高层抗震课程设计课件

1、高层抗震课程设计目 录第1章 建筑、结构说明11.1工程概况11.2结构说明11.3气象资料2第2章 重力荷载代表值与地震作用计算32.1荷载计算32.2地震作用及侧移计算32.3梁柱线刚度计算52.4水平地震作用及楼层地震剪力计算72.5水平地震作用下B轴平面框架内力计算8第3章 风荷载下框架内力及侧移计算93.1楼层风荷载计算93.2竖向荷载下框架内力计算10第4章 框架内力组合计算194.1内力换算194.2横向框架梁柱内力组合19第5章 框架梁柱截面配筋设计255.1 梁截面设计255.2柱截面设计28第1章 建筑、结构说明1.1工程概况 （1）本工程为教学楼，现浇钢筋混凝土框架结构,

2、建筑设防类别为丙类； （2）本工程方案总层数为二层，一层柱高为5.2m，二层柱高为3.6m，屋面无突出结构； （3）本工程建筑面积为：。（4）楼面做法：30mm厚水泥砂浆面层，110mm厚钢筋混凝土现浇板，20mm厚混合砂浆抹灰。（5）屋面做法：改性沥青防水卷材（四层做法，一毡二油上铺小石子）20mm厚水泥砂浆找平层100mm厚水泥珍珠岩制品保温层20mm厚水泥砂浆找平层120mm厚现浇混凝土结构层20mm厚混合砂浆抹灰（6） 墙体做法：200mm厚非承重空心砖20mm厚石膏砂浆双面粉刷窗户采用钢玻璃窗，高度均为2200mm1.2结构说明（1）该全现浇框架结构处于7度（0.10g），类场地，地

3、震分组为第一组。建筑为两层，一层柱高：5.2m，二层柱高：3.6m。该建筑开间进深层高较大，全现浇框架结构体系选择大柱网布置方案。 （2）本工程采用现浇钢筋混凝土框架结构，内墙采用非承重空心砖（，重度；） （3）材料：混凝土强度等级：梁、板、柱均为C30；纵筋采用HRB 400或HRB 335钢筋，箍筋筋采用HPB300或HRB335钢筋，板筋采用HPB300或HRB335钢筋。（4）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。（5）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，基础高

4、度0.5m，基础埋深1.2m。1.3气象资料南昌市50年一遇基本风压值为，基本雪压值为，地面粗糙度为B类。第2章 重力荷载代表值与地震作用计算2.1荷载计算1. 恒荷载标准值计算屋面荷载 改性沥青防水卷材 20mm厚水泥砂浆找平层 100mm厚水泥珍珠岩制品保温层 20mm厚水泥砂浆找平层 120mm厚现浇混凝土结构层 20mm厚混合砂浆 合计： 2）楼面层恒荷载30mm厚水泥砂浆面层 110mm钢筋混凝土现浇板 20mm厚混合砂浆抹灰 合计： 3） 墙体200mm厚非承重空心砖 20mm厚石膏砂浆双面粉刷 钢玻璃窗 合计： 基本雪压标准值 2.2地震作用及侧移计算本建筑高度，以剪切变形为主，

5、质量和刚度沿高度均匀分布，可采用底部剪力法计算水平地震作用。1. 重力荷载代表值的计算根据现行建筑抗震设计规范GB50011-2010，本结构重力荷载代表值的计算如下：屋面重力代表值=结构和构配件自重标准值+0.5倍雪荷载标准值楼面重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5倍楼面活荷载标准值结构和构配件自重取楼面上、下各半层层高范围内的结构及构配件自重，计算结果见图2-1。屋面层重力荷载代表值=屋面荷载+横梁荷载+纵向连系梁荷载+1/2墙体荷载+1/2柱荷载+1/2雪荷载所以有：屋面荷载=边跨横梁荷载=中跨横梁荷载=纵向连系梁荷载= 纵向墙体荷载=横向墙体荷载=窗荷载=1/2墙体与窗总荷载

