1 АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ
1.1 Исходные данные
Тип здания:
Научно-исследовательская испытательная лаборатория в г. Волгодонске
Класс здания:
Здание 1 уровня ответственности.
Коэффициент надежности-1,2.
Степень огнестойкости 1.
Класс конструктивной пожарной опасности С1.
Класс функциональной пожарной опасности Ф5.1.
Рельеф местности и геология
Рельеф площадки относительно ровный. За абсолютную отметку 0.000 принята отметка чистого пола 1-го этажа соответствующая абсолютной отметке 142.700
Климат участка строительства
Место строительства: г. Волгодонск – относится к II климатическому району. Район строительства характеризуется климатическими условиями, представленными в таблице 1.1.
Таблица 1.1. Характеристики климатических условий района строительства
НАИМЕНОВАНИЕ Величина
Расчетная температура наружного воздуха минус 0,1
Нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2, кПа 1,8
Нормативное значение ветрового давления, кПа 0,23
Расчетная сейсмичность района строительства, баллов 5
Относительная отметка 0.000 соответствует абсолютной отметке, м 142,70
Температурные условия представлены в таблице 1.2.
Таблица 1.2. Температура наружного воздуха по месяцам
Среднегодовая температура: 3,8 оС
Абсолютная минимальная: -27 оС
Абсолютная максимальная: 40 оС
Средняя максимальная наиболее жаркого месяца: 29,1 оС
Наиболее холодных суток обеспеченностью:0,98: -30 оС
Наиболее холодных суток обеспеченностью:0,92: -29,1 оС
Наиболее холодной пятидневки обеспеченностью: 0,98: -2,2 оС
Наиболее холодной пятидневки обеспеченностью: 0,92: +0,5 оС
Период со среднесуточной температурой воздуха ? 8 оС
Продолжительность, сут.: 166
Средняя температура: -0,1 оС
Период со среднесуточной температурой воздуха ? 10 оС:
Продолжительность, сут.: 182
Средняя температура: +0,7 оС
Период со среднесуточной температурой 0 оС
Продолжительность, сут: 97
Средняя температура наиболее холодного периода: -2,8оС
Климат Вологодонска -умеренно континентальный.
Годовое количество осадков составляет 578мм. Суточный максимум осадков достигает 39,1 мм.
1.2 Схема планировочной организации земельного участка
Испытательный участок в городе Волгодонск запроектирован на свободной от застройки территории. Площадка для строительства находится в южной части города.
Площадь участка составляет 0,37 га, в том числе под строительство здания 810 м2 , для благоустройства –2890 м2 .
Участок имеет форму прямоугольника и граничит с юга – оградой ВНИИА имени духова, с востока – «Живописный источник» , с севера и запада - участки жилой застройки.
Рельеф площадки – пологий склон с уклоном в юго–восточном направлении. Абсолютные отметки поверхности земли изменяются от 142.70 до 143.50 м.
На участке, выделенном для благоустройства, запроектированы тротуары. Запроектированные проезды и подъезды к Цеху обеспечивают нормальное транспортное обслуживание объекта, в том числе мусороудаление, а также проезд пожарных машин в соответствии с требованиями СНиП 2.07.01 – 89[6]. Транспортная доступность к объекту осуществляется следующими видами транспорта:
1. автомобильным;
2. общественным
Инженерные сети размещаются вдоль проездов прямолинейно и параллельно линиям застройки. Водопровод, канализация, кабели проложены в траншеях, тепловые сети в подземных каналах.
Генеральный план размещения здания цеха на участке выполнен в целом в границах, выделенных для проектирования с учетом увязки с примыкающей застройкой и конфигурацией проектируемого корпуса.
Генеральный план выполнен в соответствии с требованиями экологических, санитарно-гигиенических, противопожарных и других норм строительного проектирования.
Площадка строительства находится в районе существующей застройки. Это позволяет использовать существующие инженерные сети.
