抗震結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

1、安徽理工大學(xué)抗震結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)目錄一、工程概況11.結(jié)構(gòu)方案12.結(jié)構(gòu)布置及梁柱截面13.梁柱的截面尺寸1二、重力荷載代表值的計(jì)算21.屋面荷載標(biāo)準(zhǔn)值：22.樓面荷載標(biāo)準(zhǔn)值23.梁柱自重：24.墻體自重標(biāo)準(zhǔn)值2三、結(jié)構(gòu)自震周期計(jì)算31.橫梁線剛度kb的計(jì)算：32.柱線剛度kc的計(jì)算：43.各層橫向側(cè)移剛度計(jì)算： (d值法)4四、水平地震作用計(jì)算61.結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值geq72.計(jì)算水平地震影響系數(shù)173.結(jié)構(gòu)總的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值fek7五、多遇水平地震作用下的位移驗(yàn)算8六、水平地震作用下框架內(nèi)力計(jì)算91.框架柱端剪力及彎矩92.梁端彎矩、剪力及柱軸力分別按以下公式計(jì)算：10七、設(shè)計(jì)體會(huì)

2、12 參考文獻(xiàn)131、 工程概況1.結(jié)構(gòu)方案該全現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)處于8度（0.2g）設(shè)防區(qū)，建筑為六層，底層柱高4.2m，其他柱高為3.6m；場(chǎng)地為ii類場(chǎng)地，地震分組為二組。根據(jù)“抗震規(guī)范”第6.1.2條，確定結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)。該建筑開間進(jìn)深層高較大，根據(jù)“抗震規(guī)范”第6.1.1條，全現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)體系選擇大柱網(wǎng)布置方案?？紤]本工程樓面荷載較大，對(duì)于防滲、抗震要求較高，為了符合適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則和增加結(jié)構(gòu)的整體性及施工方便，采用整體現(xiàn)澆梁板式樓蓋。根據(jù)工程地質(zhì)條件，考慮地基有較好的土質(zhì)，地耐力高，采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，并按“抗震規(guī)范”第6.1.14條設(shè)置基礎(chǔ)系梁。2.結(jié)構(gòu)布置及梁柱截面2.1.結(jié)構(gòu)布置

3、見圖12.2.各梁柱截面尺寸：框架梁，柱截面尺寸見下表3. 梁柱的截面尺寸 表1構(gòu)件編號(hào)計(jì)算跨度l(mm)h=(1/81/12)l(mm)b=(1/21/3)h(mm)橫向框架梁l16900650250縱向框架梁l26300600250l33000450250底層框架柱它層框架柱z23600500500二、重力荷載代表值的計(jì)算1.屋面荷載標(biāo)準(zhǔn)值屋面恒載標(biāo)準(zhǔn)值 ： 5.95 kn屋面活載標(biāo)準(zhǔn)值（不上人）： 0.5 kn/m2屋面雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 0.75 kn/m22.樓面荷載標(biāo)準(zhǔn)值樓面恒載標(biāo)準(zhǔn)值 3.80 kn/m2樓面活載標(biāo)準(zhǔn)值 2.50 kn/m23. 梁柱自重標(biāo)準(zhǔn)

4、值 表2構(gòu)件編號(hào)截面（m2）長(zhǎng)度（m）線荷載（kn/m）每根重量（kn）每層根數(shù)（個(gè)）每層總重（kn）l10.25*0.656.44.06252616416l20.25*0.65.83.7521.7515326.25l30.25*0.452.52.817.025642.15z10.55*0.554.28.36335.12524843z20.5*0.53.67.0525.3824609.124.墻體自重標(biāo)準(zhǔn)值底層外墻線荷載標(biāo)準(zhǔn)值 6.84kn/m內(nèi)墻線荷載標(biāo)準(zhǔn)值 5.96kn/m標(biāo)準(zhǔn)層外墻線荷載標(biāo)準(zhǔn)值 5.70kn/m內(nèi)墻線荷載標(biāo)準(zhǔn)值 4.95kn/m240mm磚墻砌女兒墻線荷載標(biāo)準(zhǔn)值 3.60

5、kn/m4.1第一層 內(nèi)墻總重 6.945.96=164.496 kn外墻總重 (6.310+6.94+34）6.84=701.784n樓面面積 （6.35+32）（6.92）=517.5 m2樓面恒載 3.8*517.5=1966.5 kn樓面活載 2.5*517.5=1293.75 kn一層重力代表值注：梁柱乘上粉刷層重力荷載而對(duì)其重力荷載的增大系數(shù)1.05。4.2第二至五層內(nèi)墻總重 6.9*8*4.95=273.24 kn外墻總重 102.6*6.84=701.784kn樓面面積 517.5 m2 樓面恒載 3.8*517.5=1966.5 kn樓面活載 2.5*517.5=1293.7

