《土木工程课程设计--建筑结构抗震设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土木工程课程设计--建筑结构抗震设计.doc（27页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流土木工程课程设计-建筑结构抗震设计.精品文档.建筑结构抗震设计课程设计学 院：建筑工程学院班 级：11土木工程1 姓 名： * 学 号：30150590110 指导老师： * 建筑结构抗震设计任务书设计一个钢筋混凝土框架结构房屋，建筑面积6000m28000m2，46层。房屋的使用功能自拟，柱网布置与房间分隔按照所拟题目合理设置，要求选取计算的横向框架不小于三跨，围护和分隔墙体建议选用加气混凝土砌块，墙体开洞情况根据设计建筑物功能自行设置。设计中选用的建筑层高、楼层活载和混凝土标号按照表1选取。7度设防，第二组，二类场地，设计地震基本加速度0
2、.1g,按照多遇地震计算地震作用。按照要求我选用C30混凝土，楼层活荷载标准值为：2.80.124=2.32kN/m2。试完成房屋结构的合理布置，并完成以下工作：（1）画出结构方案，绘制结构布置图（2）底部剪力法计算等效水平地震作用（3）完成水平荷载下的框架内力计算（4）进行水平荷载下的位移验算（5）完成竖向荷载（恒载、活载）下的框架内力计算表1 混凝土等级、层高、活荷载值分配表混凝土等级层高楼层活荷载标准值（kN/m2；i=0、1、2、3、4）2.50.1i2.80.12iC303.3（学号15）（学号610）3.6（学号1115）（学号1620）C353.3（学号2125）（学号2630）
3、3.6（学号3135）（学号3640）C403.3（学号4145）（学号4650）3.6（学号5155）（学号5660）1结构布置及结构计算简图的确定 结构平面布置图见图1，计算简图见图2。图1 结构平面布置图 图2 计算简图 图3 各质点重力荷载代表值2荷载标准值计算蒸压粉煤灰加气混凝土砌块5.5 kN/m3；钢筋混凝土25 kN/m3；铝合金窗0.4 kN/m2；木门0.15kN/m2。（1） 屋面40厚C20细石混凝土，内配4150150钢筋网片 240.040.96kN/ m2干铺无纺聚酯纤维布隔离层 0.01kN/ m225厚挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板保温层 0.50.025=0.012
4、5kN/ m24厚高聚物改性沥青防水卷材层 0.01kN/ m220厚13水泥砂浆掺聚丙烯找平层 200.020.40kN/ m218水泥膨胀珍珠岩找2%坡,最薄处20厚 7(0.18+0.02)/20.7kN/ m2100厚现浇钢筋混凝土板 250.10=2.50kN/ m220厚板底抹灰 200.02=0.40kN/ m2 恒载合计： 4.993 kN/ m2活载合计（不上人，只有雪载）： 0.7kN/ m2（2） 楼面水磨石楼面(总厚度30) 0.65kN/ m2100厚现浇钢筋混凝土板 250.10=2.50kN/ m220厚板底抹灰 200.02=0.40kN/ m2 恒载合计： 3
5、.55 kN/m2活载合计： 2.32kN/ m2（3） 外墙一底二涂高弹丙烯酸涂料 0.50kN/ m220厚聚苯乙烯泡沫塑料板加压粘牢，板面打磨成细麻面 0.022=0.04kN/ m210厚11(重量比)水泥专用胶粘剂刮于板背面 160.01=0.16kN/ m220厚218水泥石灰砂浆找平 170.02=0.34kN/ m2200厚加气混凝土砌块 5.50.2=1.1kN/ m220厚石灰砂浆抹灰 170.02=0.34kN/ m2合计： 2.17 kN/m2（4） 内墙200厚加气混凝土砌块 170.02=0.34kN/ m220厚水泥石灰砂浆双面抹灰 5.50.2=1.1kN/ m
6、2合计： 1.78 kN/m2（5） 女儿墙（采用外墙做法）高度1000 2.171=2.17kN/m合计： 2.17 kN/m23重力荷载代表值的计算3.1第一层（1）梁、柱表2 梁柱重力计算类别净跨（mm）截面（mm）密度（kN/m3）数 量(根)单重（kN）总 重（kN）横梁7200300700251637.8604.87200(次梁)3005002514273783000300400258972纵梁7200300700252837.81058.4360030040025210.821.6合计2134.8柱4550600600253240.051281.6（2）内外填充墙重的计算：横墙：
