多层房屋结构计算书

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多层房屋结构计算书学院：土木工程学院指导老师：吴长制作人：韩彬彬赵潇窦勇2011年9月28日 一．设计思路根据结构设计大赛的基本要求，从模型设计的要求、模型制作、材料的性能、加载形式和制作方便等出发并且我们收集了大量的有关楼房、塔架的专业知识和建筑特点以及对抗震知识的收集。同时向老师询问了本结构的特性。我们考虑到结构的受力是分散分层的。故根据不同层的荷载不同，也针对性的进行了特殊的设计处理。与此同时，我们也确定了结构的选型，通过实验的的比较，因我们各组员上的工艺上存在的缺陷，我们没办法使截面柱做到各柱基本都是受到轴力，在相同用料的基础上其长细比比方形柱会差好多。最终，我们选定了方形柱。在制作过程中，我们尽量充分利用竹板的力学性能。其材料性能如下：薄竹板作为模型材料，其力学性能特点是受拉性能良好，抗撕裂能力差，抗压稳定性差。当把竹板用502胶水粘接起来，能大大提升其强度，也可承受一定的压力。二．结构选型在确定这个模型尺寸的设计时，我们考虑了结构的稳定性、耗材及自重，经过多次修改和用Ansys有限元分析软件的粗略计算，我们最终将此四层楼结构采用组合框架结构，由4个1000×9×9空心柱并每隔10厘米垫一个薄片，和16个b/h=1/3b=3 h=9的主梁以及14个次梁及若干斜撑组合而成。由于考虑到结构在荷载作用的同时也要受到地震力的水平作用，故我们结构各层的高度也是有所不同的，一层到四层层高分别是26cm、26cm、25cm、23cm(考虑到应在一层多放荷载以将重心下移，使结构更加稳定。并且通过细部的优化使楼面所受力依比较合理的方式传到立柱上，尽量减少梁的剪力，使该结构具有较强的纵横向抗弯刚度和抗扭刚度，使其整体性好、稳定性高、自重小。在大结构不变的情况下，我们对结构细部进行了许多改进。比如说我们在梁和柱的节点处加了一个斜撑，以楼保证它的整体性；另外我们把主梁和次梁都做成空心的截面，类似于工字形截面大大提高了它的抗弯性能；同时为了增加第一层柱的稳定性，在一定的位置用薄片进行了环箍。最后，我们用竹片垫在柱脚处，用胶水与地板固结，从而增加了结构的整体性。三.结构设计说明1.将楼的一个立面拿出简化分析：梁受均布荷载q，梁柱节点处受地震力f，则一到三层均布荷载q=10×9.8/170N/MM,第四层的均布荷载q’=0.11N/MM.2.计算水平地震力fG1=(10×9.8)N=98N，G2=G3=G1=98N，G4=(2×9.8)N=19.6N面化计算: 地震作用表达式：p=β×α×G（式中β为放大系数常取5.0，α为水平地震影响系数α=a/g），a为水平地震最大加速度，由计算得α=1000/9800=0.11P=5.0×0.11×（98×3+1.8×9.8+0.2×9.8）=172.48NG4=20NH=1mG3=98NH3=77mmG2=98NH2=0.56NG1=98NH1=26mmƩGi*Hi=20×1+98×（0.77+0.52+0.26）=180.72NF1=G1*H1/(Gi*Hi)=28.06NF2=G2*H2/(Gi*Hi)=52.3NF3=G3*H3/(Gi*Hi)=72.95NF4=G4*H4/(Gi*Hi)=93,53N3.利用结构力学求解器，输入水平地震力f，荷载q，建立如下图的受力体系 得结构的弯矩图，剪力图，轴力图如下：剪力图弯矩图 轴力图4.验算构件.轴心受拉构件N/A=58.7MP