建筑结构抗震设计大作业指导书

1、建筑结构抗震设计课程大作业指导书（适用于2008级土木工程专业）编写：王小岗建筑工程学院 一、课程大作业的目的和任务建筑结构抗震是高等学校土木工程专业建筑工程方向的一门必修专业课。其内容涉及结构动力学、工程地震与结构抗震三大部分，以建筑结构抗震为主。课程大作业的目的和任务是：通过课程大作业，使学生掌握建筑结构抗震设计的基本原理与方法，培养学生具有一定工程结构抗震设计计算能力。课程大作业是对学生综合素质与工程实践能力的全面锻炼。着重培养学生综合分析和解决问题的能力，以及严谨、扎实的工作作风，是后续毕业设计的全面演练，同时为将来走上工作岗位，顺利完成相关设计任务奠定坚实基础。二、课程大作业的能力培养要求（1）建模能力：具有将常见建筑结构简化为结构动力学计算简图的能力。（2）设计和计算能力：能使用抗震设计规范、规程、设计手册和设计图集，进行常规建筑结构的抗震设计和计算，能编制较为规范的结构设计计算书。（3）制图能力：具有绘制结构设计施工图纸的能力。三、设计要求（1）时间要求 教师讲授本课程伊始，即下发任务书，至课程结束前1周上交成果。一般不少于10周；（2）任务要求 在教师指导下，独立完成给

2、定的设计任务，编写出符合要求的设计说明（计算）书，并绘制必要的施工图。（3）知识和能力要求 能综合应用所学知识与技能，分析和解决工程实际问题；学会依据设计任务进行资料收集和整理，能正确运用工具书，掌握抗震结构设计程序、方法和技术规范；培养工程设计计算、理论分析、技术文件编写的能力。四、考核与成绩评定课程大作业成绩，与课程设计成绩评定方法相同。依据平时考勤、设计成果质量、答辩成绩评定。 （1）平时考查：主要检查学生的出勤情况、学习态度、是否独立完成设计等几方面。（2）设计成果的检查：着重检查设计图纸和计算书的完整性和正确性。（3）成绩的评定要按课程的目的要求：突出学生独立解决工程实际问题的能力和创新性的评定。（4）课程设计的成绩按百分制评定。凡大作业成绩不及格者，课程必须重修。 考核标准如下实践环节名称考核单元考 核 内 容建筑结构抗震设计课程大作业工作表现（20分）出勤情况、学习态度、是否独立完成设计等计算书（30分）荷载计算项目齐全，取值正确，荷载组合恰当；计算简图选取正确，计算方法选择恰当，内力计算正确；所选用结构材料的品种、规格型号、标号齐全、准确；构件设计正确、合理书写格式正确

3、，计算书整洁、规范。设计图纸（30分）按规定完成了应画的结构施工图；施工图符合任务书要求、符合制图标准、设计符合有关规范；图面布置均匀，图面整洁，线型使用恰当，线条规整；尺寸、标高等数据标准齐全，字体工整，符合规范要求；投影关系正确，能满足施工要求答辩（20分）对于口试问题回答基本概念清楚、思路清晰、规范熟悉框架结构抗震设计指导框架结构抗震设计步骤 开始确定结构方案与结构布置初步选定梁柱截面尺寸及材料强度等级 计算各层重力荷载代表值及结构刚度参数 竖向荷载计算 计算结构自振周期及振型 计算多遇地震烈度下的结构弹性地震作用 不满足 多遇烈度地震作用下结构层间弹性变形验算 满足 上述地震作用下结构内力分析 竖向荷载作用下内力分析 内力组合 按组合内力进行梁柱配筋计算 基础设计 进行重要部位的抗震强度验算 需要作薄弱层变形验算否 否 不满足 按罕遇地震烈度验算薄弱层弹塑性层间位移角 或 延性构造措施 特殊延性构造 结束第一步、确定结构方案与结构布置一、建筑结构体系选型(一) 合理选用结构材料建筑结构材料是形成结构的物质基础，根据不同结构类型的特点，正确选用材料，就成为经济合理地选型的一个重要

4、方面。按材料分类的结构类型如下： 砌体结构体系 按建筑材料分类的结构类型 钢筋混凝土结构体系 钢结构体系 钢混凝土组合结构体系(二) 合理选择结构受力体系现代建筑中，建筑物的造型可划分为两大类：多层及高层建筑、单层大跨度建筑，按结构受力形式分类，常用的结构体系大体如下： 混合结构体系 框架结构体系 多层及高层建筑 剪力墙结构体系(包括框架剪力墙、全剪力墙结构) 筒体结构体系(包括框筒、筒中筒、成束或组合筒体结构) 巨型结构体系单层大跨度建筑 平面结构体系：门式刚架、薄腹梁结构、桁架结构、拱结构 空间结构体系：壳体结构、网架结构、悬索结构、膜结构 框架结构体系 多层与小高层常采用框架结构体系。 (1)框架结构体系的特点：框架是由梁、柱构件通过节点连接形成的骨架结构，框架结构的特点是由梁、柱承受竖向和水平荷载，墙仅起维护作用。其整体性和抗震性均好于混合结构，且平面布置灵活，可提供较大的使用空间，也可构成丰富多变的立面造型。框架结构可通过合理的设计，使之具有良好的延性，成为“延性框架”。在地震作用下，这种延性框架具有良好的抗震性能。 (2)钢筋混凝土框架：钢筋混凝土框架按其施工方法可分为：现

