建筑抗震课程设计报告.docx
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建筑抗震课程设计报告
设计资料
某2层现浇钢筋混凝土框架结构房屋（按多层框架考虑），其平面及剖面分别见图1和
图2,楼层高度分别为H1=3.9mH2=3.6m见分组表。
现浇钢筋混凝土楼（层）盖。
框架梁
截面参考尺寸：
走道梁（各层）为250mm<400mm顶层为250mmK600mm一层250mm<650mm柱截面参考尺寸：
500mmX500mm混凝土强度等级：
梁采用C30;柱采用C35。
钢筋强度等
级：
受力纵筋和箍筋的强度等级分别不低于HRB400HRB335
抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.2g，结构阻尼比为0.05，设计地震分
组为第二组、场地类别为W类。
试对该框架进行横向水平地震作用下的地震设计计算。
荷载信息如下：
钢筋混凝土容重为25kN/m3,楼板厚度为h见分组表，活荷载标准值：
住宅楼面为2.0kN/m2，走道为2.0kN/m2，不上人屋面为0.5kN/m2。
设计时考虑雪荷载的影响，雪荷载标准值为0.4kN/m2。
心»«
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i
1・
-<.
1
注:
a=6m,b=2.4m,c=4.5m
、重力荷载代表值
对于重力荷载的计算，永久荷载取全部，可变荷载取50%,各层重力荷载集中于楼层标高处，各层的墙体均取本层的一半和上一层的一半，顶层只取下层的一半计算。
其代表值如图3所示。
第二层:
恒载：
一「一厂1一_心•…一二:
..：
■.「二…工（）D_D
D_Dd
活载：
0.5£4.5辟敢
荷载代表值G2=2641.68KN第一层：
3g+39
恒载：
r汉]（）.
D_Dd
活载：
0.5X_D_Dd?
e?
?
荷载代表值G仁3551.40KN
为了方便计算，取G仁2645KN，G2=3555KN。
三、结构自震周期计算
1、横梁线刚度的计算
梁柱的刚度均采用D值法计算，即梁的截面惯性矩考虑了楼板的作用，计算
结果如表1所示
表1梁的抗侧移刚度
走道梁
02SK0.4
2.4
1.33
2
2.5
2.66
3.333
一层其
他梁
025K0.6
6
4.5
6.75
3.375
9
4.5
——层其
他梁
0.25X0.6.
6
4.5
8.58
4.29
11.44
5.72
注：
混凝土C30,Ec=3.0104Nmm2
2、柱及楼层的抗侧移刚度
柱抗侧移刚度:
h2
二层：
Kib,K;一层:
2ic2+K
表2框架柱值及楼层抗侧移刚度
楼
层
层
高
柱
号
根
数
截面
lcTbh12
1『m
.Elc
ic=
l
10kNm
K
a
D/kNm
ZD^jkNm2
DkNm
2
3.6
乙
14
0.5叩.5
5.21
4.559
1.120
）.36
15150
212100
617300
Z2
14
1.850
）.48
20300
284200
Z3
4
0.840
）.30
12490
51760
Z4
4
1.390
）.41
17310
69240
1
3.9
乙
14
0.5<0.5
5.21
4.208
1.360
）.55
18360
257040
668460
Z2
14
2.150
）.64
21210
296940
4
1.020
）.50
16700
66800
Z4
4
1.610
）.59
19420
47680
3、结构自振周期计算
采用假想顶点位移计算，见表3:
表3假想顶点位移计算
楼层
重力代表
值（kN）
楼层剪力
Vg^ZG
/kN
楼层抗侧移度
D/1dkNm
层间位移
/m
楼层位移
4=迟6i/m
2
2645
2645
617300
0.00428
0.014
1
3555
6200
668460
0.00928
0.00928
ZGi
6200
取填充墙的周期影响系数T=0.60，则结构的基本自振周期为:
G=17屮丁=1.7X0.67X^0.014=0.135s
四、水平地震作用计算及弹性位移验算
1、水平地震影响系数
结构的基本自振周期为
amax=0.16。
场地类别为闪类，地震分组为第二组，查表得特征周期一"
结构阻尼比为0.05，阻尼调整系〖〗__D_D
2、结构总的水平地震作用标准值
由于按多层框架考虑，采用底部剪力法计算水平地震作用，结构等效总重
力Geq取重力荷载代表的85%+算，则结构底部剪力标准值FEk为：
FEk=aGEq=0J6X0.85X6200=843.2KN
由于亏=°・7矗>0・55占几=0.135<1-4Tff=1OS__（_）/（二（）俤_俨_俪_俶
-_石齢-
Fg花=—^Ek
_俺_刐_剜易=1$虽，计算结果如表4。
3、楼层地震位移计算
5
地震作用下各楼层水平地震层间剪力为：
ViFk,计算结果如表4所示。
k_L
4、多遇水平地震作用下的位移验算
多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移-：
u^也
eG
弹性层间位移角为：
熬二理
eh
其中h为计算楼层层高，计算结果如表4所示：
表4「V、二e的计算
楼
层
层高
h
/m
G
/kN
Hi
/m
GH
ZGiHi
Fi
/kN
Vi
/kN
