论文总字数：83703字

摘 要

本工程为江苏某小区住宅楼设计的实际应用课题。该楼单层建筑面积约530m²，主体为3跨6层，建筑面积约5820m²。要求采用钢筋混凝土多层框架结构。在正常情况下，本工程的合理设计使用年限为50年。本工程为多层框架结构，建筑结构的安全等级为二级。拟建场地抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组。工程场地Ⅱ类。按“建筑工程抗震设防分类标准”，本工程为丙类建筑。

根据建筑设计和结构承重、抗震方面的要求以及地质条件，合理的进行结构选型与不知，确定各种结构构件的尺寸，选取一榀主要横向结构框架进行结构设计计算，用计算结构力学程序对该榀框架进行电算与手算结构进行对比分析，完成楼梯设计和基础设计，用PKPM软件对整栋框架结构进行PKPM电算，绘制出相关建筑和结构施工图。

通过本模拟设计，可使学生综合土木工程专业各课程的知识，了解建筑设计方法，熟悉结构设计与分析过程。

关键词：弯矩、剪力、配筋、抗震

RELIABILITY OF NONLINEAR FRAMED STRUCTURES

ABSTRACT

The assessment of reliability for framed steel structures is approached by the determination of limit state surfaces in load space. Surfaces corresponding to initial yield, plastic hinge formation and mechanism formation or structural instability are found by an incremental loading procedure along proportional load paths from the point of expected values. A previously derived stiffness matrix for wide-flange steel members subject to elasto-plastic bending and derived from moment-thrust-curvature equations is utilized. The nonlinear frame response is based on a tangential stiffness matrix for which each cross section of a member may experience various degrees of partial plastic behavior. A recent model for the nonlinear behavior of connections reflecting moment and axial force coupling due to noncentroidal rotation is also incorporated. Turkstra's rule of load combination permits the inclusion of arbitrary point-in-time as well as lifetime maximum probability distributions of live and wind loads.