7、AB跨、CD跨外墙：墙厚240mm，计算长度7200mm， 计算高度：4550700=3850mm。 单跨重量：7.23.852.17=60.15kN 数量：4 总重：60.154=240.60kNAB跨、CD跨内墙：墙厚240mm，计算长度7200mm， 计算高度：4550700=3850mm。 单跨重量：1.787.23.85=49.34kN 墙数量：14 总重：49.3414=690.76kNBC跨墙：墙厚240mm，计算长度3000mm， 计算高度：4550400=4150mm。 单跨重量：2.17(34.552.11.8)=21.42kN 数量：2 总重：21.422=42.84kN
8、 横墙总重：240.60kN+690.76kN+42.84kN=974.2kN纵墙：外纵墙：单个纵墙面积3.857.22.41.52=24.12 m2 数量：14 总重：24.122.1714=732.77kN内纵墙1：单个纵墙面积3.857.212.120.90.92=21.90 m2 数量：12 总重：21.901.7812=467.78kN内纵墙2：单个纵墙面积3.853.612.1=11.76 m2 数量：2 总重：11.762=23.52kN纵墙总重：732.77+467.78+23.52=1224.07kN墙体总重：974.2+1224.07=2198.27kN（3）窗户计算（铝合
9、金玻璃窗）： C1尺寸：1500mm2400mm 自重：0.4kN/m2 数量：28 重量：1.52.40.428=40.32kN C2尺寸：900mm900mm 自重：0.4kN/m2 数量：24 重量：0.90.90.424=7.78kN 窗户总重：40.32 kN7.78 kN=48.1kN（4）门重计算： M1尺寸：1000mm2100mm 自重：0.15kN/m2 数量：26 重量：12.10.1526=8.19kN M2尺寸：1800mm2100mm 自重：0.15kN/m2 数量：2 重量：1.82.10.152=1.14kN 门总重：8.19 kN1.14kN=9.33kN（5
10、）楼板计算： 板厚：100mm 面积：880m2 重量：3.55880=3124kN（6）活载计算： 面积：880m2 活荷载标准值：2.32kN/m2 重量：2.32880=2041.6kN3.2标准层（1）梁、柱： 表3 梁柱重力计算类别净跨（mm）截面（mm）密度（kN/m3）数 量(根)单重（kN）总 重（kN）横梁7200300700251637.8604.87200(次梁)3005002514273783000300400258972纵梁7200300700252837.81058.4360030040025210.821.6合计2134.8柱3300600600253229.79
11、50.4（2） 内外填充墙重的计算：横墙：AB跨、CD跨外墙：墙厚240mm，计算长度7200mm 计算高度：3300700=2600mm 单跨重量：7.22.62.17=40.62kN 数量：4 总重：40.624=162.48kNAB跨、CD跨内墙：墙厚240mm，计算长度7200mm 计算高度：3300700=2300mm。 单跨重量：1.787.22.3=29.48kN 墙数量：14 总重：29.4814=412.72kNBC跨墙：墙厚240mm，计算长度3000mm 计算高度：3300400=2900mm。 单跨重量：2.17(2.931.51.2)=14.97kN 数量：2 总重：
12、14.972=29.88kN 横墙总重：162.48kN+412.72kN+14.97kN=590.17kN纵墙：外纵墙：单个纵墙面积2.67.22.41.52=11.52 m2 数量：14 总重：11.522.1714=349.98kN内纵墙1：单个纵墙面积2.67.212.120.90.92=12.9 m2 数量：12 总重：12.91.7812=275.55kN内纵墙2：单个纵墙面积2.63.612.1=7.26 m2 数量：2 总重：7.262=14.52kN 纵墙总重：349.98+275.55+14.52=640.05kN 墙体总重：590.17+640.05=1230.22kN（
13、3）窗户计算（铝合金玻璃窗）： C1尺寸：1200mm1500mm 自重：0.4 kN/m2 数量：2 重量：1.21.50.42=1.44 kN C2尺寸：1500mm2400mm 自重：0.4kN/m2 数量：28 重量：1.52.40.428=40.32kN C3尺寸：900mm900mm 自重：0.4kN/m2 数量：24 重量：0.90.90.424=7.78kN 窗户总重：1.44 kN+40.32 kN7.78 kN=49.54kN（4）门重计算： 尺寸：1000mm2100mm 自重：0.15kN/m2 数量：26 重量：12.10.1526=8.19kN（5）楼板计算： 板厚
