土木工程专业毕业设计计算书--昆明市某小学教学楼

'.毕业设计（论文）题目：昆明市某小学教学楼设计学院：专业：班级：学生姓名：学生学号：指导教师：日期：2013年6月教务处制. .KunmingUniversityofScienceandTechnologyGraduationdesign(paper)Title:DesignofaprimaryschoolteachingbuildinginKunmingCityCollege:CollegeofcivilengineeringandarchitectureProfessional:CivilEngineeringClass:StudentName:Studentnumber:Tutor:Date:2013JuneTheregistrysystem目录摘要5关键字5. .Abstract6Keywords6前言7一、设计概况8（一）、工程概况8（二）、设计过程8（三）、设计特点9二、结构设计计算书9（一）、结构方案及布置9（二）、初步选定梁柱截面尺寸及材料强度等级10三、计算各层重力荷载代表值及结构刚度参数14（一）、计算各层重力荷载代表值14四、计算横向框架自振周期15五、计算多遇地震烈度下横向框架的弹性地震作用20六、多遇烈度地震作用下结构层间弹性变形验算21七、上述地震作用下结构内力分析21八、竖向荷载作用下横向框架的内力分析27（一）、横向框架梁荷载计算（恒载和活荷载分别算）28(二)、框架内力计算：33九、荷载效应组合44（一）、梁的支座弯矩和剪力45十、按组合内力进行梁柱配筋计算48（一）、框架梁48（二）、框架柱49十一、延性构造措施54十二、楼梯设计56（一）、斜板AT1设计57（二）、平台板设计60（三）、平台梁TL1设计62十三、基础设计64（一）、构造要求64（二）、设计计算65A柱基计算书65C柱基计算书71D柱基计算书78F柱基计算书85结论92总结与体会92谢词94外文翻译文献961、英文962、中文111. .昆明某小学教学楼设计说明书摘要：本设计为某小学教学楼，五层钢筋混凝土框架结构，建筑面积为2711.07m2，室外地坪至屋面女儿墙顶面的总高度为20.100m。本设计包括建筑部分、结构部分、楼梯、基础等。. .计算选取了一榀框架及其下的基础进行计算。计算内容包括梁柱截面尺寸的选取及线刚度的计算；恒载、活载及地震作用下梁端、柱端的弯矩及剪力计算；框架内力组合计算；梁、柱、楼梯、基础的配筋计算。因本建筑所处地质条件良好，地基土的承载力较高，故基础采用钢筋混凝土独立基础。另外，本设计的抗震设防烈度较高，因此在进行结构设计的过程中，经过了大量的抗震计算。关键词：钢筋混凝土，框架，线刚度，结构设计，地震烈度，弯矩，剪力，内力组合Abstract:Thisdesignisamiddleschoolteachingbuildings.It"sasteelconcreteframingstructurewithfivestories.Thebuilding"sareais2711.07m2andthetotalheightofoutdoorroofterracetotheroofis20.900m.Thisdesignincludesthebuildingpart,structurepart,stairway,foundationetc.Thecomputationisselectedbyexaminationsofaframinganditsundergroundwoksproceedthecomputation.Thecomputationcontentsincludethebeamstanchioncutsthesizeselectedbyexaminationsandthecomputationofthelinerigidity;thedeadload,theliveloadandthequakefunctiondescendsthebendingmomentandshearingforcescomputationofthebeamterminal,stanchionterminal;framinginnerforcearticulationcomputation;thebeam,stanchion,stairway,foundationgoestogetherwiththecomputation.Becauseofthisbuildinghasagoodgeologyterm,thebearingpowerofthefoundationsoilishigher,pastgroundwokadoptsthesteelconcretesubulatefoundation.Moreover,thisdesignestablishestodefendthestronghigheranti-earthquake,. .therefore,duringitsstructuralprocess,itisusedalotofanti-earthquakecomputation.Keywords：steelconcrete,frame,thelinerigidity,structuraldesign，earthquakeintensitybendingmoment,shearingforceinnerforcearticulation前言四年的大学生活在忙碌的毕业设计中就要结束，作为大学最后阶段的内容，毕业设计既是对所学知识的总结与巩固，也是对现有知识的拓展与延伸。