抗震課程設計--建筑結(jié)構(gòu)抗震設計

1、<p>　　《建筑結(jié)構(gòu)抗震設計》</p><p><b>　　課程設計成果</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1. 多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設計任務書1</p><p><b>　　1.1設計資料1</b></p>

2、<p><b>　　1.2設計內(nèi)容2</b></p><p><b>　　1.3設計要求2</b></p><p>　　2.多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設計計算書3</p><p>　　2.1計算簡圖及各樓層質(zhì)量的計算3</p><p>　　2.2框架抗側(cè)移剛度的計算3</p&g

3、t;<p>　　2.3自震周期計算5</p><p>　　2.4水平地震作用計算及彈性位移驗算5</p><p>　　2.4.2水平地震作用計算5</p><p>　　2.4.3樓層地震剪力計算6</p><p>　　2.4.4多遇地震下的彈性位移驗算6</p><p>　　2.5水平地震作用下

4、框架的內(nèi)力分析7</p><p>　　2.6 框架重力荷載作用效應計算9</p><p>　　2.6.1重力荷載代表值計算10</p><p>　　2.6.2重力荷載代表值下的彎矩計算12</p><p>　　2.6.3彎矩的條幅與折算14</p><p>　　2.7 內(nèi)力組合與內(nèi)力調(diào)整15</p&g

5、t;<p>　　2.7.1 框架梁的內(nèi)力組合及調(diào)整15</p><p>　　2.7.2 框架柱的內(nèi)力組合及調(diào)整16</p><p>　　2.7.3節(jié)點核心區(qū)組合剪力設計值………………………………………………………………….17</p><p>　　2.8 框架截面設計17</p><p>　　2.8.1 框架梁截面設計1

6、7</p><p>　　2.8.2 框架柱截面設計19</p><p>　　2.8.3 節(jié)點核心區(qū)驗算…………………………...…………………………………………………21</p><p><b>　　參考文獻22</b></p><p>　　《建筑結(jié)構(gòu)抗震設計》課程設計個人總結(jié)23</p><

7、p>　　1. 多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設計任務書</p><p><b>　　1.1設計資料</b></p><p>　　某一棟普通3層的現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)辦公樓，結(jié)構(gòu)平面布置如圖1所示，不上人屋面，屋頂無局部突出部分；底層層高4m，二、三層層高3.6m。</p><p>　　本設計所有梁、柱尺寸均見圖1.1，柱截面尺寸均為500mm&

8、#215;500mm。</p><p>　　圖1.1 結(jié)構(gòu)平面布置</p><p>　　材料強度：梁、板、柱強度等級皆為C30，縱向受力鋼筋采用HRB400，箍筋采用HPB300。</p><p>　　結(jié)構(gòu)恒荷載框架計算簡圖1.2、活荷載框架計算簡圖1.3已給出。各層的重力荷載代表值為：</p><p>　　G1=11400kN，G2=109

9、00kN，G3=9900kN；</p><p><b>　　地震資料：</b></p><p>　　設防烈度及基本地震加速度：8度（0.2g）。</p><p>　　設計地震分組：第二組。</p><p>　　建筑場地類別：I1類場地。</p><p>　　圖1.1 框架恒荷載分布圖

10、 圖1.2 框架活荷載分布圖</p><p><b>　　1.2設計內(nèi)容</b></p><p>　　按指導教師給定的設計號進行設計，編制設計計算書；</p><p>　　計算各層質(zhì)量、抗側(cè)剛度，計算結(jié)構(gòu)的自振周期； </p><p>　　橫向地震作用計算及層間位移驗算；</p>

11、<p>　　指定⑦號軸線上一榀框架在恒、活載及水平地震作用下的內(nèi)力圖（彎矩圖、剪力圖、軸力圖）；</p><p>　　設計所選定一榀框架各構(gòu)件（梁、柱）在有地震組合下的配筋。</p><p>　　電腦繪制梁平法施工圖、柱平法施工圖。</p><p><b>　　1.3設計要求</b></p><p><

12、;b>　　計算書 </b></p><p>　　計算書應書寫清楚，字體端正，步驟完整、內(nèi)容清晰，計算公式、計算簡圖均應列入，并盡量利用表格編制計算過程。</p><p>　　繪制樓蓋結(jié)構(gòu)施工圖 </p><p>　　梁配筋圖（比例尺1：200）； </p><p>　　柱配筋圖（比例尺1：200）；</p>&

