建筑抗震课程设计.docx
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建筑抗震课程设计
一、设计资料
某2层现浇钢筋混凝土框架结构房屋(按多层框架考虑),其平面及剖面分别见图1和图2,楼层高度分别为H1=3.9m、H2=3.6m见分组表。
现浇钢筋混凝土楼(层)盖。
框架梁截面参考尺寸:
走道梁(各层)为250mm×400mm、顶层为250mm×600mm、一层250mm×650mm。
柱截面参考尺寸:
500mm×500mm。
混凝土强度等级:
梁采用C30;柱采用C35。
钢筋强度等级:
受力纵筋和箍筋的强度等级分别不低于HRB400、HRB335。
抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度为0.2g,结构阻尼比为0.05,设计地震分组为第二组、场地类别为Ⅳ类。
试对该框架进行横向水平地震作用下的地震设计计算。
荷载信息如下:
钢筋混凝土容重为25kN/m3,楼板厚度为h见分组表,活荷载标准值:
住宅楼面为2.0kN/m2,走道为2.0kN/m2,不上人屋面为0.5kN/m2。
设计时考虑雪荷载的影响,雪荷载标准值为0.4kN/m2。
图1结构平面图
图2结构剖面图
注:
a=6m,b=2.4m,c=4.5m
二、重力荷载代表值
对于重力荷载的计算,永久荷载取全部,可变荷载取50%,各层重力荷载集中于楼层标高处,各层的墙体均取本层的一半和上一层的一半,顶层只取下层的一半计算。
其代表值如图3所示。
第二层:
恒载:
25+[0.25
]
=2538KN
活载:
0.5
0.4
4.5
(
)=103.68KN
荷载代表值G2=2641.68KN
第一层:
恒载:
25+[0.25
]
=3033KN
活载:
0.5
2
4.5
(
)=518.40KN
荷载代表值G1=3551.40KN
为了方便计算,取G1=2645KN,G2=3555KN。
三、结构自震周期计算
1、横梁线刚度的计算
梁柱的刚度均采用D值法计算,即梁的截面惯性矩考虑了楼板的作用,计算结果如表1所示。
表1梁的抗侧移刚度
部位
截面
跨度
矩形截面惯性矩
边框架梁
中框架梁
走道梁
2.4
1.33
2
2.5
2.66
3.333
二层其他梁
6
4.5
6.75
3.375
9
4.5
一层其他梁
6
4.5
8.58
4.29
11.44
5.72
注:
混凝土C30,
2、柱及楼层的抗侧移刚度
柱抗侧移刚度:
二层:
;一层:
表2框架柱值及楼层抗侧移刚度
楼层
层高
柱号
根数
截面
2
3.6
14
5.21
4.559
1.12
0.36
15150
212100
617300
14
1.85
0.48
20300
284200
4
0.84
0.30
12490
51760
4
1.39
0.41
17310
69240
1
3.9
14
5.21
4.208
1.36
0.55
18360
257040
668460
14
2.15
0.64
21210
296940
4
1.02
0.50
16700
66800
4
1.61
0.59
19420
47680
3、结构自振周期计算
采用假想顶点位移计算,见表3:
表3假想顶点位移计算
楼层
重力代表值(kN)
楼层剪力
楼层抗侧移度
层间位移
楼层位移
2
2645
2645
617300
0.00428
0.014
1
3555
6200
668460
0.00928
0.00928
6200
取填充墙的周期影响系数
,则结构的基本自振周期为:
四、水平地震作用计算及弹性位移验算
1、水平地震影响系数
结构的基本自振周期为
,多遇地震设防烈度8度,设计基本地震加速度为0.20g,查表得水平地震影响系数最大值
。
场地类别为Ⅳ类,地震分组为第二组,查表得特征周期
。
结构阻尼比为0.05,阻尼调整系
,故地震影响系数为:
2、结构总的水平地震作用标准值
由于按多层框架考虑,采用底部剪力法计算水平地震作用,结构等效总重
力
取重力荷载代表的85%计算,则结构底部剪力标准值
为:
由于
,且
,不需修正顶层附加地震作用。
各层水平地震作用计算公式为:
,计算结果如表4。
3、楼层地震位移计算
地震作用下各楼层水平地震层间剪力为:
,计算结果如表4所示。
4、多遇水平地震作用下的位移验算
多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移
弹性层间位移角为:
其中h为计算楼层层高,计算结果如表4所示:
表4
、
、
的计算
楼层
层高
2
3.6
2645
7.5
19838
33703
496.3
496.3
617300
0.804
1
3.9
3555
3.9
13865
346.9
