台州学院毕业设计抗震设计计算书

1、台州学院2010 级课程大作业 学号： 台 州 学 院课程大作业计算书设计题目： 框架结构抗震设计 设计编号： tz-3a8学 院：建筑工程 专 业：土木工程 班 级：2010级（2）班 姓 名： 指导教师：林宏剑 完成日期：2013 年 12 月 7 日台州学院课程大作业成绩评定表姓 名 院 （系）建筑工程学院班 级2010级（ 班）学 号 专业层次本科指导教师 林宏剑职 称 设计题目框架结构抗震设计设计编号tz-3a8 设计说明书 页 数43图纸数量梁柱配筋图1张；板配筋图1张；次梁楼梯配筋图1张；共 3 张成绩评定： 工作表现计算书设计图纸答辩成绩总成绩分 值20303020得 分指导教

2、师 （签名）年 月 日评定依据：实践环节名称考核单元考 核 内 容框架结构抗震设计工作表现（20分）出勤情况、学习态度、是否独立完成设计等计算书（30分）荷载计算项目齐全，取值正确，荷载组合恰当；计算简图选取正确，计算方法选择恰当，内力计算正确；所选用结构材料的品种、规格型号、标号齐全、准确；构件设计正确、合理书写格式正确，计算书整洁、规范。设计图纸（30分）按规定完成了应画的结构施工图；施工图符合任务书要求、符合制图标准、设计符合有关规范；图面布置均匀，图面整洁，线型使用恰当，线条规整；尺寸、标高等数据标准齐全，字体工整，符合规范要求；投影关系正确，能满足施工要求答辩（20分）对于口试问题回

3、答基本概念清楚、思路清晰、规范熟悉 2010级土木工程专业（建筑工程方向）建筑结构抗震设计（大作业）1工程概况本工程为一中型商场。营业厅拟建四层。占地面积1016.282，建筑面积40322。建筑工程等级为二级、耐火等级为二级，合理使用年限为50年，屋面防水等级为二级。采用全现浇钢筋混凝土框架结构。层高为4.5m 2 设计参数（1）该建筑属于丙类建筑，重要性等级为二级；（2）该建筑位于地震区，【a】设防烈度为7度，设计地震分组为第二组，抗震等级为三级；（3）该建筑场地，【】类，地面粗糙度为b类； （4）建筑所在地区基本风压0.75kn/m2（5）该建筑横向承重框架，三跨，横向柱网尺寸分18组，

4、共8组；纵向6.6m.（6）活荷载标准值：屋面1.5 kn/m2，楼面均布活荷载 3.5 kn/m2 3 设计资料3.1建筑平面图（底层）3.2结构平面布置图采用主次梁、单向板布置【特别注意】 柱网尺寸共分10组，以上建筑平面图和结构平面布置图中的柱网间距只是其中一组，具体计算时，以规定的横向柱网尺寸为准。表 柱网尺寸组 别12345678910纵向开 间5700600063006600690066006300600069007200开间数8887778877横向边跨长6600690072007800810066006600720069007200中跨长84008100780078008100

5、780081007500750072003.3 建筑做法（1）屋面: 100厚钢筋混凝土楼板； 20-30厚1：8水泥炉渣找坡；20厚1：3水泥沙浆找平；配套基层及卷材胶结剂做结合层；合成高分子防水卷材做防水层；现浇40厚c20细石混凝土保护层。(2）楼面做法： 100现浇钢筋混凝土楼板； 15厚1：3水泥沙浆打底； 10厚水泥石渣，面层磨光打蜡，做成水磨石地面。（3）墙身做法：外墙和采用粉煤灰轻质砌块，外墙帖面采用无釉面砖，采用规格150mm150mm，先抹15厚1：3水泥砂浆找底并划毛，再用1：0.3：3水泥石灰混和沙浆满刮10厚于面砖背面贴于墙上；内墙面采用中级标准抹灰，由底层一层、中层

6、一层、面层一层构成：底层和中层采用16厚1：3的石磁沙浆，面层采用2.5厚石灰青罩面，总厚度18.5。3.4材料等级(1)柱： 采用c40 （ec1=3.25107kn/m2）(2)梁板：采用c30 （ec2=3.00107kn/m2）(3)钢筋：hpb300级钢筋，= =270n/mm2，hrb335级钢筋,=300n/mm2 ，hrb400级钢筋,=360n/mm2；注：宜优先选用hrb400级钢筋4、任务要求按分组情况，进行横向框架抗震设计。（1）提供手写计算书一份，页面：a4纸。内容包括：封面：统一格式（打印）结构设计说明；估计板、柱、梁的截面尺寸；计算简图；荷载计算：恒载、竖向活载、