13、lt;p>　　在圖中標明有關設計說明，如混凝上強度等級、鋼筋的種類、混凝土保護層厚度等；</p><p>　　圖面應整潔，字體和線條應符合建筑結(jié)構(gòu)制圖標準。</p><p>　　2.多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設計計算書</p><p>　　2.1計算簡圖及各樓層質(zhì)量的計算</p><p>　　計算重力荷載代表值時，永久荷載取全部，樓面可變荷

14、載取50%，屋面活荷載不考慮。各質(zhì)點的重力荷載代表值取本樓面重力荷載代表值及與其相鄰上下層間墻（包括門墻），柱全部重力荷載代表值的一半之和。本題已給出各層的重力荷載代表值。</p><p>　　框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖如圖1.4所示。</p><p>　　圖1.4 剖面及計算簡圖</p><p>　　各樓層集中質(zhì)量分別為</p><p><b

15、>　　，，</b></p><p>　　2.2框架抗側(cè)移剛度的計算</p><p><b>　　(D值法的計算)</b></p><p>　　梁的線剛度。計算結(jié)果如表2.1所示。其中梁的截面慣性矩考慮了樓板的作用。</p><p>　　表2.1 現(xiàn)澆框架梁線剛度計算</p><p&g

16、t;<b>　　注：混凝土C30,</b></p><p>　　柱的抗側(cè)移剛度。采用D值法計算。已知，計算結(jié)果如表4.2所示。表中系數(shù)按下列式子計算</p><p>　　對一般層 </p><p>　　對底層 </p><p>　　表2.2 框架柱值機樓層抗側(cè)移剛度的

17、計算</p><p><b>　　注：混凝土C30,</b></p><p>　　樓層側(cè)移剛度。樓層所有柱的D值之和即為該樓層抗側(cè)剛度。其計算過程及計算結(jié)果如表所示2.2。</p><p><b>　　2.3自震周期計算</b></p><p>　?。ㄟx用頂點位移法。）</p><

18、;p>　　假想頂點位移的計算結(jié)果如表2.3所示。</p><p>　　表2.3 假想頂點位移計算</p><p>　　取框架結(jié)構(gòu)的周期影響系數(shù),可得結(jié)構(gòu)基本自振周期為</p><p>　　2.4水平地震作用計算及彈性位移驗算</p><p>　　(選用頂點位移法。)</p><p>　　2.4.1水平地震影響系數(shù)

19、的計算</p><p>　　結(jié)構(gòu)基本周期取頂點位移法的計算結(jié)果，T1=0.332s；多遇地震下設防烈度8度（設計地震加速度0.2g）的水平地震影響系數(shù)最大值a1=0.16；查表3-3可得I1類場地、設計地震分組為第二組時，Tg = 0.30s，則</p><p>　　2.4.2水平地震作用計算</p><p>　　結(jié)構(gòu)總水平地震作用標準值為</p>&

20、lt;p>　　因為T1=0.332s<1.4Tg，所以不需要考慮頂部附加地震作用的修正。</p><p>　　分布在各樓層的水平地震作用標準值下列式子計算，即</p><p>　　計算結(jié)果如表2.4所示。</p><p>　　2.4.3樓層地震剪力計算</p><p>　　各樓層地震剪力標準值按下列式子計算，計算結(jié)果如表2.4所示

21、。</p><p>　　多遇地震下設防烈度7度，基本周期小于3.5s的樓層最小地震剪力λ = 0.024。各樓層地震剪力標準值均滿足樓層最小地震剪力要求，即</p><p>　　根據(jù)表中數(shù)據(jù)，經(jīng)驗算滿足上式要求。</p><p>　　2.4.4多遇地震下的彈性位移驗算</p><p>　　多遇地震下的各樓層層間彈性位移按式子計算。計算結(jié)果如表

