安徽理工大学抗震结构课程设计模板

1、1.工程概况1.1结构方案该全现浇框架结构处于8度（0.2g）设防区，建筑为六层，底层柱高4.2m，其他柱高为3.6m；场地为II类场地，地震分组为第二组。根据“抗震规范”第6.1.2条，确定结构抗震等级。该建筑开间进深层高较大，根据“抗震规范”第6.1.1条，全现浇框架结构体系选择大柱网布置方案。考虑本工程楼面荷载较大，对于防渗、抗震要求较高，为了符合适用、经济、美观的原则和增加结构的整体性及施工方便，采用整体现浇梁板式楼盖。根据工程地质条件，考虑地基有较好的土质，地耐力高，采用柱下独立基础，并按“抗震规范”第6.1.14条设置基础系梁。1.2结构布置及梁柱截面 结构布置见图11.3梁柱截面

2、尺寸：框架梁，柱截面尺寸见下表构件编号计算跨度L(mm)h=(1/81/12)L(mm)b=(1/21/3)h(mm)横向框架梁L16600650250纵向框架梁L26000600250L34000600250底层框架柱它层框架柱Z23600500500 图2 梁柱界面尺寸2.重力荷载代表值的计算资料准备：查荷载规范可取：2.1屋面荷载标准值：屋面恒载标准值 ： 5.95 KN屋面活载标准值（不上人）： 0.5 KN/m2屋面雪荷载标准值： 0.75 KN/m22.2楼面荷载标准值楼面恒载标准值 3.80 KN/m2楼面活载标准值 2.50 KN/m22.3梁柱自重：

3、构件编号截面（m2）长度（m）线荷载（KN/m）每根重量（KN）每层根数（个）每层总重（KN）L10.25*0.656.14.06252616208L20.25*0.65.53.7521.7515326.25L30.25*0.453.53.759.38656.28Z10.55*0.554.27.562531.7624762.24Z2 0.5*0.53.66.2522.524540 2.4墙体 (1)第一层 内墙总重 6.6*4*5.96=157.344KN外墙总重 90.4*6.84=618.336KN楼面面积 422.4m2楼面恒载 3.8*422.4=1605.12 KN楼面活载 2.5*

4、422.4= 1056.00KN一层重力代表值注：梁柱剩上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05。 (2)第二至五层内墙总重 6.6*8*4.95=261.36 KN外墙总重 90.4*6.84=618.336KN楼面面积 422.4 m2 楼面恒载 3.8*422.4=1605.12 KN楼面活载 2.5*422.4=1056.00 KN二至五层重力代表值注：梁柱剩上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05。 (3)第六层外墙总重 90.4*3.6=325.44KN屋面面积 422.4 m2 屋面恒载 422.4*5.95=2513.28 KN屋面活载 422.4*0.5=21

5、1.20 KN屋面雪荷载 422.4*0.75= 316.80KN第六层重力代表值3.结构自震周期计算3.1横梁线刚度i b的计算：类别Ec（KN/m2）B×h（m×m）I0（m4）l（m）EcI0/l（KN·m）1.5EcI0/l（KN·m）2EcI0/l（KN·m）AB跨、BC跨4.0×1070.25×0.655.72×10-36.32.6×1043.9×1045.2×1043.2柱线刚度i c的计算：层次hc（m）Ec（KN/m2）b×h（m×m）Ic（m4）

6、EcIc/h（KN·m）14.23.0×1070.55×0.557.63×10-35.45×1042-63.63.0×1070.5×0.55.21×10-34.34×1043.3各层横向侧移刚度计算： (D值法)(1)第一层、A-1、A-8、C-1、C-8（4根）K=3.9/5.45=0.72ac=(0.5+K)/(2+K)=0.45Di1=ac×12×Kc/h2=0.45×12×5.45×104/4.22=16683.7 KN/m、A-2、A-3、A-4

