框架結構抗震課程設計

..任務書一、設計容鋼筋混凝土框架構造抗震設計二、設計資料某六層現澆鋼筋混凝土框架構造，屋頂有局部突出的樓梯間和水箱間。平面、剖面，構件尺寸和各層重力荷載代表值如圖1、圖2所示。梁、板混凝土強度等級均為C25，柱的混凝土等級為C30,梁柱中縱向筋均采用HRB335級，箍筋均采用HPB235。梁板柱截面尺寸：AB軸線和CD軸線間梁頂層b×h=250mm×600mm，一～五層為b×h=250mm×650mm;BC軸線間梁b×h=250mm×400mm。柱截面尺寸：一～三層為550mm×550mm，四～六層為500mm×500mm。抗震設防烈度、設計地震分組和場地類別見表1。采用底部剪力法對該框架進展截面抗震計算?！脖救耍涸O計抗震設防烈度7度，設計地震分組二組，場地類別Ⅳ類〕三、設計要求課程設計時間：一周成果：〔1〕設計計算書一份。包括：計算過程，計算簡圖等〔2〕梁、柱配筋設計圖要求：按學號選擇設計資料。計算完整，數據正確，書寫工整。圖號自擬，布圖合理，線型清楚，標注明確。獨立完成，采用手寫稿或電子稿并按要求裝訂成冊。圖1平面圖圖2剖面圖計算簡圖及重力荷載代表值確實定永久荷載作用于框架梁上的荷載屋面恒載三氈四油屋面防水層0.4kN/m21:3水泥沙漿找平層20mm0.4kN/m2水泥蛭石板保溫層60mm0.12kN/m21:8水泥爐渣找坡80mm1.44kN/m21:3水泥沙漿找平層20mm0.4kN/m2現澆鋼筋混凝土板80mm2.kN/m2板底抹灰20mm0.4kN/m2合計5.1kN/m2樓面恒載水磨石地面0.65kN/m2現澆鋼筋混凝土板80mm2..0kN/m2板底抹灰20mm0.4kN/m2合計3.05kN/m梁自重橫向框架梁：2.5kN/m次要框架梁：2kN/m柱自重上層柱：18.75kN/根底層柱：20.25kN/根墻自重及兩面抹灰女兒墻：4.56KN/m兩面抹灰：0.68kN/m共計：5.24kN/m2~6層：外墻標準層墻:20.3KN/m墻標準層墻:13.1KN/m底層:外墻標準層墻:28.12KN/m墻標準層墻:28.12KN/m重力荷載代表值〔恒載+0.5活載〕活荷載Q=2.048.911.6=1155KNG6=G板+G梁+G上柱/2+G女兒墻+G標墻/2=6900〔不包括屋面活荷載〕G5=G板+G梁+G上柱+G標墻+F活/2=9300KNG2=G3=G4=G5=9300KNG1=G板+G梁+G上柱/2+G底柱/2+G標墻/2+G底墻+F活/2=10300KN各層重力代表值及計算簡圖框架抗側移剛度的計算〔D值的計算〕梁的線剛度。計算結果見表1。其中梁的截面慣性矩考慮了樓板的作用。混凝土C25，。表1現澆框架梁線剛度計算部位截面跨度矩形截面慣性矩邊框架梁中框架梁走道梁2.401.3322.332.663.10頂層梁6.304.56.753.009.004.00樓層梁6.305.728.583.8111.445.08柱的抗側移剛度。采用D值法計算。由式計算，結果見表2。其中表中系數、分別由下式確定：底層：，一般層：，樓層抗側移剛度。樓層所有柱的D值之和即為該樓層的抗側移剛度。計算過程及結果結果見表2。(混凝土C30，。)表2框架柱及樓層抗側移剛度的計算樓層i層高〔m〕柱號柱根數63.6145.2084.341.050.3441.38219.34856.602141.760.4681.88126.33440.780.2811.1304.52041.320.3981.6006.4004～53.6145.2084.341.170.3691.48320.76260.8141.880.4851.94927.28640.880.3061.2305.92041.480.4251.7086.8322～33.6147.6266.360.800.2861.68423.57669.036141.290.3922.30832.31240.600.2311.3605.44040.970.3271.9277.70813.6147.6266.360.800.4642.73238.248104.728141.290.5443.20444.85640.600.4232.4919.96440.970.4952.95511.6603.自震周期的計算選用頂點位移法計算，根本周期按下式計算：，取填充系數。計算得假想頂點位移計算構造見表3表3假想頂點位移計算樓層i重力荷載代表值樓層剪力樓層側移剛度層間位移樓層位移6690069005660200.0120.24759300162006080000.0270.23549300255006080000.0420.20839300348006903600.0500.16629300441006903600.0640.1161103005440010472800.0520.052544004.