多层框架结构抗震设计-题目

1/8多层框架结构抗震设计（按2010规范）（一）、工程概况本例题为某企业办公楼。办公楼平面图见例题图4.17。建筑沿X方向长度为27.2m；Y方向长度为17.8m。建筑层数为三层，各层层高均为3.6m，室外地面至屋面的总高度为11.1m，无地下室。上部主体结构为钢筋混凝土框架结构体系。基础采用钢筋混凝土柱下独立基础。基础顶面（相对一层室内地面标高±0.000）的标高为-0.800米。图4.17建筑标准层平面图（二）、设计依据（1）主体结构设计使用年限为50年（2）自然条件：○1当地的基本风压W0=0.35kN/m2；○2基本雪压S0=0.30kN/m2；○3抗震设防烈度7度；○4依据所提供的工程地质勘察报告：可采用天然地基上浅基础，基础底面置于地质勘察报告的第②层，园砾层。基础范围内的园砾层的分布均匀，厚度大于15米。承载力标准值为fk=350kPa。（3）设计所采用的主要标准○1《建筑结构荷载规范》（GB50009）2/8○2《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）○3《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）○4《建筑地基基础设计规范》（GB50007）（4）建筑分类等级○1建筑结构安全等级为二级；○2建筑抗震设防类别为丙类；○3钢筋混凝土结构的抗震等级为三级；○4地基基础的设计等级为丙级；○5建筑防火分类为多层民用建筑、耐火等级为二级。（5）主要荷载(作用)取值○1楼面活荷载取2.0kN/m2；上人屋面活荷载取2.0kN/m2；○2基本风压W0=0.35kN/m2,地面粗糙度类别C类，体型系数取1.3风振系数取1.0；○3基本雪压S0=0.30kN/m2；（6）抗震设计参数○1抗震设防烈度7度（0.15g）○2设计地震分组为第二组○3场地类别为Ⅱ类、场地属抗震有利地段；○4多遇地震的水平地震影响系数最大值αmax=0.12；○5特征周期Tg=0.4s;○6结构阻尼比0.05。（6）主要结构材料○1混凝土强度等级柱C30、梁板C25、其它构件C20；○2纵向受力钢筋和箍筋采用HRB400、其它HPB300；○3填充墙砌体采用蒸压加气混凝土砌块，砌块强度等级不小于MU5.0、砂浆强度M5.0混凝土砌块容重不大于6kN/m3。3/8结构平面布置图结构平面布置图（三）、荷载计算（以下计算可供参考）（1）永久荷载屋面恒载保温防水：西南图集03J201-1-10-2106a3.13kN/m2结构层：现浇钢筋混凝土板100mm2.5kN/m2顶面抹灰：10厚水泥砂浆0.2kN/m2合计5.82kN/m2（2）标准层楼面恒载楼面装修：西南04J312-8-3131a1.2kN/m2结构层：现浇钢筋混凝土板100mm2.5kN/m2顶面抹灰：10厚水泥砂浆0.2kN/m2合计3.9kN/m2（3）梁自重纵向框架梁KL1自重bh=250mm650mm(0.65-0.1)0.2525=3.45kN/m抹灰:10厚水泥砂浆0.01（0.552+0.25）20=0.27kN/m合计3.72kN/m纵向框架梁KL2自重bh=250mm400mm(0.4-0.1)0.2525=1.88kN/m抹灰:10厚水泥砂浆0.01（0.32+0.25）20=0.17kN/m合计2.05kN/m4/8横向框架梁KL3自重bh=250mm550mm(0.55-0.1)0.2525=2.81kN/m抹灰:10厚水泥砂浆0.01（0.452+0.25）20=0.23kN/m合计3.04kN/m次梁L1自重bh=200mm400mm(0.40-0.1)0.2025=1.5kN/m抹灰:10厚水泥砂浆0.01（0.32+0.20）20=0.16kN/m合计1.66kN/m（4）柱自重bh=400mm500mm0.400.5025=5kN/m抹灰0.01(0.4+0.5)220=0.36kN/m合计5.