7、、A-5、A-6、A-7、D-2、D-3、D-4、D-5、D-6、D-7（12根）K=5.2/5.45=0.95ac=(0.5+K)/(2+K)=0.5Di2=ac×12×Kc/h2=0.5×12×5.45×104/4.22=18537.4 KN/m、B-1、B-8 （2根）K=（3.9+3.9）/5.45=1.43c=(0.5+K)/(2+K)=0.56Di2=ac×12×Kc/h2=0.56×12×5.45×104/4.22= 20761.9KN/m、B-2、B-3、B-4、B-5、B-6、

8、B-7（6根）K=（5.2+5.2）/5.45=1.91c=(0.5+K)/(2+K)=0.62Di2=ac×12×Kc/h2=0.62×12×5.45×104/4.22=22986.39 KN/mD1=16683.7×4+18537.4 ×12+20761.9×2+22986.39×6 =535360.54 KN/m(2)第二至六层、A-1、A-8、C-1、C-8（4根）K=3.9×2/（4.34×2）=0.9ac=K/(2+K)=0.31Di1=ac×12×Kc

9、/h2=0.31×12×4.34×104/3.62= 12457.41KN/m、A-2、A-3、A-4、A-5、A-6、A-7、D-2、D-3、D-4、D-5、D-6、D-7（12根）K=5.2×2/（4.34×2）=1.2ac=K/(2+K)=0.375Di2=ac×12×Kc/h2=0.375×12×4.34×104/3.62=15069.44 KN/m、B-1、B-8 （2根）K=（3.9+3.9）×2/(4.34×2)=1.8ac=K/(2+K)=0.47Di3=ac

10、×12×Kc/h2=0.47×12×4.34×104/3.62=18887.03 KN/m、B-2、B-3、B-4、B-5、B-6、B-7（6根）K=（5.2+5.2）×2/(5.45×2)=1.9ac=K/(2+K)=0.49Di4=ac×12×Kc/h2=0.49×12×4.34×104/3.62= 19690.74 KN/mD26=12457.41×4+15069.44 ×12+18887.03 ×2+19690.74×6 =38

11、6581.42 KN/m基本自振周期T1（s）可按下式计算：T1=1.7T （uT）1/2注：uT假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而算得的结构顶点位移。T结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取0.6。uT按以下公式计算：VGi=Gk（u）i= VGi/D ij uT=（u）k注：D ij 为第i层的层间侧移刚度。（u）i为第i层的层间侧移。（u）k为第k层的层间侧移。s为同层内框架柱的总数。结构顶点的假想侧移计算过程见下表，其中第六层的Gi为G6和Ge之和。结构顶点的假想侧移计算层次Gi（KN）VGi（KN）D i（KN/m）ui（m）ui（m）63102.72

12、3547.89386581.420.0090.21254199.778219.13386581.420.0210.20344199.7712890.37386581.420.0320.18234199.7717561.61386581.420.0450.1524199.7722232.85386581.420.0580.10614329.5327038.217535360.540.050.05T1=1.7T （uT）1/2 =1.7×0.6×(0.212)1/2=0.45 (s) 4.水平地震作用计算本结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故

13、可用底部剪力法计算水平地震作用，即：4.1结构等效总重力荷载代表值GeqGeq=0.85Gi=0.85×（4329.53+4199.77×4+3102.72）= 24231.33（KN）4.2计算水平地震影响系数1查表得二类场地近震特征周期值Tg=0.40s。查表得设防烈度为8度的max=0.161=（Tg/T1）0.9max=（0.4/0.47）0.9×0.16=0.1384.3结构总的水平地震作用标准值FEkFEk=1Geq=0.138×22982.48=3171.58（KN）因1.4Tg=1.4×0.4=0.56s>T1=0.47s

14、，所以不用考虑顶部附加水平地震作用。各质点横向水平地震作用按下式计算： Fi=GiHiFEk/（GkHk）地震作用下各楼层水平地震层间剪力Vi为 Vi=Fk（i=1，2，n）计算过程如下表：各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次Hi（m）Gi（KN）GiHi（KN·m）GiHi/GjHjFi（KN）Vi（KN）622.23102.7268880.3840.223707.113037.5518.64199.7778115.7220.253768.62330.394154199.7762996.550.204614.881561.79311.44199.7747877.380.1

