2022年框架结构抗震课程设计-.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 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,梁柱中纵向筋均采纳 HRB335级,箍筋均采纳 HPB235；梁板柱截面尺寸： AB 轴线和 CD轴线间梁顶层 b h=250mm 600mm,一五层为 b h=250mm 650mm;BC轴线间梁 b h=250mm 400mm；柱截面尺寸： 一三层为550mm 550mm,四六层为500mm 50

2、0mm；抗震设防烈度、设计地震分组和场地类别见表 1；采纳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设计运算书一份；包括：运算过程,运算简图等2梁、柱配筋设计图 要求：按学号挑选设计资料；运算完整,数据正确,书写工整；图号1名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 自拟,布图合理,线型分明,标注明确；独立完成,采纳手写稿或电子稿并按要求装订成册；图 1 平面图2名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 25 页精选学

3、习资料 - - - - - - - - - 图 2 剖面图1. 运算简图及重力荷载代表值的确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2 kN/m1:3 水泥沙浆找平层 水 泥 蛭 石 板 保 温 层2 kN/m60mm 2 kN/m1:8水 泥 炉 渣 找 坡80mm 2 kN/m2 kN/m现 浇 钢 筋 混 凝 土 板 80mm 2 2.kN/m2 kN/m2 合计 kN/m楼面恒载2 kN/m现 浇 钢 筋 混 凝 土 板 80mm 2 2.0kN/m3名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2kN

4、/m 合计 kN/m kN/m次要框架梁：2kN/m kN /根 底层柱：20.25 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=10300KN4名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 25 页精选学习资料

5、 - - - - - - - - - 各层重力代表值及运算简图2. 框架抗侧移刚度的运算D值的运算（1） 梁的线刚度；运算结果见表 1；其中梁的截面惯性矩考虑了楼板的作用；混凝土 C25,EC2 . 80104N/2 mm；表 1 现浇框架梁线刚度运算矩形截面5名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 部位截面跨度惯性矩边框架梁中框架梁走道梁bh m 2lm I03 bh/12I03.15I0ibEEIb/lI032. 0I0i bEEIb/l103 4 m 10m44 10kN.m 10m44 10kN.m 0.250.

6、402 顶层梁0.250.60楼层梁0. 250.65（2） 柱的抗侧移刚度；采纳 D值法运算；由式 D 12h 2 i c 运算,结果见表 2；其中表中系数K 、分别由下式确定：底层：Kiib,a0 .5K2Kc一般层：Ki b2 i c,a2KK（3） 楼层抗侧移刚度；楼层全部柱的 D值之和即为该楼层的抗侧移刚度iD；运算过程及结果结果见表 2； 混凝土 C30,EC3 . 00104N/2 mm； 表 2 框架柱及楼层抗侧移刚度的运算6名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 楼层层高柱柱根bh m 2I c33 b

7、h/12icE cIc/hKD ij104Dij4 10Di104i m号数104 m4 10 kN.m kN/m kN/m kN/m 6 Z114 0. 5.05Z14 2Z4 345 Z4 0. 5.054Z14 1Z14 2Z4 323 Z44 0.550. 55Z14 1Z14 2Z4 31 Z44 0.550. 55Z14 1Z14 2Z34 Z44 选用顶点位移法运算,基本周期按下式运算：T 1.17Tbs,取填充系数T7.0；7名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 运算得T 1.1 7.0 7.0 247

8、.0 591 s假想顶点位移运算结构见表 3 表 3 假想顶点位移运算楼层 i 重力荷载代楼层剪力楼层侧移刚层间位移楼层位移表值G ikNV GiGkN 度Di kN/m iV Gi/D i m iim 6 6900 6900 566020 5 9300 16200 608000 4 9300 25500 608000 3 9300 34800 690360 2 9300 44100 690360 1 10300 54400 1047280 54400 采纳底部剪力法运算；（1） 水平地震影响系数1的运算；水平地震影响系数最大值结构基本周期由上运算出T 1.0591 s和特点周期值由下表格得出