36kN/m（5）墙体自重外纵墙自重标准层：(层高3.6m)纵墙0.2（3.6-0.55）6=3.66kN/m踢脚(170.015+200.01)=0.06kN/m内外侧抹灰：0.022（3.6-0.55）20=2.44kN/m合计6.16kN/m考虑窗折减：6.16kN/m0.9=5.55kN/m内纵墙1自重：顶层：(层高3.6m)纵墙0.2（3.6-0.55）6=3.66kN/m踢脚(170.015+200.01)2=0.11kN/m双面抹灰：0.022（3.6-0.55）20=2.44kN/m合计6.21kN/m考虑窗折减：6.21kN/m0.9=5.59kN/m考虑计算方便，取外纵墙和内纵墙1自重均为5.6kN/m内纵墙2自重：标准层：(层高3.6m)纵墙0.2（3.6-0.65）6=3.54kN/m踢脚(170.015+200.01)2=0.10kN/m双面抹灰：0.022（3.6-0.65）20=2.36kN/m合计6.0kN/m女儿墙自重（墙高1000mm，200m混凝土压顶）0.2×1.0×6+0.3×0.2×25＝2.7kN/m10厚混合砂浆两面抹灰1.2×0.01×2×20＝0.48kN/m合计3.18kN/m（6）活载标准值计算查荷载规范：楼面均布活荷载标准值为2.0N/m2上人屋面均布活荷载标准值为2.0kN/m25/8走廊均布活荷载标准值为2.5kN/m2雪荷载为0.3kN/m2雪荷载与屋面活荷载不同时考虑，两者取大。（四）、梁、柱刚度计算（五）、水平地震作用计算及侧移验算（按经验公式计算2130.250.00053HTB；H,B为建筑物总高度和总宽度）（六）、恒活载内力计算一榀框架竖向荷载计算，可采用手算或电算方法得到（本算例采用结构力学求解器计算，计算过程略）。考虑钢筋混凝土框架结构塑性内力重分布的性质，对梁端弯矩进行调幅，根据规范的相关规定，本算例调幅系数取0.8。竖向荷载作用下框架受荷总图KL1KL1KL1图4.20结构计算单元及编号（以下计算可供参考）由于楼板长短边之比均小于3，故按双向板计算和传递荷载；并将其传到梁上的梯形荷载或三角形荷载转化为均布荷载。（1）梁荷载计算屋面次梁L1（bh=200mm400mm）梁自重1.66kN/m板传荷载(1-2×(1.2/6)2+(1.2/6)3)×5.82×1.2×2＝12.96kN/m恒载合计14.62kN/m活载(1-2×(1.2/6)2+(1.2/6)3)×2.0×1.2×2＝4.45kN/m楼面次梁L1（bh=200mm400mm）梁自重1.66kN/m板传荷载(1-2×(1.2/6)2+(1.2/6)3)×3.9×1.2×2＝8.67kN/m恒载合计10.35kN/m活载(1-2×(1.2/6)2+(1.2/6)3)×2.0×1.2×2＝4.45kN/m6/8A、D轴屋面框架梁KL3（bh=250mm550mm）梁自重3.04kN/m板传荷载(1-2×(1.2/6)2+(1.2/6)3)×5.82×1.2＝6.48kN/m女儿墙自重3.18kN/m恒载合计12.70kN/m活载(1-2×(1.2/6)2+(1.2/6)3)×2.0×1.2＝2.23kN/mA、D轴楼面框架梁KL3（bh=250mm550mm）梁自重3.04kN/m板传荷载(1-2×(1.2/6)2+(1.2/6)3)×3.9×1.2＝4.34kN/m外墙自重5.6kN/m恒载合计12.98kN/m活载(1-2×(1.2/6)2+(1.2/6)3)×2.0×1.2＝2.23kN/mB、C轴屋面框架梁KL3（bh=250mm550mm）梁自重3.04kN/m板传荷载(1-2×(1.2/6)2+(1.2/6)3)×5.82×1.2+(1-2×(1.6/6)2+(1.6/6)3)×5.82×1.6＝14.65kN/m恒载合计17.69kN/m活载(1-2×(1.2/6)2+(1.2/6)3)×2.0×1.2+(1-2×(1.6/6)2+(1.6/6)3)×2.0×1.6＝5.03