5、浇框架、装配式框架及装配整体式框架三种。 地震区框架结构宜优先考虑选择现浇框架结构体系，其次是装配整体式框架结构体系，现已很少采用装配式框架结构体系；非地震区的框架结构则可以根据施工条件等因素具体选定。 (3)钢框架：钢框架的受力骨架为钢梁、钢柱，根据梁柱连接型式可分为半刚接框架和刚接框架。钢框架的抗震性能优于钢筋混凝土框架；钢梁、钢柱相对混凝土梁、柱截面较小，增大了有效使用面积；钢框架自重较轻，大大降低了基础造价；且施工周期短，具有良好的综合经济效益。钢框架多用于办公楼、旅馆、商场等公共建筑。 (4)框架结构体系选用限值：框架结构体系的抗侧刚度主要取决于梁柱的截面尺寸，一般梁柱截面惯性矩较小，在水平荷载作用下的侧向变形较大，抗侧移能力较弱，属较柔结构。当层数较多、侧向荷载较大时，为满足侧向刚度和强度要求，需加大截面，很不经济。而且高度增加时，框架结构顶点位移和层间相对位移较大，使得非结构构件(如填充墙、建筑装饰、管道设备等)在地震时破坏较严重。因此，框架结构的最大高度受到限制。钢筋混凝土框架结构的合理层数是615层，最经济是10层左右；规范规定不超过12层的钢结构房屋可采用钢框架结构

6、；框架结构高宽比不宜超过表1-2的限值；抗震等级见表13所示。 表1-1 建筑结构体系适用的最大高度（m）结 构 体 系非抗震设防抗 震 设 防6 度度8 度9 度钢筋混凝土结构框 架现 浇6060554525装配整体50503525不应采用框架剪力墙和框架筒体现 浇13013012010050装配整体1001009070不应采用现 浇 剪 力 墙无框支墙14014012010060部分框支墙12012010080不应采用钢结构框 架1101101109050框架支撑 框架剪力墙240220220200140 表1-2 高宽比限值结 构 体 系非抗震设防抗 震 设 防6、7 度8 度9 度钢筋混凝土结构框 架5542框架剪力墙和框架筒体5543剪 力 墙6654钢 结 构 民 用 房 屋6.56.565.5二、结构布置结构体系确定后，应当密切结合建筑设计进行结构总体布置，使建筑物具有良好的造型和合理的传力路线。建筑结构的总体布置，是指其对高度、平面、立面和体型等的选择，除应考虑到建筑使用功能、建筑美学要求外，在结构上应满足强度、刚度和稳定性要求。地震区的建筑，在结构设计时，还应保证建筑

7、物具有良好的抗震性能。设计要达到先进合理，首先取决于清晰合理的概念，而不是仅依靠力学分析来解决。确定结构布置方案的过程就是一个结构概念设计的过程。（一） 结构总体布置原则1、 控制高宽比 在高层建筑中，结构的位移常常成为结构设计的主要控制因素、而且随着建筑高度的增加，倾覆力矩将迅速增大。因此，高层建筑的高宽比不宜过大。一般应满足表1-2的要求。对于满足表1-2的高层建筑，一般可不进行整体稳定验算和倾覆验算。2、减少平面和竖向布置的不规则性 结构平面应尽量设计成规则、对称而简单的形状，使结构的刚度中心和质量中心尽量重合，以减少因形状不规则产生扭转的可能性。 结构的竖向布置要做到刚度均匀而连续，避免刚度突变，避免薄弱层。结构上部形成缩小面积的突出部分，这种刚度突变在地震作用下会产生鞭梢效应，要采取特殊的措施加强。 3、变形缝的设置 在多层与高层建筑中，为防止结构因温度变化和混凝土收缩而产生裂缝，常隔一定距离用温度缝分开；在高层部分和低层部分之间，由于沉降不同，往往由沉降缝分开；建筑物各部分层数、质量、刚度差异过大，或有错层时，用防震缝分开。温度缝、沉降缝和防震缝将高层建筑划分为若干个结构独立的部分，成为独立的结构单元。（二） 框架结构体系布置 1、结构布置原则 (1)结构平面形状和立面体型宜简单、规则，使各部分刚度均匀对称，减少结构产生扭转的可能性。 (2)控制结构高宽比，以减少水平荷载下的侧移，其高宽比限值见表1-2。 (3)尽量统一柱网及层高，以减少构件种类规格，简化设计及施工。 (4)房屋的总长度宜控制在最大温度伸缩缝间距内，当房屋长度超过规定值时，可设伸缩缝将房屋分成若干温度区段。 2、柱网和层高 框架结构的柱网尺寸，即平面框架的柱距(开间)与跨度(进深)和层高，首先要满足生产工艺和其他使用功能的要求，其次是满足建筑平面功能的要求，还要力求做到柱网平面简单规则、受力合理，同时施工方便

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