6、5 kn二至五層重力代表值注：梁柱乘上粉刷層重力荷載而對(duì)其重力荷載的增大系數(shù)1.05。4.3第六層女兒墻總重 102.6*3.6=369.36 kn屋面面積 517.5 m2 屋面恒載 517.5*5.95=3079.13 kn屋面活載 517.5*0.5=258.75 kn屋面雪荷載 517.5*0.75=388.13 kn第六層重力代表值三、結(jié)構(gòu)自震周期計(jì)算1.橫梁線剛度k b的計(jì)算： 表3梁號(hào)ec（kn/m2）截面慣性矩跨 度邊框架梁中框架梁bh（m2）i0（m4）l（m）ib=1.5i0kb=ecib/lib=2i0kb=ecib/ll13.01070.250.655.7210-36.

7、98.5810-33.7310411.4410-34.971042. 柱線剛度kc的計(jì)算： 表4柱號(hào)hc（m）ec（kn/m2）bh（mm）ic（m4）ecic/hc（knm）z14.23.01070.550.557.6310-35.45104z23.63.01070.50.55.2110-34.341043.各層橫向框架柱側(cè)移剛度計(jì)算： (d值法)3.1第一層、a-1、a-8、c-1、c-8（4根）k=3.73/5.45=0.68ac=(0.5+k)/(2+k)=0.44di1=ac12kc/h2=0.44125.45104/4.22=16313.0 kn/m、a-2、a-3、a-4、a-5

8、、a-6、a-7、d-2、d-3、d-4、d-5、d-6、d-7（12根）k=4.97/5.45=0.91ac=(0.5+k)/(2+k)=0.49di2=ac12kc/h2=0.49125.45104/4.22=18166.7 kn/m、b-1、b-8 （2根）k=（3.73+3.73）/5.45=1.37c=(0.5+k)/(2+k)=0.55di2=ac12kc/h2=0.55125.45104/4.22= 20391.2 kn/m、b-2、b-3、b-4、b-5、b-6、b-7（6根）k=（4.97+4.97）/5.45=1.82c=(0.5+k)/(2+k)=0.61di2=ac12

9、kc/h2=0.61125.45104/4.22=22615.6 kn/md1=16313.04+ 18166.712+20391.22+22615.66=459728.4 kn/m3.2第二至六層、a-1、a-8、c-1、c-8（4根）k=3.732/（4.342）=0.86ac=k/(2+k)=0.3di1=ac12kc/h2=0.3124.34104/3.62= 12055.56 kn/m、a-2、a-3、a-4、a-5、a-6、a-7、d-2、d-3、d-4、d-5、d-6、d-7（12根）k=4.972/（4.342）=1.15ac=k/(2+k)=0.364di2=ac12kc/h

10、2=0.364124.34104/3.62=14627.40 kn/m、b-1、b-8 （2根）k=（3.73+3.73）2/(4.342)=1.7ac=k/(2+k)=0.46di3=ac12kc/h2=0.46124.34104/3.62=18485.18kn/m、b-2、b-3、b-4、b-5、b-6、b-7（6根）k=（4.97+4.97）2/(5.452)=1.8ac=k/(2+k)=0.47di4=ac12kc/h2=0.47124.34104/3.62= 18886.32 kn/md26=12055.564+ 14627.40 12+18485.182+ 18886.32 6=3

11、74579.32 kn/m基本自振周期t1（s）可按下式計(jì)算：t1=1.7t （ut）1/2注：ut假想把集中在各層樓面處的重力荷載代表值gi作為水平荷載而算得的結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移。t結(jié)構(gòu)基本自振周期考慮非承重磚墻影響的折減系數(shù)，取0.6。ut按以下公式計(jì)算：vgi=gk（u）i= vgi/d ij ut=（u）k注：d ij 為第i層的層間側(cè)移剛度。（u）i為第i層的層間側(cè)移。（u）k為第k層的層間側(cè)移。s為同層內(nèi)框架柱的總數(shù)。結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的假想側(cè)移計(jì)算過程見下表，其中第六層的gi為g6和ge之和。結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的假想側(cè)移計(jì)算 表5層次gi（kn）vgi（kn）d i（kn/m）層間相對(duì)位移（m）ui（m）

12、63771.933771.93374579.320.010.24755051.558823.48374579.320.0230.23745051.5513875.03374579.320.0370.21435051.5518926.58374579.320.050.17725051.5523978.13374579.320.0640.12715188.68829166.818459728.40.0630.063t1=1.7t （ut）1/2=1.70.6(0.247)1/2=0.507 (s)四、水平地震作用計(jì)算本結(jié)構(gòu)高度不超過40m，質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，變形以剪切型為主，故可用底部