22、2.4所示，并將其表示為層間位移角Δue/h形式。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)彈性層間位移角限值為1/550。經(jīng)驗算各層均滿足要求。</p><p>　　表2.4 Fi 、Vi 、Δue 及 Δue / h</p><p>　　2.5水平地震作用下框架的內(nèi)力分析</p><p>　　將上述求得的各樓層地震剪力按下列式子，分配到單元框架的各框架柱，可得各層每根柱的剪力值，即&

23、lt;/p><p>　　通過查表得各柱的反彎點高度比及其修正值(可近似按倒三角行分布的水平荷載查表)，再利用式子yh = ( y0+y1+y2+y3 )h，確定各層各柱的反彎點位置；</p><p>　　再按下列式子計算出每層柱上下端的柱端彎矩，即</p><p>　　柱上端彎矩 ， 柱下端彎矩 </p><p>　　利用接點的彎矩平

24、衡原理，按下列式子（節(jié)點左端彎矩Mbl、右端彎矩Mbr），求出每層各跨梁端的彎矩，即</p><p><b>　　， </b></p><p>　　再按下列式子求出粱端剪力，即</p><p>　　由柱軸力與粱端剪力平衡的條件可求出柱軸力。</p><p>　　現(xiàn)以⑦軸框架單元為例，將計算結(jié)果列于表2.5和表2.6以及圖

25、2.5、圖2.6、圖2.7中。由于地震時反復雙向作用，兩類梁、各柱的彎矩、軸力及剪力的符號也相應地反復變化。</p><p>　　表2.5 水平地震作用下的中框架柱剪力和柱端彎矩標準值</p><p>　　表2.6 水平地震作用下的中框架粱端彎矩、剪力及柱軸力標準值</p><p>　　圖2.5 水平地震作用下⑦框架彎矩</p><p>　　

26、圖2.6水平地震作用下⑦框架軸力 圖2.7水平地震作用下⑦框架剪力 </p><p>　　2.6、框架重力荷載作用效應計算</p><p>　　當考慮重力荷載作用將與地震作用進行組合時，計算單元框架上的豎向荷載應該按重力荷載代表值計算。永久荷載取全部，按等效均布荷載計算的樓面活荷載，可變荷載取50%。該結(jié)構(gòu)基本對稱，豎

27、向荷載作用下的框架側(cè)移可以忽略，采用彎矩二次分配法計算框架的內(nèi)力。需要考慮塑性內(nèi)力重分布而進行梁端負彎矩調(diào)幅，對于現(xiàn)澆框架，調(diào)幅系數(shù)范圍為0.8~0.9，本設計取0.8，彎矩調(diào)幅應在內(nèi)力組合前進行。</p><p>　　下面計算⑦軸框架單元，將重力荷載代表值作用下的內(nèi)力計算結(jié)果列于下表中。表中彎矩以順時針為正，其中 、 分別為梁左端及右端的彎矩； 、 分別為柱上端和下端的彎矩。表中彎矩已經(jīng)折算到節(jié)點邊緣處，折算公

28、式如下： </p><p><b>　??；</b></p><p>　　式中M ：節(jié)點柱邊緣處彎矩值；</p><p><b>　　Mc：軸線處彎矩值</b></p><p>　　V0：按簡支梁計算的支座剪力值（取絕對值）;</p><p>　　b ：節(jié)點處柱的截面寬度。&l

29、t;/p><p>　?、咛栞S線上一榀框架在恒、活荷載作用下的內(nèi)力圖如下：</p><p>　　框架恒荷載分布圖 框架活荷載分布圖</p><p>　　表2.6.1恒荷載作用下⑦軸框架彎矩二次分配（kN ?m）</p><p>　　圖6.1恒荷載作用下⑦軸框架彎矩（kN ?m） 圖6.2恒荷載作用下⑦軸框架剪力

30、（kN ?m）</p><p>　　圖6.3恒荷載作用下⑦軸框架軸力（kN ?m）</p><p>　　表2.6.2活荷載作用下⑦軸框架彎矩二次分配（kN ?m）</p><p>　　圖6.4活荷載作用下⑦軸框架彎矩（kN ?m） 圖6.5活荷載作用下⑦軸框架剪力（kN ?m）</p><p>　　圖6.6活荷載作用下⑦軸框架軸力（kN

