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《建筑结构抗震设计》课程设计成果目录TOC\o1-3\h\u
1.多层钢筋混凝土框架结构设计任务书
11.1设计资料
11.2设计内容
21.3设计要求
22.多层钢筋混凝土框架结构设计计算书
32.1计算简图及各楼层质量的计算
32.2框架抗侧移刚度的计算
32.3自震周期计算
52.4水平地震作用计算及弹性位移验算
52.
4.2水平地震作用计算
52.
4.3楼层地震剪力计算
62.
4.4多遇地震下的弹性位移验算
62.5水平地震作用下框架的内力分析
72.6框架重力荷载作用效应计算
92.
6.1重力荷载代表值计算
102.
6.2重力荷载代表值下的弯矩计算
122.
6.3弯矩的条幅与折算
142.7内力组合与内力调整
152.
7.1框架梁的内力组合及调整
152.
7.2框架柱的内力组合及调整
162.
7.3节点核心区组合剪力设计值………………………………………………………………….
172.8框架截面设计
172.
8.1框架梁截面设计
172.
8.2框架柱截面设计
192.
8.3节点核心区验算…………………………...…………………………………………………21参考文献22《建筑结构抗震设计》课程设计个人总结
231.多层钢筋混凝土框架结构设计任务书
1.1设计资料
1.某一栋普通3层的现浇钢筋混凝土框架结构办公楼,结构平面布置如图1所示,不上人屋面,屋顶无局部突出部分;底层层高4m,
二、三层层高
3.6m
2.本设计所有梁、柱尺寸均见图
1.1,柱截面尺寸均为500mm×500mm图
1.1结构平面布置
3.材料强度梁、板、柱强度等级皆为C30,纵向受力钢筋采用HRB400,箍筋采用HPB
3004.结构恒荷载框架计算简图
1.
2、活荷载框架计算简图
1.3已给出各层的重力荷载代表值为G1=11400kN,G2=10900kN,G3=9900kN;
5.地震资料1设防烈度及基本地震加速度8度(
0.2g)2设计地震分组第二组3建筑场地类别I1类场地图
1.1框架恒荷载分布图图
1.2框架活荷载分布图
1.2设计内容
1.按指导教师给定的设计号进行设计,编制设计计算书;
2.计算各层质量、抗侧刚度,计算结构的自振周期;
3.横向地震作用计算及层间位移验算;
4.指定
⑦号轴线上一榀框架在恒、活载及水平地震作用下的内力图(弯矩图、剪力图、轴力图);
5.设计所选定一榀框架各构件(梁、柱)在有地震组合下的配筋
6.电脑绘制梁平法施工图、柱平法施工图
1.3设计要求
1.计算书计算书应书写清楚,字体端正,步骤完整、内容清晰,计算公式、计算简图均应列入,并尽量利用表格编制计算过程
2.绘制楼盖结构施工图1梁配筋图(比例尺1200);2柱配筋图(比例尺1200);3在图中标明有关设计说明,如混凝上强度等级、钢筋的种类、混凝土保护层厚度等;4图面应整洁,字体和线条应符合建筑结构制图标准
2.多层钢筋混凝土框架结构设计计算书
2.1计算简图及各楼层质量的计算
1.计算重力荷载代表值时,永久荷载取全部,楼面可变荷载取50%,屋面活荷载不考虑各质点的重力荷载代表值取本楼面重力荷载代表值及与其相邻上下层间墙(包括门墙),柱全部重力荷载代表值的一半之和本题已给出各层的重力荷载代表值
2.框架结构的计算简图如图
1.4所示图
1.4剖面及计算简图各楼层集中质量分别为,,
2.2框架抗侧移刚度的计算D值法的计算
1.梁的线刚度计算结果如表
2.1所示其中梁的截面惯性矩考虑了楼板的作用表
2.1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走道梁
0.25x
0.
52.
402.
603.
904.
885.
206.50顶层梁
0.3x
0.
66.
605.
408.
103.
6810.
804.91楼层梁
0.3x
0.
66.
605.
408.
103.
6810.
804.91注混凝土C
302.柱的抗侧移刚度采用D值法计算已知,计算结果如表
4.2所示表中系数按下列式子计算对一般层对底层表
2.2框架柱值机楼层抗侧移刚度的计算楼层i层高/m柱号柱根数2~
33.6Z
1160.5x
0.
55.
2084.
341.
130.
3611.
45123.
21673.508Z
2162.
630.
5682.
28336.528Z
340.
850.
29811984.792Z
441.
970.
4962.
9937.
97214.0Z
1160.5x
0.
55.
2083.
9061.
260.
5401.
58425.
