抗震结构大赛设计计算书

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1、word格式文档设计计算书一、总体设计思路1、采用“板→梁→柱→基础”结构，传力路线简单明确。2、保证结构各部分强度。3、保证结构稳定性。4、在保证强度、稳定性的前提下，调整结构，使固有频率远离共振区，从而尽量降低动力系数β。5、尽量减轻自重。二、基本参数1、高度从底座板上表面开始计算。共四层。第一层：基础高度20mm；净高151mm；梁、板高度33mm。总计204mm。第二层：净高101mm；梁、板高度33mm。总计134mm。第三层：净高102mm；梁、板高度27mm。总计129mm。第四层：净高101mm；梁、板、卡槽高度47mm。总计148mm。总高

2、：615mm。2、面积前三层面积相同，顶层稍有增加，均按前三层取值楼板面积+四个柱面积：图1模型图164×164+4×（20×13）＝27936（mm2）＝279.36（cm2）3、荷载单层承受质量：M＝279.36×10＝2793.6（g）=2.7936（kg）单层重力荷载：G＝Mg=2.7936×9.8=27.37728（N），取G为27N。结构等效总重力荷载：Geq==0.85×4×27=91.8（N）取水平地震影响系数为1，按第一主振型近似计算（参见图2），各层水平地震作用为：专业整理word格式文档170130130130F4F3F2F1图2水平地

3、震作用F1＝10.7N，F2＝18.9N，F3＝27N，F4＝35.2N取F1＝11N，F2＝19N，F3＝27N，F4＝36N三、结构计算抗拉强度抗压强度抗剪强度顺纹70N/mm260N/mm25.7N/mm2橫纹2N/mm2——————弦向——————65N/mm21、材料的力学指标弹性模量：8900N/mm2图3短跨方向计算简图2、振动沿短跨方向时，结构强度、稳定性计算将结构沿对称平面分为两部分，取一侧进行计算，计算简图如图3所示。（1）荷载各层竖向荷载为原来一半：N＝0.5G=0.5×27=13.5（N）各层水平地震作用为原来一半：P1＝0.5F1＝

4、0.5×11＝5.5（N）P2＝0.5F2＝0.5×19＝9.5（N）P3＝0.5F3＝0.5×27＝13.5（N）P4＝0.5F4＝0.5×36＝18（N）19mm6mmx图4柱橫截面（2）几何特性a、柱：面积A＝6×19＝114（mm2）惯性矩I＝19×63／12＝342（mm4）抗弯截面模量W＝19×62／6＝114（mm3）专业整理word格式文档b、板（计算简图中的橫梁，每层取三块板计算）：19mm19mm19mm3mmx图5板橫截面面积A＝3×19×3＝171（mm2）惯性矩I＝3×（19×33／12）＝128（mm4）抗弯截面模量W＝3×（19

5、×32／6）＝86（mm3）（3）使用结构力学求解器计算整体内力将结构尺寸、荷载、材料性质输入求解器，算得弯矩图、轴力图、剪力图。a、弯矩图单位N·mmb、轴力图单位Nc、剪力图单位N图6短跨方向内力图专业整理word格式文档（4）柱的强度校核柱的最危险截面在最下端。左柱：，抗压强度足够，抗拉强度足够，抗剪强度足够右柱：，抗拉强度足够（5）板的强度校核最危险板处于底层楼顶。因轴力很小，忽略其影响。，抗拉、压强度足够图7底层楼顶梁、板结点M=2543N·mmN9mmN，抗剪强度足够（6）板、梁结点强度校核专业整理word格式文档a、最危险结点处于底层楼顶。如图

6、7所示，忽略梁对板的拉力，仅考虑梁对板的压力，将其简化为作用线沿梁轴线的集中力。梁、板局部受压强度，局部受压强度足够板的局部受剪强度，局部受剪强度足够图8三层楼顶梁、板结点NNM=1813N·mm9mmb、第三层梁板结点处加固条很窄，假设其失效，仅考虑下部梁与板间的拉、压作用，对结点进行校核。如图8所示梁的受压不需校核，现校核其受拉，局部抗拉强度足够l=160mmq图9板对梁的作用（7）梁强度校核最危险处在底层楼顶。如图9所示，取梁净跨长进行计算。将板对梁的作用简化为均布荷载。最大弯矩在两端，抗拉、压强度足够专业整理word格式文档最大剪力在两端（此处为弦向

7、受剪）M图10梁、柱结点柱Q梁QT抗剪强度足够（8）梁、柱结点强度校核如图10所示，力作用在粘接面，在粘接面处，梁受到柱的扭矩、剪力作用。最大剪力，抗剪强度足够（9）柱的稳定性校核采用计算长度法进行柱的稳定性校核。参见计算简图（图3）与轴力图（图6-b）。a、底层；柱与基础刚结，查表得μ＝1.6，极限荷载为，稳定性足够。b、第二层专业整理word格式文档；查表得μ＝2.6，极限荷载为，稳定性足够。图11长跨方向计算简图c、第三、四层轴力较小，无需校核稳定性3、振动沿长跨方向时，结构强度、稳定性计算将结构沿对称平面分为两部分，取一侧进行计算，计算简图如图11所

8、示。（1）荷载所有荷载均与振动沿短跨方向时相同。（2