建筑抗震課程設(shè)計

1、一、設(shè)計資料某2層現(xiàn)澆倒筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋（按多層框架號慮），其平面及剖面分別見圖1和圖2,櫻層高度分別為Hl=3.9m、H2=3.6m見分組表?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土樓（層）蓋框架梁截面參考尺寸；走道梁（各層）為250mmX 400mm,頂層為250riUlXGOOrnn,，層 250nHnX650mm：）柱截面參考尺寸：500mmX500mm.混凝土強度等級：梁采用C30:柱采用C35。鋼筋強度等 級：受力縱筋和箍筋的強度等級分別不低于HRB100、HRB335o抗震設(shè)防烈度為8度,設(shè)計基本地震加速度為0.2g,結(jié)構(gòu)阻尼比為0.05,設(shè)計地震分 組為第二組、場地類別為W類。試對該框架進行橫向水平

2、地震作用卜的地震設(shè)計計算，荷載信息如卜：鋼筋混凝土容重為25kN/m3,樓板厚度為h見分組表，活荷我標準值: 住宅樓而為2.0kN/m2,走道為2.0kN/m2,不上人屋而為0.5kN/m2。設(shè)計時考慮雪荷我的影 響.雪荷載標準值為6 4 kN/m2。注:日二6m, b=2, Im, c=4. 5m2結(jié)構(gòu)剖面二、重力荷載代表值對于重力荷力的計算，永久荷久取全取,可變荷載取50%,各層重力荷力荷中于樓層標 高處，各層的墻體均取本層的一半和上一層的一半，頂層只取下層的一半計算。 其代表值如圖3所示.第二層；恒 載：4.5 X 8 X (6 + 2.4 + 6) X 0.12 X 25 + 36 X

3、 0.5 X 0.5 X 3.6 x 0,5 x 25+(0.25 x (0.4 -0.12) X 9 x 2.4 + 0.25 x (0.6 0.12) x (6 X 18 + 4.5 x 16)x 25=2538KN活截t 0.5X0,4X4.5X 8 x(6 + 24 + 6)=103.68KN荷載代表值G2=2641.68KN第一層： 恒 載：4.5 X 8 X (6 + 2.4 + 6) X 0.12 X 25 + 36 x 0.5 X 0.5 X x 25+0.25 X(0.4- 042) x 9 x 2.4 + 0.25 x (0.65 - 0,12) x (6 x 18 + 4

4、,5 x 16)x 25=3033KN活費：0.5x2x4.5x 8 x(6 + 2A + 6)=518.40KN荷載代表值Gl=3551.40KN為 T方便計算,取 G1=2645KN， G2=3555KN 0、結(jié)構(gòu)自震周期計算1，橫梁線剛度的計算梁柱的剛度均采用D值法計算，即梁的棧面慣性如考慮了樓板的作用，計算姑果如表1所示。表1梁的抗側(cè)移剛度部位祓 面hxb/m2跨度1/m矩形截面慣性矩1=而/121。力4走道梁0.25x 0.42,41. 33二層其他梁0.25X 0.664.5一層其他梁0.25x 0.6564.5邊框架梁中框架梁151。 l0-3m4：JI、V】10kN mh 21

5、b LOm*10*kNm22.52. 663. 3336. 753.37594. 58. 5 84.2911.445. 72注：混凝土 C30, Ec = 3.0 xlO4 N/nmi2、柱及樓層的抗側(cè)移剛度柱抗側(cè)移剛蜃或。等二層：K 仇工；一層;03 +記表2框架柱值及樓層抗側(cè)移剛度樓層層高柱號根數(shù)截面hxb/nr1遍由 ktW丁廣104kN mKaD /Mn：kN/m:叫n?23.6140 5x0 55. 21:4.5591. 120. 3615150212100617300141. 850. 182030028420040. 810. 301249051760Z441. 390.4117

6、3106924013.94140 5x0.55.214. 2081. 360. 5518360257040668160142.150. 642121029691041. 020. 501670066800&41. 610.5919420476803、結(jié)構(gòu)自振周期計算采用假想頂點位移計算,見表3:表3假想頂點位移計算樓層重力代表值（kN）樓層剪刀% = 2Gl /kN樓層抗 移度 卬10網(wǎng)m層間位移送=%/口 /m樓層位移2261526156173000. 004280. 0141355562006681600. 009280. 009286200取填充墻的周期影響系數(shù)處=0.60則結(jié)構(gòu)的基本自