DikN/m
也Ue
10^/m
氏
2
3.6
2645
7.5
19838
33703
496.3
496.3
617300
0.804
1
3.9
3555
3.9
13865
346.9
843.2
668460
1.22
3196
显然弹性层间角位移均小于弹性层间角限制叩=盒，故梁柱截面尺寸均
满足要求
五、多遇水平地震作用下框架内力计算
1、框架柱端剪力及弯矩
水平地震作用下的中框架柱剪力和柱端弯矩标准值如表5所示:
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
层
数
A/
m
V
|/KN
Di
Dijij
Dij"d"
Vk/K
N
K
y
..b
Mj/K
N.m
Mj/K
N.m
葢1
2
3.6
496.3
617300
15150
0.025
12.41
1.12
0.41
18.14
26.54
1
3.9
843.2
668460
18360
0.027
22.77
1.36
0.58
51.68
37.12
2
3.6
496.3
617300
20300
0.033
16.38
1.85
0.44
26.12
32.85
1
3.9
843.2
668460
21210
0.032
26.98
2.15
0.55
57.87
47.35
水平地震作用下的边框架柱剪力和柱端弯矩标准值如表6所示:
表6水平地震作用下的中边框架柱剪力和柱端弯矩标准值
柱
层
数
m
Vi/KN
Di
Dijij
Dij百
Vk/K
N
K
y
..b
Mij/K
N.m
Mj/K
N.m
2
3.6
496.3
617300
12490
0.020
9.93
0.84
0.40
14.30
21.45
1
3.9
843.2
668460
16700
0.025
21.08
1.02
0.60
49.33
32.88
2
3.6
496.3
617300
17310
0.028
13.90
1.39
0.42
21.01
29.02
1
3.9
843.2
668460
19420
0.029
24.25
1.61
0.57
54.36
41.01
2、梁端弯矩、剪力及柱轴力
水平地震作用下的中框架梁端弯矩、剪力及柱轴力标准值如表7所示:
表7水平地震作用下中框架梁端弯矩、剪力及柱轴力标准值
楼
层
大梁
走道梁
乙
乙
跨度
l
MEk/KN
.m
MEk/KN
.m
VEk/
KN
跨度
l/
m
MEk/KN
.m
MEk/KN
.m
VEk/
KN
NEk/
KN
NEk/
KN
2
6
26.54
18.87
7.57
2.4
13.98
13.98
11.65
7.57
4.08
1
6
55.26
46.42
16.95
2.4
27.05
27.05
22.54
24.52
9.67
水平地震作用下的边框架梁端弯矩、剪力及柱轴力标准值如表8所示:
表8水平地震作用下边框架梁端弯矩、剪力及柱轴力标准值
楼
层
大梁
走道梁
Z1
乙
楼大梁|走道梁TT
跨
度
l
M；k/KN
.m
r
MEk/KN
.m
VEk/KN
.m
跨度
l/
m
MEk/KN
.m
r
MEk/KN
.m
VEk/
KN
NEk/
KN
NEk/
KN
2
6
21.45
16.67
6.35
2.4
12.35
12.35
10.29
6.35
3.94
1
6
47.18
39.18
14.39
2.4
22.84
22.84
19.03
20.74
8.58
六、竖向荷载作用框架内力分析
计算框架在重力荷载代表值竖向作用下的内力时，重力荷载代表值取全部永久荷载、50%的楼面活荷载和50%的雪荷载。
由于结构的基本对称，竖向荷载下的框架侧移可以忽略，因此，这儿选取半结构采用弯
矩分配法计算框架内力。
考虑塑性内力重分布进行梁端负弯矩调幅，取弯矩调幅系数为0.8,
梁的跨中弯矩随之做相应的增加。
1、各节点分配系数
节点分配系数
图3节点布置图
45587
节点B：
毗—45587+420B0+S7200_°'315
"BA~45587+42080+S7200_°'29°
57200
42080
如卩-45587+42080+S7200_°'395
节点C：
45587
_45587+4S000
=0.503
45000=0.49745587-45000
节点D：
45587
4SS87+45000+33333X0.S
=0,425
45000
45587+45000+33333X0.5
=0.420
33333X0.5
45587*45000*33333X0.5
=0.155
节点F:
33333X0.5
45587+42080+33333X0.5+57200=°'103
45587
45587+42080+33333X0.5+57200=叮盹
57200
卜上4S587+42080+33333X0.5+S7200
=0354
42080
"FH_45587-42080-33333X0.5+57200
=0261
节点
n
n
円
B
\
0.395
0.315
0.29
C
\
0.497
\
0.503
D
0.420
0.155
\
0.425
F
0.354
0.103
0.282
0.261
表9各节点分配系数
2、连续梁荷载计算
以下均取中框架结构计算。
（1）连续梁恒载
二层：
大梁线荷载：
"—'一；■:
5Y'_':
-_'：
■[■?