9、；8名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 可遇地震下设防烈度为7 度,设计地震分组为二组,场地类别为类,就max0. 08s ,Tg0. 75s；谱曲线地震影响系数0 . 1T1T g,由地震影响系数谱曲线可得1max.008 s；结构总水平地震作用标准值按下式运算：由于,T 1FEK5911 G eq0. 080.85544003699kN.00.s .1 4 Tg.1 05 s,由下表可知n,0F n9名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - -

10、分布在各楼层的水平地震作用标准值按下式运算：F inG iHij1nF EKjGjH运算结果见表 4；（3）楼层地震剪力运算各楼层地震剪力标准值按式：V inFjF n运算,运算结构见表4. j体会算,各楼层均满意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：u e V i 运算；并表示为层D i间位移角 ue / 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；体会算均满意要求；运算结果见表 4；10名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 表 4 F i、Vi

11、、ue 及u e/h 值楼层 i 层G iHiG iHiG iHiiFiVDiueue/h高屋顶间800 17680 突出6 6100 18 13176 6552945 566020 1/2416 40 5 9300 167400 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11名师归纳

12、总结 - - - - - - -第 11 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 步骤如下：1将上诉求得的各楼层地地震剪力按式V ijD ijikV i安排到单mDk1元框架的各框架柱,可得各层每根柱的剪力值；y2确定各层柱的反弯点位置；各柱反弯点高度比y 按式y 0y 1y 2y3来确定；3运算每层柱的上下端弯矩值；4利用节点的弯矩平稳原理,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稳的条件可以求出柱轴力；上述运算结果见表 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hiiVDiDijDijVikKy MbMtDii

13、jiji Z16 566020 13820 5 608000 14830 4 608000 14830 3 690360 16840 2 690360 16840 1 1047280 27320 12名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 柱 j 层 i ihiVDiDijDijVikKy MbMtDiijijZ26 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

14、框架梁端弯矩、剪力及柱轴力标准值楼层 i lm Ml EK.进深梁V EKlm Ml EK走道梁m V EK柱Z1柱Z2Mr EKm rM EK kN .N EKN EK kNkN. kNkN kNkNm kN. m 6 5 4 3 2 1 13名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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运算；竖向重力荷载按重力荷载代表值运算；永久荷载取全部, 楼面活荷载取一半,屋面荷载取一半；由于结构基本对称,所以竖向荷载作用下的框架侧移可以忽视, 采纳分层法运算框架内力

15、； 弯矩调幅系数 取 0.9；分层法运算步骤：（1）运算各跨梁在竖向荷载作用下的固端弯矩（2）运算梁柱的线刚度；见表 1、表 2；（3）运算弯矩安排系数；（4）运算框架各节点不平稳弯矩；（5）用力矩安排法安排各杆端弯矩14名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - （6）叠加杆端弯矩（7）依据静力平稳条件求得剪力和轴力；ABSAB,MABABMnSi1重力荷载代表值作用下的内力运算结果见表7；弯矩以顺时针为正,Ml、Mr分别为梁左右端弯矩,Mt、Mb分别为柱上下G EG EG EGE端弯矩；表中弯矩以折算到柱节点边缘处,折

16、算公式如下：MMcV 0.b2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M进深梁框架梁M走道梁rMt边柱Z1框架柱t中柱Z2N GE层 i l G EMrl G EMMb G EN GEMMb G EG EG EG EG E6 5 4 -94 107 406 555 3 651 891 2 896 1226 1 1166 1598 15名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 7. 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

17、针方向时,GE1 . 2,梁左端正弯矩为97 .9184 .69Ml1 . 3 MEK1 . 2MGE1 . 3271. 40478 . 24.0551. 2b2地震作用弯矩顺时针方向时,GE1 . 0,梁左端正弯矩为97 .9204. 2578. 24.0551. 0Ml1 . 3 MEK1 . 0MGE1 . 3271. 404b2地震作用弯矩逆时针方向时,梁左端负弯矩为Ml1 . 3 MEK1 . 2MGE1 . 3271. 40478. 240 .5510.97 .9 442.89 kN.mb2梁右端：地震作用弯矩顺时针方向时,梁右端负弯矩为Ml1 .3 MEK12.MGE13.221

