内力组合《抗震规范》第条规定如下。
截面抗震验算结构构件的地震作用效应和其他荷载效应的基本组合,应按下式计算:G GE Eh Ehk Ev Evk w w wkS S S S S γγγψγ=+++ ()式中: S ——结构构件内力组合的设计值,包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值;γG ——重力荷载分项系数,一般情况应采用,当重力荷载效应对构件承载能力有利时,不应大于; γEh 、γEv ——分别为水平、竖向地震作用分项系数,应按表 采用; γw ——风荷载分项系数,应采用;s GE ——重力荷载代表值的效应,有吊车时尚应包括悬吊物重力标准值的效应; s Ehk ——水平地震作用标准值的效应,尚应乘以相应的增大系数或调整系数; s Evk ——竖向地震作用标准值的效应,尚应乘以相应的增大系数或调整系数; s wk ——风荷载标准值的效应 ;ψw ——风荷载组合值系数,一般结构取,风荷载起控制作用的高层建筑应采用。
注:本规范一般略去表示水平方向的下标。
表 地震作用分项系数结构构件的截面抗震验算,应采用下列设计表达式:RE RS γ=式中: γRE ——承载力抗震调整系数,除另有规定外,应按表采用;R ——结构构件承载力设计值。
表 承载力抗震调整系数当仅计算竖向地震作用时,各类结构构件承载力抗震调整系数均宜采用。
本次毕业设计,各截面不同内力的承载力抗震调整系数取值如下表结构安全等级设为二级,故结构重要性系数为0 1.0γ=根据《建筑结构荷载规范》和《建筑抗震设计规范》,组合三种工况:恒荷载控制下、活荷载控制下和有地震作用参加的组合。
其具体组合方法如下: 恒荷载控制下:Gk Qk S 1.35S 1.40.7S =+⨯ 活荷载控制下:Gk Qk S 1.2S 1.4S =+有地震作用参加的:Gk Qk Ehk S 1.2(S 0.5S ) 1.3S =+± Gk Qk Ehk S 1.0(S 0.5S ) 1.3S =+±对柱进行非抗震内力组合时,根据规范,对活载布置计算的荷载进行折减,折减系数由上而下分别为,,,,。
偏安全,不考虑因楼面活载布置面积对梁设计内力的折减。
梁柱截面标号示意见图。
图 梁截面标号示意图表梁截面内力组合一表柱截面内力组合一表柱截面内力组合二梁柱设计内力调整按“强剪弱弯”的原则调整梁的截面剪力首先根据GB50011-2010第条的规定,按照“强剪弱弯”的原则,计算三级抗震等级梁端组合剪力设计值,公式如下l rb b b vb Gb nM M V V l η+=+式中: V b ——梁端截面组合的剪力设计值 l n ——梁的净跨V Gb ——梁在重力荷载代表值作用下,按简支梁分析的梁端截面剪力设计值M b l,M b r——分别为梁左右段反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值,以及框架梁端弯矩均为负弯矩时,绝对值较小的弯矩应取0ηvb ——梁端剪力增大系数,一级为,二级为,三级为.梁在重力荷载代表值作用下剪力设计值,分项系数取1.22nGb q l V ⨯=其中q 为在重力荷载作用下按简支梁计算剪力时的等效均布荷载标准值。
注意顶层是恒载和雪荷载,非顶层是恒载和活载。
+2q q q =三角形分布均布按“强柱弱梁”的原则调整梁柱的截面内力按“强柱弱梁”原则调整柱端弯矩。
GB50011-2010第条中规定如下。
一、二、三级框架的梁柱节点处,除框架顶层和柱轴压比小于者及框支梁与框支柱的节点外,柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求c c b M M η∑=∑ 一级框架结构及9度时尚应符合 1.2c b M M ∑=∑ 式中∑m c ——节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和,上下柱端的弯矩设计值,可按弹性分析分配;∑m b ——节点左右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和,一级框架节点左右梁端均为负弯矩时,绝对值较小的弯矩应取零;∑m bua ——节点左右梁端截面反时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值之和,根据实配钢筋面积(计入受压筋)和材料强度标准值确定;ηc ——柱端弯矩增大系数,一级取,二级取,三级取。
当反弯点不在柱的层高范围内时,柱端截面组合的弯矩设计值可乘以上述柱端弯矩增大系数。
一、二、三级框架结构的底层,柱下端截面组合的弯矩设计值,应分别乘以增大系数、1. 5 和。
底层柱纵向钢筋宜按上下端的不利情况配置。
注:底层指无地下室的基础以上或地下室以上的首层。
表 按“强柱弱梁”原则调整柱截面内力根据GB50011-2010第条的规定,按照“强剪弱弯”的原则,计算三级抗震等级柱端截面组合剪力设计值,公式如下u lc c c vcnM M V H η+= 式中: V ——柱端截面组合的剪力设计值;H n ——柱的净高;Mc t ,Mc b ——分别为偏心受压柱的上下端顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计值,应符合GB50011-2010第条和第条的规定;ηvb ——柱剪力增大系数,一级为,二级为,三级为。
表 按“强剪弱弯”原则调整柱截面内力控制截面的不利内力梁的控制截面有跨中截面和支座截面,其中跨中截面的不利内力为最大正弯矩,支座截面的不利内力包括最大负弯矩和最大剪力。
