抗震课程设计建筑结构抗震设计

《建筑结构抗震设计》课程设计成果目录1. 多层钢筋混凝土框架结构设计任务书 (1)1.1设计资料 (1)1.2设计内容 (2)1.3设计要求 (2)2.多层钢筋混凝土框架结构设计计算书 (3)2.1计算简图及各楼层质量的计算 (3)2.2框架抗侧移刚度的计算 (3)2.3自震周期计算 (5)2.4水平地震作用计算及弹性位移验算 (5)2.4.2水平地震作用计算 (5)2.4.3楼层地震剪力计算 (6)2.4.4多遇地震下的弹性位移验算 (6)2.5水平地震作用下框架的内力分析 (6)2.6 框架重力荷载作用效应计算............................................................. 错误!未定义书签。

2.6.1重力荷载代表值计算 (10)2.6.2重力荷载代表值下的弯矩计算 (12)2.6.3弯矩的条幅与折算 (14)2.7 内力组合与内力调整 (15)2.7.1 框架梁的内力组合及调整 (15)2.7.2 框架柱的内力组合及调整 (16)2.7.3节点核心区组合剪力设计值 (17)2.8 框架截面设计 (17)2.8.1 框架梁截面设计 (17)2.8.2 框架柱截面设计 (19)2.8.3 节点核心区验算 (21)参考文献 (22)《建筑结构抗震设计》课程设计个人总结 (23)1. 多层钢筋混凝土框架结构设计任务书1.1设计资料1.某一栋普通3层的现浇钢筋混凝土框架结构办公楼，结构平面布置如图1所示，不上人屋面，屋顶无局部突出部分；底层层高4m，二、三层层高3.6m。

2.本设计所有梁、柱尺寸均见图1.1，柱截面尺寸均为500mm×500mm。

图1.1 结构平面布置3.材料强度：梁、板、柱强度等级皆为C30，纵向受力钢筋采用HRB400，箍筋采用HPB300。

4.结构恒荷载框架计算简图1.2、活荷载框架计算简图1.3已给出。

各层的重力荷载代表值为：G1=11400kN，G2=10900kN，G3=9900kN；5.地震资料：(1)设防烈度及基本地震加速度：8度（0.2g）。

(2)设计地震分组：第二组。

(3)建筑场地类别：I1类场地。

图1.1框架恒荷载分布图图1.2 框架活荷载分布图1.2设计内容1.按指导教师给定的设计号进行设计，编制设计计算书；2.计算各层质量、抗侧刚度，计算结构的自振周期；3.横向地震作用计算及层间位移验算；4.指定⑦号轴线上一榀框架在恒、活载及水平地震作用下的内力图（弯矩图、剪力图、轴力图）；5.设计所选定一榀框架各构件（梁、柱）在有地震组合下的配筋。

6.电脑绘制梁平法施工图、柱平法施工图。

1.3设计要求1.计算书计算书应书写清楚，字体端正，步骤完整、内容清晰，计算公式、计算简图均应列入，并尽量利用表格编制计算过程。

2.绘制楼盖结构施工图(1)梁配筋图（比例尺1：200）；(2)柱配筋图（比例尺1：200）；(3)在图中标明有关设计说明，如混凝上强度等级、钢筋的种类、混凝土保护层厚度等；(4)图面应整洁，字体和线条应符合建筑结构制图标准。

2.多层钢筋混凝土框架结构设计计算书2.1计算简图及各楼层质量的计算1. 计算重力荷载代表值时，永久荷载取全部，楼面可变荷载取50%，屋面活荷载不考虑。

各质点的重力荷载代表值取本楼面重力荷载代表值及与其相邻上下层间墙（包括门墙），柱全部重力荷载代表值的一半之和。

本题已给出各层的重力荷载代表值。

2. 框架结构的计算简图如图1.4所示。

图1.4 剖面及计算简图各楼层集中质量分别为gGm =11163.27m kg =，21112.24m kg =，31010.20m kg =2.2框架抗侧移刚度的计算(D 值法的计算)1. 梁的线刚度。