6、： 1/2柱荷载=雪荷载=所以屋面层重力荷载代表值为楼面层重力荷载代表值=楼面荷载+横梁荷载+纵向连系梁荷载+墙体荷载+柱荷载楼面荷载=边跨横梁荷载=中跨横梁荷载=纵向连系梁荷载=梁总荷载=纵向墙体荷载=横向墙体荷载=窗荷载=1/2墙体与窗总荷载： 1/2柱荷载=1/2楼面活荷载=所以有2.3梁柱线刚度计算1） 梁的线刚度计算。边跨梁为中跨梁为2）柱的线刚度。首层柱为其他层柱为3）柱的侧移刚度D的计算。计算过程见表2-2、表2-3表2-1 底层D值计算D中柱（22根）边柱（22根）注： 表2-2 2层D值计算D中柱（22根）12078边柱（22根）6777注：4）框架自振周期的计算 根据能量法

7、，计算自振周期。楼间侧移计算见表2-4.表2-3 楼间侧移计算层次楼层重力荷载楼层剪力楼间侧移刚度层间位移楼间侧移2533453342626580.02030.052317957132914148100.03200.0320由公式得2.4水平地震作用及楼层地震剪力计算该工程所在地区抗震设防烈度为7度，场地土为类，设计地震分组为第一组，场地特征周期值，水平地震影响系数最大值，故不需考虑顶部附加水平地震作用。结构阻尼比，衰减指数，阻尼调整系数结构等效重力荷载：结构底部剪力：质点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过程见表2-5。表2-4 层253348.846939.288315

8、.67137134148100.001179575.241376.462913422626580.003续表2-4 层号/mm层高/mm层间相对位移角侧移验算剪重比验算2136001/3600满足100.0满足1352001/1733满足132.1满足0.016首层 二层2.5水平地震作用下B轴平面框架内力计算根据水平地震作用下楼层层间剪力计算结果，利用D值法计算得结构内力图见表2-5和表2-6。表2-5 A、D轴框架柱剪力和柱端弯矩和侧移得计算层号 单位23.664.823771067770.18011.70.451.6218.9523.1715.21222387856760.23829.0

9、0.552.8682.9467.86注：为修正的反弯点高度，其中表2-6 B、C轴框架柱剪力和柱端弯矩和侧移得计算层号单位23.664.8237710241560.6414150.401.4459.7689.6415.212223878125260.52564.10.572.96189.74143.33由此画出水平地震作用下内力图，见附图1。第3章 风荷载下框架内力及侧移计算3.1楼层风荷载计算1.对于本建筑，将计算单元范围内外墙均布风荷载，华为等量楼面处集中风荷载，计算结果见表3-1。表3-1 楼层风荷载计算楼层21.03.604.7411.05.23.611.582.框架柱侧移验算根据表3

10、-1的计算结果，可算出楼层层间剪力，进而计算楼层层间相对位移，楼层位移计算结果见表3-2.表3-2 框架侧移计算层号层间剪力总侧移层高层间位移控制单位24.74 6.56 0.0720.45836001/42353116.324.230.3860.38652001/21311根据表3-2的计算结果，本框架结构在风荷载作用下楼层层间相对位移和楼层总位移均满足规范要求。3.风荷载作用下框架内力计算根据风荷载作用下楼层层间剪力计算结果，利用D值法计算得结构内力图见图3-3和图3-4。表3-3 A、D轴框架柱剪力和柱端弯矩和侧移得计算层号单位23.64.743771067770.1800.850.45

11、1.621.381.6815.216.322387856760.2383.880.552.8611.109.08注：为修正的反弯点高度，其中表3-4 B、C轴框架柱剪力和柱端弯矩和侧移得计算层号单位23.64.7437710241560.6413.020.401.444.356.5215.216.3223878125260.5258.570.572.9625.3719.16由此画出风荷载下内力图，见附图2。3.2竖向荷载下框架内力计算1） 竖向荷载的导荷方式图取本结构图中的8轴进行计算，计算单元如任务书上所示。2） 荷载计算根据框架的受荷范围，计算框架梁和柱的荷载，分别得到竖向永久荷载和可变荷

