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1、成绩课程设计说明书题目： 钢筋混凝土框架结构地震作用计算 课程名称： 建筑结构抗震设计 学 院： 土木与建筑工程学院 学生姓名： * * 学 号： * 专业班级： 土木工程10-2 指导教师： * 2013年6月1日课 程 设 计 任 务 书设计题目钢筋混凝土框架结构地震作用计算学生姓名*所在学院土建学院专业、年级、班土木工程*-2设计要求：根据给定的某框架结构基本参数，充分考虑混凝土结构抗震要求，合理选择构件截面尺寸，选择轻质填充墙，按照给定的楼面可变荷载计算重力荷载代表值。根据给定的场地条件，抗震分组及设防要求，运用底部剪力法计算各层地震剪力，验算楼层的层间位移是否满足需要。分别计算一榀框
2、架在重力荷载代表值下和水平地震作用下结构内力，将结果列表并绘制相应的内力图，最后完成考虑水平地震不同方向下内力与重力荷载代表值下内力的组合，将结果列表说明。学生应完成的任务：在接受任务书和相关参数后，进行结构布置，计算重力荷载代表值，运用底部剪力法计算各层地震剪力，验算楼层的层间位移是否满足需要，计算一榀框架在重力荷载代表值下和水平地震作用下结构内力，最后完成考虑水平地震不同方向下内力与重力荷载代表值下内力的组合。最终提交课程设计计算书1份。参考文献：建筑结构抗震设计，刘伯权；机械工业出版社，2011年1月.建筑抗震设计规范（GB50011-2010）.建筑抗震设防分类标准（GB50223-2
3、008）.工程结构抗震设计，李爱群、高振世；中国建工出版社，2005年1月.工作计划：1、 进行结构布置，计算重力荷载代表值，1天；2、 运用底部剪力法计算各层地震剪力，验算楼层的层间位移是否满足需要，1天；3、 计算一榀框架在重力荷载代表值下和水平地震作用下结构内力，1天；4、 最后完成考虑水平地震不同方向下内力与重力荷载代表值下内力的组合，1天；5、 修改计算书格式，提交课程设计计算书1份，1天。任务下达日期：2013 年5月27日任务接受日期：2013 年5月27日 指导教师（签名）： 学生（签名）：目录一、工程概况1二、结构的选型与布置11.结构选型12.结构布置1三、框架计算简图及梁
4、柱线刚度21.梁、柱截面尺寸估算22.框架柱截面尺寸23.确定框架计算简图34.框架梁柱的线刚度计算3四、水平地震作用计算41.重力荷载代表值的计算42.横向D值的计算53.结构基本自振周期计算64.多遇水平地震作用计算65.框架地震内力计算7五、重力荷载代表值计算91.作用于屋面处均布重力荷载代表值计算92.作用于楼面处均布重力荷载代表值计算93.由均布荷载代表值在屋面处引起固端弯矩104.由均布荷载代表值在楼面处引起固端弯矩10六、内力组合15七、设计体会及今后的改进意见17八、参考文献17一、工程概况（1）工程名称：某办公楼。（2）工程数据：平面尺寸为,层，室内外高差为,走廊宽度为。设计
5、使用年限为年。（3）基本雪压：,地面粗糙程度为类。二、结构的选型与布置1.结构选型本建筑只有层，为了使结构的整体刚度较好，楼面、屋面、楼梯等均采用现浇结构。基础为柱下独立基础。2.结构布置高层框架结构应设计成双向梁柱抗侧力体系，框架梁、柱中心线宜重合。当梁柱偏心距大于该方向柱宽的时，宜采取增设梁的水平加腋等措施。本办公楼的结构平面如图1所示。框架结构房屋中，柱距一般为，本建筑的柱距为。根据结构布置，本建筑平面除个别板区格为单向板外，其余均为双向板。本建筑由于楼面活荷载不大，为减轻结构自重和节省材料起见，楼面板和屋面板的厚度均取。本建筑的材料选用如下：混凝土：采用；墙体：面荷载为；楼面：房间面荷
6、载为，走廊面荷载为；图1结构布置平面三、框架计算简图及梁柱线刚度图1所示的框架结构体系纵向和横向均为框架结构，是一个空间结构体系，理应按空间结构进行计算。但是，采用手算和借助简单的计算工具计算空间框架结构太过复杂，高层建筑混凝土结构技术规程允许在纵、横两个方向将其按平面框架计算。本例中只作横向平面框架计算，纵向平面框架的计算方法与横向相同，故从略。本建筑中，横向框架的间距均为，荷载基本相同，可选用一榀框架进行计算与配筋，其余框架可参照此榀框架进行配筋。现以轴线的框架为例进行计算。1.梁、柱截面尺寸估算框架横梁截面尺寸2.框架柱截面尺寸底层柱轴力估算：假定结构每平方米总荷载设计值为,则底层中柱的
7、轴力设计值约为：若采用混凝土浇捣，则柱的轴压比为：故确定取柱截面尺寸为。框架梁、柱编号及其截面尺寸如图1所示。为了简化施工，各柱截面从底层到顶层不改变。3.确定框架计算简图框架的计算单元如图1所示。框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。层底柱高从基础顶面算至二层楼面，室内外高差为，基础顶面至室外地坪通常取，故基顶标高的距离定为,二层楼面标高为,故底层柱高为。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面(即层高)，故均为。由此可绘出框架的计算简图如图2所示。 4.框架梁柱的线刚度计算由于楼面板与框架梁的混凝土一起振捣，对于中框架梁。 图2框架的计
