建筑抗震课程设计

目录

一、工程概况    1

1.结构方案    1

2.结构布置及梁柱截面及板厚确定    1

二、重力荷载代表值的计算    2

1.楼面荷载标准值    2

2.屋面荷载标准值：    3

三、结构自震周期计算    3

1.横梁线刚度的计算：    3

2.柱线刚度的计算：    4

四、水平地震作用计算    5

1.计算水平地震影响系数    5

2.结构总的水平地震作用标准值    5

五、多遇水平地震作用下的位移验算    5

六、水平地震作用下框架内力计算    6

1.框架柱端剪力及弯矩    6

2.梁端弯矩、剪力及柱轴力    6

七、竖向荷载作用框架内力分析    9

1.梁的相对转动刚度    9

2.连续梁荷载和弯矩计算    9

3.采用弯矩二次分配法    10

4.框架梁、柱的弯、剪、轴计算：    12

八、内力组合    15

九、设计体会及今后的改进意见    19

十、参考文献    20

一、工程概况

1.结构方案

      设计五层办公楼，混凝土的重度为，墙体面荷载为楼面活荷载为。走廊、楼梯活荷载均为，屋面雪荷载为；设防烈度为8度，地面加速度为0.20g,场地类别为Ⅱ类，地震分组为一组。

2.结构布置及梁柱截面及板厚确定

2.1结构布置见图1

2.2各梁柱截面尺寸：

（1）梁的尺寸

（2）板的尺寸

（3）柱的尺寸

采用底层柱轴力估算：假设结构每平方米的总荷载设计值为12KN，则底层中柱的轴力设计值约为： 

采用C30混凝土捣实，假定柱的截面尺寸为b×h=600mm×600mm,则柱的轴比为：

                  

故取柱子的尺寸为b×h=500mm×500mm。

柱子均为通长设置。

二、重力荷载代表值的计算

按恒载取全部，活载取50%，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。

1.楼面荷载标准值

(1) 底层

1 恒载   

梁：  

板：  

墙体： 

柱子： 

2活载   

共计：        5988.85 kN

(2) 2～4层

① 恒载  

梁板： 

墙体： 

柱子： 

   ② 活载                    

共计                     5381.62kN

2.屋面荷载标准值：

（1）顶层

   ① 恒载

梁板：                    

墙体

柱子： 

② 活载： 

共计                        3780.08 kN

三、结构自震周期计算

1.横梁线刚度的计算：

（1）梁柱的刚度均采用D值法计算

表1 梁的抗侧移刚度

部位	截面	跨度	矩形截面惯性矩	边框架梁		中框架梁
走道梁		2.4	2.60	3.9	4.88	5.20	6.50
楼层梁		4.2	2.60	3.9	2.79	5.20	3.71

混凝土C30  

2.柱线刚度的计算：

柱抗侧移刚度： 

一般层：；对于底层： 

表2 框架柱值及楼层抗侧移刚度

楼层	层高	柱号	根数	截面
2~5	3.6		14		5.208	4.34	0.86	0.3	12081	169134	587928
			14		5.208	4.34	2.35	0.54	21745	304430
			4		5.208	4.34	1.77	0.47	126	75704
			4		5.208	4.34	0.	0.24	9665	38660
1	5.1		14		5.208	3.06	1.21	0.53	7460	104440	316986
			14		5.208	3.06	3.33	0.72	10557	147798
			4		5.208	3.06	2.50	0.67	9431	37724
			4		5.208	3.06	0.91	0.48	6756	27024

(3)楼层抗侧移刚度如表2所示

（4）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	楼层抗侧移度	层间位移	楼层位移
5	3780.08	3780.08	587928	0.00	0.1622
4	5381.62	9161.7	587928	0.0155	0.1558
3	5381.62	14543.32	587928	0.0247	0.1403
2	5381.62	19924.94	587928	0.0338	0.1156
1	5988.85	25913.79	316986	0.0818	0.0818
	25913.79

取，结构的自振周期为： 

四、水平地震作用计算

1.计算水平地震影响系数

多遇地震设防烈度8度，地面加速度为0.20g，查表得

场地类别为Ⅱ类，地震分组为第一组，查表得故地震影响系数为： 

2.结构总的水平地震作用标准值

楼层水平剪力求解采用底部剪力法，结构等效总重力取重力荷载代表的85%计算 ，则结构底部剪力标准值为：

由于，不需修正顶层附加地震作用。各层水平地震作用计算公式为：，计算结果如表4。

（3）楼层地震位移计算

地震作用下各楼层水平地震层间剪力为：，计算结果如表4所示。

五、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

弹性层间位移角为：          

其中h为计算楼层层高，计算结果如表4所示

表4、、的计算

楼层	层高
5	3.6	3780.08	19.5	73711	4368	505.5	505.5	587928	0.86
4	3.6	5381.62	15.9	85568		586.8	1092.3	587928	1.86
3	3.6	5381.62	12.3	66194		453.9	1546.2	587928	2.63
2	3.6	5381.62	8.7	46820		321.1	1867.3	587928	3.18
1	5.1	5988.85	5.1	30543		208.1	2075.4	316986	6.55