15、55461.16946.9127.84199.7732758.2060.106307.44485.7514.24329.5318184.0260.0588178.31178.31 308812.268各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见图2 5.多遇水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移（u）i和顶点位移u i分别按下列公式计算：（u）i = Vi/D iju i=（u）k各层的层间弹性位移角e=（u）i/hi，根据抗震规范，考虑砖填充墙抗侧力作用的框架，层间弹性位移角限值e<1/550。计算过程如下表：横向水平地震作用下的位移验算层次Vi（KN）D i（

16、KN/m）（u）i （m）ui（m）hi（m）e=（u）i /hi6707.11386581.420.001830.03063.61/196751475.71386581.420.00380.02883.61/94742090.59386581.420.00540.0253.61/66732551.75386581.420.00660.01963.61/60222859.19386581.420.00730.0133.61/57513037.5535360.540.00570.00574.21/736由此可见，最大层间弹性位移角发生在第二层，1/575<1/550，满足规范要求。6.水平

17、地震作用下框架内力计算6.1框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算：Vij=DijV i /DijMbij=Vij*yh Muij=Vij（1-y）hy=yn+y1+y2+y3注：yn框架柱的标准反弯点高度比。 y1为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值。 y2、y3为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。 y框架柱的反弯点高度比。底层柱需考虑修正值y2，第二层柱需考虑修正值y1和y3，其它柱均无修正。下面以轴线横向框架内力的计算为例：各层柱端弯矩及剪力计算（边柱）层次hi（m）Vi（KN）D ij（KN/m）边 柱Di1（KN/m）Vi1（KN）kyMbi1（KN·m）Mui1K

18、N·m）63.6707.11386581.4215069.4427.561.20.3534.7364.5053.61475.71386581.4215069.4457.531.20.482.84124.2643.62090.59386581.4215069.4481.51.20.45132.03161.3733.62551.75386581.4215069.4499.471.20.45161.14196.9523.62859.19386581.4215069.44111.451.20.50200.61200.6114.23037.5535360.5418537.4105.20.950

19、.65287.20154.65例：第六层边柱的计算： Vi1=15069.44×707.11/386581.42=27.56（KN） y=yn=0.35（m） （无修正） Mbi1=27.56×0.35×3.6=34.73（KN·m） Mui1=27.56×（1-0.35）×3.6=64.5（KN·m）各层柱端弯矩及剪力计算（中柱）层次hi（m）Vi（KN）D ij（N/mm）中 柱Di2（N/mm）Vi2（KN）kYM bi2（KN·m）Mui2（KN·m）63.6707.11386581.421969

20、0.7436.021.90.4051.8777.8053.61475.71386581.4219690.7475.171.90.45121.78148.8443.62090.59386581.4219690.74106.491.90.45172.51210.8533.62551.75386581.4219690.74129.971.90.50233.95233.9523.62859.19386581.4219690.74145.631.90.50262.13262.1314.23037.5535360.5422986.39130.421.910.55301.27246.496.2梁端弯矩、剪力

21、及柱轴力分别按以下公式计算： Mlb=ilb（Mbi+1，j + Mui，j）/（ilb+ irb） Mrb=irb（Mbi+1，j + Mui，j）/（ilb+ irb） Vb=（Mlb+ Mrb）/ l Ni=（Vlb- Vrb）k具体计算过程见下表：梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算层次边梁柱轴力MlbMrblVb边柱N中柱N663.937.26.615.8-14.69-29.385157.3699.836.639.0-45.86-91.724242.26163.326.663.6-96.36-192.723326.58201.296.683.3-164.86-329.722359.75246.576.695.2-240.41-480.821353.82252.786.695.2-296.95-593.90具体内力图见图3 图3（a) 图3(b) 7.设计体会 一周的课程设计很快就结束了，通过本周的努力，我学会了抗震结构设计的一般程