7、风载地震作用计算分别采用2种方法或其一计算地震作用（此项是考核的重点之一）：（a）采用底部剪力法计算； （b）采用振型分解反应谱法计算内力计算和内力图，必须采用以下指定方法（手算必须完成）：（a）手算：恒载内力采用分层法；活载内力采用弯矩二次分配法；风载和地震作用内力采用d值法； （b）电算：采用结构力学求解器分别计算恒载、活载、风载和地震作用内力和楼层位移; （c）pkpm软件计算以上荷载内力和楼层位移。（d）手算、电算、pkpm计算的内力比较：针对典型楼层梁、柱的轴力、剪力和弯矩、位移，列表格比较三种计算方法内力和位移的异同，并分析原因。内力组合：只对一层框架的边梁、中梁；边柱、中柱进行非

8、抗震设计和抗震设计内力组合框架梁、柱配筋计算：按照抗震设计要求列表计算框架梁、柱配筋。（2）图纸：手工绘制一榀横向框架梁、柱的配筋图，图幅：a3 （图纸为考核的重点之一，应特别注意制图的规范要求；配筋图应注意抗震构造要求）（3）装订要求：封面、大作业评分表、任务书、目录、计算书正文、图纸（折成a4纸大小，附在计算书正文之后，单侧装订）5、完成时间 课程结束前。6、分组 按照：层高【13】-设防烈度【a、b】-场地类别【、】-柱网【110】分组。共120个题目。如：个人设计编号为：【1】-【b】-【】-1 目 录1工程概况与计算简图.（9）1.1工程概况.（9）1.2设计参数.（9）1.3设计资

9、料.（9） 1.3.1建筑平面图.（9） 1.3.2结构平面布置图.（10） 1.3.3建筑做法.（10） 1.3.4材料等级.（11）2梁、板、柱截面尺寸的初步确定.（12） 2.1初步估算梁、板截面尺寸.（12）2.1.1框架梁截面尺寸.（12）2.1.2框架柱截面尺寸.（12）3荷载标准值计算.（13）3.1恒载标准值计算.（13）3.2活载标准值计算.（15）3.3各层重力荷载代表值.（15）4刚度参数计算.（16）4.1梁的线刚度计算.（16）4.2柱的线刚度计算.（17）4.3横向框架柱侧移刚度值.（17） 5计算结构自振周期.（18）5.1顶点位移法计算基本周期.（18） 5.2

10、多遇水平地震作用计算.（18） 6水平作用下结构内力分析.（22）6.1反弯点高度计算.（22）6.2框架内力计算.（22） 6.3横向水平地震作用下的弯矩、剪力和轴力图.（23） 6.4风荷载计算.（25） 6.4.1风荷载作用下的内力计算.（25） 6.4.2横向风荷载作用下的弯矩、剪力和轴力图（左风）.（25） 7竖向作用下结构内力分析.（29） 8内力组合.（33） 9配筋计算.（37） 9.1框架柱截面设计.（37） 9.1.1轴压比验算.（37） 9.1.2 正截面受弯承载力计算.（37） 9.1.3垂直于弯矩作用平面的受压承载力计算.（38） 9.1.4斜截面受剪承载力计算.（3

11、9） 9.2框架梁截面设计.（40） 9.2.1框架梁的正截面受弯承载力配筋计算.（41） 9.2.2斜截面受剪承载力.（42） 9.3框架梁柱节点抗震验算.（43） 10施工图.（43） 1工程概况与计算简图1.1工程概况本工程为一中型商场。营业厅拟建四层。占地面积1056.052，建筑面积42242。建筑工程等级为二级、耐火等级为二级，合理使用年限为50年，屋面防水等级为二级。采用全现浇钢筋混凝土框架结构。层高为：底层4.5m，其余3.6m 1.2 设计参数（1）该建筑属于丙类建筑，重要性等级为二级；（2）该建筑位于地震区，【a】设防烈度为7度，设计地震分组为第二组，抗震等级为三级；（3）

12、该建筑场地，【】类，地面粗糙度为b类； （4）建筑所在地区基本风压0.75kn/m2（5）该建筑横向承重框架，三跨，横向柱网尺寸分18组，共8组；纵向6.6m.（6）活荷载标准值：屋面1.5 kn/m2，楼面均布活荷载 3.5 kn/m2 1.3 设计资料 1.3.1建筑平面图（底层）1.3.2结构平面布置图采用主次梁、单向板布置图1 框架结构计算简图1.3.3 建筑做法（1）屋面: 100厚钢筋混凝土楼板； 20-30厚1：8水泥炉渣找坡；20厚1：3水泥沙浆找平；配套基层及卷材胶结剂做结合层；合成高分子防水卷材做防水层；现浇40厚c20细石混凝土保护层。(2）楼面做法： 100现浇钢筋混凝