18、. 0278. 240. 551. 2105.7386 .20 kN.mb2地震作用弯矩逆时针方向时,GE1 . 2,梁右端正弯矩为105. 7132. 52 kN.m 78 . 240. 551. 2Ml1 .3 MEK12.MGE1. 3221. 02b2地震作用弯矩逆时针方向时,GE1 . 0,梁右端正弯矩为105. 7153. 66 kN.m 78 . 240. 551. 0Ml1 .3 MEK12.MGE1. 3221. 02b2比较得,梁左端最大负弯矩为-442.89kN/m,最大正弯矩为16名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 25 页精选学习资料 - - -

19、 - - - - - - 204.25kN/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V bvb（MlMb r）V Gb1 . 1（184 .68386 . 20）1 2.（.0 5558 . 8.5 75）332 .36（kN）bln5 . 75梁端弯矩逆时针作用时剪力为V bmvb（Ml bMb r）V Gb1.1（442 89132 . 52）2.1（.0 5558 8.7.5 5）333 22（kN）ln8.5kN /为作用在梁上的竖向均布荷载；经比较,梁

20、端最大剪力为 333.22kN；其它楼层的运算结果见表 8 17名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 表 8 框架梁的内力组合和内力调整位楼Ml.1 3 MEK2.1 MGEl M b3.1 MEK.1 0 M GEMl3.1 MEK2.1 MGEl M b.1 3 MEK0.1 MGEbb置层 i 逆时针顺时针6 梁5 32 左4 端3 2 1 6 梁 5 右 4 端 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Mt1 3. MEK.12 MGE1 . 394 . 72 1 2.35

21、 . 4 165 . 62（kNm）kNm）c80 .66（顺时针方向Mt1 3. M1 . 2 MGE3.194 .721 2.35 .4 EKc18名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 柱底弯矩逆时针方向Mt1 3. MEK.12 MGE1 3.264 . 20 .1 217 . 4 364 . 34（kNm）m）c顺时针方向Mt1 3. MEK1 . 2 MGE3.1264 2.1 . 217 4.322 . 58（kNc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肯定值大者应乘以增大系数

22、 1.25 ,即应调整为M c b.1 25 364 . 34 455 . 43 kN m 逆时针方向柱上端截面： 由于底层柱轴压比满意要求,所柱上端截面的组合弯矩设计值 肯定值大者应乘以增大系数 1.2 ,即应调整为M c t1 2. 165 . 62 198 . 74 kN m 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：VcvcMt cnMbcH调整为V cvc Mt cnMb2.1455 43198 74255 29 kN cH.3 075其它层的柱的内力组合及调整值见表9 19名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 25 页精选学习资料 -

23、 - - - - - - - - 表 9 柱的内力组合及调整值楼层 i M逆时针M顺时MbMtVccc针 6 6 5 柱底4 5 3 2 -335 4 1 6 3 5 柱顶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Vjjb0Mb 1h b0as确h ba sHch b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M bl.12105 7.1 . 3219 . 4412 . 06 kNm 节点右侧梁弯矩已折算到节点边缘20名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - -

24、- - M bl.1215 7.1 3.93 .7102 .97 kNm Vj1 . 2412 .06102 .97 14 10. 6504.0 . 040 . 040 4.1180 . 54 kN20. 65.04.0 040 . 043 . 00. 550 . 65.058 228. 截面设计依据上述所选框架内力运算结果,的抗震承载力要求；（1）框架梁截面设计 梁正截面抗弯设计进行相应构件截面设计, 满意构件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意以下要求：REM下REM下fyA sh 0ash 0asb及1fc bxh0xfyA sb21fcbxA sfyA sfy梁左端

25、下部配筋运算 : 选用 4 18,AsA sREM下0 . 75204 .256 102895 . 8 mmbfyh 0a s3006504040 2 1017mm. 梁左端上部配筋运算：asREM上fyA s h 0a s30010172610400.143s,max0.384b0.751f2 c bh 0442.891061.011.925061021名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 112s1120.1430.155b0.56xh00.155f61094.552as80m m 61030010171954.

