2022年框架结构抗震课程设计-2 .pdf

《2022年框架结构抗震课程设计-2 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年框架结构抗震课程设计-2 .pdf（25页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、1任务书一、设计内容钢筋混凝土框架结构抗震设计二、设计资料某六层现浇钢筋混凝土框架结构， 屋顶有局部突出的楼梯间和水箱间。平面、剖面，构件尺寸和各层重力荷载代表值如图1、图 2 所示。梁、板混凝土强度等级均为C25 ，柱的混凝土等级为C30,梁柱中纵向筋均采用 HRB335 级，箍筋均采用 HPB235 。梁板柱截面尺寸： AB轴线和 CD轴线间梁顶层 bh=250mm 600mm ， 一五层为 bh=250mm650mm;BC 轴线间梁 bh=250mm 400mm 。柱截面尺寸： 一三层为550mm 550mm ，四六层为500mm 500mm 。抗震设防烈度、设计地震分组和场地类别见表1

2、。采用底部剪力法对该框架进行截面抗震计算。本人：设计抗震设防烈度7 度，设计地震分组二组， 场地类别类三、设计要求课程设计时间：一周成果： 1设计计算书一份。包括：计算过程，计算简图等2梁、柱配筋设计图要求：按学号选择设计资料。计算完整，数据正确，书写工整。图号精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 25 页2自拟，布图合理，线型分明，标注明确。独立完成，采用手写稿或电子稿并按要求装订成册。图 1 平面图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 25 页3图 2 剖

3、面图1. 计算简图及重力荷载代表值确实定永久荷载作用于框架梁上的荷载屋面恒载三毡四油屋面防水层kN/m21:3 水泥沙浆找平层kN/m2水 泥 蛭 石 板 保 温 层60mm kN/m21:8水 泥 炉 渣 找 坡80mm kN/m2kN/m2现 浇 钢 筋 混 凝 土 板80mm 2.kN/m2kN/m2合计 kN/m2 楼面恒载kN/m2现 浇 钢 筋 混 凝 土 板80mm 2.0kN/m2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 25 页4kN/m2合计 kN/mkN/m次要框架梁：2kN/m kN /根底层柱：20.25

4、 kN /根墙自重及两面抹灰重力荷载代表值恒载 +0.5 活载活荷载 Q=2.048.911.6=1155KN G6= G 板+G 梁+G 上柱/2+G 女儿墙+G 标墙/2=6900不包括屋面活荷载G5= G 板+G 梁+G 上柱+ G 标墙+F 活/2=9300KN G2=G3=G4=G5 =9300KN G1= G 板+G 梁+G 上 柱 /2+G 底 柱/2+G 标 墙/2+G 底墙 +F 活/2=10300KN精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 25 页5各层重力代表值及计算简图2. 框架抗侧移刚度的计算D值的计算

5、（1） 梁的线刚度。计算结果见表 1。其中梁的截面惯性矩考虑了楼板的作用。混凝土 C25 ，24/1080.2mmNEC。表 1 现浇框架梁线刚度计算矩形截面精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 25 页6部位截面跨度惯性矩边框架梁中框架梁)(2mhb)(ml)(1012/4330mbhI)(105. 14300mII)(10/4mkNlIEibEb?)(100.24300mII)(10/4mkNlIEibEb?走道梁40.025.02 顶层梁60.025.0楼层梁65.025.0（2） 柱的抗侧移刚度。采用 D值法计算。由式

6、212hiDc计算，结果见表 2。其中表中系数K、分别由下式确定：底层：iicbK，KKa25.0一般层：iicbK2，KKa2（3） 楼层抗侧移刚度。楼层所有柱的 D值之和即为该楼层的抗侧移刚度iD。计算过程及结果结果见表 2。(混凝土 C30，24/1000.3mmNEC。) 表 2 框架柱及楼层抗侧移刚度的计算精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 25 页7楼层i 层高m 柱号柱根数)(2mhb)(1012/433mbhIc)(10/4mkNhIEiccc?K)/(104mkNDij)/(104mkNDij)/(104m

7、kNDi 6 1Z14 5. 05.02Z14 3Z4 4Z4 45 1Z14 5. 05.02Z14 3Z4 4Z4 23 1Z14 55.055.02Z14 3Z4 4Z4 1 1Z14 55.055.02Z14 3Z4 4Z4 选用顶点位移法计算，基本周期按下式计算：bsTT7. 11，取填充系数7 . 0T。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 25 页8计算得sT591. 0247. 07. 07. 11假想顶点位移计算结构见表3 表 3 假想顶点位移计算楼层 i 重力荷载代表值)(kNGi楼层剪力)(kNGViGi