13、土楼板； 15厚1：3水泥沙浆打底； 10厚水泥石渣，面层磨光打蜡，做成水磨石地面。（3）墙身做法：外墙采用240mm蒸压加气混凝土砌块，外墙帖面采用无釉面砖，采用规格150mm150mm，专用砂浆为20厚，面砖为20厚；内墙采用240mm蒸压加气混凝土砌块，两边各一道20厚专用砂浆。女儿墙采用120mm厚蒸压加气混凝土砌块，两边各一道20厚专用砂浆。1.3.4材料等级(1)柱： 采用c30 （ec1=3.00107kn/m2）(2)梁板：采用c25 （ec2=2.80107kn/m2）(3)钢筋： hrb400级钢筋,=360n/mm2；图2 框架结构计算简图2梁、板、柱截面尺寸的初步确定2

14、.1初步估算梁、板截面尺寸因为横向柱距有7.2m，8.1m两种，故l1跨度8.1m，l2跨度7.2m；纵向主梁l3跨度6.6m。2.1.1框架梁截面尺寸主梁：高度:hb=（1/121/8）lb；宽度:bb=（1/31/2）hb； l1:hb=（1/121/8）8100=6751012，取hb=700；bb=（1/31/2）800=266400， 取bb=300； l2:hb=（1/121/8）7200=600900，取hb=700；bb=（1/31/2）700=266400， 取bb=300；l3:hb=（1/121/8）6600=550825，取hb=700；bb=（1/31/2）700=2

15、66400， 取bb=300；次梁：高度:hb=（1/151/10）lb；宽度:bb=（1/21/3）hb；l4：hb=（1/151/10）6600=400660，取hb=450； bb=（1/21/3）500=167250， 取bb=200； 板的最小厚度:h板l/40=2700/40=67.5mm，考虑到商场的承重及板中部分管道的埋设和各层统一，取h板=100mm。2.1.2框架柱截面尺寸 底层柱轴力估算:抗震等级为三级的框架柱的截面尺寸可由轴压比un=n/（acfc）0.85初步确定。估算柱的轴力设计值n，框架柱轴力设计值由竖向荷载作用下的轴力设计值nv并考虑地震作用下的影响由下公式可得

16、，n=（1.01.1nv）由本工程三级抗震等级框架。故取n=1.0nv（中柱）n=1.1nv（边柱）nv可根据柱支撑的楼板面积，楼层数及楼层上的竖向荷载，并考虑到分项系数1.2进行计算。楼层竖向荷载可按1218kn/m2计算（注:估算边柱轴力时，荷载取最大值，估算中柱轴力时最小值）。边柱:取楼层竖向荷载为18kn/m2，则楼层传来的边柱的竖向力为:6.67.2/2181.2=513.2kn中柱:取楼层竖向荷载为12kn/m2，则楼层传来的中柱的竖向力为:6.6（8.1+7.2）/2121.2=727.1kn底层边柱轴力设计值:n=1.1513.24=2258.1kn；底层中柱轴力设计值:n=1

17、.0727.14=2908.4kn。 估算柱的截面尺寸：边柱截面:，取；中柱截面: ，取；3.荷载标准值计算3.1 恒载标准值计算 屋面恒载标准值计算现浇40厚c20细石混凝土保护层 1kn/m2合成高分子防水卷材做防水层 0.4kn/m2配套基层及卷材胶结剂做结合层 0.1kn/m220厚1：3水泥沙浆找平 0.4kn/m220-30厚1：8水泥炉渣找坡 0.35kn/m2100mm 厚混凝土现浇板 0.125=2.5n/m2合计 4.75kn/m2 13层楼面恒载标注值计算10厚水磨石地面 0.65kn/ m215厚1：3水泥沙浆打底 0.3n/m2100现浇钢筋混凝土楼板 2.5kn/m

18、2 合计 3.45kn/m2 梁自重恒载标准值计算 截面尺寸： bh=300mm700mm 自重 kn/m 抹灰层：10mm厚混合砂浆 kn/m 合计 4.76kn/m 截面尺寸： bh=200mm450mm 自重 kn/m 抹灰层：10mm厚混合砂浆 kn/m 合计 1.90kn/m 柱自重恒载标准值计算 柱截面尺寸： bh=500mm700mm 自重 kn/m 抹灰层：10mm厚混合砂浆 kn/m合计 9.16kn/m 墙自重恒载标准值计算 内墙采用240mm蒸压加气混凝土砌块，两侧各抹20mm厚的专用砂浆 5.50.24+200.0202=2.12kn/m2外墙采用240mm蒸压加气混凝