Источником водоснабжения служит городская сеть.
Подключение к сетям электроснабжения осуществляется через трансформаторную подстанцию.
Для отопления здания происходит подключение к городской тепловой сети. Спуск канализационных стоков производится в канализационную систему города.
1.3 Объемно-планировочные решения
Предусматривается высококачественное архитектурное и градостроительное (в том числе цветовое) решение с учетом окружающей существующей, проектируемой и перспективной застройки. Размещение и ориентация производственного цеха, расстояние до окружающей жилой застройки, приняты в соответствии с требованиями СП 42.13330.2001[2].
В проекте предусмотрено озеленение территории и автостоянки для персонала.
Данное здание решено в монолитном железобетонном каркасе с жесткой конструктивной схемой. Сетка колонн принята (5,5х2,5х5,5)х6м. Сечение колонны 400х400 мм. Ригели расположены в продольном направлении. Пролет ригелей 6,00 м, сечение ригелей 400х400(h).
Основание под несущие стены свайное. Наружные и внутренние стены и перекрытия испытательных помещений выполняются из монолитного железобетона. Стены лестничных клеток и шахты лифта, также железобетонные.
Наружные стены здания-газосиликатные блоки толщиной 300мм.
Для утепления и отделки фасада применяется система навесного вентилируемого фасада с использованием фасадных кассет с полимерным покрытием,толщина металла 1,0 мм. В качестве утеплителя выступают минераловатные плиты толщиной 200мм.
Цокольная часть утепляется плитным экструдированным пенополистиролом толщиной 120мм с последующей штукатуркой по сетке и покраской
3-х этажный цех имеет широтную и меридиональную ориентацию. За абсолютную отметку 0.000 принята отметка чистого пола 1-го этажа соответствующая абсолютной отметке 142.700
На первом этаже цеха выполнены разводки инженерных сетей, узел связи, электрощитовая, ИТП. Помещения хозяйственных назначения: душевые и раздевалки, помещения уборочного инвентаря располагаются на каждом этаже. Помещения разделены на части противопожарными перегородками. Расчетная минимальная температура в помещениях +5°С.
На первом этаже, кроме испытательных помещений, размещены тамбуры, склад-терминал, пультовые помещения и макетная мастерская.
На втором этаже, на втором этаже также располагаяются испытательные помещения, пультовые помещения, склады, венткамера и воздухозаборная камера, технологические помещения и насосная.
Третий этаж предназначен для лабораторных и административных помещений, также там находятся венткамеры и испытательное помещение.
В здании предусмотрен 1 грузопассажирский лифт грузоподъемностью – 630 кг, V=1,0м/с; размер кабины 2300х2200, с проемом 1800 мм.
Кровля плоская рулонная с внутренним организованным водоотводом по монолитной железобетонной плите.
Над входными группами выполнены козырьки. Ограждения крылец и пандусов – металлические.
Окна– двухкамерный стеклопакет в ПХВ профилях по ГОСТ 30674-99.
Двери: входные и тамбурные – металлические, армированные с доводчиками, внутрикоридорные – рамочные соответствии с ГОСТ 24698-81[3].
Конструктивная схема – железобетонный каркас.
Лестничные марши - монолитные железобетонные.
Крыльца и пандусы для доступа маломобильных групп в здание выполняются из монолитного железобетона по грунту.
Во внешней и внутренней отделке предусматривается внедрение последних технических разработок, прогрессивных методов строительства и материалов.
Внутренняя отделка предусматривается в соответствии с назначением помещений.
Внутренняя отделка инженерных и общественных помещений в соответствии с их назначением.
1.4 Тепловая защита здания
Проектирование теплозащиты выполнено, исходя из условий использования эффективных, сертифицированных теплоизоляционных материалов. Конструкция стены решена с минимальным количеством теплопроводных включений и стыковых соединений. Надёжная пароизоляция предотвращает проникновение влаги в жидкой и газообразной фазах.