14、：100mm 面积：880m2 重量：4.993880=3124kN（6）活载计算： 面积：880m2 活荷载标准值：2.32kN/m2 重量：2.32880=2041.6kN3.3第六层（1）梁、柱： 表4 梁柱重力计算类别净跨（mm）截面（mm）密度（kN/m3）数 量(根)单重（kN）总 重（kN）横梁7200300700251637.8604.87200(次梁)3005002514273783000300400258972纵梁7200300700252837.81058.4合计2113.2柱3300600600253229.7950.4（2）内外填充墙重的计算：横墙：AB跨、CD跨外墙
15、：墙厚240mm，计算长度7200mm 计算高度：3300700=2600mm。 单跨重量：7.22.62.17=40.62kN 数量：4 总重：40.624=162.48kNAB跨、CD跨内墙：墙厚240mm，计算长度7200mm 计算高度：3300700=2300mm。 单跨重量：1.787.22.3=29.48kN 墙数量：14 总重：29.4814=412.72kNBC跨墙：墙厚240mm，计算长度3000mm 计算高度：3300400=2900mm 单跨重量：2.17(2.931.51.2)=14.97kN 数量：2 总重：14.972=29.88kN 横墙总重：162.48kN+4
16、12.72kN+14.97kN=590.17kN纵墙：外纵墙：单个纵墙面积2.67.22.41.52=11.52 m2 数量：14 总重：11.522.1714=349.98kN内纵墙1：单个纵墙面积2.67.212.120.90.92=12.9 m2 数量：12 总重：12.91.7812=275.55kN内纵墙2：单个纵墙面积2.63.612.1=7.26 m2 数量：2 总重：7.262=14.52kN纵墙总重：349.98+275.55+14.52=640.05kN墙体总重：640.05+590.17=1230.22kN（3）女儿墙计算计算长度：2（50.4+14.7）=130.20m
17、 重量：2.17130.20=282.53kN（4）窗户计算（铝合金玻璃窗）： C1尺寸：1200mm1500mm 自重：0.4 kN/m2 数量：2 重量：1.21.50.42=1.44 kN C2尺寸：1500mm2400mm 自重：0.4kN/m2 数量：28 重量：1.52.40.428=40.32kN C3尺寸：900mm900mm 自重：0.4kN/m2 数量：24 重量：0.90.90.424=7.78kN 窗户总重：1.44 kN+40.32 kN7.78 kN=49.54kN（5）门重计算： 尺寸：1000mm2100mm 自重：0.15kN/m2 数量：26 重量：12.1
18、0.1526=8.19kN（6）屋面板计算： 板厚：100mm 面积：880m2 重量：4.993880=4393.84kN（7）活载计算： 面积：880m2 活荷载标准值：0.7kN/m2 重量：0.7880=616kN 各层重力荷载代表值，见图3。 G1=G 恒+0.5G活 =2134.8+3124+（1281.6+950.4）0.51.05+（2198.27+1230.22+48.1+9.33 +8.19）0.5+0.52041.6 =9461.40kN G2=G3=G4=G5=G 恒+0.5G活 =（3124+2134.8+950.4）1.05+1230.22+49.54+8.19+0
19、.52041.6 =8828.41 kNG6=G 恒+0.5G活 =（4393.84+2113.2+950.40.5）1.05+（1230.22+49.54+8.19）0.5+0.5616 = 8283.33kN4梁柱刚度计算 考虑现浇楼盖翼缘对梁截面惯性矩的加强作用，中框架梁惯性矩Ib=2.0I0，边框架梁惯性矩Ib=1.5I0。梁的线刚度计算见表5，柱的线刚度计算见表6，柱的侧移刚度D值见表7、表8、表9。类别层次Ec（N/mm2）bh（mmmm）I0（mm4）l（mm）EcI0/l（Nmm）1.5EcI0/l（Nmm）2EcI0/l（Nmm）AB梁163.01043007008.5810
