框架結(jié)構(gòu)抗震課程設(shè)計(jì) 2

1、任務(wù)書一、設(shè)計(jì)內(nèi)容鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)資料某六層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屋頂有局部突出的樓梯間和水箱間。平面、剖面，構(gòu)件尺寸和各層重力荷載代表值如圖1、圖2所示。梁、板混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C25，柱的混凝土等級(jí)為C30,梁柱中縱向筋均采用HRB335級(jí)，箍筋均采用HPB235。梁板柱截面尺寸：AB軸線和CD軸線間梁頂層b×h=250mm×600mm，一五層為b×h=250mm×650mm;BC軸線間梁b×h=250mm×400mm。柱截面尺寸：一三層為550mm×550mm，四六層為500mm×500m

2、m?？拐鹪O(shè)防烈度、設(shè)計(jì)地震分組和場(chǎng)地類別見表1。采用底部剪力法對(duì)該框架進(jìn)行截面抗震計(jì)算。（本人：設(shè)計(jì)抗震設(shè)防烈度7度，設(shè)計(jì)地震分組二組，場(chǎng)地類別類）三、設(shè)計(jì)要求課程設(shè)計(jì)時(shí)間：一周成果：（1）設(shè)計(jì)計(jì)算書一份。包括：計(jì)算過(guò)程，計(jì)算簡(jiǎn)圖等 （2）梁、柱配筋設(shè)計(jì)圖要求：按學(xué)號(hào)選擇設(shè)計(jì)資料。計(jì)算完整，數(shù)據(jù)正確，書寫工整。圖號(hào)自擬，布圖合理，線型分明，標(biāo)注明確。獨(dú)立完成，采用手寫稿或電子稿并按要求裝訂成冊(cè)。圖1 平面圖圖2 剖面圖1. 計(jì)算簡(jiǎn)圖及重力荷載代表值的確定永久荷載作用于框架梁上的荷載屋面恒載三氈四油屋面防水層 0.4kN/m21:3水泥沙漿找平層 20mm 0.4kN/m2水泥蛭石板保溫層 60

3、mm 0.12kN/m21:8水泥爐渣找坡 80mm 1.44kN/m21:3水泥沙漿找平層 20mm 0.4kN/m2現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 80mm 2.kN/m2板底抹灰 20mm 0.4kN/m2 合計(jì)5.1kN/m2 樓面恒載 水磨石地面 0.65kN/m2現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 80mm 2.0kN/m2板底抹灰 20mm 0.4kN/m2 合計(jì)3.05kN/m梁自重 橫向框架梁： 2.5kN/m 次要框架梁： 2kN/m柱自重 上層柱： 18.75 kN /根底層柱： 20.25 kN /根 墻自重及兩面抹灰 女兒墻： 4.56KN/m 兩面抹灰： 0.68kN/m 共計(jì)：5.24kN/m2

4、6層：外墻標(biāo)準(zhǔn)層墻: 20.3KN/m 內(nèi)墻標(biāo)準(zhǔn)層墻: 13.1KN/m底層: 外墻標(biāo)準(zhǔn)層墻: 28.12KN/m 內(nèi)墻標(biāo)準(zhǔn)層墻: 28.12KN/m 重力荷載代表值（恒載+0.5活載） 活荷載 Q=2.048.911.6=1155KN G6= G板+G梁+G上柱/2+G女兒墻+G標(biāo)墻/2=6900（不包括屋面活荷載）G5= G板+G梁+G上柱+ G標(biāo)墻+F活/2=9300KNG2=G3=G4=G5 =9300KN G1= G板+G梁+G上柱/2+G底柱/2+G標(biāo)墻/2+G底墻+F活/2=10300KN各層重力代表值及計(jì)算簡(jiǎn)圖2. 框架抗側(cè)移剛度的計(jì)算（D值的計(jì)算）（1） 梁的線剛度。 計(jì)算結(jié)

