Курсовая работа: Металлические каркасные здания

Курсовая работа: Металлические каркасные здания

Курсовой проект «Металлические каркасные здания» состоит из трех частей.

Первую часть составляют вопросы разработки объемно-планировочного решения каркасной части главного корпуса ГК в соответствии с заданным основным и подобранным вспомогательным оборудованием, при этом учтены действующие нормативные требования по проектированию промышленного здания каркасного типа. В этой же части определена грузоподъемность мостовых опорных кранов, подобрано их количество (выбран один кран) и назначены крановые габариты. На основании опыта проектирования и в соответствии с разработанным объемно-планировочным решением выполнено предварительное назначение размеров и формы сечений элементов каркаса в стальном варианте. Назначены также стропильные конструкции, связи и ограждающие элементы здания.

Вторая часть работы посвящена разработке и обоснованию расчетной схемы несущего элемента каркаса здания – плоской поперечной двухпролетной рамы с пристройкой в виде деаэраторной этажерки. Определены действующие нагрузки, построены их сочетания и подготовлены исходные данные для выполнения статического расчета с использованием современных методов расчета стержневых конструкций и компьютерной техники, в данном случае использован вычислительный комплекс SCAD.

Итогом работы стало построение огибающих эпюр изгибающих моментов М и продольных N сил в элементах стержневой системы.

Третья часть работы заключается в проектировании основных несущих элементов каркаса – ступенчатой колонны, ригелей, междуэтажных перекрытий, ферм и подкрановых балок. В данном случае выполнено проектирование ступенчатой колонны крайнего ряда рассматриваемого здания.

1.1 Выбор вспомогательного оборудования

Сведения об основном и вспомогательном оборудовании удобно представить в табличном виде.

Таблица 1

1.2 Плановая компоновка главного корпуса

1.2.1 Определение количества отделений, назначение пролетов отделений

Компоновка главного корпуса определена заданием: главный корпус (ГК) с общим машинным залом и продольным расположением турбоагрегата (ТА) (всего два здания, по два ТА в каждом).

Количество отделений: 3 (турбинное отделение – ТО, деаэраторное отделение – ДО, реакторное отделение – РО).

Пролет турбинного отделения находится из следующего выражения:

, где

Вф.та – ширина фундамента ТА, для заданного ТА Вф.та=12 м;

lк.тр – длина конденсаторной трубки;

ΣВпит.н. – плановый размер питающих насосов;

ΣВпрох. – сумма проходов для обслуживания ТА;

ΣВпологт. – ширина подогревателя.

Из опыта проектирования АЭС, эту формулу можно записать так:

Lто=(3–4) Вф.та= 4Вф.та=4*12 м=48 м.

Пролет деаэраторного отделения принимается равным 12 м. Lдо=12 м.

1.2.2 Назначение шага колонн и определение длины здания

Из опыта проектирования шаг колонн принимаем следующим: Bк=12 м.

Длина технологической секции Lтс определяется размером ТА (Lтс> Lта), а также плановыми размерами элементов вспомогательного оборудования и способом их расстановки. Обычно Lтс кратна шагу колонн. Таким образом определяем, что Lтс=60.90 м. При этом ширина технологической секции Втс=Lто=48 м.

Длину монтажной площадки (МП) примем кратной 3Вк, т.е. Lмп=36=====м.

Температурные швы отсутствуют, т. к. общая длина отделений не превышает 216=== метров.

1.2.3 Описание генеральных плановых размеров РО

Для РО реактора ВВЭР – 500: Dро=31 м, размер обстройки РО в плане 64х64 м.

1.3 Высотная компоновка главного корпуса

1.3.1 Определение отметки обслуживания турбоагрегата в турбинном отделении

Отметка обслуживания ТА определяется по следующей формуле:

↓ обсл. ТА=↓ пола+(Hф.та-hз.ф.), где

Hф.та – высота фундамента ТА,

hз.ф. – заглубление подошвы фундамента относительно отметки пола.

↓ обсл. ТА=0,000+(18,5–6,5)=12 м.

1.3.2 Выбор грузоподъемности и количества мостовых опорных кранов. Определение крановых габаритов

Данные по максимальным массам монтажных элементов и элементов вспомогательного оборудования приведены в § 1.1. Исходя из этого, назначаем тип крана: КМ – 125 ЛН с увеличенной высотой подъема, двухбалочный.

Теперь, исходя из грузоподъемности (125т) предварительно назначим высоту сечения верхней части колонны: hв=750 мм.

Определим привязку колонны к осям координационной сетки, т. к. hв=750 мм, то а=500 мм, для колонн по ряду Б и В примем нулевую привязку (см. рис. 1).

Рассчитаем пролет мостового опорного крана, который в общем случае находится по формуле:

Lk=Lто – (λ1+λ2), в скобках – сумма двух привязок к координационным осям, рекомендуемое значение этой суммы – не менее 1500 мм.

Тогда Lk=42 м-2 м=40 м.

Данные по мостовому опорному крану удобно представить в виде таблицы (табл. 2)

Таблица 2. Параметры мостового опорного крана

1.3.3 Определение отметок оголовка рельса, подкрановой консоли и высоты колонны

Необходимая расчетная высота подъема над отметкой обслуживания определяется как сумма высот наибольшего габарита оборудования, стропов и запаса.

1)          Нпод=Ноб+Нстр+Нзап;

Ноб=max Нспп; Нпнд; Нпвд; Нстр=max диаметр СПП, ПВД, ПНД;

Нзап=0,5 м.

Нпод=10 м+4,17 м+1 м=15.17 м

Теперь определим отметку головка рельса, которая в первом приближении может быть вычислена как:

(↓г.р.)’=↓обсл.+Нпод+h=12 м+15.17 м+0.82 м=27.99 м.