7、報周期為:71 = :LK1M = 1.7 X 0.67 X Vom4 = 0.135sK水平地震作用計算及彈性位移驗算1、水平地震影響系數(shù)靖內(nèi)為基何振周期為 0.135s.多遇地工設(shè)上烈，度& 12，ill加速度為0.20g,杳表得水平地宸影響系數(shù)最大值八* =。16場地類別為卜類,地震分組為第二組，查表得特征周期”=0.75s.結(jié)構(gòu)阻尼比為0.05,阻尼調(diào)整系數(shù)“2 =1，故地震影響系數(shù)為:。=l2amax = 162、結(jié)構(gòu)總的水平地震作用標準值由于按多層框架考慮,采用底部剪力法計算水平地震作用，結(jié)構(gòu)等效總重力dq取重力荷載代表的85%計算，則結(jié)構(gòu)底部剪力標準值F.為:FEk = aGEq

8、 = 0.16 X 0.85 X 6200 = 843.2KN由于4=0.75s 0.55s,且A = 0.135 =IL96KMm經(jīng)比較，.梁端部組合彎矩設(shè)計值得最后取值為；梁左端負彎矩：llL69KN.m, 正彎矩28.53KN.m：正右端負彎矩二10630KN.m,正彎矩1l.96KN.g2）大梁跨中組合彎矩設(shè)計值嶗=L3Mea + 1.2%=L3 x匚“ i0 32555.26 x 1 匚匚 w55.26S5.26 +46.42 6+ 42.18+ 1.2 X (- X 22.1 X 62837.80 +42.88=6518KMm崎=13Mea + L2MGk=L3 x55.26 x

9、10.32526-55.26 + 46.42 X 3,9一 42.181 )+ 1,2 x (-X 22.1 X 637.80 +42.882=76.6GKN.rn二L3 x-55.26 x 1032555?2655.26 +46.42 x 3,9+ 42.18+ 1,0 X x 22.1 x 63837.80 + 42.882,=64.G5KN.rn經(jīng)比較，梁底跨中組合彎矩設(shè)計值得最后取值為：M=76.68KMm。3）大梁端部組合剪力設(shè)計值梁瑞剪力增大系數(shù)取可岫=1.2a且Yge = L2.梁端彎矩順時針作用時的剪力為；% = L2 x+ 1.2 x (0.5 x 224 x 5.5) =

10、10298KN28.53+ 10630.一梁端彎矩逆時針作用時的剪力為：+ 1.2 X (0.5 X 22X 5.5) = 106.54KNS.5111.69+ 11.96經(jīng)比較，梁端剪力設(shè)計值得最后取值為:% = 108.98KN0同理，用Excel表格處理數(shù)據(jù)nJ以得到橫向水平地震作用與重力荷載代表值組仆效應(yīng), 如表格12所示表12中框架梁的橫向水平地晨作用與重力荷載代表值組合效應(yīng)樓層端部地震重力荷我代表值最大值M/KN.mV/KNM/KN.mV/KNM疝笈/KN. mMynni/KN. inV/KN2大梁左24, 65+7. 57-30.195445-64.904.6680.17右16.

11、 98T7. 57-37.16-54.4S63.30076.82中3.84+7. 5750. 810065.959.84走道梁左11. 07+ 11.65-12. 9320.28-26.674.1543.80右1L 07+1L 65-12. 9320.28-26.6744543.80中0+11. 651.93002.3215.151大梁左51.02+16, 95-11. r.66.3-110728.53108.98右42. 18+16. 95-46. 55-66.3-106.311.96106.54中+4.42+15. 9559.110076.6822.04走道梁左2L 11+22. 54-1

12、2. 6324.639.8417.8465.95右21. 41+22. 54-12, 63-24.6-39.8417.8465.95中0孑22. 544.76005.71293注：表中寫矩以以使梁下部受拉的方矩為止二走道梁凈跨4 =2.4-05 = 1.9m a“土”考虛了地震兩個方向的作用，即左震和右震，梁兩端的剪力兩個值分別考慮了地震彎矩順時針和逆時針方向自2、框架柱的內(nèi)力組合和調(diào)整對于第一層中柱Z2的內(nèi)力組合和調(diào)整計算如Fo1）柱端組合彎矩設(shè)計值柱端彎矩組合計算第一層中柱Z2柱頂彎矩：M； = 1.3MEk + 1.2Mge=13 X 47.35 X 1-0.325473547.35 +

