2011级抗震课程设计指导书

抗震框架设计课程设计指导书

土木工程专业

福建工程学院土木工程学院

二0一四年十一月

一、结构选型与布置

1.结构方案选择

房屋结构方案应根据使用要求、材料供应和施工条件进行必要的经济技术比较，在满足安全、适用和耐久性的前提下，尽可能做到经济合理、技术先进。

房屋的结构型式，应根据建筑物的功能、造型、房屋的高度、工程地质条件、工期等物质与技术条件来确定，根据教学要求，本次设计的主体房屋采用钢筋混凝土框架结构。

结构体系的选择，与房屋内部的空间要求有关，还与所受的荷载性质及其大小有关。钢筋混凝土框架结构可采用横向框架承重、纵向框架承重和纵横向框架承重体系等。

钢筋混凝土框架结构房屋按施工方法的不同可分为现浇整体式、装配式和装配整体式。地震区的混凝土框架结构主要采用现浇整体式框架。

2.结构布置

房屋的结构布置，既要满足建筑在使用和造型上的要求，又必须考虑到结构布置合理，有利抗震。建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，体型力求简单，并应具有良好的整体性。建筑的立面和剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化。房屋楼层不宜错层。当建筑平面突出部分较长，结构刚度和荷载相差悬殊或房屋有较大错层时，宜设防震缝将房屋划分为平面规整、对称的单元。

（1）框架结构的承重方案通常有三种：

1）横向框架承重方案

由横向框架梁与柱构成主要承重框架，纵向由连系梁将横向框架连成一空间结构体系。建议本次课程设计采用此方案。

2）纵向框架承重方案

由纵向框架梁与柱构成主要承重框架，横向由连系梁将纵向框架连成一空间结构体系。此承重方案横向刚度较差。

3）纵横向框架承重方案

沿房屋纵横向布置承重框架，当房屋的纵横两个方向的长度相等或接近时，或两个方向柱列区格相近时，或有抗震设防要求时，宜采用此承重方案。

有关各种承重方案具体特点及适用性详见教材及相关参考书。

（2）柱网与层高

多层工业与民用房屋的平面与剖面尺寸，应按《建筑模数协调统一标准》和《厂房建筑模数协调标准》确定，设计时应满足建筑上的功能要求，同时应尽可能地考虑构件的标准化。

（3）板、梁、柱截面尺寸初估

本次课程设计梁、柱截面采用矩形截面，截面尺寸应符合现行规范的构造要求。

1）板的厚度h

简支单向板：h≥l/35（l为板的跨度）；

简支双向板：h≥l/45（l为板的较小跨度）；

连续单向板：h ≥l /40（l 为板的跨度）； 连续双向板：h ≥l /50（l 为板的较小跨度）。 最小厚度：

单向板：屋面板：60mm 民用建筑楼板：60mm 工业建筑楼板：70mm 双向板：80mm 2）框架梁

截面高度:h b =（1/12～1/8）l （l 为梁的跨度） 截面宽度：b b ＝（1/3～1/2）h b

截面宽度不宜小于200mm ；截面高宽比不宜大于4；净跨与截面高度之比不宜小于4。

3）连系梁

截面高度：h b =（1/12～1/8）l （l 为梁的跨度） 截面宽度可同墙厚。 4）次梁

截面高度：h b =（1/12～1/8）l （l 为梁的跨度） 截面宽度：b b ＝（1/3～1/2）h b 5）框架柱

框架柱的截面尺寸一般根据柱轴压比限值控制，可按下列公式估算：

n Fg N E β= []c

N c f u N

A ≥

式中：N ——柱的轴向压力设计值，可由该柱负荷面积大小，根据竖向荷载的经验数据

估算；

F ——按简支状态计算的柱负载面积；

g E ——折算单位建筑面积上的重力荷载代表值，可按实际荷载计算，也可近似取

12～15kN/㎡；

β——考虑地震组合后柱轴力增大系数，取1.2～1.3； n ——验算截面以上楼层层数； A c ——框架柱截面面积，A c =b c h c ；

[]N u ——框架柱轴压比限值，一级、二级和三级抗震等级分别取《抗规2010》。 柱截面高度与宽度均不宜小于400mm ，剪跨比宜大于2，柱截面长边与短边的边长比不宜大于3。同一平面内框架柱与框架梁中心线的偏心距不宜大于柱截面在该方向边长的1/4。

二、框架结构的计算简图

1.框架的计算单元

框架结构是空间结构，设计时通常近似按两个方向的平面框架分别计算。图1为横向承重框架结构KJ-3的计算单元选取。

2.动力计算简图

多自由度体系动力计算简图采用层间模型，即每层楼面及屋面作为一个质点，楼面与楼面（屋面）之间的竖向构件（如墙、柱等）的质量分别向上、向下集结到楼面及屋面质点处。

3.内力计算简图

（1）框架跨度：取柱中心线之间的距离；

（2）框架高度：底层高度取基础顶面到二层梁面之间的距离，其余层取层高。

（3）坡度≤1/8的斜梁或折线形横梁简化为水平横梁。

图1 KJ-3的计算单元

三、重力荷载代表值计算

计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。各可变荷载的组合值系数见抗震结构教材或《建筑结构抗震规范》。

多自由度体系各质点的重力荷载代表值G i取本层楼面重力荷载代表值和相邻层层间竖向构件全部重力荷载代表值的一半之和。

各类荷载的取值主要根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）及设计任务书的有关规定选用。

四、框架刚度计算

框架梁的线刚度：i b=EI b/l；框架柱的线刚度：i c=E c I c/H。

对于现浇整体式框架梁：

中框架梁：I b=2.0I0

边框架梁：I b=1.5I0