钢筋混凝土框架结构抗震设计答辩课件

1、08机电1班Electrical and MechanicalMy class one钢筋混凝土框架抗震设计 题 目：教学楼抗震设计 答 辩 人： 学 号： 专业名称：土木工程设计概况要求对教学楼进行抗震设计；建筑体型为矩形；总建筑面积540m2，总长36m，总宽15m，共3层，无地下室，2、3层高为3.6m，底层层高为4.9m；结构形式：现浇钢筋混凝土框架结构；抗震设防烈度为7度(0.15g)，框架结构总高度为12.2m小于24m,故抗震等级为三级。设计地震分组第一组，场地类别为类。梁板柱采用C30混凝土。设计依据建筑结构荷载规范 GB500092012混凝土结构设计规范（GB5001020

2、10）建筑抗震设计规范（GB500112010）设计内容总平面立面设计及梁柱截面尺寸的确定荷载计算利用顶点位移利用顶点位移法计算结构的法计算结构的自振周期自振周期利用底部剪力利用底部剪力法计算地震作法计算地震作用用弹性层间位移弹性层间位移的验算的验算计算地震作用计算地震作用引起的引起的“框架框架代表代表”的内力的内力画出弯矩、剪画出弯矩、剪力、轴力图力、轴力图平面图立面图截面初步设计截面初步设计* * 梁的截面尺寸梁的截面尺寸：取取h hb b=400mm =400mm 取取b bb b=200mm=200mm楼面荷载近似取为12KN/m2计算，由抗震等级为三级查得最大轴压比为0.90。233

3、906293 .149 . 035 . 4610122 . 19 . 010122 . 1mmfnHBAcc取取bh=500mm500mmhb=( )lb bb= ( )hb bb 200mm 1011812131* * 柱的柱的截面尺寸截面尺寸：重力荷载代表值计算设恒载为10kN/m2，雪荷载为0.5 kN/m2，楼面活载为2.0kN/m2屋面重力荷载代表值=10+0.50.5=10.25 kN/m2楼面重力荷载代表值=10+0.52=11 kN/m2利用顶点位移法计算结构的自振周期柱的抗侧移刚度的计算采用D值法：212cciDh式中，c为柱侧移刚度修正系数， ，对于底层 。其中K表示梁柱的

4、线刚度比,对底层 ,对一般层cbiiKcbiiK2KKc2KKc25.0 横梁的惯性矩Ib为考虑梁翼缘的影响，乘以惯性矩增大系数后的梁截面惯性矩。对于边框架为1.5I0, 对于中间框架为2I0。横向框架梁线刚度计算表截面（mm）部位跨度l(m)I0（m4） Ib（m4） E(kN/m2)ib=EIb/l(kNm)400200边6 0.0010670.0016 300000008000 400200中3 0.0010670.0016 3000000016000 400200边6 0.0010670.0021 3000000010667 400200中3 0.0010670.0021 300000

5、0021333 柱的抗侧刚度计算表柱的抗侧刚度计算表两侧横向框架两侧横向框架中间框架中间框架层数层数1 12 231 12 23柱位置柱位置边柱边柱中间柱中间柱边柱边柱中间柱中间柱边柱边柱中间柱中间柱边柱边柱中间柱中间柱截面（截面（bh,m）500500500500500500500500500500500500500500500500500500500500500500500500500500500500500500500500层高层高h(m)4.94.94.94.93.63.63.63.64.94.94.94.93.63.63.63.6惯性矩惯性矩Ic(m4)0.0052080.00520

6、83333330.0052080.0052083333330.0052080.0052083333330.0052080.0052083333330.0052080.0052083333330.0052080.0052083333330.0052080.0052083333330.0052080.005208333333i ib1b1（kNm）0 0 8000 8000 0 0 8000 8000 0 0 10667 10667 0 0 10667 10667 i ib2b2（kNm）8000 8000 16000 16000 8000 8000 16000 16000 10667 10667

7、 21333 21333 10667 10667 21333 21333 i ib3b3（kNm）/ / /0 0 8000 8000 / / /0 0 10667 10667 i ib4b4（kNm）/ / /8000 8000 16000 16000 / / /10667 10667 21333 21333 混凝土的弹性模量混凝土的弹性模量E（kN/m2）30000000300000003000000030000000300000003000000030000000300000003000000030000000300000003000000030000000300000003000000

8、030000000线刚度线刚度ic=EIc/h(kNm)31887.7531887.7551 51 31887.7531887.7551 51 43402.7743402.7778 78 43402.7743402.7778 78 31887.7531887.7551 51 31887.7531887.7551 51 43402.7743402.7778 78 43402.7743402.7778 78 底层底层K=ib/ic；一般层；一般层K=ib/2ic0.25088 0.25088 0.75264 0.75264 0.18432 0.18432 0.55296 0.55296 0.334