8、楼层侧移刚度)/(mkNDi层间位移)(/mDViGii楼层位移)(mii6 6900 6900 566020 5 9300 16200 608000 4 9300 25500 608000 3 9300 34800 690360 2 9300 44100 690360 1 10300 54400 1047280 54400 采用底部剪力法计算。（1） 水平地震影响系数1的计算。结构基本周期由上计算出sT591. 01；水平地震影响系数最大值和特征周期值由下表格得出。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 25 页9可遇地震下设

9、防烈度为7 度，设计地震分组为二组，场地类别为类，则sTsg75.0,08.0max。地震影响系数谱曲线gTT11.0，由地震影响系数谱曲线可得s08. 0max1。结构总水平地震作用标准值按下式计算：kNGFeqEK36995440085.008.01因为，sT591.01sTg05. 14. 1，由下表可知. 0, 0nnF精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 25 页1 0分布在各楼层的水平地震作用标准值按下式计算：EKnnjjjiiiFHGHGF)1 (计算结果见表 4。（3）楼层地震剪力计算各楼层地震剪力标准值按式：

10、nnjjiFFV计算，计算结构见表4. 经验算，各楼层均满足楼层最小地震剪力要求。（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由式：iieDVu计算。并表示为层间位移角hue/的形式。钢筋混凝土框架结构弹性层间位移角极限值为 1/550。经验算均满足要求。计算结果见表 4。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 25 页1 1表 4 值及huu、VFeeii/楼层 i 层高iGiHiiHGiiHGiFiViDeuhue/屋顶间突出800 17680 655240 6 6100 13176 566020 1/2

11、416 5 9300 18 167400 945 608000 1/1224 4 9300 133920 756 608000 1/859 3 9300 100440 567 690360 1/798 2 9300 66960 378 690360 1/713 1 10300 37080 1047280 1/1020 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度分布见以下图5. 水平地震作用下框架内力分析精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 25 页1 2步骤如下：1将上诉求得的各楼层地地震剪力按式imkikijijVDDV1

12、分配到单元框架的各框架柱，可得各层每根柱的剪力值。2确定各层柱的反弯点位置。各柱反弯点高度比y 按式3210yyyyy来确定。3计算每层柱的上下端弯矩值。4利用节点的弯矩平衡原理，求出每层各跨的梁端弯矩。5求梁端剪力。6由柱軸力与梁端剪力平衡的条件可以求出柱轴力。上述计算结果见表5 和表 6。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i ihiViDijDiijDDikVKy bijMtijM1Z6 566020 13820 5 608000 14830 4 608000 14830 3 690360 16840 2 690360 16840 1 1047280 27320

13、 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 25 页1 3柱 j 层 i ihiViDijDiijDDikVKy bijMtijM2Z6 566020 18810 5 608000 19490 4 608000 19490 3 690360 23080 2 690360 23080 1 1047280 32040 表 6 水平地震作用下的中框架梁端弯矩、剪力及柱轴力标准值楼层 i 进深梁走道梁柱1Z柱2Z)(ml)(mkNMlEK?)(mkNMrEK?)( kNVEK)(ml)(mkNMlEK?)(mkNMrEK?)(kNVEK

14、)(kNNEK)(kNNEK6 5 4 3 2 1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 25 页1 4左震作用下框架弯矩图、梁端剪力及柱轴力图6. 框架重力荷载作用效应计算。竖向重力荷载按重力荷载代表值计算。永久荷载取全部， 楼面活荷载取一半，屋面荷载取一半。因为结构基本对称，所以竖向荷载作用下的框架侧移可以忽略， 采用分层法计算框架内力。 弯矩调幅系数取 0.9。分层法计算步骤：（1）计算各跨梁在竖向荷载作用下的固端弯矩（2）计算梁柱的线刚度。见表1、表 2。（3）计算弯矩分配系数。（4）计算框架各节点不平衡弯矩。（5）

15、用力矩分配法分配各杆端弯矩精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 25 页1 5（6）叠加杆端弯矩（7）根据静力平衡条件求得剪力和轴力。niABABSS1，MMABAB重力荷载代表值作用下的内力计算结果见表7。弯矩以顺时针为正，lG EM、rG EM分别为梁左右端弯矩，tG EM、bGEM分别为柱上下端弯矩。表中弯矩以折算到柱节点边缘处，折算公式如下：20bVMMc?表 7 重力荷载代表值作用下框架梁端弯矩及柱端弯矩、剪力楼层 i 框架梁框架柱进深梁走道梁边柱1Z中柱2ZlG EMrG EMlG EMrG EMtG EMbG