34471.232Z
2162.
920.
6952.
03832.608Z
340.
940.
4901.
4375.748Z
442.
190.
6421.
8837.532注混凝土C
303.楼层侧移刚度楼层所有柱的D值之和即为该楼层抗侧刚度其计算过程及计算结果如表所示
2.
22.3自震周期计算(选用顶点位移法)假想顶点位移的计算结果如表
2.3所示表
2.3假想顶点位移计算楼层i重力荷载代表值Gi/kN楼层剪力VGi=∑Gi/kN楼层侧移动刚度Di/kN/m层间位移δi=VGi/Di/m楼层位移Δ=∑δi/m
3990099007523000.
0130.
085210900208007523000.
0280.
072111400322007265000.
0440.035∑32200取框架结构的周期影响系数可得结构基本自振周期为
2.4水平地震作用计算及弹性位移验算选用顶点位移法
2.
4.1水平地震影响系数的计算结构基本周期取顶点位移法的计算结果,T1=
0.332s;多遇地震下设防烈度8度(设计地震加速度
0.2g)的水平地震影响系数最大值a1=
0.16;查表3-3可得I1类场地、设计地震分组为第二组时,Tg=
0.30s,则
2.
4.2水平地震作用计算结构总水平地震作用标准值为因为T1=
0.332s
1.4Tg,所以不需要考虑顶部附加地震作用的修正分布在各楼层的水平地震作用标准值下列式子计算,即计算结果如表
2.4所示
2.
4.3楼层地震剪力计算各楼层地震剪力标准值按下列式子计算,计算结果如表
2.4所示多遇地震下设防烈度7度,基本周期小于
3.5s的楼层最小地震剪力λ=
0.024各楼层地震剪力标准值均满足楼层最小地震剪力要求,即根据表中数据,经验算满足上式要求
2.
4.4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按式子计算计算结果如表
2.4所示,并将其表示为层间位移角Δue/h形式钢筋混凝土框架结构弹性层间位移角限值为1/550经验算各层均满足要求表
2.4Fi、Vi、Δue及Δue/h楼层i层高hi/mGi/kNHi/mGiHi∑GiHiFi/kNVi/kNDi/kN/mΔue10-3/mΔue/h
33.
6990011.
21108802393201851.
401851.
407523002.
460.
6823.
6109007.
6828401383.
213234.
617523004.
301.
1914.
0114001.
045600761.
403996.
007265005.
501.
382.5水平地震作用下框架的内力分析
1.将上述求得的各楼层地震剪力按下列式子,分配到单元框架的各框架柱,可得各层每根柱的剪力值,即
2.通过查表得各柱的反弯点高度比及其修正值可近似按倒三角行分布的水平荷载查表,再利用式子yh=y0+y1+y2+y3h,确定各层各柱的反弯点位置;
3.再按下列式子计算出每层柱上下端的柱端弯矩,即柱上端弯矩,柱下端弯矩
4.利用接点的弯矩平衡原理,按下列式子(节点左端弯矩Mbl、右端弯矩Mbr),求出每层各跨梁端的弯矩,即,
5.再按下列式子求出粱端剪力,即
6.由柱轴力与粱端剪力平衡的条件可求出柱轴力现以
⑦轴框架单元为例,将计算结果列于表
2.5和表
2.6以及图
2.
5、图
2.
6、图
2.7中由于地震时反复双向作用,两类梁、各柱的弯矩、轴力及剪力的符号也相应地反复变化表
2.5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iZ
133.
61851.
40752300149100.
02036.
691.
130.
4154.
1677.
9423.
63234.
61752300149100.
02064.
111.
130.
46106.
16124.
6214.
03996.
00726500160400.
02288.
231.
260.
63225.
86127.04Z
233.
61851.
40752300237900.
03258.
332.
630.
4594.
85115.
9223.
63234.
61752300237900.
032102.
292.
630.
50184.
12184.
1214.
03996.
00726500208800.
029114.
852.
920.
55252.
66206.72表
2.6水平地震作用下的中框架粱端弯矩、剪力及柱轴力标准值楼层i进深梁走道梁柱Z1柱Z
236.
677.
9449.
8519.
362.
467.
0766.
0762.
9319.
8043.
5626.
6178.
80119.
9645.
272.
4159.
00159.
00151.
4466.
08149.
7316.
6233.
20168.
0660.
802.
4222.
78222.
78212.
17129.
46301.11图
2.5水平地震作用下
⑦框架弯矩图
2.6水平地震作用下
⑦框架轴力图
2.7水平地震作用下
⑦框架剪力
2.
