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1、1 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 纵向筋均采用 HRB335 级，箍筋均采用 HPB235。梁板柱截面尺寸：AB 轴线和CD轴线间梁顶层bh=250mm600mm， 一五层为bh=250mm 650mm;BC 轴线间梁 bh=250mm400mm。柱截面尺寸：一三层为 550mm550mm，四六层为 500mm500mm。抗震设防烈度、设计地 震分组和场地类别见
2、表 1。采用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）（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）设计计算书一份。包括：计算过程，计算简图等 （2）梁、柱配筋设计图 要求：按学号选择设计资料。计算完整，数据正确，书写工整。图号 2 自拟，布图合理，线型分明，标注明确。独立完成，采用手写稿或电 子稿并按要求装订成册。 图 1 平面图 3 图 2 剖面图 1.计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 0
3、.4kN/m2 1:3 水泥沙浆找平层 20mm 0.4kN/m2 水 泥 蛭 石 板 保 温 层 60mm 0.12kN/m2 1:8 水 泥 炉 渣 找 坡 80mm 1.44kN/m2 1:3 水 泥 沙 浆 找 平 层 20mm 0.4kN/m2 现 浇 钢 筋 混 凝 土 板 80mm 2.kN/m2 板 底 抹 灰 20mm 0.4kN/m2 合计 5.1kN/m2 楼面恒载 4 水磨石地面 0.65kN/m2 现 浇 钢 筋 混 凝 土 板 80mm 2.0kN/m2 板 底 抹 灰 20mm 0.4kN/m2 合计 3.05kN/m 梁自重 横向框架梁： 2.5kN/m 次要框
4、架梁： 2kN/m 柱自重 上层柱： 18.75 kN /根 底层柱： 20.25 kN /根 墙自重及两面抹灰 女儿墙 ： 4.56KN/m 两面抹灰 ： 0.68kN/m 共计 ： 5.24kN/m 26 层：外墙标准层墙: 20.3KN/m 内墙标准层墙: 13.1KN/m 底层: 外墙标准层墙: 28.12KN/m 内墙标准层墙: 28.12KN/m 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） 5 G5= G 板+G 梁+G 上柱+ G 标墙+F
5、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=10300KN 各层重力代表值及计算简图 2.框架抗侧移刚度的计算 （D 值的计算） （1） 梁的线刚度。 计算结果见表 1。其中梁的截面惯性矩考虑了楼板的作用。 混凝土 C25，。 24 /1080 . 2 mmNEC 6 表 1 现浇框架梁线刚度计算 截面跨度 矩形截面 惯性矩边框架梁中框架梁部位 )( 2 mhb)(ml )(10 12/ 43 3 0 m bhI )(10 5 . 1 43 00 m II )(10 / 4 mkN lIEi bEb )
6、(10 0 . 2 43 00 m II )(10 / 4 mkN lIEi bEb 走道梁 40 . 0 25. 0 2.401.3322.332.663.10 顶层梁 60 . 0 25. 0 6.304.56.753.009.004.00 楼层梁 65. 025. 0 6.305.728.583.8111.445.08 （2） 柱的抗侧移刚度。 采用 D 值法计算。由式计算，结果见表 2。 2 12 h i D c 其中表中系数、分别由下式确定：K 底层： ， ， i i c b K K K a 2 5 . 0 一般层： ， ， i i c b K 2 K K a 2 （3） 楼层抗侧移
7、刚度。 楼层所有柱的 D 值之和即为该楼层的抗侧移刚度。计算过程及结 i D 果结果见表 2。(混凝土 C30，。) 24 /1000 . 3 mmNEC 7 表 2 框架柱及楼层抗侧移刚度的计算 楼层 i 层高 （m） 柱 号 柱根 数 )( 2 mhb )(10 12/ 43 3 m bhIc )(10 / 4 mkN hIEi ccc K )/( 104 mkN Dij )/( 104 mkN Dij )/( 104 mkN Di 1 Z141.050.3441.38219.348 2 Z141.760.4681.88126.334 3 Z40.780.2811.1304.520 63.