计算结果如表2.1所示。

其中梁的截面惯性矩考虑了楼板的作用。

表2.1 现浇框架梁线刚度计算注：混凝土C30,24c N/mm 1003⨯=.E2. 柱的抗侧移刚度。

采用D 值法计算。

已知212D hi cα=，计算结果如表4.2所示。

表中系数按下列式子计算对一般层 KKi i K cb+==∑2,2α 对底层 KK.,i iK cb ++=α=∑250 表2.2 框架柱值机楼层抗侧移刚度的计算注：混凝土C30,24c mm /N 100.3E ⨯=3. 楼层侧移刚度。

楼层所有柱的D 值之和即为该楼层抗侧刚度。

其计算过程及计算结果如表所示2.2。

2.3自震周期计算（选用顶点位移法。

）假想顶点位移的计算结果如表2.3所示。

表2.3 假想顶点位移计算取框架结构的周期影响系数7.0T =ψ,可得结构基本自振周期为1 1.7 1.70.70.332T T ψ==⨯=2.4水平地震作用计算及弹性位移验算(选用顶点位移法。

)2.4.1水平地震影响系数1α的计算结构基本周期取顶点位移法的计算结果，T 1=0.332s ；多遇地震下设防烈度8度（设计地震加速度0.2g ）的水平地震影响系数最大值a 1=0.16；查表3-3可得I 1类场地、设计地震分组为第二组时，T g = 0.30s ，则g0.90.912max 0.3= 1.00.16=0.14610.332T T αηα=⨯⨯（）（） 2.4.2水平地震作用计算结构总水平地震作用标准值为10.1460.853********EK eq F G kn α==⨯⨯=因为T 1=0.332s<1.4T g ，所以不需要考虑顶部附加地震作用的修正。

分布在各楼层的水平地震作用标准值下列式子计算，即Ek n1j iiii i F HG H G F ∑==计算结果如表2.4所示。

2.4.3楼层地震剪力计算各楼层地震剪力标准值按下列式子计算，计算结果如表2.4所示。

∑==nij i i F V多遇地震下设防烈度7度，基本周期小于3.5s 的楼层最小地震剪力λ = 0.024。

各楼层地震剪力标准值均满足楼层最小地震剪力要求，即∑=λnij i i G ＞ V根据表中数据，经验算满足上式要求。

2.4.4多遇地震下的弹性位移验算多遇地震下的各楼层层间弹性位移按式子iie u D V =∆计算。

计算结果如表2.4所示，并将其表示为层间位移角Δu e /h 形式。

钢筋混凝土框架结构弹性层间位移角限值为1/550。

经验算各层均满足要求。

表2.4 F i 、V i 、Δu e 及 Δu e / h2.5水平地震作用下框架的内力分析1. 将上述求得的各楼层地震剪力按下列式子，分配到单元框架的各框架柱，可得各层每根柱的剪力值，即i i ijij V DD V m1k k∑==2. 通过查表得各柱的反弯点高度比及其修正值(可近似按倒三角行分布的水平荷载查表)，再利用式子yh = ( y 0+y 1+y 2+y 3 )h ，确定各层各柱的反弯点位置；3. 再按下列式子计算出每层柱上下端的柱端弯矩，即柱上端弯矩 h y i ij)1(V M k t -=， 柱下端弯矩 yh i ij k b V M = 4. 利用接点的弯矩平衡原理，按下列式子（节点左端弯矩M bl 、右端弯矩M br ），求出每层各跨梁端的弯矩，即)(rEk b c u c br bl bl bl M M i i i M M ++==， )M (M M M bc u c brbl br br l Ek ++==i i i 5. 再按下列式子求出粱端剪力，即lr bl b b M M V +=6. 由柱轴力与粱端剪力平衡的条件可求出柱轴力。