8、算简图左跨梁:中跨梁：右跨梁：轴底层柱：轴其余各层柱：四、水平地震作用计算该建筑物的高度为,以剪切变形为主，且质量和刚度沿高度均匀分布，故可采用底部剪力法计算水平地震作用。1.重力荷载代表值的计算屋面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5雪荷载标准值楼面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5楼面活荷载标准值其中结构和构配件自重取楼面上下各半层层高范围内（屋面处取顶层的一半）的结构及构配件自重，如表1。表1房屋各项荷载屋盖屋面恒载雪荷载女儿墙第二层至第五层楼盖楼面墙柱梁第一层楼盖楼面墙柱梁总重力荷载代表值为2.横向D值的计算如表2和表3。表2横向2至5层D值计算构件名称数量A
9、轴柱10.33131399118251B轴柱2.460.55218989197082C轴柱2.460.55218989197082D轴柱10.33131399118251表3横向首层D值计算构件名称数量A轴柱1.720.5976888961992B轴柱4.240.7608752.5978772.5C轴柱4.240.7608752.5978772.5D轴柱1.720.59768889619923.结构基本自振周期计算结构基本自振周期有多种计算方法，下面用假想顶点位移法计算结构基本自振周期，列表计算如表4。表4假想顶点位移计算结果层次54085.34085.36306660.00650.16624
10、52009285.36306660.01470.1603520014485.36306660.02300.1452520019685.36306660.03120.1221588825573.32815290.09080.0908结构基本自振周期考虑非结构墙影响折减系数，则结构的基本自振周期为：4.多遇水平地震作用计算由于该工程所在地区抗震设防烈度为8度，场地土为类，设计地震分组为第一组，由表查得由于故。需要考虑顶部附加水平地震作用的影响，顶部附加地震作用系数：如图3所示，对于多质点体系，结构底部总纵向水平地震作用标准值：附加顶部集中力：质点的水平地震作用标准值，楼层地震剪力及楼层层间位移的计
11、算过程如表5。图3楼层水平地震作用标准值表5和的计算层次54085.320.684157.2329702.8716.76716.766306660.0011452001788400329702.8524.521241.286306660.00203520013.469680329702.8413.461654.746306660.0026252009.850960329702.8302.431957.176306660.0031158886.236505.6329702.8216.632173.82815290.0077楼层最大位移与楼层层高之比为满足位移要求。5.框架地震内力计算框架柱剪力和
12、柱端弯矩计算采用D值法，计算过程件和结果见表6和表7。其中反弯点相对高度值查表求得。表6横向水平地震荷载作用下轴框架柱剪力和柱端弯矩的计算层次5716.76630666131390.02111.650.3535.2518.9641241.28630666131390.02123.890.4551.6242.2331654.74630666131390.02133.540.4566.4154.3321957.17630666131390.02140.600.4580.3965.7712173.828152968880.02452.170.65113.21210.25表7横向水平地震荷载作用下轴框
13、架柱剪力和柱端弯矩的计算层次5716.76630666218980.03525.090.42551.9438.3941241.28630666218980.03543.440.4586.0170.3731654.74630666218980.03555.900.50100.62100.6221957.17630666218980.03567.660.50121.79121.7912173.82815298752.50.03167.390.55188.02229.80横向水平地震作用下的弯矩、剪力和轴力图如图4、图5和图6。图4弯矩图 图5剪力图图6轴力图五、重力荷载代表值计算1.作用于屋面处均
14、布重力荷载代表值计算2.作用于楼面处均布重力荷载代表值计算3.由均布荷载代表值在屋面处引起固端弯矩4.由均布荷载代表值在楼面处引起固端弯矩用弯矩分配法求解重力荷载代表值下的弯矩，首先奖各节点的分配系数填在相应的方框内，将梁的固端弯矩填写在框架的横梁相应位置，然后将节点放松，把各节点不平衡弯矩同时进行分配。计算图表如图7、图8、表8至表14。表8重力荷载代表值下AB跨梁剪力计算层次515.664.837.581.8435.7439.42427.914.866.981.5865.468.56327.914.866.981.5665.4268.54227.914.866.981.4565.5368.