Оценка теплотехнических показателей ограждающих конструкций производственного цеха проведена на основе поэлементных требований СП 50.13330.2012, СП 23-101-2004. [1]
1.4.1 Требуемые наружные климатические параметры
Согласно СП 50.13330.2012 [2] расчетная температура наружного воздуха text ?С принимается по средней температуре наиболее холодной пятидневки, с обеспеченностью 0,92: text = +0,5 ?С.
1.5 Расчет теплотехнических характеристик наружных ограждений
Расчет стены:
1. Минераловатная плита плотностью 200 кг/м3 ?1=Х, с коэффициентом теплопроводности 1=145 кг/м3
2. Газосиликатное блоки плотностью 600 кг/м3 ?2=300 м , с коэффициентом теплопроводности 2 = 600 кг/м3
Требуемое сопротивление теплопередаче покрытия из санитарно-гигиеничес¬ких и комфортных условий рассчитывается по формуле 1.1:
(1.1)
где n =1 ? коэффициент, принимаемый в зависимости от положения ограждения по отношению наружному воздуху;
tint - расчетная температура внутреннего воздуха, ?С, принимаемая по нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений;
text - расчетная зимняя температура наружного воздуха, ?С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92;
?tn - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции;
?int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций.
м2?0С/Вт
Сопротивление теплопередаче из условий энергосбережении определяем по градусо-суткам отопительного периода рассчитывается по формуле 1.2:
Dd = (tint – tht.) ? zht (1.2)
ГСОП = (20 +0.5) ? 166= 4579 ?С?сут
Фактическое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции рассчитывается по формуле 1.3:
(1.3)
Значения Rreg следует определять по формуле 1.4:
Rreg= a*Dd + b м2??С/Вт. (1.4)
Rred=a· Dd + b = 0,00035·4579 +1,4 = 3,16 м2?0С/Вт;
Сопротивление теплопередаче стены должно быть не? Rreg= 2,2м2??С/Вт .
,
где Rк — сумма термических сопротивлений отдельных слоев конструкции
Rк = R1+ R2+ R3+ R4+ R5 ,
где (1.5)
Rred = м2?0С/Вт
[3,16 – (0,11 +0,5+ 0,043)]?0,145 = Х
Х = 0,19м ? ут =20см
R0 = 0,11 + 0.5+ 2+ 0,043 = 3,101 м2•0С/Вт
3.16 = R0 ? R reg =3.101 м2•0С/Вт
ВЫВОД: принимаем утеплитель плотностью 200 кг/м3 и толщиной – 200 м
?
2 РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНЫЙ РАЗДЕЛ
2.1.1 Описания принятых конструктивных решений
Данное здание решено в монолитном железобетонном каркасе с жесткой конструктивной схемой. Сетка колонн принята (5,5х2,5х5,5)х6м. Сечение колонны 400х400 мм. Ригели расположены в продольном направлении. Пролет ригелей 6,00 м, сечение ригелей 400х400(h).
Основание под несущие стены свайное. Наружные и внутренние стены и перекрытия испытательных помещений выполняются из монолитного железобетона. Стены лестничных клеток и шахты лифта, также железобетонные.
Наружные стены здания-газосиликатные блоки толщиной 300мм.
Для утепления и отделки фасада применяется система навесного вентилируемого фасада с использованием фасадных кассет с полимерным покрытием,толщина металла 1,0 мм. В качестве утеплителя выступают минераловатные плиты толщиной 200мм.
Цокольная часть утепляется плитным экструдированным пенополистиролом толщиной 120мм с последующей штукатуркой по сетке и покраской
2.1.2 Условий площадки строительства
Рельеф площадки относительно ровный. За абсолютную отметку 0.000 принята отметка чистого пола 1-го этажа соответствующая абсолютной отметке 142.700.
