框架结构抗震课程设计-2

1任务书一、设计内容钢筋混凝土框架结构抗震设计二、设计资料某六层现浇钢筋混凝土框架结构，屋顶有局部突出的楼梯间和水箱间。平面、剖面，构件尺寸和各层重力荷载代表值如图1、图2所示。梁、板混凝土强度等级均为C25，柱的混凝土等级为C30,梁柱中纵向筋均采用HRB335级，箍筋均采用HPB235。梁板柱截面尺寸：AB轴线和CD轴线间梁顶层b×h=250mm×600mm，一～五层为b×h=250mm×650mm;BC轴线间梁b×h=250mm×400mm。柱截面尺寸：一～三层为550mm×550mm，四～六层为500mm×500mm。抗震设防烈度、设计地震分组和场地类别见表1。采用底部剪力法对该框架进行截面抗震计算。（本人：设计抗震设防烈度7度，设计地震分组二组，场地类别Ⅳ类）三、设计要求课程设计时间：一周成果：（1）设计计算书一份。包括：计算过程，计算简图等（2）梁、柱配筋设计图要求：按学号选择设计资料。计算完整，数据正确，书写工整。图号自拟，布图合理，线型分明，标注明确。独立完成，采用手写稿或电子稿并按要求装订成册。2图1平面图图2剖面图31.计算简图及重力荷载代表值的确定永久荷载作用于框架梁上的荷载屋面恒载三毡四油屋面防水层0.4kN/m21:3水泥沙浆找平层20mm0.4kN/m2水泥蛭石板保温层60mm0.12kN/m21:8水泥炉渣找坡80mm1.44kN/m21:3水泥沙浆找平层20mm0.4kN/m2现浇钢筋混凝土板80mm2.kN/m2板底抹灰20mm0.4kN/m2合计5.1kN/m2楼面恒载水磨石地面0.65kN/m24现浇钢筋混凝土板80mm2..0kN/m2板底抹灰20mm0.4kN/m2合计3.05kN/m梁自重横向框架梁：2.5kN/m次要框架梁：2kN/m柱自重上层柱：18.75kN/根底层柱：20.25kN/根墙自重及两面抹灰女儿墙：4.56KN/m两面抹灰：0.68kN/m共计：5.24kN/m2~6层：外墙标准层墙:20.3KN/m内墙标准层墙:13.1KN/m底层:外墙标准层墙:28.12KN/m内墙标准层墙:28.12KN/m重力荷载代表值（恒载+0.5活载）活荷载Q=2.048.911.6=1155KNG6=G板+G梁+G上柱/2+G女儿墙+G标墙/2=6900（不包括屋面活荷载）G5=G板+G梁+G上柱+G标墙+F活/2=9300KNG2=G3=G4=G5=9300KN5G1=G板+G梁+G上柱/2+G底柱/2+G标墙/2+G底墙+F活/2=10300KN各层重力代表值及计算简图2.框架抗侧移刚度的计算（D值的计算）（1）梁的线刚度。计算结果见表1。其中梁的截面惯性矩考虑了楼板的作用。混凝土C25，24/1080.2mmNEC。6表1现浇框架梁线刚度计算部位截面跨度矩形截面惯性矩边框架梁中框架梁)(2mhb)(ml)(1012/4330mbhI)(105.14300mII)(10/4mkNlIEibEb)(100.24300mII)(10/4mkNlIEibEb走道梁40.025.02.401.3322.332.663.10顶层梁60.025.06.304.56.753.009.004.00楼层梁65.025.06.305.728.583.8111.445.08（2）柱的抗侧移刚度。采用D值法计算。由式212hiDc计算，结果见表2。其中表中系数K、分别由下式确定：底层：iicbK，KKa25.0一般层：iicbK2，KKa2（3）楼层抗侧移刚度。楼层所有柱的D值之和即为该楼层的抗侧移刚度iD。计算过程及结果结果见表2。(混凝土C30，24/1000.3mmNEC。)7表2框架柱及楼层抗侧移刚度的计算楼层i层高（m）柱号柱根数)(2mhb)(1012/433mbhIc)(10/4mkNhIEicccK)/(104mkNDij)/(104mkNDij)/(104mkNDi63.61Z145.05.05.2084.341.050.3441.38219.34856.6022Z141.760.4681.88126.3343Z40.780.2811.1304.5204Z41.320.3981.6006.4004～53.61Z145.05.05.2084.341.170.3691.48320.76260.82Z141.880.4851.94927.2863Z40.880.3061.2305.9204Z41.480.4251.7086.8322～33.61Z1455.055.07.6266.360.800.2861.68423.57669.0362Z141.290.3922.30832.3123Z40.600.2311.3605.4404Z40.970.3271.9277.70813.61Z1455.055.07.6266.360.800.4642.73238.248104.7282Z141.290.5443.20444.8563Z40.600.4232.4919.9644Z40.970.4952.95511.6603.自震周期的计算选用顶点位移法计算，基本周期按下式计算：bsTT7.11，取填充系数7.0T。8计算得sT591.0247.07.07.11假想顶点位移计算结构见表3表3假想顶点位移计算楼层i重力荷载代表值)(kNGi楼层剪力)(kNGViGi楼层侧移刚度)/(mkNDi层间位移)(/mDViGii楼层位移)(mii6690069005660200.0120.24759300162006080000.0270.23549300255006080000.0420.20839300348006903600.0500.16629300441006903600.0640.1161103005440010472800.0520.052544004.水平地震作用计算及弹性位移计算采用底部剪力法计算。