6、框架重力荷载作用效应计算当考虑重力荷载作用将与地震作用进行组合时,计算单元框架上的竖向荷载应该按重力荷载代表值计算永久荷载取全部,按等效均布荷载计算的楼面活荷载,可变荷载取50%该结构基本对称,竖向荷载作用下的框架侧移可以忽略,采用弯矩二次分配法计算框架的内力需要考虑塑性内力重分布而进行梁端负弯矩调幅,对于现浇框架,调幅系数范围为
0.8~
0.9,本设计取
0.8,弯矩调幅应在内力组合前进行下面计算
⑦轴框架单元,将重力荷载代表值作用下的内力计算结果列于下表中表中弯矩以顺时针为正,其中、分别为梁左端及右端的弯矩;、分别为柱上端和下端的弯矩表中弯矩已经折算到节点边缘处,折算公式如下;式中M节点柱边缘处弯矩值;Mc轴线处弯矩值V0按简支梁计算的支座剪力值(取绝对值);b节点处柱的截面宽度
⑦号轴线上一榀框架在恒、活荷载作用下的内力图如下框架恒荷载分布图框架活荷载分布图表
2.
6.1恒荷载作用下
⑦轴框架弯矩二次分配(kNm)图
6.1恒荷载作用下
⑦轴框架弯矩(kNm)图
6.2恒荷载作用下
⑦轴框架剪力(kNm)图
6.3恒荷载作用下
⑦轴框架轴力(kNm)表
2.
6.2活荷载作用下
⑦轴框架弯矩二次分配(kNm)图
6.4活荷载作用下
⑦轴框架弯矩(kNm)图
6.5活荷载作用下
⑦轴框架剪力(kNm)图
6.6活荷载作用下
⑦轴框架轴力(kNm)图
6.7重力荷载作用下
⑦轴框架弯矩(kNm)图
6.8重力荷载作用下
⑦轴框架剪力(kNm)图
6.9重力荷载作用下
⑦轴框架轴力(kNm)表
2.
6.3重力荷载代表值作用下的
⑦轴框架梁端弯矩及柱端弯矩,轴力表中弯矩以顺时针为正,弯矩值已经折算到节点边缘处,选用公式梁端柱端注M:节点柱边缘处弯矩值;Mc:轴线处弯矩值;Vo按简支梁计算的支座剪力值,取绝对值;M后节点梁边缘处弯矩值;M前轴线处弯矩值,折算前组合值;Vo柱的支座剪力值;hb节点处梁的截面宽度
2.7内力组合与内力调整本框架地震烈度为8度
0.2g,场地类型为I1类,总楼层高度H=
11.2m<24m,确定抗震等级为三级以下未特殊说明,均是以
⑦轴框架底层楼面为例的梁与柱的内力组合计算
2.
7.1框架梁的内力组合及调整粱左端地震作用弯矩顺时针方向时,则梁左端正弯矩为地震作用弯矩顺时针方向时,,则梁左端正弯矩为zuoduan地震作用弯矩逆时针方向时,梁左端负弯矩为梁右端地震作用弯矩顺时针方向时,梁右端负弯矩为地震作用弯矩逆时针方向时,梁右端正弯矩为地震作用弯矩逆时针方向时,,则梁右端正弯矩为经比较,梁端组合弯矩设计值的最后取值为梁左端最大负弯矩为-
333.80KN·m,最大正弯矩为
241.40KN·m;梁右端最大负弯矩为-
274.10KN·m,最大正弯矩为
135.91KN·m
(2)梁端组合剪力设计值三级框架梁端截面组合剪力设计值按式计算,剪力增大系数为
1.2梁端弯矩顺时针作用时的剪力为(取)梁端弯矩逆时针作用时的剪力为经比较,梁端最大剪力为
216.87KN
2.
7.2柱的内力组合及调整以
⑦轴框架底层中柱为例
(1)柱端组合弯矩设计值柱顶弯矩(是已经折算到节点边缘的弯矩值)逆时针方向顺时针方向柱底弯矩逆时针方向顺时针方向柱端弯矩调整如下柱下端截面三级框架底层柱下端截面的组合弯矩设计值(绝对值大者)应乘以增大系数
1.5,即应调整为(逆时针方向)柱上端截面由于底层柱轴压比为,所以,柱上端截面的组合弯矩设计值(绝对值大者)应乘以增大系数
1.5,即应调整为(逆时针方向)
(2)柱端组合剪力设计值柱上下端截面组合剪力设计值(顺时针方向)按式调整为
2.