显然弹性层角位移均小于弹性层间角故梁柱截面尺寸均满足要求。

六、水平地震作用下框架内力计算

1.框架柱端剪力及弯矩

选用③轴为计算单元，见下表：

框架柱剪力和柱端弯矩标准值

柱j	层数								y
	5	3.6	505.45	587928	12081	0.021	10.61	0.86	0.33	12.60	25.59
	4	3.6	1092.2	587928	12081	0.021	22.94	0.86	0.40	33.03	49.55
	3	3.6	1546.1	587928	12081	0.021	32.47	0.86	0.45	52.60	.29
	2	3.6	1867.2	587928	12081	0.021	39.21	0.86	0.50	70.58	70.58
	1	5.1	2075.3	316986	7460	0.024	49.81	1.21	0.63	160.04	93.99
	5	3.6	505.45	587928	21745	0.037	18.7	2.35	0.42	27.94	39.38
	4	3.6	1092.2	587928	21745	0.037	40.41	2.35	0.45	65.46	80.01
	3	3.6	1546.1	587928	21745	0.037	57.21	2.35	0.50	102.98	102.98
	2	3.6	1867.2	587928	21745	0.037	69.08	2.35	0.50	124.34	124.34
	1	5.1	2075.3	316986	10557	0.033	.48	3.33	0.67	234	115.25

2.梁端弯矩、剪力及柱轴力

见下表：

水平地震作用下框架梁端弯矩、剪力及柱轴力

楼层	AB跨				BC跨
	跨度				跨度
5	4.2	25.59	14.31	9.5	2.4	25.07	25.07	20.	9.5	11.39
4	4.2	62.15	39.23	24.14	2.4	68.72	68.72	57.27	33.	44.52
3	4.2	97.32	61.21	37.75	2.4	107.23	107.23	.36	71.39	96.13
2	4.2	123.18	82.61	49.0	2.4	144.71	144.71	120.6	120.39	167.7
1	4.2	1.57	87.07	59.91	2.4	152.52	152.52	127.1	180.3	234.9

 水平地震荷载作用下框架轴力图

水平地震荷载作用下框架剪力图

水平地震荷载作用下框架弯矩图

七、竖向荷载作用框架内力分析

1.梁柱转动相对刚度                    

                             

                                 

                                 节点布置图

                     梁柱转动刚度计算

杆件名称		转动刚度S	相对转动刚度S’
梁	边跨		1.000
	中跨		0.875
柱	底层		0.824
	其余层		1.166

各节点分配系数

节点
6		--	0.462	--	0.538
3-5		--	0.300	0.350	0.350
2		--	0.334	0.390	0.276
12		0.288	0.329	--	0.383
9-11		0.207	0.239	0.277	0.277
8		0.226	0.259	0.302	0.213

                                                

2.连续梁荷载和弯矩计算

（1）连续梁恒载

① 顶层

AB跨的线荷载： 

BC跨的线荷载： 

则弯矩、剪力计算如表

② 其它层

AB跨的线荷载： 

BC跨的线荷载： 

（2）连续梁活荷载

① 顶层

AB跨的线荷载： 

BC跨的线荷载： 

则弯矩、剪力计算如表

② 其它层

AB跨的线荷载： 

BC跨的线荷载： 

（3）弯矩计算

 AB跨的弯矩： 

 BC跨的弯矩： 

考虑塑性内力重分布的影响，梁端弯矩调幅系数取0.8，跨中弯矩无增大计算，梁端弯矩取支座的外边缘弯矩计算： 

其中为支座轴向的弯矩，为支座轴向剪力，为支座的宽度。

则梁弯矩、剪力为：梁左：， 

梁右：， 

                   跨中： 

3.采用弯矩二次分配法

4.框架梁、柱的弯、剪、轴计算：

竖向荷载作用下的梁端剪力计算：

楼层
	AB	BC	AB	BC	AB	BC	AB	BC	AB	BC	AB	BC
5	9.69 0.84	6.88 0.48	4.2	2.4	20.351.76	8.260.58	1.88	0	20.23	8.84	23.99	8.84
4	18.334.2	6.88 4.2	4.2	2.4	38.498.82	8.265.04	0.97	0	46.34	13.30	48.28	13.3
3	18.334.2	6.88 4.2	4.2	2.4	38.498.82	8.265.04	0.94	0	46.37	13.30	48.25	13.3
2	18.334.2	6.88 4.2	4.2	2.4	38.498.82	8.265.04	0.95	0	46.36	13.30	48.26	13.3
1	18.334.2	6.88 4.2	4.2	2.4	38.498.82	8.265.04	1.08	0	46.23	13.30	48.39	13.3