因此，无论是作为学生的我们还是老师都比较重视。毕业设计的整个过程中，尽量满足相关规范（包括建筑、结构相关规范）的规定、要求，同时尽量考虑相应的施工条件和施工水平，以保证设计成果的有效性和可行性。当中遇到很多问题，例对现行规范的理解，计算参数，各类系数的变化调整。但在高老师的悉心指导下，都一一解决了，不仅让我们重新回顾了相关的专业知识，也让我们加深了对规范的认识和理解。于此同时，也让我们意识到学校教学与实际设计的一些差距，为以后的结构设计奠定基础。本设计为某小学教学实验楼，为现浇钢筋混凝土框架结构，总建筑面积为2711.07m2. .，层数为五层。在整个设计过程之中，经过了三个明确的阶段，即：毕业设计准备阶段，方案设计阶段，毕业设计施工图阶段。按照学校的要求，着重理解在结构方案选择，荷载组合，抗震，内力组合等。并在毕业设计的基础上，使用计算机作了一些辅助设计。在设计的计算过程中，参考了一些设计资料及教材文献，并在此过程中，得到了指导教师的悉心指导，在此谨向各位老师表示感谢。由于本人是第一次对一栋结构进行设计，方方面面的规范、规程、及技术要求涉及很多，难免会出现疏漏和错误，请各位老师批评指正，以便得到更进一步得提高。2013年6月. .毕业设计计算书一、设计概况（一）、工程概况该工程为一综合实验楼，建筑用地1010.6m2，总建筑面积5053.01m2，建筑形状为一矩形体，总长34.2m，总宽18.0m，共5层，总高为20.1m。1~5层层高均为3.9m。室内外高差为0.30m。该建筑为钢筋混凝土框架结构，属丙类建筑。一、设计资料1、工程地质资料：根据钻探，地质情况如下各地层工程地质主要参数地层编号地层名称土层厚度米重度KN/M承载力特征值fak①素填土1.216.0120②砂砾岩522.0260③弱风化基岩818.0220注：地基承载力修正系数取，2、地震效应及场地类别划分：①、本场地地震基本烈度为8度区，按此设防。②、按场地类别类别划分，本场区土属中软场地土，II类建筑场地。③、本场区无饱和粉土及砂类土，所有土层均为不液化地层。3、基础选型：采用浅基，以钢筋混凝土独立基础或十字交叉基础为宜。清除①层填土，以②层砂砾石为基础持力层。1．基本风压0.5kN/m2。2．基本雪压0.4KN/m2.（二）、设计过程遵循先建筑、后结构、再基础的设计过程。建筑设计根据建设用地条件个建筑使用功能、周边城市环境特点，首先设计建筑平面，包括建筑平面选择、平面柱网布置、平面交通组织及平面功能设计；其次进行立面造型、剖面设计；然后考虑建筑分类、总平面布局、防火分区及安全疏散，进行防火设计；最后设计楼梯。结构设计包含以下内容：⑴、确定结构体系与结构布置. .⑵、根据经验对结构进行粗估。⑶、确定计算单元计算模型及计算简图。⑷、荷载计算。⑸、内力计算及组合。⑹、构件及节点设计。⑺、基础设计。（三）、设计特点该工程为钢筋混凝土框架结构教学楼，建筑设计布局合理，造型美观，能较好利用周边环境及已有建筑物；平面空间较大，分隔灵活，具有良好使用性；立面注意对比与呼应、节奏与韵律，体现建筑物质功能与精神功能的双重特性。结构设计密切结合建筑设计，经济合理，在框架结构体系中根据抗震要求设置构造柱；从而保证建筑具有良好的抗震性能。结构分析的重点在于满足强度、刚度和稳定性要求。从设计一开始，就要把握好能量输入、房屋体形、刚度分布、构件延性等几个主要方面，从根本上消除建筑中的抗震薄弱环节，在辅以必要的计算和构造措施。考虑毕业设计的特殊要求，以手算为主、电算为辅。二、结构设计计算书（一）、结构方案及布置该建筑为教学楼，建筑平面布置灵活，有较大空间，可考虑采用框架结构或框－剪结构。由于楼层为五层，主体高度为20.1m，抗震设防烈度8度，考虑到在8度抗震设防区框架结构体系适用的最大高度为45m，框架结构在10层以下的建筑中具有较好的抗震性能，在一般烈度区建造的多层框架房屋是可以保证安全的。框架结构本身抗震性能好，能承受较大的变形，所以选择框架结构。该工程采用全现浇结构体系，梁、板、柱混凝土强度等级为C35。墙体采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。（二）、初步选定梁柱截面尺寸及材料强度等级1、初估梁柱截面尺寸框架梁截面尺寸：框架梁的截面尺寸应该根据承受竖向荷载的大小、梁的跨度、框架的间距、是否考虑抗震设防要求以及选用的混凝土材料强度等诸多因素综合考虑确定。一般情况下，框架梁的截面尺寸可参考受弯构件按下式估算：梁高h=(1/8～1/12)l，其中l为梁的跨度。梁宽b=(1/2～1/3)h。在抗震结构中，梁截面宽度不宜小于200mm，梁截面的高宽比不宜大于4，梁净跨与截面高度之比不宜小于4。. .框架柱截面尺寸：框架柱的截面形式通常大多为方形、矩形。柱截面的宽与高一般取层高的1/15～1/20，同时满足、，l0为柱计算长度。多层房屋中，框架柱截面的宽度和高度不宜小于300mm；高层建筑中，框架柱截面的高度不宜小于400mm，宽度不宜小于350mm。柱截面高度与宽度之比为1～2。柱净高与截面高度之比宜大于4。①、框架梁截面尺寸：框架梁尺寸估算：（所有框架梁均采用同一截面尺寸）根据梁高：H=（1/8~1/12）LB=(1/2~1/3)H得：H=（1/8~1/12）L=（1/8~1/12）×7200=600~900㎜取H=600㎜B=(1/2~1/3)H=(1/2~2/3)×600=300~400㎜取B=300㎜②、框架柱截面尺寸：在计算中，还应注意框架柱的截面尺寸应符合规范对剪压比()、剪跨比()、轴压比()限值的要求，如不满足应随时调整截面尺寸，保证柱的延性。