19、土砌块，外墙帖面采用无釉面砖，先抹15厚1：3水泥砂浆找底并划毛，再用再用1：0.3：3水泥石灰混合砂浆满刮10厚于面砖背面贴于墙上： 0.0220+0.02020+0.245.5+0.02020=2.52kn/m2 女儿墙120mm厚蒸压加气混凝土砌块，两侧各抹18.5mm厚的混合砂浆 5.50.12+200.0202=1.46kn/m23.2 活荷载标准值计算 屋面及楼面活荷载标准值屋面 1.5kn/m2商场楼面 3.5kn/m23.3 各层重力荷载代表值1.屋面竖向恒载：4.751040=4940kn2.屋面竖向活载：1.51040=1560 kn3.楼面竖向恒载：3.451040=35

20、88kn4.楼面竖向活载：3.51040=3640kn5.梁柱自重： 梁柱自重计算编号截面(m2)长度(m)根 数每根重（kn）l10.30.78.18438.56l20.30.77.216434.27l30.30.76.628431.42l40.20.456.642412.54底柱0.50.65.2532148.09其它层柱0.50.63.632332.986墙体自重：（包括女儿墙和各种纵横隔墙） 墙体自重墙 体每片面积片 数重量女儿墙82.441120kn底层纵墙414.911013kn底层横墙309.131719kn2-4层纵墙294.061717kn2-4层横墙244.181570kn

21、 7荷载分层总汇 屋面重力荷载代表值gi=屋面恒载+50%屋面活荷载+纵横梁自重+楼面下半层的柱及纵横墙自重；g=4940+0.51560+2235.78+527.68+643.5+120=9247kn 各楼层重力荷载代表值gi=楼面恒荷载+50%楼面活荷载+纵横梁自重+楼面上下各半层的柱及纵横墙自重：2-3层：g=3588+0.53640+2235.78+1055.36+1287=9986kn1层：g=3588+0.53640+2235.78+1297.12+1509.5=10450 kn 总重力荷载代表值 =9247+99862+10450=39669 kn质点重力荷载值见下图：图3 质点

22、重力荷载图 4刚度参数计算 4.1梁的线刚度计算框架梁线刚度计算结果层号截面bh（）跨度l(m)混凝土等级弹性模量(kn/m2 )惯性矩（）边框架中框架1-40.30.78.1c25ec2=2.801070.0085750.01286444540.01715592840.30.77.2c25ec2=2.801070.0085750.01286518630.0171566694 4.2柱的线刚度计算框架柱线刚度计算结果层号截面bh（）混凝土等级弹性模量柱高惯性矩（）10.50.7c30ec1=3.00107kn/m25.250.01438171420.50.7c30ec1=3.00107kn/m

23、23.60.014311911730.50.7c30ec1=3.00107kn/m23.60.014311911740.50.7c30ec1=3.00107kn/m23.60.0143119117 4. 3横向框架柱的侧移刚度值层号层高柱ac（104）（1/m2）柱根数nd（104）楼层d（104）楼层d楼层（104）145边框架边柱0.6350.4318.170.43541.5316.12458.160305.34边框架中柱1.1790.5288.1741.8767.504中框架中柱1.5420.5778.17122.05124.612中框架边柱0.8160.4678.17121.66019

24、.92023.6边框架边柱0.4350.17911.910.92641.9747.89695.636344.29边框架中柱0.8340.29411.9143.24212.968中框架中柱1.0580.34611.91123.81645.792中框架边柱0.5600.21911.91122.41528.98033.6边框架边柱0.4350.17911.9141.9747.89695.636344.29边框架中柱0.8340.29411.9143.24212.968中框架中柱1.0580.34611.91123.81645.792中框架边柱0.5600.21911.91122.41528.9804

25、3.6边框架边柱0.4350.17911.9141.9747.89695.636344.29边框架中柱0.8340.29411.9143.24212.968中框架中柱1.0580.34611.91123.81645.792中框架边柱0.5600.21911.91122.41528.980 横向抗侧移刚度d值计算注：，ac，5计算结构自振周期5.1顶点位移法计算基本周期层次gi(kn)gi(kn)d (kn/m)(m)ui(m)49247924795.636 1040.00970.1285399861923395.636 1040.0201 0.11882 99862921995.636 104