绪论 设计资料与要求 5

第一章 结构布置与选型 6

1.1设计依据 6

1.1.1自然条件 6

1.1.2屋面和楼面活荷载标准值 6

1. 2结构布置及计算简图的确定 6

第二章 确定计算简图 7

2.1框架梁、柱界面初选 7

2.1.1梁截面尺寸初选 7

2.1.2柱截面初选 7

2.2 计算简图 8

2.3恒荷载标准值的计算 8

2.3.1屋面荷载 8

2.3.2 1~6层楼面恒载 8

2.3.3外墙恒载 9

2.3.5女儿墙恒载 9

2.3.6门窗自重 9

2.3.7 梁柱自重恒载 10

2.4活荷载标准值计算 10

2.4.1屋面框架节点集中荷载标准值 10

2.5各层重力荷载汇总 12

2.5.1梁自重计算 12

2.5.2柱自重计算 12

2.5.3墙门窗自重计算 12

2.5.4屋面设施自重 15

2.5.5 板自重计算 15

2.5.6各层楼面活荷载标准值 15

2.6 计算重力荷载代表值 15

2.7风荷载、地震荷载计算 18

2.7.1横向框架梁柱线刚度计算 18

2.7.2 框架线刚度比K和柱侧向刚度修正系数α_c的计算 18

2.7.3 柱抗侧杠都D值计算 19

2.8横向地震作用的侧移计算 19

2.8.1横向自震周期计算 19

2.8.2水平地震作用及楼层地震剪力的计算 20

2.9横向风荷载作用下的侧移计算 21

2.9.1风荷载标准值 21

2.9.2风荷载作用下水平位移验算 22

第三章 框架内力计算 22

3.1 竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算 22

3.1.1计算单元的选择确定 22

3.1.2荷载计算 23

3.1.3杆固端弯矩 25

3.2活载作用下的框架内力 32

3.2.1梁固端弯矩 32

3.2.2 本工程考虑如下最不利组合 32

3.2.3 内力计算 32

3.2.4风荷载作用下的内力作用计算内容 35

3.3地震作用下横向框架的内力计算 39

3.3.1 0.5（雪 活）中合理荷载作用下横向框架内力计算 39

3.3.2 地震作用下横向框架的内力计算 44

第四章 框架内力组合 48

4.1. 弯矩调幅 48

4.2荷载组合 50

4.2.1无地震作用效应组合（一般荷载组合） 50

4.2.2有地震作用效应组合 51

第五章 框架梁、柱截面设计 73

5.1框架梁截面设计 73

5.2框架柱截面设计 75

5.2.1框架柱的弯矩设计 75

5.2.2框架柱的剪力设计 75

第六章 楼梯设计 83

6.1 荷载计算 84

6.2 休息平台板计算 84

6.3 梯段梁计算 85

6.3.1荷载计算 85

6.3.2内力计算 86

第七章 现浇楼面板设计 87

7.1 跨中最大弯矩 87

7.2 求支座中点最大弯矩 88

7.3 A区格 89

第八章 基础设计 92

8.1 荷载计算 92

8.2确定基础底面积 92

8. 3 基础结构设计 93

8.3.1 荷载设计值 93

8.3.2 冲切验算 94

第九章 手算与电算误差分析 95

9.1电算图 95

9.2电算与手算结果比较分析： 98

绪论：设计资料与要求

1、工程概况

本工程为江苏某小区住宅楼设计的实际应用课题。该楼单层建筑面积约530m²，主体为3跨11层，建筑面积约5820m²。要求采用钢筋混凝土多层框架结构。在正常情况下，本工程的合理设计使用年限为50年。工程总平面图及及标准层柱网如下图1-1

2、气象资料

基本风压：0.50kN/m² 基本雪压：0.40 kN/m²

3、工程地质资料

（1）岩土工程勘察报告由某建筑设计院提供，根据勘测报告，拟建场地地势平坦，表面为杂填土，以下粉质粘土及粘土；无液化土层分布，稳定地下水位埋深1.65-2.14m，对钢筋混凝土无侵蚀性。

（2）基础形式：根据场地工程地质特征及拟建建筑物结构荷载特征，建议采用柱下钢筋混凝土独立基础，以层粉质粘土作为持力层。

4、结构和场地地震效应

（1）本工程为多层框架结构，建筑结构的安全等级为二级。

（2）拟建场地抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组。

（3）工程场地Ⅱ类。

（4）按“建筑工程抗震设防分类标准”，本工程为丙类建筑。

5、荷载取值

按《建筑结构荷载规范》GB5009-2012采用。

6、施工技术条件：本工程由建筑工程公司承建，设备齐全，技术良好。

7、材料供应：三材及一般材料能按计划及时供应。

8、水、电供应：由建设单位保证。

1. 结构布置与选型

抗震规范6.1.1现浇混凝土房屋适用于的最大高度：7度抗震设防区框架结构最大高度为55m,本工程平面。立面规范，高度19.2米，符合要求

1.1设计依据

1.1.1自然条件

本工程建筑结构安全等级为二级、丙类建筑，抗震设防烈度为7度（0.10g）

岩土工程勘察报告由某建筑设计院提供，建筑地势平坦，表面为填土，以下粉质粘土及粘土；稳定地下水位埋深1.65-2.14m，对钢筋混凝土无侵蚀性。

本工程建筑结构设计遵循规范如下：《建筑结构荷载规范》

《建筑地基基础设计规范》

《混凝土结构设计规范》

《建筑抗震设计规范》

1.1.2屋面和楼面活荷载标准值

基本风压：0.5km/m²

基本雪压；0.4kn/m²

屋面活荷载：2.5kn/m²

其他楼面活荷载：2.0kn/m²

1. 2结构布置及计算简图的确定

图1-1 计算单元

1. 确定计算简图

2.1框架梁、柱界面初选

2.1.1梁截面尺寸初选

框架梁截面结构一般取梁高h_b=(1/8~1/12)L,梁宽b_b=(1/2~1/3)h_b；

梁的截面高度大小不宜小于200mm，且不宜小于柱宽1/2；

梁的截面高度比不宜大于4；

梁净宽与截面高度比不宜小于4.

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