抗震设计中柱截面尺寸主要受柱轴压比限值的控制，如以ω表示柱轴压比的限值，则柱截面尺寸可用如下经验公式粗略确定：式中；A—柱横截面面积，m2，取方形时边长为a；n—验算截面以上楼层层数；F—验算柱的负荷面积，可根据柱网尺寸确定，m2；fc—混凝土轴心抗压强度设计值；ω—框架柱最大轴压比限值，一级框架取0.65，二级框架取0.75，三级框架取0.85，四级框架取0.90。φ—地震及中、边柱的相关调整系数，7度中间柱取1、边柱取1.1，8度中间柱取1.1、边柱取1.2；G—结构单位面积的重量(竖向荷载)，根据经验估算钢筋混凝土高层建筑约为12～18kN／m2。框架柱尺寸估算：. .本次设计为综合实验楼，抗震设防烈度为8度，建筑高度20.1m，框架结构，框架等级二级。（所有框架柱均采用同一截面尺寸）==0.267㎡a==516.72㎜考虑到8度抗震等级，刚度要求较高，取h=b=600mm。③、板截面尺寸：板尺寸估算：（所有板均采用同一板厚）楼板为现浇双向板，根据经验板厚：h=(1/40～1/50)=(1/40～1/50)×3600=72～90㎜,取h=100㎜根据前面计算结果，得：截面尺寸表b(mm)h(mm)框架梁300600次梁250500柱600600板h=100mm④、柱高度底层柱＝层高+室内外高差+基础顶面至室外地面的高度＝3.9m+0.3m+0.5m=4.7m,其它层同层高，即3.9m。⑤、材料强度等级1～5层的梁、板、柱混凝土强度等级均为C35。纵向钢筋采用HRB400级；箍筋宜采用HPB300级热轧钢筋。⑥、画出计算简图、选取计算单元：ⅰ、画出平面计算简图（如图2-1），标注框架编号（横向为1、2、3┈，纵向为A、B、C┈）、框架梁编号（材料、截面和跨度相同的编同一号），确定梁的计算跨度；. .图2-1平面计算简图ⅱ、选取6轴横向框架（即KJ6）为计算单元，画出计算简图（如图2-2），标出计算跨度、柱的计算高度。图2-2框架5计算简图. .三、计算各层重力荷载代表值及结构刚度参数（一）、计算各层重力荷载代表值计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。可变荷载的组合系数见《抗规》5.1.3。1、屋面竖向恒载：采用卷材防水屋面（非上人，保温）,SBS防水层0.4KN/㎡20mm厚细石混凝土找平层24×0.02=2.4KN/㎡20厚水泥砂浆抹灰20×0.02=0.4KN/㎡陶粒混凝土找坡（2%）7×0.02=0.14KN/㎡30mm加气混凝土块保温7×0.03=0.21KN/㎡100mm钢筋混凝土板25×0.1=2.5KN/㎡吊顶或粉底0.4KN/㎡屋面恒载标准值Σ＝5.13KN/㎡G=5.13×596.94=3062.302KN2、屋面竖向活载：(不上人屋面活载标准值取0.5kN/m2)屋面雪荷载(昆明地区)：0.3kN/m2不上人屋面活载标准值×屋面面积；0.5×596.94=298.47kN3、楼面竖向恒载：按楼面的做法逐项计算均布荷载×楼面面积⑵、二~五层楼面：采用水磨石楼面，做法同西南04J312-3131a水磨石楼面0.65KN/㎡100㎜钢筋混凝土板25×0.10=2.5KN/㎡20厚水泥砂浆抹灰20×0.02=0.4KN/㎡楼面恒载标准值Σ＝3.55KN/㎡G=3.55×596.94=2119.14KN4、楼面竖向活载：楼面均布活荷载×楼面面积活载标准值：2.5kN/m2楼面活荷载×楼面面积；2.5×596.94=1492.35KN5、梁柱自重（包括梁侧、梁底、柱的抹灰）：梁侧、梁底抹灰、柱周抹灰，近似按加大梁宽及柱宽考虑，一般加40mm。. .混凝土容重：25KN/m3表1梁柱自重计算6、墙体自重：（包括女儿墙和各种纵横隔墙）墙体两面抹灰，近似按加厚墙体40mm考虑。粉煤灰加气混凝土砌块的容重：5.5KN/m3表2墙体自重计算列表7、荷载分层总汇屋面重力荷载代表值Gi=屋面恒载+50%屋面活荷载+纵横梁自重+楼面下半层的柱及纵横墙自重+女儿墙重+女儿墙中柱重；G5=3062.302+0.5×298.47+2056.70+（520.83+1347.84）+84.27+207.36=6494.202KN各楼层处重力荷载代表值Gi=楼面恒荷载+50%楼面活荷载+纵横梁自重+楼面上下各半层的柱及纵横墙自重；G=2119.14+0.5×1492.35+2056.70+（520.83+1347.84+615.62+1347.84）=6838.08KNG=2119.14+0.5×1492.35+2056.70+（1347.84+894.17+615.62+1347.84）=7024.75KNG=2119.14+0.5×1492.35+2056.70+（1347.84+894.17+891.55+1347.84）=7162.715KNG=2119.14+0.5×1492.35+2056.70+（1347.84+891.55+1624.32+813.58）=7260.660KN总重力荷载代表值. .