15、43127.914.866.982.5064.4868.48表9重力荷载代表值下BC跨梁剪力计算层次512.063.319.90019.919.9415.163.325.01-0.1625.1724.85315.163.325.01-0.1625.1724.85215.163.325.01-0.1625.1724.85115.163.325.010.9824.0325.99表10重力荷载代表值下CD跨梁剪力计算层次515.664.837.58-2.0639.6435.52423.034.855.27-0.7956.0654.48323.034.855.27-0.8856.1554.39223.
16、034.855.27-0.7956.0654.48123.034.855.27-2.1357.453.14表11重力荷载代表值下柱轴向力计算层次截面横梁传剪力纵墙重纵梁重纵梁上板恒载纵梁上板活载柱重51-135.7426.7215.8119.4412.9621.75110.67110.672-2132.42132.4243-365.433.6715.8119.4412.9621.75147.28279.74-4169.03301.4535-565.4233.6715.8119.4412.9621.75147.3448.756-6169.05470.527-765.5333.6715.8119.
17、4412.9621.75147.41617.918-8169.16639.6619-964.4833.6715.8119.4412.9638146.36786.0210-1050.23234.59874.25表12重力荷载代表值下柱轴向力计算层次截面左横梁传剪力右横梁传剪力纵墙重纵梁重纵梁上板恒载纵梁上板活载柱重51-139.4219.9015.8119.4427.1921.75138.84138.842-2160.59160.5943-368.5625.1733.6715.8119.4427.1921.75206.92367.514-4228.67389.2635-568.5425.1733
18、.6715.8119.4427.1921.75206.9596.166-6228.65617.9127-768.4325.1733.6715.8119.4427.1921.75206.79824.78-8228.54846.4519-969.4824.0333.6715.8119.4427.1938206.71053.1510-1050.23294.931141.38表13重力荷载代表值下柱轴向力计算层次截面左横梁传剪力右横梁传剪力纵墙重纵梁重纵梁上板恒载纵梁上板活载柱重51-119.939.64015.8119.4430.1921.75142.06142.062-2163.81163.814
19、3-324.8556.0633.6715.8119.4430.1921.75197.1360.914-4218.85382.6635-524.8556.1533.6715.8119.4430.1921.75197.2579.866-6218.95601.6127-724.8556.0633.6715.8119.4430.1921.75197.1798.718-8218.85820.4619-925.9957.433.6715.8119.4430.1938199.581020.0410-1050.23287.811168.27表14重力荷载代表值下柱轴向力计算层次截面横梁传剪力纵墙重纵梁重纵梁上
20、板恒载纵梁上板活载柱重51-135.5226.7215.8119.4415.9621.75113.45113.452-2135.15135.1543-354.4833.6715.8119.4415.9621.75139.36274.514-4161.11296.2635-554.3933.6715.8119.4415.9621.75139.27435.536-6161.02457.2827-754.4833.6715.8119.4415.9621.75139.36596.648-8161.11618.3919-953.1433.6715.8119.4415.9638138.02756.4110
21、-1050.23226.25844.64图7重力荷载代表值作用下图图8重力荷载代表值作用下图六、内力组合梁端控制截面弯矩不利组合如表15和表16。表15第5层梁的内力组合表左、右梁截面位置内力左震作用下右震作用下左梁左端M-25.3345.8320.5-71.16V42.8915.2627.6358.15跨中M23.649.1932.8314.45右端M-35.9527.44-63.39-8.51V-47.3015.26-62.56-32.04中梁左端M-21.5540.0818.53-61.63V23.8824.28-0.448.16跨中M-2.110-2.11-2.11右端M-22.094