12、载下结构图的计算简图，见图3。3） 内力计算先利用力学方法求出梁的固端弯矩，而后用弯矩二次分配法计算各杆端弯矩，绘出框架在竖向荷载作用下的内力图。1 恒载作用下结构计算8轴顶层边跨板有效 线荷载 8轴顶层中跨板有效 线荷载 8轴底层边跨板有效 线荷载 8轴底层中跨板有效 线荷载 8轴顶层边跨板有效 荷载 8轴顶层中跨板有效 荷载 8轴底层边跨板有效 荷载 8轴底层中跨板有效 荷载 边跨横梁自重 中跨横梁自重 纵向连系梁自重 综上：顶层边柱所受集中荷载 顶层中柱所受集中荷载 底层边柱所受集中荷载 底层中柱所受集中荷载 活荷载作用下结构计算8轴顶层边跨板有效 线荷载 8轴顶层中跨板有效 线荷载 8

13、轴底层边跨板有效 线荷载 8轴底层中跨板有效 线荷载 8轴顶层边跨板有效 荷载 8轴顶层中跨板有效 荷载 8轴底层边跨板有效 荷载 8轴底层中跨板有效 荷载 综上：顶层边柱所受集中荷载 顶层中柱所受集中荷载 底层边柱所受集中荷载 底层中柱所受集中荷载 4） 恒载作用下弯矩图计算顶层恒载作用下 梯形 等效均布荷载恒载作用下 三角形 等效均布荷载 首层恒载作用下 梯形 等效均布荷载 恒载作用下 三角形 等效均布荷载 由此求出固端弯矩。5） 活载作用下弯矩图计算顶层 梯形 等效均布荷载 三角形 等效均布荷载 底层 梯形 等效均布荷载 三角形 等效均布荷载 33恒载作用下顶层弯矩计算表3-5 顶层弯矩

14、计算节点ABEFGHDC杆端AEBFEAEFFEFBFGGFGCGHHGHDDHCG分配系数/0.4500.5500.3700.3060.3240.3240.3060.3700.5500.450/固端弯矩-56.3856.38-5.725.72-56.3856.38H-15.50-31.01-25.37-8.46G8.3621.4420.2424.4812.246.75F-6.02-10.92-21.84-18.06-19.12-9.56E10.1030.2937.0218.51F-2.83-3.43-6.85-5.66-6.00-3.00G2.044.073.844.652.331.28H-

15、4.01-8.01-6.56-2.19G0.651.301.231.480.74F-0.27-0.50-0.99-0.82-0.87-0.44E0.591.772.161.08最终弯矩10.69-9.1232.06-32.0646.29-24.54-20.6620.6625.31-45.9832.67-31.93-10.658.03恒载作用下底层弯矩计算表3-6 底层弯矩计算节点EFGH杆端EAEIEFFEFBFJFGGFGCGKGHHGHDHL分配系数0.2380.3450.4170.3050.1750.2520.2680.2680.1750.2520.3050.4170.2380.345固

16、端弯矩-45.0445.04-4.604.60-45.0445.04H-9.39-18.78-10.72-15.54G6.6813.358.7212.5615.207.60F-7.19-14.37-8.25-11.87-12.63-6.32E12.4318.0221.7810.89F-1.66-3.32-1.91-2.74-2.92-1.46G1.052.091.361.962.371.19H-1.84-3.67-2.09-3.03G0.250.500.320.460.560.28F-0.20-0.40-0.23-0.33-0.35-0.18E0.440.640.780.39最终弯矩12.87

17、18.66-31.5337.85-10.39-14.94-12.5212.5210.414.98-38.1431.66-12.81-18.57续表续表 3-6 底层弯矩计算节点ABCDIJKL杆端AEBFCGDHIEJFKGLH分配系数/H-5.36-7.77G4.366.28F-4.13-5.94E6.229.01F-0.96-1.37G0.680.98H-1.05-1.52G0.160.23F-0.12-0.17E0.220.32最终弯矩6.44-5.215.20-6.419.33-7.487.49-9.29由此可画出恒载作用下框架内力图，见附图4。活载作用下顶层弯矩计算表3-7 顶层弯矩

