 | 28181,32 | ||
| Qmax | 2876,19 | 7638,50 | 10690,11 | ||
| Nmax | 33086,15 | 46720,94 | 52998,48 | ||
| ∆max | 0,79 | 1,05 | 1,26 |