柱的控制截面为柱的上下端,其不利内力包括轴力最大、轴力最小、弯矩最大三种。
根据内力组合,现将梁柱控制截面的不利内力汇总如表所示。
表 梁控制截面不利内力汇总表柱控制截面不利内力汇总截面设计本毕业设计框架高度小于30m,抗震设防烈度为7度,建筑分类为丙类,因此抗震等级为三级。
框架梁的设计框架梁的正截面受弯承载力计算以顶层梁为例,采用C30混凝土22c t (f 14.3N /mm ,f 1.43N /mm )==,纵向受力钢筋采用HRB4002y (f 360N /mm )=,箍筋采用HRB3352yv (f 300N /mm )=。
当梁下受拉时,按T 形截面设计,当梁上部受拉时,按矩形截面设计。
根据GB50010-2010,T 形截面受弯构件翼缘计算宽度f b 取值如下:翼缘计算宽度当按跨度考虑时,mm l b o f 7.266631==';按梁静距考虑时,7.2966S b n =+='f b ,按翼缘高度考虑时0760s h h a mm =-=,,13.0760/100/h 0=='h f >,此种情况不起控制作用,故取mm f 2667b =。
下部跨中计算按单筋T 形截面计算,因为max01m /81.27071002176010026673.140.121f M KN h h b f f c >=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯⨯⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛'-'α0093.076026673.140.11065.204'26201s =⨯⨯⨯⨯==h b f M f c αα b s 0094.00093.02112-1-1ξαξ<=⨯--===未超筋 995.022-11ss =+=αγ 260y s mm 75.751760360995.01065.204=⨯⨯⨯==h f M A S γ选配2C22,实际2s A 760mm =s min 0A 7600.25%bh 400760ρ===>ρ⨯ 框架梁纵向受拉钢筋的最小配筋率跨中位置为%,故满足。
梁端1截面配筋将下部跨中截面的2C22钢筋伸入支座,作为支座负弯矩作用下的受弯钢筋(2s A 760mm =),再计算受拉钢筋。
截面抵抗拒系数为0261.07604003.140.11030.86'26201s =⨯⨯⨯⨯==h b f M f c αα相对受压区高度为518.00264.00261.02-112-1-1b s =<=⨯-==ξαξ内力矩力臂系数为987.022-11ss =+=αγ纵向受拉钢筋的总截面面积为26y s mm 58.319760360987.01030.86=⨯⨯⨯==h f M A S γ框架梁纵向受拉钢筋的最小配筋率支座处为%。
实配钢筋3C20,2941s A mm = 梁端3截面配筋将下部跨中截面的2C22钢筋伸入支座,作为支座负弯矩作用下的受弯钢筋(2s A 760mm =),再计算受拉钢筋。
截面抵抗拒系数为0368.07604003.140.11048.121'26201s =⨯⨯⨯⨯==h b f M f c αα 相对受压区高度为 518.00375.00368.02-112-1-1b s =<=⨯-==ξαξ内力矩力臂系数为981.022-11ss =+=αγ纵向受拉钢筋的总截面面积为26y s mm 61.452760360981.01048.121=⨯⨯⨯==h f M A S γ框架梁纵向受拉钢筋的最小配筋率支座处为%。
实配钢筋3C20,2941s A mm =梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于%,且计入受压钢筋的梁端混凝土受压区高度和有效高度之比,一级不应大于,二、三级不应大于梁端截面的底面和顶面的配筋量的比值,除按计算确定外,一级不应小于.二、三级不应小于。
验算受拉钢筋配筋率00.25% 2.5%sA bh ρ==<,满足 验算相对受压区高度''10A 0.35s y s y c f A f f bh ξα-=<,满足验算梁端截面的底面和顶面配筋量的比值/=760/9410.3s s A A >底顶,满足。
中跨梁的计算截面抵抗拒系数为0548.05603003.140.11075.73'26201s =⨯⨯⨯⨯==h b f M f c αα相对受压区高度为 518.00564.00548.02-112-1-1b s =<=⨯-==ξαξ内力矩力臂系数为972.022-11ss =+=αγ纵向受拉钢筋的总截面面积为26y s mm 36.376560360972.01075.73=⨯⨯⨯==h f M A S γ框架梁纵向受拉钢筋的最小配筋率支座处为%。
实配钢筋2C16,2402s A mm =。
表 梁边跨跨中正截面计算表表梁中跨正截面计算表表梁斜截面计算表框架梁的斜截面受弯承载力计算以顶层边跨梁为例,梁端剪力设计值KN V 60.159=。
判断梁的类型验算截面尺寸6600='-=f w h h h ,由于465.1/h <=b w ,属于厚腹梁。
截面尺寸按下式验算KN V KN bh f c 60.1598.10867604003.1425.025.00c =>=⨯⨯⨯=β截面尺寸满足要求。
计算所需腹筋00.70.714.3400760304.3t f bh kN V =⨯⨯⨯=>故只需按构造配置腹筋,选用B8@200,2251s A mm =%114.0/24.0%314.0200400251min ,==>=⨯=y t SV SV f f ρρ满足最小配箍率的要求。