=7260.660KN+7162.715KN+7024.75KN+6838.08KN+6494.202KN=34780407KN（二）、刚度参数计算1、梁的线刚度计算：各层梁分别列表计算：（表的形式根据具体情况合理调整）E=3.15x107KN/㎡，b=0.30m，h=0.60m,L=L=7.2m；L=3.0m；I===5.4x10-3m底层边框架梁线刚度：A～C轴：i===3.54x104KN·mC～D轴:i===8.51x104KN·mD～F轴:i===3.54x104KN·m底层中框架梁线刚度：A～C轴：i===4.73x104KN·mC～D轴:i===11.34x104KN·mD～F轴:i===4.73x104KN·m同理可求得其余各层梁线刚度，如表：表3框架梁线刚度计算表.xls2、柱的线刚度计算. .各层柱分别列表计算：E=3.15x107KN/㎡，b=0.6m，h=0.6m,H=4.7m,H=H=H=H=3.9mI===10.80x10-3m底层柱线刚度：i===7.24x104KN·m二~五层柱线刚度：i===8.72x104KN·m表4框架柱线刚度计算表.xls3、横向框架柱的侧移刚度值根据D值法，第i层第j根柱的侧移刚度为：式中，α体现了节点转角的影响，对于框架一般层的边柱与中柱和首层的边柱与中柱的α值详见《混凝土结构下册》(武汉理工大学出版社)P201、P203柱的侧移刚度按上式计算，式中系数由书P203表3-3查得。根据梁柱的线刚度比的不同，可分为中框架中柱、边柱和边框架中柱、边柱，以及楼梯间柱。现以KJ6第二层C轴柱的侧移刚度计算为例，说明计算过程，其余柱的计算过程从略，计算结果见表5. .图3-1KJ6二层C轴柱及与其相连梁的相对线刚度由图可知，根据公式由式其余各柱的刚度计算见表5，总刚度计算见表5表5框架抗侧移总刚度计算表.xls四、计算横向框架自振周期建筑物总高度为20.10m，且质量和刚度分布均匀，可采用底部剪力法计算结构的地震作用。结构基本周期采用能量法公式，房屋内外墙均采用240mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，卫生间内隔墙为240mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，科学实验室、舞蹈室、音乐室内隔墙为轻钢玻璃龙骨隔墙。其周期折减系数取为0.8，具体计算如表7。. .图4-1各质点重力荷载代表值各质点重力荷载代表值见表六表6重力荷载代表值计算列表.xls能量法计算基本周期：（4-1）式中，ui——把集中在各楼层处的重力荷载代表值Gi视为作用在楼面处的水平力时，按弹性刚度计算得到的结构顶点侧向位移（m）。（4-2）式中，——上述水平力作用下第i层的层间剪力，;——第i层柱的侧移刚度之和（前面已算出）。表7能量法计算结构的基本周期.xls. .五、计算多遇地震烈度下横向框架的弹性地震作用对满足底部剪力法适用条件的框架结构，可用底部剪力法求解。（5-1）（5-2）（5-3）本建筑场地地震基本烈度为8度区，属于中软场地区，Ⅱ类建筑场地,分组为第三组。查《抗规》表，得，αmax＝0.16，α1＝αmax（Tg/T1）0.9=0.16×（0.45/0.63）0.9＝0.119由于T1＝0.627S<1.4Tg=1.4×0.45＝0.63s因此不用考虑顶部附加水平地震作用，即。结构总水平地震作用去掉标准值为：楼面处水平地震作用标准值为(计算详见表8)（5-4）六、多遇烈度地震作用下结构层间弹性变形验算1、层间剪力的计算（课本P119）（上表已算出）＋（6-1）2、层间弹性变形计算（6-2）3、验算是否满足。(计算详见表8)表8、9地震剪力计算表格.xls. .七、上述地震作用下结构内力分析地震作用下结构内力由力学求解器求出地震作用荷载图示及杆件、节点编号. .地震作用下结构弯矩图. .地震作用下结构剪力图. .地震作用下结构轴力图(N)地震作用下力学求解器计算文件内力计算. .杆端内力值(乘子=1)-----------------------------------------------------------------------------------------------杆端1杆端2----------------------------------------------------------------------------------单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩-----------------------------------------------------------------------------------------------1173.80519376.2473862-274.881829173.80519376.247386283.48088612128.26728448.7542345-89.0276114128.26728448.7542345101.113903382.955983744.1213692-67.974949982.955983744.1213692104.098389444.626914933.8217516-38.639337444.626914933.821751693.2654940516.889749818.3346542-9.3065124116.889749818.334654262.19863926448.216901110.033606-328.016223448.216901110.033606189.1417287304.428967126.515233-250.275786304.428967126.515233243.1336238166.990839103.481883-188.214