Каркасно-панельное здание

 

Введение

В связи с развитием спорта в городе Могилеве возникла проблема нехватки спортивно-оздоровительных центров и было принято решение о возведении нового спортивно-оздоровительного центра.

Район строительства был максимально просчитан  по удобству и инфраструктуре.

Здание нового спортивно-оздоровительного центра должно стать дополнением к ансамблю уже существующих зданий и быть архитектурно удобным, практичным и красивым зданием, украшающим город. Предполагается, что с постройкой этого центра создаст более комфортные условия развития спорта.

В данном проекте  применяется каркас с использованием конструкций серии 1.020 – 1/83, решён по связевой схеме с шарнирным сопряжением ригелей с колоннами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Исходные данные для  проектирования

 

1.1 Климатические, гидрогеологические, мерзлотные и сейсмические условия строительства

 

Характеристики  рассматриваемых условий строительства  принимают в соответствии с СНБ 2.04.02-2000.

Район строительства - г. Могилев.

Минимальная температура  воздуха для данного района строительства -35⁰С

Средняя глубина промерзания  грунта  -0,63м.

Наибольшая глубина промерзания  грунта -1,50м.

Тип грунта – легкий пылеватый  суглинок, подстилаемый на глубине 0,5-0,6 с моренным суглинком.

Преобладающее направление ветра - Ю.

Максимальная  температура воздуха для данного  района строительства 38⁰С.

Высота снежного покрова 48см.

Максимальная  интенсивность осадков за 20 мин -1,41мм/мин.

Данные используются при теплотехнических расчётах.

 

1.2 Особенности  функционального процесса, микроклимата, акустического и светового режима основных помещений здания

 

Здание является учреждением образования, следовательно в здании будет находится большое количество людей, поэтому температура в помещениях должна быть не ниже 18°С, а наиболее благоприятная влажность -50%. Требования к акустическому режиму должно быть повышенными. Световой режим должен полностью обеспечивать необходимое количество света. Площадь окон должна быть не менее 1/10 от площади помещения. Помещение должно быть  полностью обеспечено необходимым уровнем инсоляции. Помещение должны иметь надёжную изоляцию для комфортного нахождения в нем людей.

 

 

 

1.3 Требования  к строительным материалам и  конструкциям, их выбор

Проектируемые здания должны удовлетворять требованиям  функциональной, технической, архитектурно-художественной и экономической целесообразности, а также требованиям охраны окружающей природной среды. Используемые строительные материалы должны соответствовать всем нормам, не должны выделять вредных веществ, должны удовлетворять требованиям по низкой теплопроводности, долговечности, экономичности, огнестойкости.

Класс здания характеризуется  сроком его службы. В зависимости  от класса устанавливается степень  огнестойкости отдельных конструкций  и в целом проектируемого объекта. Данное здание относится ко 2 классу : долговечность здания от 50 до 100 лет; степень огнестойкости здания 2, отдельных конструкций-1.

                         

 

2 Генеральный план

 

2.1 Общее сведения  о строительной площадке

 

Территория  застройки находится на окраине города Витебска. Площадь участка составляет 8517,6 м². Площадь застройки 1229,8 м² . Проектируемое здание находится на относительно ровной территории. Проектируемое здание представляет собой спортивно-оздоровительный центр, размеры которого в плане 22,2×41,16м. Это здание имеет привязку к жилому дому равную 21м. Вокруг здания имеется озеленение в виде газонов и деревьев. Подход к учреждению обеспечивается несколькими дорожками, а также к зданию имеется подъезд. Возле здания расположены автомобильная стоянка. Объект  обеспечивается водой, электроэнергией, системой водоотведения от городских инженерных сетей.

   Обеспечение   объекта водой осуществляется от городской сети водоснабжения. Электропитание осуществляется с помощью воздушных линий электропередач. Отвод сточных вод осуществляется в городскую канализационную сеть. Наличие деревьев на строительной площадке не препятствует проведению работ.

 

2.2 Планировка застройки и благоустройство территории

 

Проектируемое здание находится в центре, что предусматривает необходимость архитектурной выразительности здания. Неподалеку располагается дорога; подъезд к постройке осуществляется по дорогам общего назначения.

Благоустройство территории занимает большую часть  участка: имеются газоны, пешеходные дорожки, посажены деревья. Фасад здания ориентирован на юг и удобно расположено в плане застройки города.

 

2.3 Технико-экономические  показатели генерального плана

1) Площадь территории, Га – 8;

2) Площадь застройки,  м² –1229,8;

3) Площадь, занятая  под проезды и проходы, м² – 4182,09; 

4) Площадь, занятая  зелеными насаждениями, м² –4095,6;

5) Коэффициент застройки  – 0,14;

6) Коэффициент  использования территории –0,63.