水平地震作用計算及彈性位移計算采用底部剪力法計算。水平地震影響系數的計算。構造根本周期由上計算出；水平地震影響系數最大值和特征周期值由下表格得出?？捎龅卣鹣略O防烈度為7度，設計地震分組為二組，場地類別為Ⅳ類，那么。地震影響系數譜曲線，由地震影響系數譜曲線可得。構造總水平地震作用標準值按下式計算：因為，>，由下表可知分布在各樓層的水平地震作用標準值按下式計算：計算結果見表4。樓層地震剪力計算各樓層地震剪力標準值按式：計算，計算構造見表4.經歷算，各樓層均滿足樓層最小地震剪力要求。多遇地震下的彈性位移驗算。多遇地震下的各樓層層間彈性位移由式：計算。并表示為層間位移角的形式。鋼筋混凝土框架構造彈性層間位移角極限值為1/550。經歷算均滿足要求。計算結果見表4。表4樓層i層高屋頂間突出1.580022.11768065524099.899.863.6610021.613176743.8843.65660201.491/241653.69300181674009451788.66080002.941/122443.6930014.41339207562544.66080004.191/85933.6930010.81004405673111.66903604.511/79823.693007.2669603783489.96903605.051/71313.6103003.637080209.33698.910472803.531/1020各質點水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度分布見以下圖5.水平地震作用下框架力分析步驟如下：〔1〕將上訴求得的各樓層地地震剪力按式分配到單元框架的各框架柱，可得各層每根柱的剪力值?！?〕確定各層柱的反彎點位置。各柱反彎點高度比y按式來確定。〔3〕計算每層柱的上下端彎矩值?！?〕利用節(jié)點的彎矩平衡原理，求出每層各跨的梁端彎矩?！?〕求梁端剪力?！?〕由柱軸力與梁端剪力平衡的條件可以求出柱軸力。上述計算結果見表5和表6。表5水平地震作用下的中框架柱剪力和柱端彎矩標準值柱j層iy63.6843.6566020138200.02420.251.050.3525.5247.3953.61788.6608000148300.02442.931.170.4569.5585.0043.62544.6608000148300.02461.071.170.4598.93120.9233.63111.6690360168400.02474.680.800.45120.98147.8723.63489.9690360168400.02483.750.800.50150.75150.7513.63698.91047280273200.02696.170.800.65225.04121.17柱j層iy63.6843.6566020188100.03327.841.760.3939.0961.1453.61788.6608000194900.03257.241.880.4592.73113.3443.62544.6608000194900.03281.431.880.49143.64149.5133.63111.6690360230800.033102.681.290.50184.82184.8223.63489.9690360230800.033115.161.290.50207.29207.2913.63698.91047280320400.031114.671.290.64264.20148.61表6水平地震作用下的中框架梁端彎矩、剪力及柱軸力標準值樓層i進深梁走道梁柱柱66.347.3934.4512.992.426.7026.7022.2512.999.2656.3110.5294.6632.572.457.7757.7748.1445.5324.8346.3190.47150.4454.112.491.8091.8076.599.6447.2236.3246.80203.9871.552.4124.48124.48103.73171.1979.4026.3271.73243.5181.782.4148.6148.6123.83252.97121.4516.3271.92221.0278.242.4134.88134.88112.4331.21155.61左震作用下框架彎矩圖、梁端剪力及柱軸力圖6.