多层钢筋混凝土框架结构的设计实例.doc

多层钢筋混凝土框架结构设计实例 有一栋四层现浇钢筋混凝土框架结构办公楼，结构平面、剖面及各层重力荷载代表值如图 所示。框架梁截面尺寸：走道梁（各层）为250mm×400mm；其他梁为：250mm×600mm。柱截面尺寸：500mm×500mm。混凝土强度等级C30，Ec=3.0×104N/mm2。钢筋强度等级：受力纵筋采用HRB400，箍筋采用HPB235。已知：抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.20g，II类场地，设计地震分组为第一组，结构阻尼比为0.05。试进行一榀中间横向框架的抗震设计计算。 抗震计算步骤如下： 计算地震作用及验算变形（计算简图、计算方法、重力荷载代表值及地震作用、楼层地震剪力、层间水平位移等）； 计算地震作用下结构的内力； 进行有地震作用参与的最不利内力组合，并调整内力； 与无地震作用组合的最不利内力比较，选择两者最不利的内力作为设计截面的依据； 根据调整后的内力设计截面。 以下结合本实例分别叙述各步骤，关于抗震构造措施，可参见建筑抗震设计规范有关内容，本处从略。 1.确定计算简图 本实例框架结构的计算简图如图 所示，其符合底部剪力法的适用条件。 2.计算重力荷载代表值 计算重力荷载代表值时，永久荷载取全部，楼面可变荷载取50%，屋面活荷载不考虑。各质点的重力荷载代表值Gi取本层楼面重力荷载代表值及与其相邻上下层间墙（包括门窗）、柱全部重力荷载代表值的一半之和。顶层屋面质点重力荷载代表值仅按屋面及其下层间一半计算，各层重力荷载代表值集中于楼层标高处，其代表值已表示在计算简图中，及计算过程略。 3.计算框架的抗侧移刚度 （1）计算梁的线刚度。计算结果如表 所示。其中梁的截面惯性矩考虑了楼板的作用。 表 现浇框架梁线刚度计算 部位 截面 跨度 矩形截面惯性矩 边框架梁 中框架梁 b×h (m2) （m） I0=bh3/12 (10-3m4) Ib=1.5 I0 ib=EcIb/(104/kN·m) Ib=2.0 I0 ib=EcIb/l 走道梁 0.25×0.40 2.4 1.33 2.00 2.66 3.325 楼层梁 0.25×0.60 5.7 4.5 6.75 9.00 4.737 （2）计算柱及楼层的抗侧移刚度 采用D值法计算，即，计算结果如表 所示。各系数的计算公式参见前面的相关内容。 例如：对2~4层柱Z1， 对2~4层柱Z2， 对底层柱Z1， 对底层柱Z2， 表 框架柱D值及楼层抗侧移刚度的计算结果 楼层 i 层高 m 柱号 柱根数 b×h (m2) Ic=bh3/12 (10-3m4) ic=EcIc/h (104kN·m) Dij (104kN/m) (104kN/m) Di (104kN/m) 2~4 3.6 Z1 20 0.50×0.50 5.208 4.340 1.091 0.353 1.419 28.38 78.384 Z2 20 1.858 0.482 1.937 38.74 Z3 4 0.818 0.290 1.165 4.66 Z4 4 1.394 0.411 1.651 6.604 1 4.2 Z1 20 0.50×0.50 5.208 3.72 1.004 0.501 1.268 25.36 68.672 Z2 20 2.167 0.640 1.620 32.4 Z3 4 0.955 0.492 1.245 4.98 Z4 4 1.627 0.586 1.483 5.932 注：上表中侧移刚度算出后，注意检查是否符合竖向不规则的条件。 4.计算结构的自振周期 一般采用顶点位移法进行计算，本例也采用此方法。 假想顶点位移的计算结果如表 所示。由于要考虑填充墙对基本周期的折减，故取折减系数为0.6，则可得结构基本自振周期为 。 表 假想顶点位移的计算结果 楼层i 重力荷载代表值Gi （kN） 楼层剪力（kN） 楼层侧移刚度Di （kN/m） 层间位移（m） 楼层位移（m） 4 9000 9000 783840 0.012 0.131 3 10000 19000 783840 0.024 0.119 2 10000 29000 783840 0.037 0.095 1 11000 40000 686720 0.058 0.058 40000 5.计算水平地震作用并验算弹性位移 根据本例的具体情况，选用底部剪力法进行计算。 （1）计算水平地震影响系数。 由上面的计算结果知，结构基本周期T1=0.391s；查表3-2（根据教材）可得多遇地震下设防烈度为8度（设计基本地震加速度为0.20g）的