5、果見表1。其中梁的截面慣性矩考慮了樓板的作用?；炷罜25，。表1 現(xiàn)澆框架梁線剛度計(jì)算部位截面跨度矩形截面慣性矩邊框架梁中框架梁走道梁2.401.3322.332.663.10頂層梁6.304.56.753.009.004.00樓層梁6.305.728.583.8111.445.08（2） 柱的抗側(cè)移剛度。 采用D值法計(jì)算。由式計(jì)算，結(jié)果見表2。 其中表中系數(shù)、分別由下式確定： 底層： ， 一般層： ， （3） 樓層抗側(cè)移剛度。 樓層所有柱的D值之和即為該樓層的抗側(cè)移剛度。計(jì)算過(guò)程及結(jié)果結(jié)果見表2。(混凝土C30，。)表2 框架柱及樓層抗側(cè)移剛度的計(jì)算樓層i層高（m）柱號(hào)柱根數(shù) 63.614

6、5.2084.341.050.3441.38219.34856.602141.760.4681.88126.33440.780.2811.1304.52041.320.3981.6006.400453.6145.2084.341.170.3691.48320.76260.8141.880.4851.94927.28640.880.3061.2305.92041.480.4251.7086.832233.6147.6266.360.800.2861.68423.57669.036141.290.3922.30832.31240.600.2311.3605.44040.970.3271.9277.

7、70813.6147.6266.360.800.4642.73238.248104.728141.290.5443.20444.85640.600.4232.4919.96440.970.4952.95511.6603.自震周期的計(jì)算選用頂點(diǎn)位移法計(jì)算，基本周期按下式計(jì)算：，取填充系數(shù)。計(jì)算得假想頂點(diǎn)位移計(jì)算結(jié)構(gòu)見表3表3 假想頂點(diǎn)位移計(jì)算樓層i重力荷載代表值樓層剪力樓層側(cè)移剛度層間位移樓層位移6690069005660200.0120.24759300162006080000.0270.23549300255006080000.0420.20839300348006903600.0500.1

8、6629300441006903600.0640.1161103005440010472800.0520.052544004.水平地震作用計(jì)算及彈性位移計(jì)算采用底部剪力法計(jì)算。（1） 水平地震影響系數(shù)的計(jì)算。 結(jié)構(gòu)基本周期由上計(jì)算出；水平地震影響系數(shù)最大值和特征周期值由下表格得出?？捎龅卣鹣略O(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)地震分組為二組，場(chǎng)地類別為類，則。地震影響系數(shù)譜曲線，由地震影響系數(shù)譜曲線可得。結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算： 因?yàn)椋?gt;，由下表可知分布在各樓層的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算： 計(jì)算結(jié)果見表4。（3） 樓層地震剪力計(jì)算 各樓層地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值按式：計(jì)算，計(jì)算結(jié)構(gòu)見表4. 經(jīng)驗(yàn)算

9、，各樓層均滿足樓層最小地震剪力要求。（4） 多遇地震下的彈性位移驗(yàn)算。 多遇地震下的各樓層層間彈性位移由式：計(jì)算。并表示為層間位移角的形式。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)彈性層間位移角極限值為1/550。經(jīng)驗(yàn)算均滿足要求。計(jì)算結(jié)果見表4。表4 樓層i層高屋頂間突出1.580022.11768065524099.899.863.6610021.613176743.8843.65660201.491/241653.69300181674009451788.66080002.941/122443.6930014.41339207562544.66080004.191/85933.6930010.81004405

10、673111.66903604.511/79823.693007.2669603783489.96903605.051/71313.6103003.637080209.33698.910472803.531/1020各質(zhì)點(diǎn)水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度分布見下圖5. 水平地震作用下框架內(nèi)力分析步驟如下：（1）將上訴求得的各樓層地地震剪力按式分配到單元框架的各框架柱，可得各層每根柱的剪力值。（2）確定各層柱的反彎點(diǎn)位置。各柱反彎點(diǎn)高度比y按式來(lái)確定。（3）計(jì)算每層柱的上下端彎矩值。（4）利用節(jié)點(diǎn)的彎矩平衡原理，求出每層各跨的梁端彎矩。（5）求梁端剪力。（6）由柱軸力與梁端剪力平衡的條件可以