31、 ?m）</p><p>　　圖6.7重力荷載作用下⑦軸框架彎矩（kN ?m） 圖6.8重力荷載作用下⑦軸框架剪力（kN ?m）</p><p>　　圖6.9重力荷載作用下⑦軸框架軸力（kN ?m） </p><p>　　表2.6.3重力荷載代表值作用下的⑦軸框架梁端彎矩及柱端彎矩，軸力</p><p>　　表中彎矩以順時針為正，彎矩值已經(jīng)

32、折算到節(jié)點邊緣處，選用公式：</p><p>　　梁端： 柱端： </p><p>　　注：M :節(jié)點柱邊緣處彎矩值； Mc:軸線處彎矩值；</p><p>　　Vo ：按簡支梁計算的支座剪力值，取絕對值；</p><p>　　M后：節(jié)點梁邊緣處彎矩值； M前：軸線處彎矩值，折算前組合值；</p><p&

33、gt;　　Vo ：柱的支座剪力值； hb ：節(jié)點處梁的截面寬度。</p><p>　　2.7 內(nèi)力組合與內(nèi)力調(diào)整</p><p>　　本框架地震烈度為8度(0.2g)，場地類型為I1類，總樓層高度H =11.2m＜24m，確定抗震等級為三級。</p><p>　　以下未特殊說明，均是以⑦軸框架底層樓面為例的梁與柱的內(nèi)力組合計算。</p>&l

34、t;p>　　2.7.1 框架梁的內(nèi)力組合及調(diào)整</p><p><b>　　粱左端：</b></p><p>　　地震作用彎矩順時針方向時，,則梁左端正彎矩為</p><p>　　地震作用彎矩順時針方向時，，則梁左端正彎矩為</p><p><b>　　zuoduan</b></p>

35、;<p>　　地震作用彎矩逆時針方向時，梁左端負彎矩為</p><p><b>　　梁右端：</b></p><p>　　地震作用彎矩順時針方向時，梁右端負彎矩為</p><p>　　地震作用彎矩逆時針方向時，梁右端正彎矩為</p><p>　　地震作用彎矩逆時針方向時，，則梁右端正彎矩為</p>

36、;<p>　　經(jīng)比較，梁端組合彎矩設計值的最后取值為：梁左端最大負彎矩為-333.80KN·m，最大正彎矩為241.40KN·m；梁右端最大負彎矩為-274.10KN·m，最大正彎矩為135.91KN·m。</p><p>　?。?）梁端組合剪力設計值</p><p>　　三級框架梁端截面組合剪力設計值按式 計算，剪力增大系數(shù)為1.2

37、。</p><p>　　梁端彎矩順時針作用時的剪力為（取）</p><p>　　梁端彎矩逆時針作用時的剪力為：</p><p>　　經(jīng)比較，梁端最大剪力為216.87KN。</p><p>　　2.7.2柱的內(nèi)力組合及調(diào)整</p><p>　　以⑦軸框架底層中柱為例。</p><p>　?。?）

38、柱端組合彎矩設計值。</p><p>　　柱頂彎矩（是已經(jīng)折算到節(jié)點邊緣的彎矩值）：</p><p><b>　　逆時針方向</b></p><p><b>　　順時針方向</b></p><p><b>　　柱底彎矩：</b></p><p><

39、b>　　逆時針方向</b></p><p><b>　　順時針方向</b></p><p><b>　　柱端彎矩調(diào)整如下。</b></p><p>　　柱下端截面：三級框架底層柱下端截面的組合彎矩設計值（絕對值大者）應乘以增大系數(shù)1.5，即應調(diào)整為</p><p><b>

40、;　　（逆時針方向）</b></p><p>　　柱上端截面：由于底層柱軸壓比為，所以，柱上端截面的組合彎矩設計值（絕對值大者）應乘以增大系數(shù)1.5，即應調(diào)整為</p><p><b>　?。鏁r針方向）</b></p><p>　?。?）柱端組合剪力設計值</p><p>　　柱上下端截面組合剪力設計值（順

41、時針方向）按式調(diào)整為</p><p>　　2.7.3節(jié)點核心區(qū)組合剪力設計值</p><p>　　以⑦軸框架底層中柱節(jié)點為例。</p><p>　　框架節(jié)點核心區(qū)組合剪力設計值按式確定，剪力增大系數(shù)為1.2。即</p><p>　　其中，節(jié)點左側(cè)梁彎矩（已折算到節(jié)點柱邊緣）為</p><p>　　節(jié)點右側(cè)梁彎矩（已折算