现以⑦轴框架单元为例，将计算结果列于表2.5和表2.6以及图2.5、图2.6、图2.7中。

由于地震时反复双向作用，两类梁、各柱的弯矩、轴力及剪力的符号也相应地反复变化。

表2.5 水平地震作用下的中框架柱剪力和柱端弯矩标准值表2.6 水平地震作用下的中框架粱端弯矩、剪力及柱轴力标准值楼层i进深梁走道梁柱Z1柱Z2 m/lmkN/M lEk⋅mkN/M rEk⋅kN/VEkm/lmkN/M lEk⋅mkN/M rEk⋅kN/VEkkN/NEkkN/NEk3 6.6 77.94 49.85 19.36 2.4 67.07 66.07 62.93 19.80 43.56 2 6.6 178.80 119.96 45.27 2.4 159.00 159.00 151.44 66.08 149.73 1 6.6 233.20 168.06 60.80 2.4 222.78 222.78 212.17 129.46 301.11图2.5 水平地震作用下⑦框架弯矩图2.6水平地震作用下⑦框架轴力图2.7水平地震作用下⑦框架剪力2.6、框架重力荷载作用效应计算当考虑重力荷载作用将与地震作用进行组合时，计算单元框架上的竖向荷载应该按重力荷载代表值计算。

永久荷载取全部，按等效均布荷载计算的楼面活荷载，可变荷载取50%。

该结构基本对称，竖向荷载作用下的框架侧移可以忽略，采用弯矩二次分配法计算框架的内力。

需要考虑塑性内力重分布而进行梁端负弯矩调幅，对于现浇框架，调幅系数范围为0.8~0.9，本设计取0.8，弯矩调幅应在内力组合前进行。

下面计算⑦轴框架单元，将重力荷载代表值作用下的内力计算结果列于下表中。

表中弯矩以顺时针为正，其中、分别为梁左端及右端的弯矩；、分别为柱上端和下端的弯矩。

表中弯矩已经折算到节点边缘处，折算公式如下：；式中M ：节点柱边缘处弯矩值；M c：轴线处弯矩值V0：按简支梁计算的支座剪力值（取绝对值）;b ：节点处柱的截面宽度。

⑦号轴线上一榀框架在恒、活荷载作用下的内力图如下：框架恒荷载分布图框架活荷载分布图表2.6.1恒荷载作用下⑦轴框架弯矩二次分配（kN m）图6.1恒荷载作用下⑦轴框架弯矩（kN ⋅m）图6.2恒荷载作用下⑦轴框架剪力（kN ⋅m）图6.3恒荷载作用下⑦轴框架轴力（kN ⋅m）表2.6.2活荷载作用下⑦轴框架弯矩二次分配（kN m）图6.4活荷载作用下⑦轴框架弯矩（kN ⋅m）图6.5活荷载作用下⑦轴框架剪力（kN ⋅m）图6.6活荷载作用下⑦轴框架轴力（kN ⋅m）图6.7重力荷载作用下⑦轴框架弯矩（kN ⋅m）图6.8重力荷载作用下⑦轴框架剪力（kN ⋅m）图6.9重力荷载作用下⑦轴框架轴力（kN m）表2.6.3重力荷载代表值作用下的⑦轴框架梁端弯矩及柱端弯矩，轴力表中弯矩以顺时针为正，弯矩值已经折算到节点边缘处，选用公式：梁端：柱端：注：M :节点柱边缘处弯矩值；M c:轴线处弯矩值；V o ：按简支梁计算的支座剪力值，取绝对值；M后：节点梁边缘处弯矩值；M前：轴线处弯矩值，折算前组合值；V o ：柱的支座剪力值；h b：节点处梁的截面宽度。

2.7 内力组合与内力调整本框架地震烈度为8度(0.2g )，场地类型为I 1类，总楼层高度H =11.2m ＜24m ，确定抗震等级为三级。