20、972003.5810105.3610107.151010BC梁163.01043004001.6010930001.6010102.4010103.201010CD梁163.01043007008.5810972003.5810105.3610107.151010表5 横梁线刚度ic计算表表6 柱线刚度ic计算表层次Ec/（N/mm2）bh（mmmm）I0/（mm4）hc/（mm）ic=EcI0/hc（Nmm）263.01046006005.2110933004.74101013.01046006001.08101045507.121010表7 中框架柱侧移刚度D值计算表 层次边柱（12根）
21、中柱（12根）KDi1KDi2261.5100.430224362.1860.5222723659606411.0040.501206761.4540.55623359528420表8 边框架柱侧移刚度D值计算表层次A1 A8 D1 D8 B1 B8 C1 C8 KDi1KDi2261.3330.362188881.6390.4502347916946810.7530.455187781.0900.51521254160128表9 横向架柱层间侧移刚度层次1234567561926885486885486885486885486885485自振周期计算 自振周期采用顶点位移法。按式T1=1.7
22、T计算基本周期T1，T取0.7。uT为结构的的假想顶点位移，计算结果见表10。表10 结构顶点的假想位移 层次Gi/kNVGi/kN（Nmm） ui/mmui/mm68283.338283.3368854812.03258.5358828.4117111.7468854824.85246.5048828.4125940.1568854837.67221.6538828.4134768.5668854850.50183.9828828.4143596.9768854863.32133.4819461.4053058.3775619270.1770.17注：T1=1.70.7=0.61s6横向水平
23、地震作用和楼层剪力计算地震作用按7度设计，基本地震加速度0.1g，二类场地，设计地震分组按第二组，则特征周期Tg=0.4s，水平地震影响系数最大值max=0.08，采用底部剪力法计算。由于T1=0.61s1.4Tg=0.56s，故考虑顶点附加地震作用，附加地震作用系数n=0.08T1+0.07=0.119，Geq=0.85（8283.33+8828.414+9461.40）=45099.61kN地震影响系数1为： 1=max=0.08=0.055结构总的水平地震作用标准值： FEK=1Geq=0.05545099.61=2480.48kN顶部附加地震作用： F5=nFEK=0.1192480.
24、48=295.18kN 计算结果见表11 表11 结构顶点的假想位移 层数Hi（m）Gi（kN）GiHi（kNm）（kNm）Fi（kN)Vi（kN)621.058283.33174364.100.26569.20864.38517.758828.41156704.280.23511.551375.93414.458828.41127570.520.19416.451792.38311.158828.4198436.770.15321.342113.7227.858828.4169303.020.10226.242339.9514.559461.4043049.370.06140.532480.
25、487多遇水平地震作用下结构的变形验算 水平地震作用下框架结构的层间位移 ui和顶点位移ui计算结果见表12。表12 横向水平地震作用下的位移验算 层次Vi（kN)（Nmm） ui/mmui/mmhi/mmi= ui/hi6864.386885481.2615.6133001/261951375.936885482.0014.3533001/165041792.386885482.6012.3533001/126932113.726885483.079.7533001/107522339.956885483.406.6833001/97112480.487561923.283.2845501/
26、1387各层的层间位移角e= ui/hi，根据规范，层间位移角限值e 1/550。由上表可知，最大层间位移角发生在第2层，其限值为1/9711/550，满足要求。8地震作用下框架内力计算取轴框架进行内力计算分析，柱端和梁端的弯矩、剪力见表13、表14。表13 边柱端弯矩及剪力计算 层次hi/mVi/kN边柱DilVilKy63.3864.386885482243628.171.510.3835.3357.6453.31375.936885482243644.831.510.4566.5781.3743.31792.386885482243658.401.510.4892.51100.2133.