18、计算节点ABEFGHDC杆端AEBFEAEFFEFBFGGFGCGHHGHDDHCG分配系数/0.4500.5500.3700.3060.3240.3240.3060.3700.5500.450/固端弯矩-4.924.92-0.490.49-4.924.92H-1.36-2.71-2.21-0.74G0.941.881.772.141.070.59F-0.64-1.00-1.99-1.64-1.74-0.87E1.332.663.261.63F-0.17-0.20-0.60-0.50-0.53-0.27G0.190.370.350.420.210.11H-0.35-0.70-0.58-0.19

19、最终弯矩1.33-0.812.66-2.663.77-2.14-1.631.602.12-3.773.07-2.79-0.930.70活载作用下底层弯矩计算表3-8 底层弯矩计算节点EFGH杆端EAEIEFFEFBFJFGGFGCGKGHHGHDHL分配系数0.2380.3450.4170.3050.1750.2520.2680.2680.1750.2520.3050.4170.2380.345固端弯矩-19.7319.73-1.941.94-19.7319.73H-4.12-8.23-4.70-6.81G2.945.873.835.526.683.34F-3.16-6.32-3.63-5.2

20、2-5.56-2.78E5,457.909.554.78F-0.73-1.46-0.84-1.20-1.31-0.66G0.460.920.600.871.050.53H-0.81-1.61-0.92-1.34最终弯矩5.457.90-14.0716.18-4.47-6.42-5.295.294.436.39-16.9313.77-5.62-8.15续表续表3-8 底层弯矩计算节点ABCDIJKL杆端AEBFCGDHIEJFKGLH分配系数/H-2.35-3.41G1.922.76F-1.82-2.61E2.733.95F-0.42-0.60G0.300.44H-0.46-0.67最终弯矩2.

21、73-2.242.22-3.253.95-3.213.20-4.08由此可画出活载作用下框架内力图，见附图5。6）弯矩调幅对竖向荷载下梁端和跨中弯矩进行条幅，调幅系数取0.85。第4章 框架内力组合计算4.1内力换算 组合之前，先将各种情况下的轴线处内力（弯矩、剪力）换算至柱边。1） 内力组合本框架的最不利组合考虑三种：非地震作用下的基本组合2种和地震作用效应与其他效应组合1种。内力符号规定方面：弯矩M以顺时针为正，逆时针为负。剪力V以使杆件产生顺时针转动趋势为正，使杆件产生逆时针转动趋势为负。轴力以受压为正，受拉为负。2） 弯矩调幅对竖向荷载下梁端和跨中弯矩进行条幅，调幅系数取0.85。表4

22、-1 弯矩调幅计算荷载种类杆件跨向弯矩标准值调幅系数调幅后弯矩标准值恒载顶层AB-37.79-41.1349.060.85-32.12-34.9641.70BC-18.249.66-18.240.85-15.508.21-15.50首层AB-35.99-29.2540.630.85-30.59-24.8634.54BC-10.083.18-10.080.85-8.572.70-8.57活载顶层AB-4.83-2.474.990.85-4.11-2.104.24BC-0.620.11-0.620.85-0.530.09-0.53首层AB-14.62-14.0716.430.85-12.43-11

23、.9613.97BC-5.29-2.38-5.290.85-4.50-2.02-4.503）一般组合采用三种组合形式 可变荷载效应控制： 1.2恒+1.4活； 1.2恒+0.9（活+风）*1.44）永久荷载效应控制：1.35恒+0.7*1.4活=1.35恒+活4.2横向框架梁柱内力组合杆件跨向截面内力荷载种类内力组合恒载活载风载1.2恒+1.4活1.2恒+0.9(1.4活+1.4风)1.35恒+活左风右风左风右风顶层横梁AB跨梁左端M-32.12-4.11-1.681.68 -44.28 -45.84 41.61 -47.47 V55.95.00-0.910.9174.08 72.1174.4