框架重力荷載作用效應計算。豎向重力荷載按重力荷載代表值計算。永久荷載取全部，樓面活荷載取一半，屋面荷載取一半。因為構造根本對稱，所以豎向荷載作用下的框架側移可以忽略，采用分層法計算框架力。彎矩調幅系數取0.9。分層法計算步驟：計算各跨梁在豎向荷載作用下的固端彎矩計算梁柱的線剛度。見表1、表2。計算彎矩分配系數。計算框架各節(jié)點不平衡彎矩。用力矩分配法分配各桿端彎矩疊加桿端彎矩根據靜力平衡條件求得剪力和軸力。，重力荷載代表值作用下的力計算結果見表7。彎矩以順時針為正，、分別為梁左右端彎矩，、分別為柱上下端彎矩。表中彎矩以折算到柱節(jié)點邊緣處，折算公式如下：表7重力荷載代表值作用下框架梁端彎矩及柱端彎矩、剪力樓層i框架梁框架柱進深梁走道梁邊柱中柱6-46.349.8-15.715.746.347.3161.2-40.1-41.9219.95-70.269.1-16.216.270.267.2255.4-42.2-42.8421.74-94103.4-17.717.746.747.1406-43.7-43.95553-99.4107-14.917.757.743.1651-52.7-48.68912-106.8110.7-12.112.153.659.3896-49.7-54.612261-97.8105.7-15.715.757.719.41166-35.4-17.415987.力組合與力調整。本框架抗震等級為三級?？蚣芰M合與調整。以底層為例，梁端組合彎矩設計值梁左端：地震作用彎矩順時針方向時，,梁左端正彎矩為地震作用彎矩順時針方向時，,梁左端正彎矩為地震作用彎矩逆時針方向時，梁左端負彎矩為梁右端：地震作用彎矩順時針方向時，梁右端負彎矩為地震作用彎矩逆時針方向時，,梁右端正彎矩為地震作用彎矩逆時針方向時，,梁右端正彎矩為比擬得，梁左端最大負彎矩為-442.89kN/m，最大正彎矩為204.25kN/m；梁右端最大負彎矩為-386.20kN/m，最大正彎矩為153.66kN/m。柱端組合剪力設計值。三級框架梁端截面組合剪力增大系數為1.1。柱端彎矩順時針作用時剪力為梁端彎矩逆時針作用時剪力為式中的58.8為作用在梁上的豎向均布荷載。經比擬，梁端最大剪力為333.22kN。其它樓層的計算結果見表8表8框架梁的力組合和力調整位置樓層i逆時針順時針梁左端6-124.069.2920.405-234.183248.854-365.3994.67117.233-438.4152.12175.982-477.8170.22195.861-442.89184.69204.25梁右端6-19.2-9.24-100.32529.5543.37-195.39453.9174.59-302.073110.12131.6-366.922154.72176.86-420.171132.52153.66-386.20柱的力組合及調整柱端組合彎矩設計值柱頂彎矩逆時針方向順時針方向柱底彎矩逆時針方向順時針方向柱端彎矩調整：柱下端截面：二級框架底層柱下端截面的組合彎矩設計值〔絕對值大者〕應乘以增大系數1.25，即應調整為〔逆時針方向〕柱上端截面：由于底層柱軸壓比滿足要求，所柱上端截面的組合彎矩設計值(絕對值大者〕應乘以增大系數1.2，即應調整為〔逆時針方向〕柱端組合剪力設計值柱上下端截面組合剪力設計值〔順時針方向〕按式：調整為其它層的柱的力組合及調整值見表9表9柱的力組合及調整值樓層iM逆時針M順時針柱底6-101.100.546126.38124.2255.295-171.1969.914-239.41134.055213.99177.6269.213-298.95181.592-335203.964299.26227.76254.211-364.34322.58柱頂6-103.156.913373.692777.73205.675-148.0045.914-189.8084.922418.75271.10152.823-231.44104.482-225.92106.161455.43198.7497.791-165.6280.66節(jié)點核心區(qū)組合剪力設計值框架節(jié)點核心區(qū)組合剪力剪力設計值按式確定，剪力增大系數為1.2。其中節(jié)點側梁彎矩〔已折算到節(jié)點柱邊緣〕節(jié)點右側梁彎矩〔已折算到節(jié)點邊緣〕8.截面設計根據上述所選框架力計算結果，進展相應構件截面設計，滿足構件的抗震承載力要求?？蚣芰航孛嬖O計梁正截面抗彎設計梁端按矩形截面雙筋考慮，梁端正截面抗