26、 62mm2A s1fcbh0yA s.100. 15511. 9250fy3002 2281mm；选 6 22,As验算二级框架抗震要求：相对受压区高度A sfyfc A Sf228130010173000 . 2090 . 35y1bh 01 0.11 9.250360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 22810.003x250x610=457.5, 满意要求；梁斜截面抗剪设计；验算梁截面尺寸：0 .2cfcbh 0427V b332.36kN,满意要求；REAsvREVb250.42ftbh01.256三级框架要求, 梁配筋直径

27、 d 8,S1.fyvh0箍筋间距 s=min150,h/4,8d ；取双肢箍 12150,就Asv2261 .51s150（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N c.1 3 NEK2.1N GE3.1192 . 29.1 215982167 58 kN 验算正截面承载力时,与柱顺时针弯矩对应22名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - Nc.1 3NEK10.NGE1. 3192 . 291 .015981847 .98 kN与柱逆时针弯矩对应Nc.1 3NEK10.NGE.13192

28、. 29 1 .015981348 . 02 kNNc0. 6020.9 ,满意三级框架要求；2167580柱轴压比为fcA11.9550550柱截面承载力运算；Mb455.43 kNm ,N c1348. 02kN, h 055040510 mm0l15 ce 0Mb455 . 43338mm ,e a20 mm,ee 0e a358 mmcNc1348 . 0210.5fA c1 .3411；Nc框架柱的运算长度为0l ,底层取0l =1.0H；其它层去0l =1.25H,取210.,就1 . 01. 04114001 ei/h 0l0212114001/5106. 5521. 0358h

29、ei.1 04358372.0 3 h 0153 mm对称配筋fN c138 . 02103.0 4b0 . 56cbh 011 .9550510按大偏心受压件运算eNe ihas1f37255040570mm ,得22由e1cbx h 0x 2fyA sh 0a sRE23名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - A sRENefy1fc2 bh 0 1210412 m mh 0as选用 4 20 位于角部,As1256mm 2,每边分别布置 2 20,总配筋为12 20,As2 3768mm1. 25%08.%满意要

30、求配筋率As3768bh550550a、柱斜截面抗剪承载力运算柱cfcbh 0截21.0面550尺785.寸255验kN算：0 .20 .11.95104V c. 29RE0.85满意要求；柱抗剪承载力验算：对非加密区的配筋仅改为10200复合箍筋即满足抗震构造要求：取H n3 . 0753 103 . 013h 00. 056N15100 . 0561348 . 023 102 h 025103；V u11 .05ftbh 0fyvA svRE1 .05s1.1051 . 435505102104113 .0 . 8531 0.200483 8.Vc255 . 29 kN满意要求；3 节点核

31、心区验算由于梁宽b bb c/2250,可以取b jb c500；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24名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 于本横向框架梁高度的3/4 ,可以取交叉梁约束影响系数j.1 5；节点核心区配筋与柱端配筋相同；截面尺寸验算：.0 3jcfcb jh j0 . 3.151 0.11 .95005001195Vj1180 . 54 kNRE0 . 85满意要求；节点作用的组合轴力设计值：N.13 NEk1 0.N GE1 3.147 . 451 . 012261034 .320 . 5fc b ch c1680 . 25 kN抗震承载力验算：V u11 .1iftbjhj0 . 05jNbjfyvA svjh b0sa s1558 . 75Vj1180 . 54 kNb cRE节点核心区抗震剪力承载力满意要求；25名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页,共 25 页