Далее определим отметку подкрановой консоли.

↓ п.к.=(↓г.р.)’ – hp-hп.б.-hо.р.-hо.п., где hp – зависит от типа рельса (см. табл. 2), 170 мм;

hп.б – высота подкрановой балки, для определения которой воспользуемся унификацией металлических элементов для каркасных зданий, тип: ПБУ-12–8 шт., hп.б=1826 мм;

hо.р – высота опорного ребра ниже грани нижнего пояса балки, 20 мм;

hо.п – толщина опорной плиты, 20 мм,

таким образом

↓ п.к.=27.99 м-0,17 м – 1,826–0,02 м-0,02 м=25.95 м=26 м.

После этого определим окончательную отметку головки рельса обратным пересчетом:

↓г.р.= ↓ п.к.+hp+hп.б.+hо.р.+hо.п.=26 м+0,17 м+1,826 м+0,02 м+0,02 м=28,036 м

Определим общую высоту колонны

Hк=Нв.к.+Нн.к.

↓в.к.=↓г.р.+H+а1=28,036 м+4,8 м+0,15=32.986 м=33 м

Нв.к.=↓в.к.-↓п.к.=33 м-26 м=7 м

Нн.к.=↓п.к.-↓пола+hб.к., hб.к. – заглубление базы колонны под планировочной отметкой.

Нн.к.=26 м+0,0+0,75 м=26.75 м

Hк=7 м+26.75 м=33.75 м

1.3.4 Высотная компоновка деаэраторного отделения (ДО)

ДО представляет собой однопролетное многоэтажное здание – этажерку.

На первом этаже размещены электрические устройства – распределительные устройства собственных нужд (РУСН); на втором – электроустройства, кабельные каналы; на третьем – блочный щит управления; на четвертом трубопроводный коридор; на пятом – деаэраторные устройства.

Отметка пола первого этажа совпадает с отметкой пола турбинного отделения – 0.000. Отметка пола второго этажа – 5,400. Отметка пола третьего этажа совпадает с отметкой обслуживания – 12,000. отметка пола четвертого этажа – 16,400. Отметку пола пятого этажа примем равной – 28,400.

Высота пятого этажа находится из следующей зависимости:

↓в.к.до=↓5 эт.+Нф.д.+Нд.+Нстр.+Нкр.+hп.б.

Нф.д.≈1/3 диаметра бака, Нф.д.=1,15 м;

Нд. – высота установки (бак + колонка);

Нстр. – высота стропов (запас над деаэраторной установкой);

Нкр. – высота крана от верхнего положения крюка до низа подвесных монорельсов;

hп.б. – высота подвесных балок (монорельсов).

Мы примем высоту пятого этажа ДО равной 15,9 м, следовательно отметка верха пятого этажа составляет – 44,300.

1.4 Конструкции каркаса здания

Рассматриваемая каркасная часть ГК по конструктивной схеме представляет собой промышленное многоэтажное здание каркасного типа сблокированное из отделений различной высоты.

Каркасная часть ГК – это совокупность несущих конструкций, связанных в геометрически неизменяемую стержневую систему.

Каркас воспринимает действия в общем случае следующих нагрузок:

1.нагрузки от собственного веса несущих и ограждающих конструкций;

2.нагрузки от стационарного технологического оборудования;

3.от действия мостовых опорных кранов;

4.от климатических воздействий;

5.нагрузки от особых воздействий, которые, как правило, являются динамическими.

Мы ограничимся нагрузками статического характера.

1.4.1 Выбор стропильных конструкций и связей, их описание. Кровельное покрытие

Для зданий рассматриваемого каркасного типа применяются в основном унифицированные полигональные фермы покрытий (стальные), которые разработаны для пролетов от 18 до 51 м.

Высота на опоре унифицированных ферм является одинаковой, hоп=2100 мм, уклон верхнего пояса принят1:10.

В данном проекте пролет ТО составляет 42 м, унифицированная стальная ферма, которая подходит в этом случае, изображена на рис. 2.

Для поясов используется сталь повышенной прочности 14Г2. пояса могут быть из спаренных неравнобоких уголков или с использованием тавров.

Для покрытия здания используются следующие кровельные плиты: конструкция с использованием профилированного оцинкованного стального настила (высота 60÷80 см). Этот настил используется как элемент комплексных кровельных плит полной заводской готовности. Основным несущим элементом такой плиты покрытия являются продольные ребра, имеющие высоту 400 мм, выполненные в виде либо фермы с параллельными поясами, либо широкополочного двутавра с перфорированной стенкой, либо в виде гнутого профиля напоминающего швеллер. Для подсчета нагрузок от массы укрупненного блока плиты полной заводской готовности будем считать, что при размерах ТО Вк×Lто=12×42, вес блока 74 тс.

1.4.2 Назначение формы и размеров поперечного сечения колонны и ригелей

Назначение формы и размеров рассматриваем как предварительное. Обозначения рассматриваемых далее сечений приведены на рис. 3.

Сечение 1–1

Используем прокатный двутавр 70Б2:

А=178 см2;

Yy=146000 cм4;

Wy=4170 см3;

Yх=5490 cм4;

Wх=422 см3.

Сделаем проверку по условию жесткости.

2) 

Сечение 2–2

Двутавры используем те же, что и в сечении 1–1. Т.к. h

А=2Аветви=2*178см2=356см2

Сечение 3–3

Замена фермы сплошным стержнем эквивалентной жесткости, ось которого совпадает с осью нижнего пояса фермы.

Страницы: 1, 2, 3