（1）水平地震影响系数1的计算。结构基本周期由上计算出sT591.01；水平地震影响系数最大值和特征周期值由下表格得出。9可遇地震下设防烈度为7度，设计地震分组为二组，场地类别为Ⅳ类，则sTsg75.0,08.0max。地震影响系数谱曲线gTT11.0，由地震影响系数谱曲线可得s08.0max1。结构总水平地震作用标准值按下式计算：kNGFeqEK36995440085.008.01因为，sT591.01sTg05.14.1，由下表可知.0,0nnF10分布在各楼层的水平地震作用标准值按下式计算：EKnnjjjiiiFHGHGF)1(计算结果见表4。（3）楼层地震剪力计算各楼层地震剪力标准值按式：nnjjiFFV计算，计算结构见表4.经验算，各楼层均满足楼层最小地震剪力要求。（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由式：iieDVu计算。并表示为层间位移角hue/的形式。钢筋混凝土框架结构弹性层间位移角极限值为1/550。经验算均满足要求。计算结果见表4。11表4值及huu、、VFeeii/楼层i层高iGiHiiHGiiHGiFiViDeuhue/屋顶间突出1.580022.11768065524099.899.863.6610021.613176743.8843.65660201.491/241653.69300181674009451788.66080002.941/122443.6930014.41339207562544.66080004.191/85933.6930010.81004405673111.66903604.511/79823.693007.2669603783489.96903605.051/71313.6103003.637080209.33698.910472803.531/1020各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度分布见下图5.水平地震作用下框架内力分析12步骤如下：（1）将上诉求得的各楼层地地震剪力按式imkikijijVDDV1分配到单元框架的各框架柱，可得各层每根柱的剪力值。（2）确定各层柱的反弯点位置。各柱反弯点高度比y按式3210yyyyy来确定。（3）计算每层柱的上下端弯矩值。（4）利用节点的弯矩平衡原理，求出每层各跨的梁端弯矩。（5）求梁端剪力。（6）由柱軸力与梁端剪力平衡的条件可以求出柱轴力。上述计算结果见表5和表6。表5水平地震作用下的中框架柱剪力和柱端弯矩标准值柱j层iihiViDijDiijDDikVKybijMtijM1Z63.6843.6566020138200.02420.251.050.3525.5247.3953.61788.6608000148300.02442.931.170.4569.5585.0043.62544.6608000148300.02461.071.170.4598.93120.9233.63111.6690360168400.02474.680.800.45120.98147.8723.63489.9690360168400.02483.750.800.50150.75150.7513.63698.91047280273200.02696.170.800.65225.04121.1713柱j层iihiViDijDiijDDikVKybijMtijM2Z63.6843.6566020188100.03327.841.760.3939.0961.1453.61788.6608000194900.03257.241.880.4592.73113.3443.62544.6608000194900.03281.431.880.49143.64149.5133.63111.6690360230800.033102.681.290.50184.82184.8223.63489.9690360230800.033115.161.290.50207.29207.2913.63698.91047280320400.031114.671.290.64264.20148.61表6水平地震作用下的中框架梁端弯矩、剪力及柱轴力标准值楼层i进深梁走道梁柱1Z柱2Z)(ml)(mkNMlEK)(mkNMrEK)(kNVEK)(ml)(mkNMlEK)(mkNMrEK)(kNVEK)(kNNEK)(kNNEK66.347.3934.4512.992.426.7026.7022.2512.999.2656.3110.5294.6632.572.457.7757.7748.1445.5324.8346.3190.47150.4454.112.491.8091.8076.599.6447.2236.3246.80203.9871.552.4124.48124.48103.73171.1979.4026.3271.73243.5181.782.4148.6148.6123.83252.97121.4516.3271.92221.0278.242.4134.88134.88112.4331.21155.6114左震作用下框架弯矩图、梁端剪力及柱轴力图6.框架重力荷载作用效应计算。竖向重力荷载按重力荷载代表值计算。永久荷载取全部，楼面活荷载取一半，屋面荷载取一半。因为结构基本对称，所以竖向荷载作用下的框架侧移可以忽略，采用分层法计算框架内力。弯矩调幅系数取0.9。分层法计算步骤：（1）计算各跨梁在竖向荷载作用下的固端弯矩（2）计算梁柱的线刚度。见表1、表2。（3）计算弯矩分配系数。（4）计算框架各节点不平衡弯矩。（5）用力矩分配法分配各杆端弯矩15（6）叠加杆端弯矩（7）根据静力平衡条件求得剪力和轴力。niABABSS1，MMABAB重力荷载代表值作用下的内力计算结果见表7。弯矩以顺时针