22、0.08-62.1717.99V-23.8824.28-48.160.4右梁左端M-35.8527.44-8.44-63.32V47.3015.2632.0962.61跨中M23.879.1914.6833.06右端M-24.0825.83-49.911.75V-42.7915.26-58.1-27.58表16首层梁的内力组合表左、右梁截面位置内力左震作用下右震作用下左梁左端M-47.03232.67185.64-27.97V77.3882.59-5.21159.97跨中M42.2334.4876.717.75右端M-61.43163.72-225.15102.29V-83.3882.59-1
23、65.97-0.79中梁左端M-22.14239.03216.89-261.17V28.84144.87-116.03173.71跨中M-0.4680-0.468-0.468右端M-26.45239.03-265.48212.58V-31.19144.87-176.06113.68右梁左端M-50.54163.72113.68-214.26V68.8882.59-13.71151.47跨中M35.0434.480.5669.52右端M-38.57232.67194.1-271.24V-63.7782.59-146.3618.82柱端控制截面弯矩不利组合如表17和表18。表17第5层柱的内力组合
24、表柱位截面位置内力左震作用下右震作用下左边柱上端M25.0245.8370.85-20.81N132.8015.26148.06117.54下端M-25.524.65-50.15-0.85N158.9015.26174.16143.64左中柱上端M14.4167.5281.93-53.11N166.619.03157.58175.64下端M-16.1349.91-66.0433.78N192.7169.03183.68201.74右中柱上端M-14.4167.5253.11-81.93N170.479.03161.44179.5下端M15.9549.91-33.9665.86N196.579.
25、03187.54205.6右边柱上端M-24.1045.8321.73-69.93N136.1415.26151.4120.88下端M21.9824.65-2.6746.63N162.1815.26177.44146.92表18首层柱的内力组合表柱位截面位置内力左震作用下右震作用下左边柱上端M13.13147.17-134.04160.3N943.2237.16706.041180.36下端M-6.56273.33-266.77279.89N1049.1237.16811.941286.26左中柱上端M8.64163.72-155.08172.36N1263.78174.121427.9108
26、9.66下端M-4.32298.79293.47-303.11N1369.66174.121543.781195.54右中柱上端M-7.15163.72156.57-170.87N1224.05174.121398.171049.93下端M4.78298.79303.57-294.01N1329.92174.121504.041155.8右边柱上端M-27.83147.17-175119.34N907.69237.16670.031145.35下端M5.38273.33278.71-267.95N1013.57237.16776.411250.73七、设计体会及今后的改进意见一周的课程设计结束
27、了，在这次的课程设计中不仅复习了我所学习的知识，也教会了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。课程设计期间我学会了与他人合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。这次的实习使我提前体会到了在不久的将来，踏上工作岗位之后我会遇到的困难和挑战，让我有机会提前为此做好一定的准备，以至于将来遇到该类问题时不至于毫无头绪，为将来更好的适应工作岗位打下了良好的基础。希望老师下次能再为我们安排类似的机会，提高我们的实际应用水平。在此感谢我们的*老师，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次课
28、程设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。 由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。八、参考文献1.尚守平.结构抗震设计.北京.高等教育出版社.20032.吕西林.高层建筑结构.武汉.武汉理工大学出版社.20033.国家标准.混凝土结构设计规范（GB50010-2002）.20024.国家标准.建筑结构荷载规范（GB50009-2001）.20015.国家标准.建筑结构抗震设计规范（GB50011-2001）.20016. 李爱群、丁幼亮、高振世.工程结构抗震设计（第二版）.中国建筑工业出版社.2010