9、51 0.33451 1.00352 1.00352 0.24576 0.24576 0.73728 0.73728 底层底层c=(0.5+K)/(2+K)；一般层；一般层c=K/(2+K)0.3335930.3335939729720.4550680.4550685895890.0843830.0843832412410.2165950.2165956386380.3574650.35746596960.5005850.5005859799790.1094320.1094328878870.2693470.269347674674抗侧刚度抗侧刚度D=12cic/h25317 5317 725

10、3 7253 3391 3391 8704 8704 5697 5697 7978 7978 4398 4398 10824 10824 自振周期的计算利用顶点位移法计算结构的自振周期。自振周期为：其中 为考虑墙体、楼梯等刚度对周期影响的折减系数TTuT7 . 11层数剪力V(kN)总抗侧刚度(kN/m)层间相对位移35535200606 0.027591388211475200606 0.057201657117415187026 0.093115306总位移0.177908351T 水平地震影响系数： ,其中 查表为0.35s, 由于Tg=0.35sT=0.50s5Tg=1.75s，故应考

11、虑阻尼比对地震影响系数的调整，结构阻尼比=0.05，所以=0.9，2=1.0。因为T=0.50s1.4Tg=0.50s,所以n=0,即Fn=n FEk=0 max29 . 011TTggTmax查表为0.12利用底部剪力法计算地震作用EknjjjiiiFHGHGF1087.012.0150.035.09.0max21TTg所以楼层地震剪力计算表质点 Hi（m） Gi(kN)HiGi(kNm)HiGi(kNm)Fek(1-n)(kN)Fi(kN)312.15535.00 66973.50 146569.50 1287.839588.465 28.55940.00 50490.00 146569.

12、50 1287.839443.633 14.95940.00 29106.00 146569.50 1287.839255.741 255.741kN443.633kN1287.839kN1032.097kN588.465kN588.465kN弹性层间位移的验算多与地震作用下的弹性层间位移验算表楼层层间剪力Vi（kN）层间刚度Di(kN/m)层间弹性位移ui=Vi/Di(m)顶点位移ui(m)层高h(m)层间弹性位移角ui/h3588.4652006060.0029334370.0149642 3.64/490921032.0972006060.0051448960.0120308 3.6 1

13、/70011287.8391870260.0068858820.0068859 4.9 1/712由表可见，各层弹性位移均小于 ，满足要求。横梁框架的规则性判断即该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80% ，经计算为竖向规则结构。 计算地震作用引起的计算地震作用引起的“框架代表框架代表”的内力的内力水平地震作用下中间框架柱地震剪力及柱端弯矩计算表楼层 D(kN/m) 部位 Dik(kN/m) Vi（kN） Vik（kN）kyh（m） (kNm) (kNm)3200606边柱4398588.46512.901 0.246 0.250 3.634.833 1

14、1.611 200606中柱10824588.46531.752 0.737 0.350 3.674.299 40.007 2200606边柱43981032.09722.627 0.246 0.450 3.644.802 36.656 200606中柱108241032.09755.688 0.737 0.425 3.6115.275 85.203 1187026边柱56971287.83939.229 0.335 0.744 4.949.209 143.013 187026中柱79781287.83954.936 1.004 0.650 4.994.214 174.970 上ikM下ikM

15、水平地震作用下中间框架梁端弯矩计算表楼层节点 （kNm） （kNm） （kNm） （kNm） （kNm） （kNm）3层顶边/1066734.833/34.833 中106672133374.299/24.767 49.532 2层顶边/1066744.80211.611/56.413 中1066721333115.27540.00751.762 103.520 1层顶边/1066749.20936.656/85.865 中106672133394.21485.20359.808 119.609 li节点ri节点上ikM下kiM, 1lM节点rM节点水平地震作用下中间框架梁端剪力及柱轴力计算表

16、楼层边跨梁走道梁柱轴力lVblVb边柱中柱（kNm）(m)(kN)（kNm）(m)(kN)(kN)(kN)334.833 24.767 69.933 49.532 49.532 333.021 -9.933 -23.088 256.413 51.762 618.029 103.520 103.520 369.013 -27.963 -74.072 185.865 59.808 624.279 119.609 119.609 379.740 -52.241 -129.533 lbMrbMlbMrbM34.83311.62244.80236.65649.209143.01334.83324.76756.41351.76285.86559.80894.214174.97074.29940.007115.27585.20349.53249.532103.520103.520119.609119.60934.83334.83311.62244.80236.65649.209143.01324.76751.76256.41359.80885.86574.29940.