工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書(共4頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書一、課程設(shè)計的目標(biāo)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計課程主要向?qū)W生介紹地震及其影響、我國的抗震設(shè)防思想、地震作用的計算理論、地震作用和地震作用效應(yīng)的分析方法以及各類結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計要點等內(nèi)容。本次課程設(shè)計的目標(biāo)是使學(xué)生能更加熟練地應(yīng)用工程規(guī)范，對我國的抗震設(shè)防思想、地震作用的計算理論、地震作用和地震作用效應(yīng)的分析方法有進(jìn)一步的掌握和理解，為將來的畢業(yè)設(shè)計和工程應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)。二、課程設(shè)計的實施1、設(shè)計資料教師給定合適的設(shè)計對象，考慮到時間因素，允許對工程實例作部分簡化。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)具有典型性，可選為訓(xùn)練對象，也可采用其它的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計對象的資料包括

2、結(jié)構(gòu)物的名稱、功能、地點，建筑和結(jié)構(gòu)方案、布置和做法、場地條件等；地震資料包括工程所在地的設(shè)防烈度，設(shè)計基本地震加速度，設(shè)計地震分組等。所給資料應(yīng)能使得學(xué)生通過查閱規(guī)范和有關(guān)材料，明確工程的設(shè)防類別和標(biāo)準(zhǔn)，工程設(shè)防目標(biāo)，本次設(shè)計的階段和任務(wù)，能按規(guī)范的要求，正確確定有關(guān)計算參數(shù)以及正確選擇計算模型和方法。2、分組課程設(shè)計分小組進(jìn)行，每小組5-6人，通過改變設(shè)計對象、地震資料、軸線選擇、計算方法等盡量做到?jīng)]有雷同。3、設(shè)計在教師指導(dǎo)下，學(xué)生通過查閱資料，獨立完成以下主要設(shè)計內(nèi)容：（1）審閱設(shè)計資料，確定計算參數(shù)和方案（2）計算重力荷載代表值學(xué)生根據(jù)設(shè)計對象的資料，正確計算重力荷載代表值。（3）計

3、算結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度根據(jù)結(jié)構(gòu)類型，較準(zhǔn)確地計算結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度。（4）結(jié)構(gòu)動力特性和地震作用計算根據(jù)設(shè)計內(nèi)容、學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和要求，提供多種實現(xiàn)方案，如：方案A：簡化方法計算周期，采用底部剪力法計算地震作用。要求學(xué)生全面掌握底部剪力法的應(yīng)用，正確使用設(shè)計反應(yīng)譜。方案B：迭代法計算前幾階周期和振型，采用振型分解反應(yīng)譜法計算。要求學(xué)生全面掌握振型分解反應(yīng)譜法的應(yīng)用，正確使用設(shè)計反應(yīng)譜。方案C：對已掌握計算動力學(xué)、PKPM等工程設(shè)計軟件的同學(xué)，可以通過電算得到各階周期和振型，再用振型分解反應(yīng)譜法計算。要求學(xué)生掌握電算的原理和方法，掌握振型分解反應(yīng)譜法的應(yīng)用，正確使用設(shè)計反應(yīng)譜。（5）樓層地震剪力、水平地震作用

4、下內(nèi)力計算正確確定樓層地震剪力，正確進(jìn)行計算榀結(jié)構(gòu)在水平地震作用下的內(nèi)力（根據(jù)工作量酌情處理）。（6）層間彈性變形驗算正確計算層間彈性變形，理解其含義，并作出判斷。4、成果整理報告書應(yīng)整潔清晰地反應(yīng)設(shè)計過程和內(nèi)容。三、要求和評價設(shè)計時間為1周，獨立查閱資料、規(guī)范，獨立演算、繪圖?；疽笕缦拢?.獨立按時完成設(shè)計；2.設(shè)計內(nèi)容完整，設(shè)計思路、方法正確；3.計算書和圖紙清晰、整潔，表達(dá)內(nèi)容完整、正確、規(guī)范。計算書應(yīng)包含：目錄，必要的建筑、結(jié)構(gòu)說明，設(shè)計思路描述，分步的計算步驟，采用的方法及依據(jù)，附有相應(yīng)圖、表的計算過程；4.掌握鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計主要過程；5.熟悉相關(guān)結(jié)構(gòu)規(guī)范，掌握結(jié)構(gòu)抗震設(shè)