13、 57.87X3.9+ L2X (- 13.20)= 3432KN.m (順時針方向)= L3M 班 + 12Mge=1.3 X ( - 47.35) X0.32547.3547.35 + 57.87X 3.9+ 12X (-13.20)=-65.99KMm(逆時針方向)M? = L3 心 + 12Mge=1.3 X 57.87 X0.325一X39+ 1.2 X (-5.66)= 54.51KMm (順時針方向)MR = 1.3Mfc + X2Mge=1.3 X (-57.87) X0.32557.8747.35 + 37,87X3.9+ 1.2X (5.66)=-75.62KMm(逆時針方

14、向)柱端零矩調(diào)整 這里僅以逆時針方向彎矩調(diào)整為例,并進行承載力計算.丸柱下端截面。對于二級框架：= 1.5 X75. 62=113. 43KN. mB.柱上端截而。經(jīng)驗算，底層柱軸壓比小丁 0.75,因此，柱上端穹矩按卜面式子調(diào)整,按柱上下端彈性分析所得的考慮地震組合的彎矩比進行分配Q 節(jié)點左側(cè)梁彎矩(已折算到節(jié)點邊緣)：第一層中柱Z2上端節(jié)點:Mg = 1.2 X 42.88 + 1.3 X 42.18 = 106 3KN.mAff = 1.2 X (- 10.0) + 1.3 X 2L41 = 15.84KMni第二層中柱Z2下端節(jié)點:m = 1.2 X (-22.53) + 1.3 X

15、(-21.21) = 54.61KN.m則笫一層中柱Z2上端截面調(diào)整后的組合彎矩設(shè)計值為：M1 = 帆 XM = 15 X 總言丁 X (106.3 + 15.84) = 100.25KN. m2 )柱端組合剪力設(shè)計值柱上下端截面組合剪力設(shè)計值調(diào)整時，對于二級框架結(jié)構(gòu)，柱剪力增大系數(shù)取利=L3% = 13=1.3 XHn119.5 + 89.69 -=76.07KN39-0.3253)節(jié)點核心區(qū)組合剪刀設(shè)計值 二級框架，強節(jié)點系數(shù)%= 1.35。Aft + M? hbc - %V = 1.359“1 一 ： 一 J)立匕o - % .九匕L35 x106.3 + 15,840.65 + 042

16、-0.04-0.04x （10.65 + 04. .八 . .瑪-0.0 4 0.04447.3526.12_ 0.65 + 04,x 4735 + 5787 + 3 b x 26.12 + 32.85 -2=260.55KN同理可得其他柱端節(jié)點處的彎矩調(diào)整值、組合剪力設(shè)計值及節(jié)點核心區(qū)組合剪力設(shè)計值, 如表13所示表13中框架柱端彎矩逆時針方向調(diào)整柱樓 層/KN.mm2 /KN.m/KN. mM。/KN.mMe/KN. m調(diào)整后四 /KN,m調(diào)整后Mg /KN,mV/KN/KNZ2266.8354.616332.10100.2482.9672.17139.51165.9975.6210631

17、5.8454.61100.251114377.70260.55Z1267.4252.03063.3094.9577.8368.06135.03157.6665.720111.6950.0389J98.5868.47238.26注：表中柱端彎矩已經(jīng)折算到節(jié)點邊緣。M；表示所求柱端彎矩節(jié)點處的另一個柱端彎矩。二層拄= 3.6- 0.3 = 33m。表14中框架柱端彎矩順時針方向調(diào)整柱樓 層Ml/KN. m/KN. m/KN. m/KN. mM； /KN.m調(diào)整后續(xù) /KN.m網(wǎng)察后期：/KN. mV /KN匕/KNZ225.810.53-194524025.58544W2536371343257.

18、053.3815.840.5128.3985.5841.4441.0Z128.1014.550-19.15028.73193318.9240.85119.6149.41020.9714.5518.0674.1233.5244.73八、截面抗震承載力驗算以下以第，層大梁和第層Z2柱為例計算.混凝土 C30 ； fc = 14JN/rnm2 ft = L43/V/mrn2 ； C35 ： fc = 167N/mm2 ft 157 N /mm2, a（1）框架梁截面抗震承我力1)梁正截面抗彎承載力計算梁端在地震反復(fù)作用下受彎承載力應(yīng)滿足以F要求:在正彎矩卜.：.蛆上后4so )在負彎審卜.： Yre

19、Mb a送bx(ho 0.5x) +/,4 (廄一。；) a1fcbx fyAs - fy As梁左端下部配筋：. YREMb 0.75 X 28530000.As = Hr -y=-_- = 104.28771 rn2fy(hq Q)360 X (65 0 40 40)考慮到為了滿足梁配筋的構(gòu)造要求，選配4 14, X = 615mm20 梁左端上部配筋：由于” =厘名鋁也0，則為了滿足梁配筋的構(gòu)造要求，選配4 16, a i/c 0As = 804mm2 a驗算二級框架抗震要求:fyAs - fy 4360 X (804 - 615)：= aJcbhQ = 1.0 X 14.3 X 250