由于除底层外其他的柱均为弹性支撑，线刚度按0.9折算，传力系数取，底层柱不作此修正。

框架梁剪力、弯矩

楼层	梁AB						梁BC
	跨度						跨度
5	4.2	-11.94	21.84	6.33	20.23	-23.99	2.4	-8.68	8.68	-3.38	8.80	-8.84
4	4.2	-28.35	33.46	18.77	46.34	-48.28	2.4	-14.29	14.29	-6.29	13.30	-13.30
3	4.2	-28.34	33.78	18.37	46.37	-48.25	2.4	-13.91	13.91	-5.91	13.30	-13.30
2	4.2	-28.7	33.67	18.50	46.36	-48.26	2.4	-14.04	14.04	-6.04	13.30	-13.30
1	4.2	-28.21	33.87	18.	46.23	-48.39	2.4	-14.69	14.69	-6.69	13.30	-13.30

框架柱的弯矩、剪力、轴力

楼层	柱					柱
	层高					层高
5	3.6	11.94	0	20.23	-3.32	3.6	-9.32	0	29.07	2.59
4	3.6	15.01	13.34	66.57	-7.88	3.6	-10.39	-8.8	88.71	5.33
3	3.6	14.42	14.42	112.94	-8.01	3.6	-9.95	-9.95	148.38	5.53
2	3.6	15.19	13.49	159.3	-7.87	3.6	-10.45	-9.2	208.84	5.46
1	5.1	12.69	15.52	205.53	-5.53	5.1	-8.6	-10.6	267.57	3.76

竖向荷载作用下剪力图

竖向荷载作用下轴力图

竖向荷载作用下弯矩图

八、内力组合

横向水平地震作用与重力荷载代表值组合效应（AB）

楼层	部位	左地震		右地震		重力荷载代表值		最大值
		M	V	M	V	M	V	M	V
5	梁左	-25.59	9.5	25.59	-9.5	-11.94	20.23	-47.60	36.63
	梁右	-14.31	9.5	14.31	-9.5	21.84	-22.99	43.61	-39.94
	跨中	-5.	9.5	5.	-9.5	6.33	0	14.93	0
4	梁左	-62.15	24.14	62.15	-24.14	-28.35	46.34	-114.82	86.99
	梁右	-39.23	24.14	39.23	-24.14	33.46	-48.28	91.25	-.32
	跨中	-11.41	24.14	11.41	-24.14	18.77	0	37.36	0
3	梁左	-97.32	37.75	97.32	-37.75	-28.84	46.37	-161.12	104.72
	梁右	-61.21	37.75	61.21	-37.75	33.78	-48.25	120.11	-106.98
	跨中	-18.06	37.75	18.06	-37.75	18.50	0	45.68	0
2	梁左	-123.18	49.0	123.18	-49.0	-28.7	41.24	-194.57	113.19
	梁右	-82.61	49.0	82.61	-49.0	33.67	-48.26	147.8	-121.61
	跨中	-20.29	49.0	20.29	-49.0	18.50	0	48.58	0
1	梁左	-1.57	59.91	1.57	-59.91	-28.21	46.23	-247.79	133.36
	梁右	-87.07	59.91	87.07	-59.91	33.87	-48.39	153.84	-135.95
	跨中	-38.75	59.91	38.75	-59.91	18.	0	72.74	0