8、6 4 Z4 5 . 05 . 0 5.2084.34 1.320.3981.6006.400 56.60 2 1 Z141.170.3691.48320.762 2 Z141.880.4851.94927.286 3 Z40.880.3061.2305.920 453.6 4 Z4 5 . 05 . 0 5.2084.34 1.480.4251.7086.832 60.8 1 Z140.800.2861.68423.576 2 Z141.290.3922.30832.312 3 Z40.600.2311.3605.440 233.6 4 Z4 55 . 0 55 . 0 7.6266.36
9、0.970.3271.9277.708 69.03 6 1 Z140.800.4642.73238.248 2 Z141.290.5443.20444.856 3 Z40.600.4232.4919.964 13.6 4 Z4 55 . 0 55 . 0 7.6266.36 0.970.4952.95511.660 104.7 28 3.自震周期的计算 选用顶点位移法计算，基本周期按下式计算： 8 ，取填充系数。 bsT T7 . 1 1 7 . 0T 计算得 sT591 . 0 247. 07 . 07 . 1 1 假想顶点位移计算结构见表 3 表 3 假想顶点位移计算 楼层 i重力荷载代
10、表值)(kNGi 楼层剪力 )(kNGV iGi 楼层侧移刚 度)/(mkNDi 层间位移 )(/mDV iGii 楼层位移 )(m ii 6690069005660200.0120.247 59300162006080000.0270.235 49300255006080000.0420.208 39300348006903600.0500.166 29300441006903600.0640.116 1103005440010472800.0520.052 54400 4.水平地震作用计算及弹性位移计算 采用底部剪力法计算。 （1） 水平地震影响系数的计算。 1 结构基本周期由上计算出；水
11、平地震影响系数最大值 sT591. 0 1 和特征周期值由下表格得出。 9 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，则。sTs g 75 . 0 ,08. 0 max 地震影响系数谱曲线 ，由地震影响系数谱曲线可得。 g TT 1 1 . 0 s08 . 0 max1 结构总水平地震作用标准值按下式计算： kNGF eqEK 36995440085 . 0 08 . 0 1 因为，由下表可知sT591 . 0 1 sTg05 . 1 4 . 1 . 0 , 0 nn F 10 分布在各楼层的水平地震作用标准值按下式计算： EKn n j jj ii i F HG HG
12、 F)1 ( 计算结果见表 4。 （3）楼层地震剪力计算 各楼层地震剪力标准值按式：计算，计算结构见表 4. n n j ji FFV 经验算，各楼层均满足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 ：计算。并表示为层 i i e D V u 间位移角的形式。钢筋混凝土框架结构弹性层间位移角极限值hue/ 为 1/550。经验算均满足要求。 计算结果见表 4。 11 表 4 值及huu、VF eeii / 楼层 i层 高 i G i H iiH G iiH G i F i V i D e uhue/ 屋顶间 突出 1.580022.117680
13、99.899.8 63.6610021.613176743.8843.65660201.491/2416 53.69300181674009451788.66080002.941/1224 43.6930014.41339207562544.66080004.191/859 33.6930010.81004405673111.66903604.511/798 23.693007.2669603783489.96903605.051/713 13.6103003.637080 6552 40 209.33698.910472803.531/1020 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度分布
14、见下图 5. 水平地震作用下框架内力分析 12 步骤如下： （1）将上诉求得的各楼层地地震剪力按式分配到单 i m k ik ij ij V D D V 1 元框架的各框架柱，可得各层每根柱的剪力值。 （2）确定各层柱的反弯点位置。各柱反弯点高度比 y 按式 来确定。 3210 yyyyy （3）计算每层柱的上下端弯矩值。 （4）利用节点的弯矩平衡原理，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衡的条件可以求出柱轴力。 上述计算结果见表 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 i i h i V i D ij D i ij
15、 D D ik V K y b ij M t ij M 63.6843.6566020138200.02420.251.050.3525.5247.39 53.61788.6608000148300.02442.931.170.4569.55 85.00 43.62544.6608000148300.02461.071.170.4598.93120.92 33.63111.6690360168400.02474.680.800.45120.98147.87 23.63489.9690360168400.02483.750.800.50150.75150.75 1 Z 13.63698.91047280273200.02696.170.800.65225.04121.17 13 柱j 层 i i h i V i D ij D i ij D D ik V K y b ij M t ij M 63.6843.6566020188100