Климат участка строительства
Место строительства: г. Волгодонск – относится к II климатическому району. Район строительства характеризуется климатическими условиями, представленными в таблице 1.1.
Таблица 1.1. Характеристики климатических условий района строительства
НАИМЕНОВАНИЕ Величина
Расчетная температура наружного воздуха минус 28
Нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2, кПа 1,8
Нормативное значение ветрового давления, кПа 0,23
Расчетная сейсмичность района строительства, баллов 5
Относительная отметка 0.000 соответствует абсолютной отметке, м 142,70
2.1.3 Сбор нагрузок на каркас здания
Сбор нагрузок на перекрытие лабораторных помещений, коридоров приведен в таблице 2.1.
Таблица 2.1. Сбор нагрузок на перекрытие (лаб. помещения, коридор)
№ п/п Вид нагрузки Нормативная нагрузка qн, кН/м2 ? Расчетная нагрузка qр, кН/м2
1 Эпоксидный наливной пол-4мм 0.12 1.3 0.156
2 Стяжка цементно-песчаная раствором марки М250-36мм 0.64 1.3 0.83
3 Керамзитобетон В 15-60мм 0.84 1.3 1.09
4 Монолитная Ж/Б плита-300 мм 2.5 1.1 2.75
? 4.1 4.83
5 Полезная нагрузка 2 1.2 2.4
Итого: 6.1 7.43
Сбор нагрузок на перекрытие административных помещений, гардероба приведен в таблице 2.2.
Таблица 2.2. Сбор нагрузок на перекрытие (админ.помещения, гардероб)
№ п/п Вид нагрузки Нормативная нагрузка qн, кН/м2 ? Расчетная нагрузка qр, кН/м2
1 Линолеум поливинилхлоридный
на тканевой основе -2мм 0.026 1.3 0.0388
2 Холодная мастика на водостойких вяжущих-2мм 0.054 1.3 0.07
3 Древесноволокнистая полутвердая плита 800-6мм 0.48 1.3 0.624
4 Стяжка цементно-песчаная раствором М200-40мм 0.72 1.3 0.936
5 Утеплитель-экстрозионный пенополистирол-50мм 0.02 1.3 0.26
6 Монолитная Ж/Б плита-300 мм 2.5 1.1 2.75
? 3.98 4.674
7 Полезная нагрузка 2 1.2 2.4
Итого: 5.98 7.524
Сбор нагрузок на перекрытие душевых, санузлов приведен в таблице 2.3.
Таблица 2.3. Сбор нагрузок на перекрытие (душевые, сан. узлы)
№ п/п Вид нагрузки Нормативная нагрузка qн, кН/м2 ? Расчетная нагрузка qр, кН/м2
1 Плитки керамические 150х150х13 ГОСТ 6787-2001-13мм 0.04 1.3 0.052
2 Прослойка и заполнение швов цем.песч. раствор М150-10мм 0.18 1.3 0.23
3 Стяжка из цементно-песчаного раствора М 200-20мм 0.36 1.3 0.47
4 Керамзитобетон В20-57мм 0.83 1.3 1.08
5 Монолитная Ж/Б плита-300 мм 2.5 1.1 2.75
? 3.91 4.583
6 Полезная нагрузка 2 1.2 2.4
Итого: 5.91 7.433
Сбор нагрузок на перекрытие от наружной стены приведен в таблице 2.4.
Таблица 2.4. Сбор нагрузок на перекрытие (наружная стена)
№ п/п Вид нагрузки Нормативная нагрузка qн, кН/м ? Расчетная нагрузка qр, кН/м
1 Газосиликатные блоки ?=600 кг/м3, t=300 мм, H=3400 мм 6,12 1.2 7.34
2 Жесткие минераловатные плиты ?=145 кг/м3, t=120 мм, H=3400 мм 0.59 1.3 0.767
Итого: 6.71 8.1
Сбор нагрузок на перекрытие от кирпичных перегородок приведен в таблице 2.5.