843.2
668460
1.22
显然弹性层间角位移均小于弹性层间角限制
,故梁柱截面尺寸均满足要求。
五、多遇水平地震作用下框架内力计算
1、框架柱端剪力及弯矩
水平地震作用下的中框架柱剪力和柱端弯矩标准值如表5所示:
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
层数
/m
/KN
/KN
y
/KN.m
/KN.m
2
3.6
496.3
617300
15150
0.025
12.41
1.12
0.41
18.14
26.54
1
3.9
843.2
668460
18360
0.027
22.77
1.36
0.58
51.68
37.12
2
3.6
496.3
617300
20300
0.033
16.38
1.85
0.44
26.12
32.85
1
3.9
843.2
668460
21210
0.032
26.98
2.15
0.55
57.87
47.35
水平地震作用下的边框架柱剪力和柱端弯矩标准值如表6所示:
表6水平地震作用下的中边框架柱剪力和柱端弯矩标准值
柱j
层数
/m
/KN
/KN
y
/KN.m
/KN.m
2
3.6
496.3
617300
12490
0.020
9.93
0.84
0.40
14.30
21.45
1
3.9
843.2
668460
16700
0.025
21.08
1.02
0.60
49.33
32.88
2
3.6
496.3
617300
17310
0.028
13.90
1.39
0.42
21.01
29.02
1
3.9
843.2
668460
19420
0.029
24.25
1.61
0.57
54.36
41.01
2、梁端弯矩、剪力及柱轴力
水平地震作用下的中框架梁端弯矩、剪力及柱轴力标准值如表7所示:
表7水平地震作用下中框架梁端弯矩、剪力及柱轴力标准值
楼层
大梁
走道梁
跨度
/KN.m
/KN.m
/KN
跨度
/m
/KN.m
/KN.m
/KN
/KN
/KN
2
6
26.54
18.87
7.57
2.4
13.98
13.98
11.65
7.57
4.08
1
6
55.26
46.42
16.95
2.4
27.05
27.05
22.54
24.52
9.67
水平地震作用下的边框架梁端弯矩、剪力及柱轴力标准值如表8所示:
表8水平地震作用下边框架梁端弯矩、剪力及柱轴力标准值
楼层
大梁
走道梁
跨度
/KN.m
/KN.m
/KN.m
跨度
/m
/KN.m
/KN.m
/KN
/KN
/KN
2
6
21.45
16.67
6.35
2.4
12.35
12.35
10.29
6.35
3.94
1
6
47.18
39.18
14.39
2.4
22.84
22.84
19.03
20.74
8.58
六、竖向荷载作用框架内力分析
计算框架在重力荷载代表值竖向作用下的内力时,重力荷载代表值取全部永久荷载、50%的楼面活荷载和50%的雪荷载。
由于结构的基本对称,竖向荷载下的框架侧移可以忽略,因此,这儿选取半结构采用弯矩分配法计算框架内力。
考虑塑性内力重分布进行梁端负弯矩调幅,取弯矩调幅系数为0.8,梁的跨中弯矩随之做相应的增加。
1、各节点分配系数
节点分配系数:
图3节点布置图
节点B:
节点C:
节点D:
节点F:
表9各节点分配系数
节点
B
\
0.395
0.315
0.29
C
\
0.497
\
0.503
D
0.420
0.155
\
0.425
F
0.354
0.103
0.282
0.261
2、连续梁荷载计算
以下均取中框架结构计算。
(1)连续梁恒载
二层:
大梁线荷载:
走道梁线荷载:
一层:
大梁线荷载:
走道梁线荷载:
(2)弯矩计算
固端弯矩:
弯矩分配见表10。
表10弯矩分配过程
结点
A
B
C
D
F
H
G
E
杆端
AB
BA
BF
BC
CB
CD
DC
DE
DF
FD
FB
FG
FH
HF
GF
ED
分配系数
0.29
0.395
0.315
0.503
0.497
0.42
0.155
0.425
0.282
0.354
0.103
0.261
固端弯矩
-66.3
-54.45
54.45
-8.11
66.3
-9.84
-4.92
-4.06
1
9.61
19.23
26.19
20.88
10.44
13.09
11.07
22.14
21.87
10.94
-12.03
-24.06
-8.88
-24.34
-12.17
8.88
-10.16
-8.09
-16.18
-20.31
-5.91
-14.98
-7.49
5.91
2
-0.1
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