走道梁线荷载：
25XYO.25X0.4+012X4.5Y+0.5X0.4X屯5=16.9KN
一层：
大梁线荷载：
•XY.1--.=\丫-..：
.-.K.\
走道梁线荷载：
'_：
'■'-SY…_"_K\
cm
22.1
Rm
G
20.,5
iLU
z/z>zx
图4荷载分布图（KN/ni）
（2）弯矩计算
固端弯矩：
Mrf==IinX22*1X6^=I白氐3KN・in
1,
MCSJ=IMdc—I一X18.15X6^=l54・45A7V・mJL2
Mfg=2Mgf=X205Xl^2=I9.84KJV・m
Mpg——I~X16.9X1.2^—!
8>mTJV.m
弯矩分配见表10。
表10弯矩分配过程
结点
A
B
C
D
F
H
G
杆端
AB
BA
BF
BC
CB
CD
DC
DE
DF
FD
FB
FG
FH
HF
GF
分配系数
0.29
0.395
0.315
0.503
0.497
0.42
0.155
0.425
0.282
0.354
0.103
0.261
固端弯矩
-66.3
-54.45
54.45
-8.11
66.3
-9.84
-4.92
1
9.61
19.23
26.19
20.88
10.44
13.09
11.07
22.14
21.87
10.94
-12.03
-24.06
-8.88
-24.34
-12.17
-10.16
-8.09
-16.18
-20.31
-5.91
-14.98
-7.49
5.91
2
-0.13
-0.26
-0.36
-0.29
-0.14
-0.18
3.06
6.12
6.05
3.02
1.06
2.13
0.79
2.15
1.08
-0.16
-0.13
-0.25
-0.32
-0.09
-0.23
-0.12
0.09
3
-0.42
-0.84
-1.15
-0.91
-0.46
-0.57
-0.15
-0.31
-0.30
-0.15
0.06
0.12
0.04
0.12
0.06
0.09
0.07
0.15
0.18
0.05
0.13
0.07
-0.05
最终弯矩
9.06
18.12
-51.84
33.66
37.79
-37.74
46.45
-16.16
-30.22
-27.33
58.19
-15.79
-15.08
-7.54
1.03
调幅
-41.47
-30.19
37.16
-12.93
46.55
-12.63
整理并考虑梁端弯矩值折算到节点边缘后可得到重力荷载代表下中框架梁端弯
矩及柱端弯矩、轴力值，如表11所示。
表11重力荷载代表下中框架梁端弯矩及柱端弯矩、轴力值
楼
层
大梁
走道梁
禺1
耳
15T1
KN
盛
1ST1
隔E/K
N.m
魂r
%\KN'
KNn
KN・
2
-30.19
37.16
-12.93
12.93
37.79
33.66
72
-30.22
-27.33
121.8
1
-41.47
46.55
-12.63
12.63
18.12
9.06
146.81
-15.08
-7.54
228.04
注分别表示梁左端和右端弯矩，此表中的弯矩值已经考虑了调幅。
此表中的弯矩符号规则：
以顺时针为正。
七、内力组合和内力调整
本框架抗震等级为二级。
只考虑水平地震作用效应和重力荷载效应的组合。
1、框架梁的内力组合和调整
对于第一层大梁：
（注：
此处以使梁下部受拉的弯矩为正并考虑了弯矩值折算到节点边缘）
1）大梁端部组合弯矩设计值
梁左端：
地震弯矩逆时针方向作用且丫「时，梁左端负弯矩：
=1111.690.ffl
=20.97AXm
地震弯矩顺时针方向作用且L:
时，梁左端正弯矩
=28.53ifjV.ffl
同理，大梁右端弯矩组合分别为:
=1106.300-m
=3,38£V.m
=11.960.rn
-111.69KN.m，
经比较，大梁端部组合弯矩设计值得最后取值为：
梁左端负弯矩：
正弯矩28.53KN.m;梁右端负弯矩：
-106.30KN.m，正弯矩11.96KN.m。
2）大梁跨中组合弯矩设计值
—65.180,17!