445166.990839103.481883215.364901966.529124974.8247582-126.10855766.529124974.8247582165.7079991010.412190040.4217716-57.260103910.412190040.4217716100.38480511-449.089378109.903295-327.627905-449.089378109.903295188.91758212-305.070921126.261079-249.769239-305.070921126.261079242.64896813-167.411130103.345375-187.972406-167.411130103.345375215.07455614-66.782316474.6885017-125.849541-66.782316474.6885017165.43561515-10.515424240.2864005-57.0377224-10.515424240.2864005100.07923916-172.93271675.8857115-273.251901-172.93271675.885711583.410943117-127.62532948.2274528-88.0398853-127.62532948.2274528100.04718018-82.535692844.0413715-68.0295572-82.535692844.0413715103.73179119-44.373723433.5839883-38.2407478-44.373723433.583988392.736806520-16.786515518.1691735-9.14753099-16.786515518.169173561.7122456215.18115164-45.5379092172.5084975.18115164-45.5379092-155.36444822-11.3004750-189.325843284.053066-11.3004750-189.325843-283.92446423-27.6582587-45.3073869154.762357-27.6582587-45.3073869-171.45082824-50.1351346-45.3113006169.088853-50.1351346-45.3113006-157.15251025-27.1017850-182.749428274.195558-27.1017850-182.749428-274.05272626-4.18608131-45.0896370156.568649-4.18608131-45.0896370-168.07673727-67.7713824-38.3290688142.737727-67.7713824-38.3290688-133.23156828-39.1142567-138.790783208.241891-39.1142567-138.790783-208.130458杆端内力值(乘子=1)-----------------------------------------------------------------------------------------------杆端1杆端2----------------------------------------------------------------------------------单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩-----------------------------------------------------------------------------------------------29-10.4573832-38.1619693132.793640-10.4573832-38.1619693-141.97253930-84.2199026-27.7371651102.572006-84.2199026-27.7371651-97.1355822. .31-49.8169160-83.8541000125.832521-49.8169160-83.8541000-125.72977832-15.4148148-27.587207896.7435591-15.4148148-27.5872078-101.88433733-98.8773457-16.889749862.1986392-98.8773457-16.8897498-59.407559334-58.4555740-27.301939840.9772463-58.4555740-27.3019398-40.928573135-18.1691735-16.786515559.1506665-18.1691735-16.7865155-61.7122456-----------------------------------------------------------------------------------------------八、竖向荷载作用下横向框架的内力分析横向框架KJ6计算单元如下图：(一)、横向框架梁荷载计算（恒载和活荷载分别算）⑴、楼（屋）面均布荷载传给梁的线荷载（双向板）板的等效均布荷载：（见表12）梯形分布：短向（三角形）分配荷载：长向（梯形）分配荷载：⑵、梁上的永久荷载＝梁自重＋楼（屋）面板均布永久面荷载传给梁的线荷载＋梁上墙体自重. .