抗震结构大赛设计计算书

1 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：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： 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=iG85.0=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： 图 1 模型图 2 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 1 、材料的力学指标 弹性模量：8900 N/mm2 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＝0.5×11＝5.5（N） P2＝0.5F 2＝0.5×19＝9.5（N） P3＝0.5F 3＝0.5×27＝13.5 （N） P4＝0.5F 4＝0.5×36＝18（N） （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） 抗拉强度tb 抗压强度cb 抗剪强度b 顺纹 70 N/mm2 60 N/mm2 5.7 N/mm2 橫纹 2 N/mm2 ——— ——— 弦向 ——— ——— 65 N/mm2 170 130 130 130 F4 F3 F2 F1 图2 水平地震作图3 短跨方向计算简图 19mm 6mm x 图4 柱橫截面 3 b、板（计算简图中的橫梁，每层取三块板计算）： 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×（19×32／6）＝86（mm3） （3 ）使用结构力学求解器...