5、計的有關(guān)規(guī)定。課程設(shè)計考核分優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五級進(jìn)行，參考標(biāo)準(zhǔn)如下：優(yōu)秀：計算模型正確，計算參數(shù)合理，計算思路、結(jié)果正確；說明書、計算書及圖表清晰，文筆流暢；熟悉并能正確使用相關(guān)規(guī)范；設(shè)計內(nèi)容完整；積極性和工作表現(xiàn)好，獨立工作能力強。良好：計算模型正確，計算參數(shù)合理，計算思路、結(jié)果正確；說明書、計算書及圖表較清晰，文筆較流暢；能正確使用相關(guān)規(guī)范；設(shè)計內(nèi)容完整；積極性和工作表現(xiàn)較好，獨立工作能力較強。中等：計算模型、參數(shù)、思路、結(jié)果基本正確；說明書、計算書及圖表較清晰，文筆較流暢；能正確使用相關(guān)規(guī)范；設(shè)計內(nèi)容完整；積極性、工作表現(xiàn)較好，獨立工作能力一般。及格：計算模型、參數(shù)、思路、

6、結(jié)果有部分錯誤；說明書、計算書及圖表尚清晰；能正確使用相關(guān)規(guī)范；設(shè)計內(nèi)容不夠完整；積極性、工作表現(xiàn)一般，獨立工作能力一般。不及格：計算模型、參數(shù)、思路、結(jié)果有嚴(yán)重錯誤，或設(shè)計內(nèi)容殘缺，說明書、計算書及圖表不能表達(dá)設(shè)計要求，或工作表現(xiàn)和獨立工作能力很差。四、主要內(nèi)容4.1審閱設(shè)計資料，確定計算參數(shù)和方案1.根據(jù)設(shè)計資料，判斷結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防類別，明確抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)我國的抗震設(shè)防目標(biāo)，明確本次設(shè)計的階段我國的設(shè)防目標(biāo)可簡述為“小震不壞，中震可修，大震不倒”，分兩個階段實現(xiàn)：第一階段為承載力設(shè)計，采用第一水準(zhǔn)（多遇）地震動參數(shù)，按彈性方法計算地震作用及其效應(yīng)，與其它荷載進(jìn)行組合，再進(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計，

7、這樣既滿足了第一水準(zhǔn)下具有必要的承載力可靠度，又滿足第二水準(zhǔn)損壞可修的目標(biāo)。大多建筑可只進(jìn)行第一階段設(shè)計，而通過合理的結(jié)構(gòu)布置等概念設(shè)計和抗震構(gòu)造措施保證第三水準(zhǔn)性能目標(biāo)。第二階段為彈塑性變形驗算，對于特殊要求的建筑、易倒塌的建筑或存在明顯薄弱層的不規(guī)則結(jié)構(gòu)，還要取罕遇地震參數(shù)對結(jié)構(gòu)薄弱層的彈塑性層間變形進(jìn)行驗算，并采取相應(yīng)的構(gòu)造措施來保證“大震不倒”。本次設(shè)計是針對第一階段。2.根據(jù)設(shè)計資料，明確場地類別、設(shè)防烈度、設(shè)計地震分組，確定地震設(shè)計參數(shù)根據(jù)設(shè)計資料提供的場地類別、設(shè)防烈度、設(shè)計地震分組、結(jié)構(gòu)類型和抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，確定結(jié)構(gòu)阻尼比（一般混凝土結(jié)構(gòu)取0.05,鋼結(jié)構(gòu)可取0.03）、場地特征

8、周期Tg、水平地震影響系數(shù)最大值(max。根據(jù)烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度確定抗震等級。3.明確抗震計算原則根據(jù)抗震概念設(shè)計的要求，從質(zhì)量分布、平面及豎向布置等方面對結(jié)構(gòu)的規(guī)則性進(jìn)行判斷，確定按層間模型和平面模型進(jìn)行分析的合理性以及其它結(jié)構(gòu)分析的原則。4.2重力荷載代表值計算計算地震作用時，建筑結(jié)構(gòu)的重量采用重力荷載代表值。建筑結(jié)構(gòu)的重力荷載代表值應(yīng)取永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值和可變荷載組合值之和。雪荷載和屋面積灰荷載的組合系數(shù)取0.5，不計屋面活載；按實際情況計算的樓面活載取1.0；按等效均布荷載時，藏書庫、檔案庫、庫房取0.8，一般民用建筑取0.5。計算各層重力荷載代表值，局部突出屋面的質(zhì)量等效到主體結(jié)構(gòu)