24、1 80.47跨中M-34.96-2.100.99-0.99-44.89-43.35 -45.85 -49.30 梁右端M41.704.243.66-3.66 55.9859.99 50.77 60.54 V-59.25-5.050.91-0.91-78.17-76.32 -78.61 -85.04 BC跨梁左端M-15.50-0.53-3.163.16-19.34-23.25 -15.29 -21.46 V12.951.10-2.382.3817.0813.93 19.92 18.58跨中M8.210.09 0.000.009.989.979.97 11.17梁右端M-15.50-0.53

25、3.16-3.16-19.34-15.29-23.25-21.46 V-12.95-1.102.38-2.38-217.08 -13.93-19.92-18.58 首层横梁AB跨梁左端M-30.59-12.43-10.4610.46-54.11-66.55 -39.19 -53.73 V45.3319.89-3.913.9182.2474.49 84.35 81.09跨中M-24.86-11.961.04-1.04 -46.58-43.59-46.21-45.52梁右端M34.5413.9712.54-12.5462.2174.85 43.25 60.60V-46.67-20.673.91-3

26、.91-84.94-77.12-86.97 -83.67 BC跨梁左端M-8.57-4.50-10.9710.97-16.58-29.78-2.13 -16.07 V10.414.39-8.288.28 18.647.59 28.46 18.44 跨中M-2.70-2.020.000.00-6.07-5.79 -5.79-5.67梁右端M-8.57-4.5010.97-10.97-16.58 -2.13-29.78-16.07 V-10.41-4.398.28-8.28-18.64 -7.59-28.46-18.44表4-2 横向框架梁内力组合（一般组合） （单位 M：kN.m V：kN ）表

27、4-3 横向框架梁内力组合（考虑地震组合）杆件跨向截面内力荷载种类内力组合恒载0.5(雪+活)地震作用1.2恒+0.5(雪活)+1.3地震作用向左向右向左向右顶层横梁AB跨梁左端M-32.12-2.06 23.17-23.17 -10.90-71.14V55.92.50-12.0812.0854.3885.78跨中M-34.96-1.05-12.3212.32 -59.23-27.20 梁右端M41.702.12-47.8047.80-9.56114.72 V-59.25-2.5312.08-12.08-58.43-89.84 BC跨梁左端M-15.50-0.2741.84-41.8434.9

28、5-73.83V12.950.55-31.5831.58-24.8557.25 跨中M8.210.05 009.919.91 梁右端M-15.50-0.27-41.8441.84-73.8334.95V-12.95-0.5531.58-31.5824.85-57.25首层横梁AB跨梁左端M-30.59-6.2286.81-86.8168.68-157.03V45.339.95-33.2133.2123.16109.51跨中M-24.86-5.98-10.7410.74 -50.9723.05梁右端M34.546.99-108.29108.29-90.94190.61 V-46.67-10.34

29、33.21-33.21 -25.24-111.59 BC跨梁左端M-8.57-2.2594.80-94.80110.26-136.22 V10.412.20-71.5571.55-77.88108.15跨中M-2.70-1.0100-4.45-4.45梁右端M-8.57-2.25-94.8094.80-136.22110.26V-10.41-2.2071.55-71.55 77.88-108.15 表4-4 横向框架柱内力组合(一般组合)杆件跨向截面内力荷载种类内力组合|Mmax|及相应的NNmin及相应的MNmax及相应的M恒载活载风载1.2恒+1.4活1.2恒+0.9(1.4活+1.4风)

30、1.35恒+活左风右风左风右风顶层柱A柱柱顶M 37.79 4.83 1.68 -1.68 52.1153.5549.3255.4055.4053.5555.40N139.39 11.61 -0.91 0.91 183.52180.75183.04 199.79199.79180.75199.79柱底M 25.66 9.47 -1.38 1.38 44.0540.99 44.4644.1144.4640.9944.11N157.62 11.61 -0.91 0.91205.40202.63 204.92224.40204.92202.63224.40B柱柱顶M -29.73 -4.37 6.5