27、32113.726885482243668.871.510.50113.63113.6423.32339.956885482243676.251.510.50125.81125.8214.552480.487561922067667.821.0040.65200.58108.00表14 中柱端弯矩及剪力计算 层次hi/mVi/kN中柱Di2Vi2Ky 63.3864.386885482723634.192.1680.4146.2666.5753.31375.936885482723654.432.1680.46 82.6297.0043.31792.386885482723670.902.16
28、80.50116.99116.9933.32113.726885482723683.612.1680.50137.96137.9623.32339.956885482723692.562.1680.50152.72152.7214.552480.486885482335984.151.4540.65248.87134.01表15 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次AB梁、CD梁BC梁柱轴力lVblVb边柱N中柱N657.6445.997.214.3920.5820.583.013.7214.390.675116.7098.977.229.9544.3044.303.029.5344.341.094
29、166.78137.897.242.3261.7261.723.041.1586.662.263206.15176.127.253.0978.8378.833.052.55139.752.802239.45200.817.261.1589.8789.873.059.91200.94.041233.81198.087.259.9888.6588.653.059.10260.884.92水平地震作用下框架的弯矩图，梁端剪力图及柱轴力图如图4、图5所示。图4 左震作用下框架弯矩图图5 左震作用下框架梁端剪力及柱轴力图9竖向荷载作用下框架内力计算 取结构平面图中轴线横向框架进行计算，竖向荷载作用下的内
30、力计算采用弯矩二次分配法。9.1受荷范围 取中心跨横向框架进行计算，计算单元宽度为7.2m，如图6所示。由于房间内布置次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图中的阴影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于个节点上。图6 横向框架计算单元9.2荷载分布 荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图7所示。图7 梁上荷载分布（1） AB，CD轴间框架梁屋面板传荷载：横载：4.993kN/m21.8m12（1.8/7.2）2+（1.8/7.2）22=16.851kN/m活载：0.70kN/m21.8m12（1.8/7.2）2+（1.8/7.2）22=2.36
31、2kN/m屋面板传荷载：横载：3.55kN/m21.8m12（1.8/7.2）2+（1.8/7.2）22=9.823kN/m活载：2.32kN/m21.8m12（1.8/7.2）2+（1.8/7.2）22=6.420kN/m梁自重：5.25kN/m（2） AB，CD轴间框架梁均布荷载为：屋 面 梁：恒载梁自重板传荷载 16.851kN/m+2.362kN/m=19.213kN/m 活载板传荷载2.362 kN/m楼面板传荷载：恒载梁自重板传荷载5.25 kN/m+9.823kN/m=14.747 kN/m 活载板传荷载6.420 kN/mBC轴间框架梁：屋面板传荷载：恒载：4.993kN/m2
32、1.55/82=9.362kN/m活载：0.7kN/m21.55/82=1.313kN/m楼面板传荷载：恒载：3.55kN/m21.55/82=6.656kN/m活载：2.32kN/m21.55/82=4.350kN/m梁自重：3.75kN/mBC轴间框架梁均布荷载为：屋 面 梁：恒载梁自重板传荷载3.75 kN/m+9.362kN/m=13.112 kN/m 活载板传荷载1.313kN/m楼面板传荷载：恒载梁自重板传荷载3.75 kN/m+6.656kN/m=10.406kN/m 活载板传荷载4.350kN/m9.3内力计算 梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算。由于结构和荷载对称分布，故计
33、算时可取半框架。梁端剪力根据梁上竖向荷载引起的剪力和梁端弯矩引起的剪力相叠加而得。柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加而得。计算杆端弯矩分配系数时，由于计算简图中的中间跨梁长为原梁长的一半。故其线刚度应取两倍。（1） 梁柱转动刚度及相对转动刚度。见表16。表16 梁柱转动刚度及相对转动刚度构件名称转动刚度相对转动刚度框架梁边跨4Kb=435.8103=143.21032.238中跨2Kb=232.0103=64.01031.000框架柱底层4Kb=471.2103=284.81034.450其它层4Kb=447.4103=189.61032.963（2） 分配系数计算。见表17。表17 分配系数
34、计算节点左右上下72.238+2.963=5.201一0.430一0.57062.238+2.9632=8.164一0.2740.3630.36352.238+2.9632=8.164一0.2740.3630.36342.238+2.9632=8.164一0.2740.3630.36332.238+2.9632=8.164一0.2740.3630.36322.238+2.963+4.450=9.651一0.2320.3070.461142.238+1.000+2.963=6.2010.3610.161一0.478132.238+1.000+2.9632=9.1640.2440.1100.3230.323122.238+1.000+2.9632=9.1640.2440.1100.3230.323112.238+1.000+2.9632=9.1640.2440.1100.3230.323102.238+1.000+2.9632=9.1640.2440.1100.3230.32392.238+1.000+2.963+4.450=10.6510.2100.0940.2780.418（3） 恒载作用下弯矩计算