 

 

3 Объемно – планировочное  решение

 

Проектируемое здание имеет сложную форму в  плане, внутренняя композиция – коридорная, размеры в плане 50,40×30,36м. Здание разбивается температурным швом на два температурных блока. Проектируемое здание–многоэтажное каркасно–панельное с продольным расположением ригелей, высота техподполья 3 м., высота первого этажа 4,2м, второго и третьего – 3,3м. Сетка колонн с размерами: 3´6м, 6´6м, 3´7.2м, 6´7.2м, 7.2´7.2м .

 Корпус имеет один  центральный и один вспомогательный входа. Центральный вход оснащен одномаршевым пандусом с уклоном 1:10. Внутри здания находятся две лестницы, один коридор на каждом этаже. Лестницы расположены рассредоточено, двери открываются по направлению выхода из здания. Коридоры в здании соответствуют противопожарным нормам. Помещения, кроме помещения общественных организаций, имеют прямоугольную форму. Вход в техподполье осуществляется внутри здания и снаружи. Внутренняя компоновка сделана по принципу эстетики и удобства. Фасад имеет выразительный вид. Для нормального функционирования в учреждении предусмотрены различные помещения: гардероб, кабинет врача и процедурная, кабинет главврача, бельвая, помещение для хранения лекарств. В данном проекте предусмотрены окна с тройным остеклением.

 

Основные технико-экономические  показатели :

1) Вместимость    200 чел.

2) Строительный объем Vстр=9193,9 (м3);

3) Площадь застройки   Sзастр=1033 ,8 (м2);

4) Расчётная площадь Sрасч.= 679(м2);

5) Полезная площадь Sпол.= 857,5 (м2);

6) Общая площадь   Sобщ.= 906,6 (м2);

7) Экономичность планировочного решения

                  К1= Sрасч./Sобщ.= 0,75

8) Экономичность пространственного решения

                  К2=Vстр /Sобщ.= 5,32

9) Компактность здания

                  К3= Sнар./Sобщ. =1,30

 

 

 

 

4 Конструктивное  решение здания

В данном проекте применяется каркас с использованием конструкций серии 1.020 – 1/83, который решён по связевой схеме с шарнирным сопряжением ригелей с колоннами. Пространственная устойчивость здания обеспечивается системой  вертикальных устоев, объединённых горизонтальными дисками перекрытия. Вертикальными устоями служат связевые панели, образуемые сборными ж/б диафрагмами жёсткости или стальными связями, соединёнными с примыкающими колоннами. Горизонтальные нагрузки  действующие на здание, воспринимаются горизонтальными дисками перекрытия и затем передаются на вертикальные диафрагмы, в свою очередь, передающая нагрузки на фундаменты.

В данном проекте  используется продольное расположение ригелей.

С учётом температурно-осадочных  деформаций здания спроектировано в  виде двух температурных блоков, разделяемых  температурными швами. Каждый блок рассматривается как отдельная здание со своей системой диафрагм. Расстояние между температурными швами равно 960 мм. Осадочные швы не требуются поскольку опорные закрепления ригелей и панелей перекрытий допускают их повороты при относительных разницах осадок соседних рядов колонн в пределах разрешённых СНиП. Ригели опираются на консоли колонн основного направления и на стальные опорные столики, привариваемые к закладным деталям колонн в направлении, перпендикулярном основному. Нагрузки от перекрытий передаются на ригели основного направления.

Габаритная  схема сборного ж/б каркаса в  проекте разработана на основе следующих условий:

- оси колонн, ригелей и панелей диафрагм  жёсткости совмещены с модульными осями здания;

• высота первого этажа составляет 4,2м.
• второго ,третьего – 3,3м.

В проекте предусмотрено  здание с техподпольем 3м и полом по грунту.

Относительно  разбивочных осей колонны каркаса  имеют осевую привязку. Расстояние от разбивочных осей до внутренней грани наружных стен составляет 180мм.

В здании предусмотрены две лестничные клетки размером 6х3 м, расположенных вдоль и поперек здания. Лестницы трехмаршевые, т.к. высота этажа превышает 3,6м.

 

 

 

 

 

Фундаменты

В проектируемом  здании под колонны сечением 300х300 приняты сборные железобетонные фундаменты стаканного типа, глубиной 900мм. Колонны устанавливают в «стакан» и замоноличивают бетоном класса С25 /30, соответствующим классу бетона фундаментов. Размеры фундаментов: под наружные колонны -1,8´1,8м, внутренние-2,1´2,1м. Классификация и основные параметры фундаментов установлены в соответствии с СТБ 1076-97 «Конструкции бетонные и железобетонные фундаментов. Общие технические условия»

Фундаменты  изготавливаются из бетона С25 /30 с  армированием сетками из арматурной стали класса S240 и S300 (ГОСТ 5781-82).