31、2 -6.52 -41.79-32.97 -49.40-44.51 -49.40-32.97-44.51N186.87 11.79 -1.47 1.47240.75237.25240.95264.06 240.95237.25264.06柱底M -12.64 -6.22 -4.35 4.35 -23.88-28.49-17.52 -23.28 -28.49-28.49-23.28N 205.10 11.79 -1.47 1.47 262.63259.12262.83288.68 259.12259.12288.68首层柱A柱柱顶M 10.33 5.13 9.08 -9.08 19.5830.3

32、07.4219.0830.3030.3019.08N 271.24 57.94 -4.82 4.82 406.60239.42404.57424.11 239.42239.42424.11柱底M6.44 1.33 -11.10 11.10 9.59-4.58 23.39 10.02 23.39-4.5810.02N 297.57 57.94 -4.82 4.82 438.20424.02436.16459.66436.16424.02459.66B柱柱顶M -17.91 -5.14 19.16 -19.16 -28.69-3.83-52.11 -29.32-52.11-3.83-29.32N

33、354.79 58.84 -10.66 10.66 508.12486.08 512.94 537.81 512.94486.08537.81柱底M -5.21 -0.81 -25.37 25.37 -7.39-39.24 24.69 -7.84-39.24-39.24-7.84N 381.12 58.84 -10.66 10.66 539.72518.05 544.91573.35518.05518.05573.35表4-5 横向框架柱内力组合(考虑地震组合)杆件跨向截面内力荷载种类内力组合±|Mmax|及相应的NNmin及相应的MNmax及相应的M恒载0.5(雪+活)地震作用1.

34、2恒+0.5(雪活)+1.3地震作用向左向右向左向右顶层柱A柱柱顶M 37.79 2.4223.17 -23.17 78.3718.1378.3778.3718.13N 139.39 5.81-12.08 12.08158.54189.94 158.54158.54189.94柱底M 25.66 4.74-18.95 18.9511.8561.12 61.1211.8561.12N 157.62 5.81-12.0812.08180.41211.82211.82180.41211.82B柱柱顶M -29.73 -2.1989.64-89.6478.23-154.84-154.8478.23-1

35、54.84N 186.875.90-31.5831.58190.27272.38272.38190.27272.38柱底M -12.64 -3.11-59.7659.76-96.5958.79-96.59-96.5958.79N 205.105.90-31.5831.58212.15294.25212.15212.15294.25首层柱A柱柱顶M 10.33 2.5767.86-67.86103.70-72.74103.70103.70-72.74N 271.24 28.97-45.2945.29301.38419.13 301.38301.38419.13柱底M 6.44 0.67-82.9

36、482.94 -99.29116.35116.35-99.29116.35N 297.57 28.97-45.2945.29332.97450.73 450.73332.97450.73B柱柱顶M -17.91 -2.57 143.33-143.33161.75-210.91-210.91161.75-210.91N 354.79 29.20-102.93102.93326.98594.60 594.60326.98594.60柱底M -5.21 -0.41-189.74189.74-398.69239.92-398.69-398.69239.92N 381.12 29.20-102.9310

37、2.93358.58626.19358.58358.58626.19第5章 框架梁柱截面配筋设计5.1 梁截面设计表5-1 横梁AB、BC跨正截面受弯承载力计算层混凝土强度等级b×h(mm2)截面位置组合内力柱边截面弯矩(kN.m)h0(mm) (mm2)实际选用(mm2)备注M(kN.m)V(kN)顶层C30250×600A2支 座-47.4780.47-47.475600.04230.0432288.29616,As=12060.35跨 中-49.30-49.305600.04400.0450300.30616,As=12060.35B2支座左60.54-85.0460.545600.05400.0555370.37616,As=12060.35250×400B2支座右-21.4618.58-21.463600.04630.0474203.35216,As=4020.35跨 中-11.17-11.173600.02410.0244104.68216,As=4020.35C2支座左-21.46-18.58-21.463600.04630.0474203.35216,As=4020.35注：正截面受弯承载力计算时