9、的頂層。4.3結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度計算根據(jù)結(jié)構(gòu)類型，較準(zhǔn)確地計算結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度。對框架結(jié)構(gòu)可以采用D值法用柱修正的抗側(cè)剛度計算，梁的線剛度可以考慮翼緣的影響，即現(xiàn)澆邊框架梁取1.5I0，裝配整體式邊框架梁取1.2I0，現(xiàn)澆中部框架梁取2.0I0，邊框架梁取1.5I0，裝配式框架梁取1.0I0，I0為矩形部分的慣性矩。4.4結(jié)構(gòu)動力特性計算根據(jù)設(shè)計內(nèi)容、學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和要求，提供多種實現(xiàn)方案，如簡化方法計算周期；迭代法計算前幾階周期和振型；對已掌握計算動力學(xué)、PKPM等工程設(shè)計軟件的同學(xué)，可以通過電算得到各階周期和振型。1.頂點位移法適用于質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的框架、框剪、剪力墻結(jié)構(gòu)。將集中于樓蓋

10、的重力荷載代表值作水平力，計算頂點彈性水平位移D（單位：m），用下述公式計算結(jié)構(gòu)的基本周期：(為考慮填充墻影響的折減系數(shù)，框架結(jié)構(gòu)取0.6-0.7，框剪結(jié)構(gòu)取0.7-0.8，剪力墻結(jié)構(gòu)取0.9-1.0。2.迭代法（1）求結(jié)構(gòu)質(zhì)量矩陣M和柔度矩陣d，單位t/kN或kg/N（2）求第一振型和頻率假定一初始振型向量，如全為1的向量=1 1 1T或其它值計算X(1)=，=將X(1)標(biāo)準(zhǔn)化，即X(1)=進(jìn)行第2步迭代：X(2)=D X(2)=a2(2)第k次迭代X(k)=D(k-1) X(k)=ak(k)如果(k-1)與(k)已很接近，迭代結(jié)束，第一振型向量f1=(k),第一頻率w12=1/ ak（3）

11、求高階振型和頻率設(shè)初始向量=1 1 1T或其它值求Mi*= fiTM fi求Ds+1=Ds- fs fsTM/ (ws2Ms*)迭代X(1)=Ds+1(0) X(1)=a1(1)X(2)=Ds+1(1) X(2)=a2(2)第k次迭代，X(k)=Ds+1(k-1) X(k)=ak(k)如果(k-1)與(k)已很接近，迭代結(jié)束，fs+1=(k), ws+12=1/ ak4.5地震作用計算底部剪力法和振型分解反應(yīng)譜法是工程中最常用的兩種計算地震作用的方法。要求學(xué)生全面掌握底部剪力法、振型分解反應(yīng)譜法的應(yīng)用，正確使用設(shè)計反應(yīng)譜。1. 底部剪力法適用條件：建筑高度不超過40m，質(zhì)量和剛度沿高度分布均勻

12、，以剪切變形為主，位移反應(yīng)以第一振型為主以及近似于單質(zhì)點體系的結(jié)構(gòu)。首先求出等效單質(zhì)點體系的作用力（即底部剪力），然后再按一定的規(guī)則分配到各個質(zhì)點，最后按靜力法計算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形。結(jié)構(gòu)底部的總地震剪力a1對應(yīng)基本周期的地震影響系數(shù)Geq 結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值頂層的地震作用：F= 其余層的地震作用：頂部附加地震作用系數(shù)查閱規(guī)范。對局部突出屋面的小房間注意鞭稍效應(yīng)的處理。2. 振型分解反應(yīng)譜法對不考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時，j振型i質(zhì)點處水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值：aj相應(yīng)于j振型自振周期的水平地震影響系數(shù)Xjij振型i質(zhì)點的振型位移gjj振型的參與系數(shù)Gi集中于i質(zhì)點的重力荷載代表值4.6地震作用效應(yīng)計算正確確定樓層地震剪力，當(dāng)采用振型分解反應(yīng)譜法時要進(jìn)行振型遇合?！翱拐鹨?guī)范”假定地面運動為平穩(wěn)隨機過程，各振型反應(yīng)間相互獨立，對各階周期不很接近的情形，采用SRSS方法（平方和開方）對各階振型反應(yīng)值Sj進(jìn)行組合，作為總的地震效應(yīng)：組合時，一般可采取3個振型；當(dāng)自振周期大于1.5s或高寬比大于5時，振型個數(shù)應(yīng)適當(dāng)增加，才能滿足精度要求。驗算樓層最小地震剪力。結(jié)構(gòu)任一樓層水平地震剪力應(yīng)符合，為重力荷載代表值，剪力系數(shù)查閱規(guī)范。正確進(jìn)行計算榀結(jié)構(gòu)在水平地