Для передачи нагрузки от стен на фундаменты используют железобетонные колонны, которые будут опираться на низ стакана фундамента, так как бетонные стаканы передают нагрузку на грунт. На всех фундаментах соприкасающихся с грунтом выполняется гидроизоляция обмазкой горячим битумом за два раза. Для крепления между собой фундаменты соединяются фундаментными балками. Фундаменты под диафрагмы жесткости проектируются ленточными монолитными. Там, где предусмотрен температурный шов, фундаменты также выполняются монолитными. Глубина заложения фундамента при проектировании определена на основе исходных требований (район строительства – г.Гомель, тип грунта – легкий пылеватый суглинок, глубина промерзания грунта – 1,50 м, этажность, технология возведения здания), и принимаются в соответствии с требованиями СНБ 5.01.01-99 «Основания и фундаменты зданий и сооружений»

 

 

 

Колонны

 

Колонны в здании запроектированы сечением 300´300 мм по серии 1.020 – 1/83. В зависимости от местоположения колонны в каркасе здания применяются колонныодноконсольные и двухконсольные.  Колонны каркаса сечением 300*300мм для зданий с техподпольем 3м, высотой этажа 4,2, 3,3м.

Колонны передают нагрузки от ригелей с панелями перекрытия на фундамент. Колонны связаны между собой ригелями, а для придания жесткости применяют диафрагмы жесткости.

                                    

 

 

 

Ригели

 

В проектируемом  здании применяются ригели высотой  сечения 450 мм, разработаны для пролетов 3000; 6000; 7200 мм для колонн сечением 300×300 мм .Ригели с высотой сечения 450 мм, предназначенные для двухстороннего опирания плит, запроектированы преднапряженными. Остальные ригели с высотой сечения 450 мм запроектированы без предварительного напряжения арматуры. Ригели перекрытий содержат закладные изделия для соединения с колоннами и межколонными (связевыми) плитами перекрытий. Крепление ригеля к колонне шарнирное. Крепление осуществляется путём сварки закладных деталей ригеля и колонны с последующей заделкой зазоров. В данном проекте предусмотрены одно- и двухполочные, а также бесполочные ригели.

 

 

Рисунок 3 –  Ригель двухполочный для колонн сечением 300´300 мм

Рисунок 4 –  Ригель однополочный для колонн сечением 300´300 мм

Рисунок 5 –  Ригель однополочный для колонн сечением 300´300 мм,

устанавливаемый в лестничной клетке

 

Рисунок 6 –  Ригель бесполочный для колонн сечением 300´300 мм

 

 

Диафрагмы жесткости

 

Для обеспечения  пространственной жесткости и устойчивости в обоих направлениях здания устанавливаются  диафрагмы жесткости. Диафрагмы  жесткости установлены в пролете между колоннами и соединяются между собой и колоннами путем сварки закладных деталей, расположенным по вертикальным граням. Диафрагмы жесткости устанавливаются одна на другой на всю высоту здания.

Диафрагмы жесткости  нижних этажей устанавливаются на монолитный фундамент, конструкция которого должна обеспечивать совместную работу этого фундамента с фундаментами диафрагменных колонн на действие суммарных усилий, воспринимаемых связевой панелью.

Диафрагмы запроектированы  поэтажной разрезки с контактным горизонтальным стыком. Расположены диафрагмы жесткости по три в каждом температурном блоке. При этом геометрические оси не должны пересекаться в одной точке.

 

Двухполочные                       Однополочные               Бесполочные

 

 

 

Рисунок 7 –  Диафрагмы жесткости

 

Плиты перекрытия и покрытия

 

В связи с  тем, что каркас серии 1.020-1/83 является связевым каркасом, особенно важное значение для обеспечения пространственной устойчивости здания, как в процессе монтажа, так и в процессе эксплуатации, имеют диски перекрытий. При устройстве перекрытия из многопустотных плит, работа перекрытия в качестве диска обеспечивается за счет приварки ригелей к консолям колонн, сварки связевых  панелей между собой и ригелями. А также за счет тщательного замоноличивания (бетоном класса не  ниже В15) шпонок и швов между всеми элементами перекрытия (шпоночные вырезы устраиваются при изготовлении на заводе по боковым поверхностям ригелей и боковым и торцевым плоскостям плит).