11、求出柱軸力。上述計(jì)算結(jié)果見表5和表6。表5 水平地震作用下的中框架柱剪力和柱端彎矩標(biāo)準(zhǔn)值柱j層iy63.6843.6566020138200.02420.251.050.3525.5247.3953.61788.6608000148300.02442.931.170.4569.55 85.0043.62544.6608000148300.02461.071.170.4598.93120.9233.63111.6690360168400.02474.680.800.45120.98147.8723.63489.9690360168400.02483.750.800.50150.75150.751

12、3.63698.91047280273200.02696.170.800.65225.04121.17柱j層iy63.6843.6566020188100.03327.841.760.3939.0961.1453.61788.6608000194900.03257.241.880.4592.73113.3443.62544.6608000194900.03281.431.880.49143.64149.5133.63111.6690360230800.033102.681.290.50184.82184.8223.63489.9690360230800.033115.161.290.50207

13、.29207.2913.63698.91047280320400.031114.671.290.64264.20148.61表6 水平地震作用下的中框架梁端彎矩、剪力及柱軸力標(biāo)準(zhǔn)值樓層i進(jìn)深梁走道梁柱柱66.347.3934.4512.992.426.7026.7022.2512.999.2656.3110.5294.6632.572.457.7757.7748.1445.5324.8346.3190.47150.4454.112.491.8091.8076.599.6447.2236.3246.80203.9871.552.4124.48124.48103.73171.1979.4026.3

14、271.73243.5181.782.4148.6148.6123.83252.97121.4516.3271.92221.0278.242.4134.88134.88112.4331.21155.61 左震作用下框架彎矩圖、梁端剪力及柱軸力圖6. 框架重力荷載作用效應(yīng)計(jì)算。豎向重力荷載按重力荷載代表值計(jì)算。永久荷載取全部，樓面活荷載取一半，屋面荷載取一半。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)基本對(duì)稱，所以豎向荷載作用下的框架側(cè)移可以忽略，采用分層法計(jì)算框架內(nèi)力。彎矩調(diào)幅系數(shù)取0.9。分層法計(jì)算步驟：（1） 計(jì)算各跨梁在豎向荷載作用下的固端彎矩（2） 計(jì)算梁柱的線剛度。見表1、表2。（3） 計(jì)算彎矩分配系數(shù)。（4） 計(jì)算

15、框架各節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩。（5） 用力矩分配法分配各桿端彎矩（6） 疊加桿端彎矩（7） 根據(jù)靜力平衡條件求得剪力和軸力。 ， 重力荷載代表值作用下的內(nèi)力計(jì)算結(jié)果見表7。彎矩以順時(shí)針為正，、分別為梁左右端彎矩，、分別為柱上下端彎矩。表中彎矩以折算到柱節(jié)點(diǎn)邊緣處，折算公式如下： 表7 重力荷載代表值作用下框架梁端彎矩及柱端彎矩、剪力樓層i框架梁框架柱進(jìn)深梁走道梁邊柱中柱6-46.349.8-15.715.746.347.3161.2-40.1-41.9219.95-70.269.1-16.216.270.267.2255.4-42.2-42.8421.74-94103.4-17.717.746.747

16、.1406-43.7-43.95553-99.4107-14.917.757.743.1651-52.7-48.68912-106.8110.7-12.112.153.659.3896-49.7-54.612261-97.8105.7-15.715.757.719.41166-35.4-17.415987. 內(nèi)力組合與內(nèi)力調(diào)整。本框架抗震等級(jí)為三級(jí)。（1） 框架內(nèi)力組合與調(diào)整。 以底層為例，梁端組合彎矩設(shè)計(jì)值梁左端：地震作用彎矩順時(shí)針?lè)较驎r(shí)，,梁左端正彎矩為地震作用彎矩順時(shí)針?lè)较驎r(shí)，,梁左端正彎矩為地震作用彎矩逆時(shí)針?lè)较驎r(shí)，梁左端負(fù)彎矩為梁右端：地震作用彎矩順時(shí)針?lè)较驎r(shí)，梁右端負(fù)彎矩為地震作用