①、横向框架梁上线荷载1)、KJ6恒载计算：2～5层楼板处KL1、KL2恒载：（A～B跨）KL1梁自重（包括粉刷）5.1kN/m楼面传来恒载9.09kN/m墙自重（包括粉刷）5.08kN/m恒载标准值gk＝19.27kN/m（B～C跨）KL1梁自重（包括粉刷）5.1kN/m楼面传来恒载9.09kN/m墙自重（包括粉刷）5.08kN/m恒载标准值gk＝19.27kN/m（C～D跨）KL2梁自重（包括粉刷）5.1kN/m楼面传来恒载8.42kN/m墙自重（包括粉刷）0kN/m恒载标准值gk＝13.52kN/m（D～E跨）KL1梁自重（包括粉刷）5.1kN/m楼面传来恒载9.09kN/m墙自重（包括粉刷）5.08kN/m恒载标准值gk＝19.27kN/m（E～F跨）KL1梁自重（包括粉刷）5.1kN/m楼面传来恒载9.09kN/m墙自重（包括粉刷）5.08kN/m恒载标准值gk＝19.27kN/m屋面处KL1、KL2恒载：（A～B跨）KL1梁自重（包括粉刷）5.10kN/m楼面传来恒载13.14kN/m墙自重（包括粉刷）0.00kN/m恒载标准值gk＝18.24kN/m（B~C跨）KL1梁自重（包括粉刷）5.1kN/m. .楼面传来恒载13.14kN/m墙自重（包括粉刷）0.00kN/m恒载标准值gk＝18.24kN/m（C～D跨）KL2梁自重（包括粉刷）5.1kN/m楼面传来恒载12.17kN/m墙自重（包括粉刷）0.00kN/m恒载标准值gk＝17.27kN/m（D～E跨）KL1梁自重（包括粉刷）5.1kN/m楼面传来恒载13.14kN/m墙自重（包括粉刷）0.00kN/m恒载标准值gk＝18.24kN/m（E~F跨）KL1梁自重（包括粉刷）5.1kN/m楼面传来恒载13.14kN/m墙自重（包括粉刷）0.00kN/m恒载标准值gk＝18.24kN/m②、纵向次梁上线荷载1）、次梁CL1（B轴处、E轴线处）恒载计算：二~五层楼面处（B、E轴处）恒载：梁自重（包括粉刷）3.63kN/m楼面传来恒载7.99kN/m梁上横墙自重0.00kN/m恒载标准值gk＝11.62kN/m屋面处（B轴处、E轴线处）恒载：梁自重（包括粉刷）3.63kN/m楼面传来恒载11.54kN/m梁上横墙自重0.00kN/m恒载标准值gk＝15.17kN/m③、纵向框架梁上线荷载1)、KL3（A、G轴线位置5～7轴线之间）恒载计算：二~五层楼面处KL3（A、F轴线）恒载：梁自重（包括粉刷）5.1kN/m楼面传来恒载3.99kN/m梁上纵墙自重5.08kN/m. .恒载标准值gk＝14.18kN/m屋面处KL3（A、F轴线）恒载：梁自重（包括粉刷）5.1kN/m楼面传来恒载5.77kN/m女儿墙自重0.924kN/m恒载标准值gk＝11.80kN/m2)、二~五层楼面处KL3（C、D轴线）恒载：梁自重（包括粉刷）5.1kN/m楼面传来恒载7.99kN/m梁上纵墙自重5.08kN/m恒载标准值gk＝18.17kN/m屋面处KL3（C、D轴线）恒载：梁自重（包括粉刷）5.1kN/m楼面传来恒载11.54kN/m女儿墙自重0.00kN/m恒载标准值gk＝16.64kN/m⑶、梁上的可变荷载＝楼（屋）面板均布可变面荷载传给梁的线荷载楼面板均布可变面荷载传给梁的线荷载①、横向框架梁上线荷载1)、KJ6活载计算：二~五层楼面处KL1、KL2活载：（A～B跨）KL1楼面传来活载6.40kN/m活载标准值qk＝6.40kN/m（B~C跨）KL1楼面传来活载6.40kN/m活载标准值qk＝6.40kN/m（C～D跨）KL2楼面传来活载5.93kN/m活载标准值qk＝5.93kN/m（D～E跨）KL1楼面传来活载6.40kN/m. .活载标准值qk＝6.40kN/m（E~F跨）KL1楼面传来活载6.40kN/m活载标准值qk＝6.40kN/m屋面处KL1、KL2活载：（A～B跨）KL1楼面传来活载1.28kN/m活载标准值qk＝1.28kN/m（B~C跨）KL1楼面传来活载1.28kN/m活载标准值qk＝1.28kN/m（C～D跨）KL2楼面传来活载1.19kN/m活载标准值qk＝1.19kN/m（D～E跨）KL1楼面传来活载1.28kN/m活载标准值qk＝1.28kN/m（E~F跨）KL1楼面传来活载1.28kN/m活载标准值qk＝1.28kN/m②、纵向次梁上线荷载次梁CL1（B、E轴线处）活载计算：二~五层楼面处（B、E轴线处）楼面传来活载5.63kN/m活载标准值qk＝5.63kN/m屋面处B、E轴线处）活载计算：楼面传来活载1.13kN/m活载标准值qk＝1.13kN/m③、纵向框架梁上线荷载1)、KL3（A、F轴线位置，5～7轴线间）活载计算：二~五层楼面处K3（A、F轴线）活载：楼面传来活载2.81kN/m活载标准值qk＝2.81kN/m. .