26、0.03050.0987110450 39669 58.1601040.06820.0682结构基本自振周期考虑非结构墙影响折减系数t=0.6，则结构的基本自振周期为：=1.7t =1.70.6=0.36 所以本次计算取 t1=0.36s5.2多遇水平地震作用计算 底部剪应力法由于该工程所在地区抗震设防烈度为7度，场地土为类，设计地震分组为第二组，由抗震规范查得： max=0.08 tg=0.40s geq=0.85ge=0.8539669=33719kn 由于t1tg，故=0. 08t1=0.36s1.4tg=0.56s不需要考虑顶部附加水平地震作用的影响 如图所示，对于多质点体系，结构底部

27、总纵向水平地震作用标准值： fek=1geq=0.0833719=2698kn质点i的水平地震作用标准值，楼层地震剪力及楼层层间位移的计算见表层号gi(kn)hi(m)gihigihifi(kn)vi(kn)dui4924716.0514841441597996396395.6361040.00103998612.45124326806176995.6361040.0018299868.8588376573234295.6361040.00241104505.2554863356269858.1601040.0046 横向框架各层水平地震作用力和地震剪力见图 验算楼层最大位移与楼层层高之比：u

28、i/h=0.0046/4.5=23/225001/550，满足位移要求。 图4 横向框架各层水平地震作用力和地震剪力图6.水平作用下结构内力分析6.1 反弯点高度计算框架柱自柱底开始计算的反弯点位置与柱高之比y=y0+y1+y2+y3；y0，y1，y2，y3，可分别由规范查得，计算结果如下表所示。反弯点高度计算层数中柱边柱h/my0y1y2y3yyh/mh/my0y1y2y3yyh/m43.61.0580.4030000.4031.453.60.5600.3300000.3301.1933.61.0580.4500000.4501.623.60.5600.4000000.4001.4423.6

29、1.0580.50000-0.0070.4931.773.60.5600.50000-0.0500.4501.6215.251.5420.6000000.6003.155.250.8160.6500.02800.6783.56 6.2框架内力计算 为第i层第m根柱的抗侧移刚度，第i层剪力vim=，；，为梁柱线刚度比，具体计算方法查规范。框架柱端弯矩的计算结果如下表所示地震作用固端弯矩计算层号层高h(m)层间剪力（kn）b、c轴柱（中柱）d(kn/m)dvyhmc上mc下43.696395.6363.81638.521.0581.4582.8255.8533.6176995.6363.81670

30、.761.0581.62140.10114.6323.6234295.6363.81693.681.0581.77171.43165.8114.5269858.1602.05195.141.5423.15199.79299.69地震作用固端弯矩计算层号层高h(m)层间剪力（kn）a、d轴柱（边柱）d(kn/m)dvyhmc上mc下43.696395.6362.41524.080.5601.1958.0328.6533.6176995.6362.41544.230.5601.4495.5463.6923.6234295.6362.41558.550.5601.62115.9394.8514.52

31、69858.1601.66077.010.8163.56130.15274.166.3 横向水平地震作用下的弯矩、剪力和轴力图弯矩图：单位（knm）图5 水平地震作用下弯矩图剪力图：单位（kn）图6 水平地震作用下剪力图 轴力图：单位（kn）（对于柱，受压为正） 图7 水平地震作用下轴力图 6.4风荷载计算 风压标准值计算公式： 因为结构高度h=15.75m30m,可取=1.0;对于矩形平面，=1.3;可查表得到，将风荷载作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程表1，其中z为框架节点到室外地面高度，a为一榀框架各层节点的受风面积，计算结果见表2所示（左风）。层数a（）4 1.01.315.75

32、1.15 0.75 15.8417.76312.151.0623.7624.5628.551.0023.7623.1714.951.0044.554344图8 风荷载作用下结构计算简图6.4.1风荷载作用下的内力计算 为第i层第m根柱的抗侧移刚度，第i层剪力vim=，；，为梁柱线刚度比，具体计算方法查规范。框架剪力和柱端弯矩的计算结果如下表所示风荷载作用固端弯矩计算层号层高h(m)层间剪力（kn）b、c轴柱（中柱）d(kn/m)dvyhmc上mc下43.617.7612.4623.8165.331.0581.4511.468.2633.642.3212.4623.81612.701.0581.6225.1520.5723.665.4912.4623.81619.651.0581.7735.9634.7814.5108.937.4222.05132.551.5423.1568.36102.53风荷载作用固端弯矩计算层号层高h(m)层间剪力（kn）a、d轴柱（边柱）d(kn/m)dvyhmc上mc下43.617.7612