=76.680.ffl
=64.850.ffl
经比较，梁底跨中组合弯矩设计值得最后取值为：
.-
3）大梁端部组合剪力设计值梁端剪力增大系数取殂农i工闕。
且丫鼻■。
梁端弯矩顺时针作用时的剪力为：
28.53+10630
%=12X+1.2X[0,5x221x5.5）=108.980
tJ■MF
梁端弯矩逆时针作用时的剪力为：
111.69+11.96
%二1・2X—+1.2X（0.5X22JX5.5）二106540
经比较，梁端剪力设计值得最后取值为：
人二
同理，用Excel表格处理数据可以得到横向水平地震作用与重力荷载代表值组合效应,如表格12所示。
表12中框架梁的横向水平地震作用与重力荷载代表值组合效应
楼层
端
部
地震
「重力何载代表值
最大值
M/KN.m
V/KN
M/KN.m
V/KN
KNm
%皿
V/KN
2
大梁
左
±24.65
7.57
-30.19
54.45
-64.90
4.66
80.17
右
士16.98
7.57
-37.16
-54.45
-63.30
0
76.82
中
土3.84
7.57
50.81
0
0
65.95
9.84
走道梁
左
土11.07
11.65
-12.93
20.28
-26.67
4.15
43.80
右
士11.07
11.65
-12.93
-20.28
-26.67
4.15
43.80
中
0
11.65
1.93
0
0
2.32
15.15
大梁
左
土51.02
16.95
-41.47
66.3
-110.7
28.53
108.98
1
右
士42.18
16.95
-46.55
-66.3
-106.3
11.96
106.54
中
土4.42
16.95
59.11
0
0
76.68
22.04
走道梁
左
+21.41
22.54
-12.63
24.6
-39.84
17.84
65.95
右
+21.41
22.54
-12.63
-24.6
-39.84
17.84
65.95
中
0
22.54
4.76
0
0
5.71
29.3
注：
①表中弯矩以以使梁下部受拉的弯矩为正。
2走道梁净跨—■1-1。
3“土
2、框架柱的内力组合和调整
对于第一层中柱Z2的内力组合和调整计算如下。
1）柱端组合弯矩设计值
①柱端弯矩组合计算
第一层中柱Z2柱顶弯矩：
二二1?
二：
・「（顺时针方向）
-I._.I-..'.:
（逆时针方向）
】；11.\（顺时针方向）
「一一匚.（逆时针方向）
②柱端弯矩调整
这里仅以逆时针方向弯矩调整为例，并进行承载力计算。
A.柱下端截面。
对于二级框架：
75.62=113.43KN.m
B.柱上端截面。
经验算，底层柱轴压比小于0.75，因此，柱上端弯矩按下面式子调整:
按柱上下端弹性分析所得的考虑地震组合的弯矩比进行分配。
节点左侧梁弯矩（已折算到节点边缘）：
第一层中柱Z2上端节点：
第二层中柱Z2下端节点:
则第一层中柱Z2上端截面调整后的组合弯矩设计值为:
N.m
2）柱端组合剪力设计值
柱上下端截面组合剪力设计值调整时，对于二级框架结构，柱剪力增大系数取
%=1-3
119.5+89.69
3.9,0.325=76'°7°
3）节点核心区组合剪力设计值
二级框架，强节点系数：
；：
订曲"
=260.550
同理可得其他柱端节点处的弯矩调整值、组合剪力设计值及节点核心区组合剪力设计值，如表13所示。
表13中框架柱端弯矩逆时针方向调整
柱
楼
层
丽“
丽“
丽“
丽m
丽m
V
/KN
KN
Z2
2
66.83
54.61
63.3
2.1
0
100.24
82.96
72.17
139.51
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