20、 X 610 = 03 0.3As 804As = 804mm2 0.3%bh = 0.3% X 250 X 650 = 487.5mm2 即均滿足要求.同理結(jié)合表12中數(shù)據(jù)可求出其它梁端配筋，如表15所示。樓層公W4AsAs 0.3%乩理論值 (mm2)實配2大梁左上0IC14 (615 mm2)0. 030. 735滿足左下18. 74C12 (452 mm2)右上04C14(615mm2)(X 030. 735右下04012(452 mm2)跨中264.24cl2(452 nrn?)0. 030. 735走道梁左上04cl, 4 (615 mm2)0. 030. 735左下27.0401

21、2(452 mm2)右上04cl4 (615 mm2)0, 030. 735右下27.04012(452 mm2)跨中15. 14012(452 mm2)0. 030. 735表15用框架梁抗彎承載力計算1大梁左上04C14(615mm2)0. 040. 735左下104. 34012(452 mm2)右上04C14 (615 mm2)0. 040. 735右下4C12 (452 mm2)跨中280.3IC 12 (452 mm2)0.040. 735走道梁左上04C14(615 mm2)0.040. 735左下116.2IC 12 (452 mm2)右上04C14(615 mm2)0. 04

22、0. 735右下116. 2IC 12 (452 mm2)跨中37.24C12(452 mm2)0. 040, 735注：大梁：0.3%匕無=0.3% X 650 X 250 = 450mm2;走道梁:0.3%帥=0.3% X 250 X 40。= 30(hnm2o由表可得以上截而抗震承載力驗算均滿足要求.2）斜截面承載力驗算檢驗梁截面尺寸：0.2QJM。0.2 X 1.0 X 14.3 X 250 X 610085X 10-3=513.12KN Vb = 108.98KN滿足截面尺寸要求口 由斜截面承載力公式可得：YrM - O.6acvfrbho 0.85 X 108980 - 0.6 X

23、 0.7 X 1.43 X 250 X 610300X 610由二級抗蔻等級要求，箍筋直徑dZ 8mm,箍筋間距$ = min100,8d，B，取雙肢箍B10150。同理可求得其它斜截面承載力驗算，如表16所示。表16中框架梁斜截面承載力驗算樓 層梁n/KN。邳，bh。/ 力咫0.2”/h YreMbA sJ s / mm? /mm配箍2大梁80. 17513.12KN滿足0B10150走道 梁43.8302. 82KN滿足0B1061501大梁108. 9847L06KN滿足0Bl00150走道梁65.95302. 82KN滿足0.4 mm2/ mmB10150（2）框架柱截面抗震承載力 以

24、柱Z2截面為例01）軸力組合設(shè)計值和軸壓比驗算柱軸力組合驗算：Nc = 1.3% + L2Nge = 1.3 X 9.07 + 1.2 X 138.04 = 177.44KN（與柱端順時針方向彎矩對應(yīng)）M = 13Ne + 1.2拉ge = 13 * - 9.07 ） + 1.2 x 138.04 = 153.86KN（與柱端順時針方向彎矩對應(yīng)）最大軸壓比驗算：fcA17744014.3 X 25000.0496 0.75滿足要求.2）正截面承載力計算取柱端彎矩逆時針方向為例。M? = 89.69KN.，n, Nc = 153.86KN柱為雙曲率彎曲，= M.M2 =彎矩比：世=89.6911

25、9.S-0.75 0.9軸壓比;；：* = 0.043 V0.75 feA 143X250 0柱偏心方向的回轉(zhuǎn)半徑：1 = 有=)%;or = 0.144m乂七 = 27.1 V 34 - 12 3 = 34 + 0.75 X 12 = 43i 0.144由混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范可知：此時可不考慮感覺|身撓曲變形的影響。 同理可得其它柱截面的抗彎承載力，如表17和表18所示。軸力蛆合柱Ni /KNNa /KN1. 3 Nt +L 2 N /KN-L3 Ni +1.2 Ns/KNN/(Af) 0. 75二層Z23. 94121.8151. 282141. 038滿足表17中框架柱截面軸力組合及軸壓比