16、EMGENtG EMbG EMGEN6 5 4 -94 406 555 3 107 651 891 2 896 1226 1 1166 1598 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 25 页1 67. 内力组合与内力调整。本框架抗震等级为三级。（1）框架内力组合与调整。以底层为例，梁端组合弯矩设计值梁左端：地震作用弯矩顺时针方向时，2.1GE,梁左端正弯矩为69.184)9.97(2.1)255. 024.78404.271(3.12.13.1GEEKlbMMM地震作用弯矩顺时针方向时，0.1GE,梁左端正弯矩为25.20

17、4)9.97(0.1)255. 024.78404.271(3.10.13.1GEEKlbMMM地震作用弯矩逆时针方向时，梁左端负弯矩为)(89.442)9.97(0 .1)255.024.78404.271(3.12.13.1mkNMMMGEEKlb?梁右端：地震作用弯矩顺时针方向时，梁右端负弯矩为)(20.386)7.105(2.1)255.024.7802.221(3 .12 .13.1mkNMMMGEEKlb?地震作用弯矩逆时针方向时，2.1GE,梁右端正弯矩为)(52.132)7.105(2.1)255.024.7802.221(3.12 .13.1mkNMMMGEEKlb?地震作用

18、弯矩逆时针方向时，0.1GE,梁右端正弯矩为)(66.153)7.105(0.1)255.024.7802.221(3.12 .13.1mkNMMMGEEKlb?比较得，梁左端最大负弯矩为-442.89kN/m，最大正弯矩为精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 25 页1 7204.25kN/m；梁右端最大负弯矩为 -386.20kN/m，最大正弯矩为153.66kN/m。柱端组合剪力设计值。三级框架梁端截面组合剪力增大系数为1.1。柱端弯矩顺时针作用时剪力为）（）（）（）（kNVlMMVGbnrblbvbb36.33275

19、. 58.5855. 02 .175.520.38668.1841.1梁端弯矩逆时针作用时剪力为）（）（）（）（kNVlMMVGbnrblbvbb22.33357 . 58 .5855. 02 . 18 . 552.13289.4421 . 1mkN /为作用在梁上的竖向均布荷载。经比较，梁端最大剪力为333.22kN。其它楼层的计算结果见表8 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 25 页1 8表 8 框架梁的内力组合和内力调整位置楼层 i GEEKlbMMM2 . 13. 1GEEKlbMMM0. 13 . 1GEEKl

20、bMMM2 . 13 . 1GEEKlbMMM0 . 13. 1逆时针顺时针梁左端6 5 32 4 3 2 1 梁右端6 5 4 3 2 1 （2）柱的内力组合及调整柱端组合弯矩设计值柱顶弯矩逆时针方向）（mkNMMMGEEKtc62.165)4.35(2 .1)72.94(3.12. 13 .1顺时针方向）（mkNMMMGEEKtc66.80)4.35(2 .172.943 . 12.13 .1精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 25 页1 9柱底弯矩逆时针方向）（mkNMMMGEEKtc34.364)4.17(2. 1

21、)20.264(3 .12. 13 .1顺时针方向）（mkNMMMGEEKtc58.3224 .172.12 .2643 . 12.13 .1柱端弯矩调整：柱下端截面： 二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1.25 ，即应调整为)(43.45534.36425. 1mkNMbc逆时针方向柱上端截面： 由于底层柱轴压比满足要求，所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1.2，即应调整为)(74.19862.1652 .1mkNMtc逆时针方向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：nbctcvccHMMV)(调整为)(29.25507

22、5. 374.19843.4552 . 1)(kNHMMVnbctcvcc其它层的柱的内力组合及调整值见表9 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 25 页2 0表 9 柱的内力组合及调整值楼层 i M逆时针M顺时针bcMtcMcV柱底6 6 5 4 5 3 2 -335 4 1 柱顶6 3 5 4 2 3 2 1 1 （3）节点核心区组合剪力设计值框架节点核心区组合剪力剪力设计值按式)1(00bcsbsbbjbjhHahahMV确定，剪力增大系数为 1.2 。其中节点侧梁弯矩 已折算到节点柱边缘)(06.4124.2193