Таблица 2.5 Сбор нагрузок на перекрытие (кирпичные перегородки)
№ п/п Вид нагрузки Нормативная нагрузка qн, кН/м ? Расчетная нагрузка qр, кН/м
1 Кирпич керамический ?=1800 кг/м3, t=120 мм, H=3400 мм 7.34 1.2 8.08
Итого: 7.34 8.08
2.2 Описание используемого программного комплекса ЛИРА-САПР
Программный комплекс ЛИРА (ПК ЛИРА) – это многофункциональный программный комплекс для расчета, моделирования работы, исследования и проектирования строительных конструкций различного назначения. ПК ЛИРА с успехом применяется в расчетах объектов строительства, машиностроения, мостостроения, атомной энергетики, нефтедобывающей промышленности и во многих других сферах, где актуальны методы строительной механики. В ПК ЛИРА включено большое количество типов конечных элементов: стержни, четырехугольные и треугольные элементы мембраны, плиты и оболочки на упругом основании; пространственные элементы и др. Расчет выполняется на статические, динамические и температурные нагрузки. Статические нагрузки моделируют силовые воздействия от сосредоточенных или распределенных сил или моментов, температурного нагрева и перемещений отдельных областей конструкции. Динамические нагрузки моделируют воздействия от землетрясения, пульсирующего потока ветра, вибрационные или ударные воздействия от технологического оборудования, ударные воздействия. ПК ЛИРА автоматизирует ряд процессов проектирования: определение расчетных сочетаний нагрузок и усилий, подбор и проверка сечений стальных и железобетонных конструкций с формированием эскизов рабочих чертежей конструктивных элементов. ПК ЛИРА позволяет исследовать общую устойчивость рассчитываемой модели, проверить прочность сечений элементов, производить подбор армирования.
2.2.1 Порядок действий при расчете монолитного Ж/Б перекрытия
При помощи программного комплекса Лира была создана модель Цеха проверки изделий, приложены действующие постоянные и временные нагрузки. Программный комплекс произвел разбиение конструкций на конечные элементы с шагом триангуляции 0.3м. После приложения нагрузок и выполнения расчета были определены напряжения в элементах конструкций. По полученным данным составлены изополя армирования элементов и произведен подбор арматуры.
2.3 Расчет монолитного Ж/Б балочного перекрытия в «ЛИРА-САПР»
Рисунок 2.1 – Расчетная схема перекрытия в «ЛИРА-САПР»
Рисунок 2.2 – Деформации плиты перекрытия от РСН2(норм)
Рисунок 2.3 – Мозаика напряжений по Мy
Рисунок 2.4 – Мозаика напряжений по Mx
Рисунок 2.5 – Расчетная схема балок
Рисунок 2.6 – Мозаика напряжений по Mx
Рисунок 2.7 – Мозаика напряжений по My
Рисунок 2.8 – Мозаика напряжений по Qz
2.3.1 Армирование балочного перекрытия
Рисунок 2.9 – Нижнее армирование по оси У
Рисунок 2.10 – Верхнее армирование по оси У
Рисунок 2.11 – Нижнее армирование по оси Х
Рисунок 2.12 – Верхнее армирование по оси Х
Рисунок 2.13 – Армирование балок
2.4 Вывод
В результате расчета в программном комплексе «ЛИРА-САПР» принимаем в плите перекрытия основное верхнее и нижнее армирование d10 мм класса прочности А400 c шагом 200мм. Дополнительная арматура d10 мм класса прочности А400. Бетон конструкции принимаем В25 W8 F75.
Армирование балок производится арматурой d16 мм класса прочности А400 в количестве 4 штук. Поперечное армирование примем d10 мм класса прочности А240 с шагом 200мм.
Класс бетонной смеси балочного перекрытия В25 W8 F75, защитный слой принимается 2,5 см. Прогибы плиты перекрытия не превышают нормативных.