26、驗算Z16. 357291. 65578. 145滿足一層Z28. 58228. 04284. 802262. 494滿足Z120. 74146. 81203. 134119. 21滿足表18中框架柱端彎矩順時針方向調(diào)整時正截面承載力計算軸 力 綱 介柱XI/KH.b/KN.mMlM21ca 1ACiNc Aofc 0 .8%層Z20. 535. 810 09冊足25滿足58大偏 -1524C18(1018mm2)滿足Z18.11 L 550 56滿足25滿足174大偏任-234C18(1018mm2)滿足一.層Z234. 3257. 050 60滿足27滿 足221壓204C18(1018m

27、m2)滿足Z119- 6149.410 3027滿足263大偏展724C18(1018mm2)滿足注：為了便于排版，用表格中表示式上34 12警。1MZ”代=/ 在取 =二.：稱配獷局=4=士=二， 尸iiQZtQ表19中框架柱端彎矩逆時針方向調(diào)整時正截面承載力計算I 丁 .A C 1 . 二7 -% M；軸 力 組 人 11柱11/KH.MM2 /KN.aMlM2 0.8%,滿足要求b3）斜截面抗剪承載力驗算柱截面尺寸驗算:0.2夕 J0o0.2 X 1.0 X 16.7 X 500 X 4600.85x 10-3 = 903.8 KN 匕儂* = 7770KN 則所有柱截而滿足要求。柱截而

28、抗剪承載力驗算：若選10A100復(fù)合箍,則箍筋白徑dA8,箍筋間距s=0.87%,均滿足二級抗震等級柱加 tKjUX 4bU XxUOyv密區(qū)的箍筋構(gòu)造要求。而且箍筋肢距不大戶200mm,對縱筋的約束要求也滿足。對非加密區(qū)的配筋僅改為10A200復(fù)合箍筋即滿足抗震構(gòu)造要求，此時:一層：入三崎黑=3993嚶黑=3.593取入=3。fcA = 0.3 X 16.7 X 2500 = 1252500?/ N%=284802N1 175 匕=Yre 1十義1 1.7SAftbhQ + fyy h0 + 0,056N)s=-G X 1.57 X 500 X 460 + 270 X 0.85 ,1 + 3

29、=427000” %加X=77700KN4 X 78.5x 460 + 0.056 X 177440)則柱彼面抗剪承載力臉算滿足要求o（3）節(jié)點核心區(qū)驗算由于,梁寬瓦=y = 250nm】，取bj = bc = 500nm而且節(jié)點四側(cè)各梁截面 寬度小于該側(cè)柱截面寬度的以2,正交方向的縱向框架梁高度不小于本橫向框架梁高度如的3/4,取交叉梁約束影響系數(shù)% = 1.5。節(jié)點核心區(qū)配箍與柱端配箍 相同。截面尺寸驗算；Q2中工b內(nèi)0.2 X 1.5 X 16.7 X 500 X 500Q85X 10-3 = 1743.5 KN VJmax = 260.55KN滿足要求。節(jié)點作用的軸力:M = L3Ne

30、 + LONge = 抗震承載力驗算:-1.3 X 4.08 + 1.2 x 121,8=116,5KN = 260.55KN則節(jié)點核心區(qū)抗震滿足要求。九、罕遇地震作用下變形計算由于該結(jié)構(gòu)為8度設(shè)防的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),應(yīng)進行高F本地區(qū)設(shè)防烈度預(yù)估的罕遇 地震作用下薄弱層部位的抗震變形.采用簡化方法驗算。1、各層梁端、柱端基線抗彎承載力按實際配筋計算各層梁端、柱端基線抗彎承載力。梁的上下配筋不一樣，順時針和逆時 針的屈服彎矩不同，因此有兩個不同的屈服彎矩.對于一層大梁：(610-40 ) X10-6 = 140.2KN. m梁左端：上部：Mbyk =勺普由(無“ 一 a；) = 400 X 6

31、15 X卜部:Mbyk = GfcAsb(弧一 Q；) = 400 X 452 x(610 - 40) X 10-6 = 103KN.m梁右端；上部：Mbyk = 140.2KN. m卜.部:Mb. = 130KN. m對于二層大梁：梁左端；上瞅Mbyk=fykAsb。 一= 400 X 615 X(560 - 40 ) X 10-6 = 127.9KN. m(560-40) X10-6 = 94KN.m卜部；Mbyk = fykA#&o - 4) = 400 x 452 x梁右端:Mbyk =- a；)十 0.5Ng% (1 -Ngfck瓦兒=400 X 1018 X (460-40)+ 0.5 X 228040 X 500 xt1-22804016.7 x SOO x SOO上部:Mb.