17、彎矩逆時(shí)針?lè)较驎r(shí)，,梁右端正彎矩為地震作用彎矩逆時(shí)針?lè)较驎r(shí)，,梁右端正彎矩為比較得，梁左端最大負(fù)彎矩為-442.89kN/m，最大正彎矩為204.25kN/m；梁右端最大負(fù)彎矩為-386.20kN/m，最大正彎矩為153.66kN/m。柱端組合剪力設(shè)計(jì)值。三級(jí)框架梁端截面組合剪力增大系數(shù)為1.1。柱端彎矩順時(shí)針作用時(shí)剪力為梁端彎矩逆時(shí)針作用時(shí)剪力為式中的58.8為作用在梁上的豎向均布荷載。經(jīng)比較，梁端最大剪力為333.22kN。其它樓層的計(jì)算結(jié)果見表8表8 框架梁的內(nèi)力組合和內(nèi)力調(diào)整位置樓層i逆時(shí)針順時(shí)針梁左端6-124.069.2920.405-234.183248.854-365.3994

18、.67117.233-438.4152.12175.982-477.8170.22195.861-442.89184.69204.25梁右端6-19.2-9.24-100.32529.5543.37-195.39453.9174.59-302.073110.12131.6-366.922154.72176.86-420.171132.52153.66-386.20（2） 柱的內(nèi)力組合及調(diào)整柱端組合彎矩設(shè)計(jì)值柱頂彎矩逆時(shí)針?lè)较蝽槙r(shí)針?lè)较蛑讖澗啬鏁r(shí)針?lè)较蝽槙r(shí)針?lè)较蛑藦澗卣{(diào)整：柱下端截面：二級(jí)框架底層柱下端截面的組合彎矩設(shè)計(jì)值（絕對(duì)值大者）應(yīng)乘以增大系數(shù)1.25，即應(yīng)調(diào)整為（逆時(shí)針?lè)较颍┲隙私?/p>

19、面：由于底層柱軸壓比滿足要求，所柱上端截面的組合彎矩設(shè)計(jì)值(絕對(duì)值大者）應(yīng)乘以增大系數(shù)1.2，即應(yīng)調(diào)整為（逆時(shí)針?lè)较颍┲私M合剪力設(shè)計(jì)值柱上下端截面組合剪力設(shè)計(jì)值（順時(shí)針?lè)较颍┌词剑?調(diào)整為 其它層的柱的內(nèi)力組合及調(diào)整值見表9表9 柱的內(nèi)力組合及調(diào)整值樓層iM逆時(shí)針M順時(shí)針柱底6-101.100.546126.38124.2255.295-171.1969.914-239.41134.055213.99177.6269.213-298.95181.592-335203.964299.26227.76254.211-364.34322.58 柱頂6-103.156.913373.692777.73205.675-148.0045.914-189.8084.922418.75271.10152.823-231.44104.482-225.92106.161455.43198.7497.791-165.6280.66（3） 節(jié)點(diǎn)核心區(qū)組合剪力設(shè)計(jì)值框架節(jié)點(diǎn)核心區(qū)組合剪力剪力設(shè)計(jì)值按式確定，剪力增大系數(shù)為1.2。其中節(jié)點(diǎn)側(cè)梁彎矩（已折算到節(jié)點(diǎn)柱邊緣）節(jié)點(diǎn)右側(cè)梁彎矩（已折算到節(jié)點(diǎn)邊緣）8. 截面設(shè)計(jì)根據(jù)上述所選框架內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行相應(yīng)構(gòu)件截面設(shè)計(jì)，滿足構(gòu)件的抗震承載力要求。（1） 框架梁截面設(shè)計(jì)梁正截面抗彎設(shè)計(jì)梁端按矩形截面雙筋考慮，梁端正截面抗震受彎承載力應(yīng)滿