横向水平地震作用与重力荷载代表值组合效应（BC）

楼层	部位	左地震		右地震		重力荷载代表值		最大值
		M	V	M	V	M	V	M	V
5	梁左	-25.07	20.	25.07	-20.	-8.68	8.84	-43.01	37.77
	梁右	-25.07	20.	25.07	-20.	8.68	-8.84	43.01	-37.77
	跨中	0	20.	0	-20.	-3.38	0	-4.06	-27.16
4	梁左	-68.72	57.27	68.72	-57.27	-14.29	13.30	-106.48	90.41
	梁右	-68.72	57.27	68.72	-57.27	14.29	-13.30	106.48	-90.41
	跨中	0	57.27	0	-57.27	-6.29	0	-7.55	-74.45
3	梁左	-107.23	.36	107.23	-.36	-13.91	13.30	-156.09	132.13
	梁右	-107.23	.36	107.23	-.36	13.91	-13.30	156.09	-132.13
	跨中	0	.36	0	-.36	-5.91	0	-7.68	-107.23
2	梁左	-144.71	120.6	144.71	-120.6	-14.04	13.30	-204.97	172.74
	梁右	-144.71	120.6	144.71	-120.6	14.04	-13.30	204.97	-172.74
	跨中	0	120.6	0	-120.6	-6.04	0	-7.85	-144.72
1	梁左	-152.52	127.1	152.52	-127.1	-14.69	13.30	-215.9	181.19
	梁右	-152.52	127.1	152.52	-127.1	14.69	-13.30	215.9	-181.19
	跨中	0	127.1	0	-127.1	-6.69	0	-8.7	-152.52

柱的横向水平地震作用与重力荷载代表值组合效应（）

楼层	部位	左地震			右地震			重力荷载代表值			最大值
		M	V	N	M	V	N	M	V	N	M	V	N
5	柱上	25.59	-10.61	9.5	-25.59	10.61	9.5	0	-3.32	20.23	33.27	-17.78	52.27
	柱下	12.6	-10.61	9.5	-12.6	10.61	9.5	11.94	-3.32	20.23	30.71	-17.78	52.27
4	柱上	49.55	-22.94	33.	-49.55	22.94	33.	13.34	-7.88	66.57	80.42	-39.28	123.62
	柱下	33.03	-22.94	33.	-33.03	22.94	33.	15.01	-7.88	66.57	60.95	-39.28	123.62
3	柱上	.29	-32.47	71.39	-.29	32.47	71.39	14.42	-8.01	112.94	100.88	-51.82	228.34
	柱下	52.60	-32.47	71.39	-52.60	32.47	71.39	14.42	-8.01	112.94	85.68	-51.82	228.34
2	柱上	70.58	-39.21	120.39	-70.58	39.21	120.39	13.49	-7.97	159.3	107.94	-60.54	347.67
	柱下	70.58	-39.21	120.39	-70.58	39.21	120.39	15.19	-7.97	159.3	110.0	-60.54	347.67
1	柱上	93.99	-49.81	180.3	-93.99	49.81	180.3	15.52	-5.53	205.53	140.84	-71.39	481.03
	柱下	160.04	-49.81	180.3	-160.04	49.81	180.3	12.69	-5.53	205.53	223.28	-71.39	481.03

柱的横向水平地震作用与重力荷载代表值组合效应（）

楼层	部位	左地震			右地震			重力荷载代表值			最大值
		M	V	N	M	V	N	M	V	N	M	V	N
5	柱上	39.38	-18.7	11.39	-39.38	18.7	11.39	0	-2.59	29.07	51.19	-27.42	49.69
	柱下	27.94	-18.7	11.39	-27.94	18.7	11.39	-9.32	-2.59	29.07	27.00	-27.42	49.69
4	柱上	80.01	-40.41	44.52	-80.01	40.41	44.52	-8.8	-5.53	88.71	95.21	-58.93	1.33
	柱下	65.46	-40.41	44.52	-65.46	40.41	44.52	-10.4	-5.33	88.71	74.71	-58.93	1.33
3	柱上	102.98	-57.21	96.13	-102.98	57.21	96.13	-9.95	-5.33	148.38	123.92	-81.01	303.03
	柱下	102.98	-57.21	96.13	-102.98	57.21	96.13	-9.95	-5.53	148.38	123.92	-81.01	303.03
2	柱上	124.34	-69.08	167.72	-124.34	69.08	167.72	-9.2	-5.46	208.84	152.44	-96.28	468.
	柱下	124.34	-69.08	167.72	-124.34	69.08	167.72	-10.5	-5.46	208.84	151.19	-96.28	468.
1	柱上	115.25	-68.48	234.91	-115.25	68.48	234.91	-10.6	-3.76	267.57	139.25	-93.54	626.47
	柱下	234	-68.18	234.91	-234	68.48	234.91	-8.6	-3.76	267.57	295.6	-96.54	626.47

九、设计体会及今后的改进意见

一周的课程设计结束了，在这次的课程设计中我学到了很多。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，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。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。

十、参考文献

1.尚守平.结构抗震设计.北京.高等教育出版社.2003

2.郭继武.建筑抗震疑难释义.中国建筑工业出版社.2010

3.国家标准.混凝土结构设计规范（GB50010-2002）.2002

4.国家标准.建筑结构荷载规范（GB50009-2001）.2001

5.国家标准.建筑结构抗震设计规范（GB50011-2001）.2001