13、剪力法計(jì)算水平地震作用，即：1.結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值geqgeq=0.85gi=0.85（5188.688+5051.554+3771.93）= 24791.95（kn）2.計(jì)算水平地震影響系數(shù)1查表得二類場(chǎng)地近震特征周期值tg=0.40s。查表得設(shè)防烈度為8度的max=0.161=（tg/t1）0.9max=（0.4/0.507）0.90.16=0.1143.結(jié)構(gòu)總的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值fekfek=1geq=0.11424791.95=2826.28（kn）因1.4tg=1.40.4=0.56st1=0.407s，所以不用考慮頂部附加水平地震作用。各質(zhì)點(diǎn)橫向水平地震作用按下式計(jì)算：fi=

14、gihifek/（gkhk）地震作用下各樓層水平地震層間剪力vi為vi=fk（i=1，2，n）計(jì)算過程如下表：各質(zhì)點(diǎn)橫向水平地震作用及樓層地震剪力計(jì)算表 表6層次hi（m）gi（kn）gihi（knm）gihi/gjhjfi（kn）vi（kn）622.23771.9383736.8460.213603.342682.17518.65051.5593958.830.239676.992078.824155051.5575773.250.193545.961401.82311.45051.5557587.670.146414.93855.8527.85051.5539402.090.100283.

15、90440.9214.25188.68821792.48960.055157.02157.02392251.176各質(zhì)點(diǎn)水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度的分布見圖2五、多遇水平地震作用下的位移驗(yàn)算水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)的層間位移（u）i和頂點(diǎn)位移u i分別按下列公式計(jì)算：（u）i = vi/d iju i=（u）k各層的層間彈性位移角e=（u）i/hi，根據(jù)抗震規(guī)范，考慮磚填充墻抗側(cè)力作用的框架，層間彈性位移角限值e1/550。計(jì)算過程如下表：橫向水平地震作用下的位移驗(yàn)算 表7層次vi（kn）d i（kn/m）（u）i （m）ui（m）hi（m）e=（u）i /hi6603.3437457

16、9.320.00160.02823.61/223551280.34374579.320.00340.02663.61/105341826.31374579.320.00480.02323.61/73832241.25374579.320.00590.01843.61/60122525.15374579.320.00670.01253.61/55412682.17459728.40.00580.00584.21/719由此可見，最大層間彈性位移角發(fā)生在第二層，1/5541/550，滿足規(guī)范要求。六、水平地震作用下框架內(nèi)力計(jì)算1.框架柱端剪力及彎矩分別按下列公式計(jì)算：vij=dijv i /dij

17、mbij=vij*yh muij=vij（1-y）hy=yn+y1+y2+y3注：yn框架柱的標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比。y1為上下層梁線剛度變化時(shí)反彎點(diǎn)高度比的修正值。y2、y3為上下層層高變化時(shí)反彎點(diǎn)高度比的修正值。y框架柱的反彎點(diǎn)高度比。底層柱需考慮修正值y2，第二層柱需考慮修正值y1和y3，其它柱均無修正。下面以軸線橫向框架內(nèi)力的計(jì)算為例：各層柱端彎矩及剪力計(jì)算（邊柱） 表8層次hi（m）vi（kn）d ij（kn/m）邊 柱di1（kn/m）vi1（kn）kymbi1（knm）mui1knm）63.6603.34374579.3214627.4023.561.150.3529.6855.135

18、3.61280.34374579.3214627.4049.991.150.471.99107.9943.61826.31374579.3214627.4071.311.150.45115.53141.2033.62241.25374579.3214627.4087.521.150.45141.78173.2923.62525.15374579.3214627.4098.601.150.50177.49177.4914.22682.17459728.418166.7105.980.910.65289.32155.79例：第一層邊柱的計(jì)算：vi1=18166.72682.17/459728.4=

19、105.98（kn）y=yn=0.35（m） （無修正）mbi1=105.980.654.2=389.32（knm）mui1=105.98（1-0.65）3.6=155.79（knm）各層柱端彎矩及剪力計(jì)算（中柱） 表9層次hi（m）vi（kn）d ij（n/mm）中 柱di2（n/mm）vi2（kn）kym bi2（knm）mui2（knm）63.6603.34374579.3218886.3230.421.80.4043.8065.7053.61280.34374579.3218886.3264.551.80.45104.57127.8143.61826.31374579.3218886.

20、3292.081.80.45149.17182.3233.62241.25374579.3218886.32113.001.80.50203.40203.4023.62525.15374579.3218886.32127.311.80.50229.17229.1714.22682.17459728.422615.6 131.941.820.55304.79249.372.梁端彎矩、剪力及柱軸力分別按以下公式計(jì)算：mlb=ilb（mbi+1，j + mui，j）/（ilb+ irb）mrb=irb（mbi+1，j + mui，j）/（ilb+ irb）vb=（mlb+ mrb）/ lni=（vlb- vrb）k具體計(jì)算過程見下表：梁端彎矩、剪力及柱軸力的計(jì)算 表10層次邊梁柱軸力mlbmr