7.3节点核心区组合剪力设计值以
⑦轴框架底层中柱节点为例框架节点核心区组合剪力设计值按式确定,剪力增大系数为
1.2即其中,节点左侧梁弯矩(已折算到节点柱边缘)为节点右侧梁弯矩(已折算到节点柱边缘)为
2.8框架截面设计梁的混凝土强度等级皆为C30fc=
14.3N/mm2ft=
1.43N/mm2,纵向受力钢筋采用HRB400fy=360N/mm2,ξb=
0.517,箍筋采用HPB300fy=270N/mm
22.
8.1框架梁截面设计以
⑦轴框架底层楼面进深梁为例
(1)梁正截面抗弯设计梁端按矩形截面双筋考虑梁端正截面抗震受弯承载力应满足下例要求及式中、—分别为梁端上部钢筋面积和下部钢筋面积梁左端下部配筋计算选,1017梁左端上部配筋计算选,
1900.验算三级框架抗震要求相对受压区高度梁底部钢筋面积与顶部钢筋面积之比纵向钢筋最小配筋面积1900皆满足要求同理可计算出梁右端配筋(略)
(2)梁斜截面抗剪设计验算梁截面尺寸满足要求又因为三级框架要求,梁箍筋直径,箍筋间距取双肢箍,则
2.
8.2框架柱抗震设计以
⑦轴框架底层中柱节点为例
(1)柱轴压比验算柱轴力组合设计值验算柱轴压比时验算正截面承载力时与柱端顺时针弯矩对应与柱端逆时针弯矩对应轴压比为满足二级框架柱要求
(2)柱正截面承载力计算已知调整后的柱底截面最不利组合内力取框架柱的计算长度,底层取,其它层取,H为层高,可以不考虑杆件自身挠曲变形的影响,故可取按大偏心受压构件计算选位于角部,每边分别布置,总配筋为,配筋率满足要求
(3)柱斜截面抗剪承载力计算柱截面尺寸验算满足要求柱抗剪承载力计算故取满足要求从计算上,混凝土本身已满足抗剪承载力要求,但是规范要求和满足安全性的前提下,按构造配箍,则配置10@100,复合箍非加密区用10@200复合箍
2.
8.3节点核心区验算由于梁宽,可以取并且节点四侧各梁截面宽度不小于该侧柱截面宽度的1/2,正交方向的纵向框架梁高度不小于本横向框架梁高度的3/4,可以取交叉梁约束影响系数节点核心区配筋与柱端配筋相同截面尺寸的验算满足要求节点作用的组合轴力设计值抗震承载力验算节点核心区抗震抗剪承载力不满足要求,需提高节点区混凝土强度等级或箍筋强度等级参考文献
[1]GB50009—2012,建筑结构荷载规范[S].北京中国建筑工业出版社,2012
[2]GB50011—2010,建筑抗震设计规范[S].北京中国建筑工业出版社,2010
[3]GB50010—2010,混凝土结构设计规范[S].北京中国建筑工业出版社,2010
[4]祝英杰,谷伟.结构抗震设计[M].北京北京大学出版社,2012《建筑结构抗震设计》课程设计个人总结项目内容个人总结及体会经过这周的实训,我更深刻的了解混到凝土结构,是一门综合性很强,涉及面广,实践性和理论性都很强的专业学科它同样要求我们在实践中学习和锻炼,实践实训教学是土木工程专业的重要组成部分所以在校期间,要通过实训接受教育并增加我们的理论实践经验让学生在实际的实践设计中更深刻的掌握理论知识,为以后走上工作岗位打下坚实基础这次实训,让我学着把课堂学到的理论知识运用到实践中去,俗话说是驴是马,牵出来溜溜这次实训,需要用全面的理论知识为指导和计算能力为基础通过这次实训,我了解到自己本身存在的问题和不足之处1书本中的理论知识不能熟练的掌握和运用,以至于要经常翻书查看,真的导致做计算书时进度缓慢、频频出错的关键;2学过的知识掌握不牢靠,比如对于CAD制图和过程制图中的很多制图规范不能正确运用,以至于绘图不规范经过这次的实训,我也收获了很多,在学会独立和全面的思考,虽然感觉到有压力,但通过和同学的交流,老师的耐心指导,和自己在图书馆及上网搜索的各种知识和规范,我既丰富了理论知识,又提升了实践能力在做楼板结构课程设计的过程,遇到很多困难,主要是因为1自己对专业知识掌握不牢;2各种规范不清晰,用时无法得心应手;3没有全局的思路,往往是做到哪想到哪,走了不少弯路这两周的实训,真的是获益良多,总而言之,学建筑,要注重理论知识的积累,实践能力的提升,注重于他人的沟通与交流,善于采用有用的建议,这样才能少走不必要的弯路,减少不必要的损失!签名自评等级日期。