屋面处KL3(C、D轴线)活载：楼面传来活载0.56kN/m活载标准值qk＝0.56kN/m2)、KL3（C、D轴线位置，5～7轴线间）活载计算：二~五层楼面处KL3（C、D轴线）活载：楼面传来活载5.63kN/m活载标准值qk＝5.63kN/m屋面处KL3（C、D轴线）活载：楼面传来活载1.13kN/m活载标准值qk＝1.13kN/m表10楼（屋）面均布荷载传给梁的线荷载.xls⑷、由次梁传给框架梁载及由框架梁传给柱的集中荷(恒载)①、屋顶集中力计算：B轴、E轴：F=5~6轴线间及6~7轴线间（各一半），次梁CL1上均布荷载作用转为集中力恒载=0.5×15.17×3.9×2=59.17KN活载=0.5×1.13×3.9×2=4.39KNA、F轴柱：F=5~6轴线间及6~7轴线间（各一半），框架梁KL3均布荷载作用转为集中力框架柱传来集中力恒载=0.5×4.2×11.80×2=49.54KN活载=0.5×4.2×0.56×2=2.36KNC、D轴柱：F=5~6轴线间及6~7轴线间（各一半），框架梁KL3均布荷载作用转为集中力框架柱传来集中力恒载=0.5×4.2×16.64×2=69.90KN活载=0.5×4.2×1.13×2=4.73KN②、二~五层楼面处集中力计算：B轴、E：F=5~6轴线间及6~7轴线间（各一半），次梁CL1上均布荷载作用转为集中力恒载=3.9×11.62×0.5×2=45.31KN活载=3.9×5.63×0.5×2=21.94KNA、F轴柱：F=5~6轴线间及6~7轴线间（各一半），框架梁KL3均布荷载作用转为集中力框架柱传来集中力恒载=4.2×14.18×0.5×2=59.54KN活载=4.2×2.81×0.5×2=11.81KNC、D轴柱：F=5~6轴线间及6~7轴线间（各一半），框架梁KL3均布荷载作用转为集中力框架柱传来集中力恒载=4.2×18.17×0.5×2=76.31KN. .活载=4.2×5.63×0.5×2=23.63KN(二)、框架内力计算：框架内力计算用结构力学求解器求解。具体计算过程见图：图8-1框架荷载（恒载）分布图. .图8-2恒载作用下弯矩图. .图8-3恒载作用下剪力图. .图8-4恒载作用下轴力图竖向恒载作用下力学求解器计算文件（杆件、节点编号与地震作用相同）内力计算. .杆端内力值(乘子=1)-----------------------------------------------------------------------------------------------杆端1杆端2----------------------------------------------------------------------------------单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩-----------------------------------------------------------------------------------------------1-751.507072-15.294934324.6901579-751.507072-15.2949343-47.19603352-600.125515-33.576020669.5651146-600.125515-33.5760206-61.38136603-448.280880-30.842925659.0600076-448.280880-30.8429256-61.22740234-296.180526-28.558228759.5107375-296.180526-28.5582287-51.86635475-143.742321-48.070431871.9418108-143.742321-48.0704318-115.5328736-945.07192711.4191850-17.8769854-945.07192711.419185035.79318417-756.26948428.0961591-58.1287960-756.26948428.096159151.44622468-567.93011924.8128982-47.1654964-567.93011924.812898249.60480689-379.84647321.9766562-45.8769470-379.84647321.976656239.832012310-192.10067837.4929695-60.2164468-192.10067837.492969586.006134511-945.071927-11.419185017.8769854-945.071927-11.4191850-35.793184112-756.269484-28.096159158.1287960-756.269484-28.0961591-51.446224613-567.930119-24.812898247.1654964-567.930119-24.8128982-49.604806814-379.846473-21.976656245.8769470-379.846473-21.9766562-39.832012315-192.100678-37.492969560.2164468-192.100678-37.4929695-86.006134516-751.50707215.2949343-24.6901579-751.50707215.294934347.196033517-600.12551533.5760206-69.5651146-600.12551533.576020661.381366018-448.28088030.8429256-59.0600076-448.28088030.842925661.227402319-296.18052628.5582287-59.5107375-296.18052628.558228751.866354