42、到節(jié)點柱邊緣）為</p><p>　　2.8 框架截面設計 </p><p>　　梁的混凝土強度等級皆為C30(fc =14.3N/mm2, ft =1.43N/mm2)，縱向受力鋼筋采用HRB400(fy =360N/mm2 ，ξb =0.517)，箍筋采用HPB300(fy =270N/mm2)。</p><p>　　2.8.1框架梁截面設計</p>

43、<p>　　以⑦軸框架底層樓面進深梁為例。</p><p>　　（1）梁正截面抗彎設計</p><p>　　梁端按矩形截面雙筋考慮。梁端正截面抗震受彎承載力應滿足下例要求：</p><p>　　及 </p><p>　　式中 、—分別為梁端上部鋼筋面積和下部鋼筋面積。</p><p&

44、gt;　　梁左端下部配筋計算：</p><p><b>　　選，1017</b></p><p>　　梁左端上部配筋計算：</p><p><b>　　選，1900.</b></p><p>　　驗算三級框架抗震要求：</p><p>　　相對受壓區(qū)高度 </p&g

45、t;<p>　　梁底部鋼筋面積與頂部鋼筋面積之比 </p><p>　　縱向鋼筋最小配筋面積1900 </p><p><b>　　皆滿足要求。</b></p><p>　　同理可計算出梁右端配筋（略）。</p><p>　?。?）梁斜截面抗剪設計。</p><p><b&

46、gt;　　驗算梁截面尺寸：</b></p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p><b>　　又因為 </b></p><p>　　三級框架要求，梁箍筋直徑，箍筋間距。取雙肢箍，則</p><p>　　2.8.2框架柱抗震設計</p><p>　

47、　以⑦軸框架底層中柱節(jié)點為例。</p><p><b>　?。?）柱軸壓比驗算</b></p><p><b>　　柱軸力組合設計值：</b></p><p><b>　　驗算柱軸壓比時</b></p><p><b>　　驗算正截面承載力時</b><

48、;/p><p>　　與柱端順時針彎矩對應</p><p>　　與柱端逆時針彎矩對應</p><p><b>　　軸壓比為</b></p><p>　　滿足二級框架柱要求。</p><p>　　（2）柱正截面承載力計算。</p><p>　　已知調(diào)整后的柱底截面最不利組合內(nèi)力&l

49、t;/p><p><b>　　,,</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　框架柱的計算長度，底層取，其它層取，H為層高。</p><p>　　，可以不考慮桿件自身撓曲變形的影響，故可取。</p><p>　　按大偏心受壓構(gòu)件計算</p>

50、<p>　　選位于角部，每邊分別布置，總配筋為，。</p><p><b>　　配筋率 </b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　（3）柱斜截面抗剪承載力計算。</p><p><b>　　柱截面尺寸驗算：</b></

51、p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b>　　柱抗剪承載力計算：</b></p><p><b>　　故取 。</b></p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　從計算上，混凝土本身已滿

52、足抗剪承載力要求，但是規(guī)范要求和滿足安全性的前提下，按構(gòu)造配箍，則配置,10@100，復合箍。非加密區(qū)用,10@200復合箍。</p><p>　　2.8.3節(jié)點核心區(qū)驗算</p><p>　　由于梁寬，可以取。并且節(jié)點四側(cè)各梁截面寬度不小于該側(cè)柱截面寬度的1/2，正交方向的縱向框架梁高度不小于本橫向框架梁高度的3/4，可以取交叉梁約束影響系數(shù)。節(jié)點核心區(qū)配筋與柱端配筋相同。</p&

53、gt;<p><b>　　截面尺寸的驗算：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　節(jié)點作用的組合軸力設計值：</p><p><b>　　抗震承載力驗算：</b></p><p>　　節(jié)點核心區(qū)抗震抗剪承載力不滿足要求，需提高節(jié)

54、點區(qū)混凝土強度等級或箍筋強度等級</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] GB50009—2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012</p><p>　　[2] GB50011—2010，建筑抗震設計規(guī)范[S]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010</p><p>