kN/mB、C轴楼面框架梁KL3（bh=250mm550mm）梁自重3.04kN/m板传荷载(1-2×(1.2/6)2+(1.2/6)3)×3.9×1.2+(1-2×(1.6/6)2+(1.6/6)3)×3.9×1.6＝9.81kN/m内墙自重5.6kN/m恒载合计18.45kN/m活载(1-2×(1.2/6)2+(1.2/6)3)×2.0×1.2+(1-2×(1.6/6)2+(1.6/6)3)×2.5×1.6＝5.73kN/m2轴屋面框架梁KL1（bh=250mm650mm）均布恒载：梁自重3.72kN/m板传荷载5/8×5.82×1.2×2＝8.73kN/m均布恒载合计12.45kN/m均布活载5/8×2.0×1.2×2＝3.0kN/m集中恒载（L1传来）2.875×14.62kN/m×2＝84.07kN集中活载（L1传来）2.875×4.45kN/m×2＝25.59kN2轴楼面框架梁KL1（bh=250mm650mm）均布恒载：梁自重3.72kN/m板传荷载5/8×3.9×1.2×2＝5.85kN/m内隔墙自重6.0kN/m均布恒载合计15.57kN/m均布活载5/8×2.0×1.2×2＝3.0kN/m集中恒载（L1传来）2.875×10.35kN/m×2＝59.51kN7/8集中活载（L1传来）2.875×4.45kN/m×2＝25.59kN2轴屋面框架梁KL2（bh=250mm400mm）均布恒载：梁自重2.05kN/m板传荷载5/8×5.82×1.6×2＝11.64kN/m均布恒载合计13.69kN/m均布活载5/8×2.0×1.6×2＝4.0kN/m2轴楼面框架梁KL2（bh=250mm400mm）均布恒载：梁自重2.05kN/m板传荷载5/8×3.9×1.6×2＝7.8kN/m均布恒载合计9.85kN/m均布活载5/8×2.5×1.6×2＝5.0kN/m（2）柱纵向集中荷载计算A,D轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱纵梁传恒载2.80×12.70kN/m×2＝71.12kN柱自重5.36×3.6-（0.4+0.125）×0.25×0.55×25＝17.49kN恒载合计88.61kN纵梁传活载2.80×2.23kN/m×2＝12.45kN标准层柱纵梁传恒载2.80×12.98kN/m×2＝72.69kN柱自重5.36×3.6-（0.4+0.125）×0.25×0.55×25＝17.49kN恒载合计90.18kN纵梁传活载2.80×2.23kN/m×2＝12.45kN底层柱纵梁传恒载2.80×12.98kN/m×2＝72.69kN柱自重5.36×4.4-（0.4+0.125）×0.25×0.55×25＝21.78kN恒载合计94.47kN纵梁传活载2.80×2.23kN/m×2＝12.45kNB,C轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱纵梁传恒载2.80×20.87kN/m×2＝116.87kN柱自重5.36×3.6-（0.4+0.125×2）×0.25×0.55×25＝17.06kN恒载合计133.93kN纵梁传活载2.80×5.03kN/m×2＝28.17kN标准层柱纵梁传恒载2.80×18.45kN/m×2＝103.32kN8/8柱自重5.36×3.6-（0.4+0.125×2）×0.25×0.55×25＝17.06kN恒载合计120.38kN纵梁传活载2.80×5.73kN/m×2＝32.09kN底层柱纵梁传恒载2.80×18.45kN/m×2＝103.32kN柱自重5.36×4.4-（0.4+0.125×2）×0.25×0.55×25＝21.35kN恒载合计124.67kN纵梁传活载2.80×5.73kN/m×2＝32.09kN（七）、风荷载计算（不设计基础时可以不算）（八）、荷载组合及调整根据内力计算结果，进行各梁柱各控制截面上的内力组合，按《抗规》规