23、.17 .1052. 1mkNMbl节点右侧梁弯矩已折算到节点边缘精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 25 页2 1)(97.1027.933 .1)7 .15(2. 1mkNMbl)(54.118024 .065.055.00.3)58. 01(404.004.024 .065.0104.004. 024. 065.0)97.10206.412(2.1kNVj8. 截面设计根据上述所选框架内力计算结果，进行相应构件截面设计， 满足构件的抗震承载力要求。（1）框架梁截面设计梁正截面抗弯设计梁端按矩形截面双筋考虑， 梁端正截

24、面抗震受弯承载力应满足以下要求：)(0ssybREahAfM下及)()2(001ssycbREahAfxhbxfM下ysyscfAfAbxf1梁左端下部配筋计算 : )(8.895)4040650(3001025.20475.0)(260mmahfMAsybREs下选用 418,21017mmAs. 梁左端上部配筋计算：2010)(bhfahAfMacssybREs上384.0143.06102509.110.1)40610(10173001089.44275.0max,26s精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 25 页2

25、 2)(80255.94610155.056.0155.0143.02112110m mahxsbs)(62.195430010173006102509.11155.00. 1201mmfAfbhfAysycs选 622，22281mmAs。验算二级框架抗震要求：相对受压区高度35.0209.03602509 .110 .13001017300228101bhffAfAcySys梁底部钢筋面积与顶部钢筋面积之比为1017/2281=0.4460.3 。纵向钢筋最小配筋率22810.003x250 x610=457.5, 满足要求。梁斜截面抗剪设计。验算梁截面尺寸：)(36.3324272.00

26、kNVbhfbREcc，满足要求。256.125.142.000hfbhfVSAyvtbREsv三级框架要求， 梁配筋直径d8，箍筋间距 s=min150，h/4,8d 。取双肢箍 12150 ，则51.1150226sAsv（2）框架柱抗震设计。柱轴压比验算轴压力组合设计值，验算柱柱轴压比时)(58.216715982. 129.1923 . 12 . 13. 1kNNNNGEEKc验算正截面承载力时，与柱顺时针弯矩对应精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 25 页2 3)(98.184715980.129.1923.10

27、 .13. 1kNNNNGEEKc与柱逆时针弯矩对应)(02.134815980.1)29.192(3. 10 .13. 1kNNNNGEEKc柱轴压比为602.05505509.112167580AfNcc0.9，满足三级框架要求。柱截面承载力计算。)(43.455mkNMbc，kNNc02.1348, mmh510405500mmemmNMeacbc20,33802.134843.4550，mmeeeai358034.15.01ccNfA11。框架柱的计算长度为0l，底层取0l=1.0H；其它层去0l=1.25H，0l15 取0 .12，则04.10.10.155.6510/3581400

28、11122120/140010hlheimmhei1533. 037235804. 10对称配筋56.04. 05105509.111002.13830bccbhfN按大偏心受压件计算)(5704025503722mmaheesi由)()2(1001ssycREeahAfxhbxfN，得精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 25 页2 4)(1041)()21(20201mmahfbhfNAsyceREs选用 420 位于角部，21256mmAs，每边分别布置 220，总配筋为1220，23768mmAs配筋率%8 .0%2

29、5.15505503768bhAs满足要求a、柱斜截面抗剪承载力计算柱截面尺寸验算：)(29.2554.78585.05105509.110.12.02.00kNVbhfcREcc满足要求。柱抗剪承载力验算：对非加密区的配筋仅改为20010复合箍筋即满足抗震构造要求：301.3510210075.3230hHn取3。)056.005.105.1(100NhsAfbhfVsvyvtREu)(29.2558 .483)1002.1348056.05102001.113421051055043.10 .1305. 1(85.013kNVc满足要求。(3) 节点核心区验算由于梁宽2502/cbbb，可

30、以取500cjbb。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精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 25 页2 5于本横向框架梁高度的3/4 ，可以取交叉梁约束影响系数5. 1j。节点核心区配筋与柱端配筋相同。截面尺寸验算：)(54.1180119585.05005009.110 .15. 13.03. 0kNVhbfjREjjccj满足要求。节点作用的组合轴力设计值：)(25.16805.032.103412260.145.1473 .10 .13. 1kNhbfNNNcccGEEk抗震承载力验算：)(54.118075.1558)05.01.1 (10kNVsahAfbbNhbfVjsbsvjyvcjjjjtiREu节点核心区抗震剪力承载力满足要求。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 25 页