720-143.74232148.0704318-71.9418108-143.74232148.0704318115.5328732118.281086391.8415572-116.76114818.2810863-92.2124427-118.096335221.6041122320.2800000-24.17435561.60411223-20.2800000-24.17435562318.281086392.2124427-118.09633518.2810863-91.8415572-116.76114824-2.7330950592.3046344-120.441373-2.73309505-91.7493655-118.442405250.5501658220.2800000-19.83068420.55016582-20.2800000-19.830684226-2.7330950591.7493655-118.442405-2.73309505-92.3046344-120.44137327-2.2846968692.5603541-120.738139-2.28469686-91.4936458-116.897989280.5515451520.2800000-21.41623600.55154515-20.2800000-21.416236029-2.2846968691.4936458-116.897989-2.28469686-92.5603541-120.7381393019.512203192.8982052-123.80816519.5122031-91.1557947-117.535487313.9958897920.2800000-17.48702843.99588979-20.2800000-17.48702843219.512203191.1557947-117.53548719.5122031-92.8982052-123.80816533-48.070431894.2023213-115.532873-48.0704318-96.2956786-123.06895934-10.577462325.9050000-37.0628254-10.5774623-25.9050000-37.062825435-48.070431896.2956786-123.068959-48.0704318-94.2023213-115.532873-----------------------------------------------------------------------------------------------KJ6活荷载分布图如下. .图8-5框架荷载（活载）分布图. .图8-6活载作用下弯矩图. .图8-7活载作用下剪力图. .图8-8活载作用下轴力图竖向活载作用下力学求解器计算文件（杆件、节点编号与地震作用相同）内力计算. .杆端内力值(乘子=1)-----------------------------------------------------------------------------------------------杆端1杆端2----------------------------------------------------------------------------------单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩-----------------------------------------------------------------------------------------------1-193.250422-5.847588419.44152316-193.250422-5.84758841-18.04214232-147.491780-12.876831426.6297041-147.491780-12.8768314-23.58993843-101.535625-11.591018722.5249009-101.535625-11.5910187-22.68007214-55.5105561-12.731014623.6816882-55.5105561-12.7310146-25.96926875-9.52112087-7.7943886019.7171659-9.52112087-7.79438860-10.68094966-278.6403774.28651330-6.71016900-278.6403774.2865133013.43644357-212.04403810.6554342-21.9607786-212.04403810.655434219.59541498-145.6452298.93325927-17.3602004-145.6452298.9332592717.47951079-79.325347810.1643294-19.0773022-79.325347810.164329420.563582710-12.95983505.62545862-14.6803860-12.95983505.625458627.2589025511-278.640867-4.286510426.71014024-278.640867-4.28651042-13.436458712-212.044481-10.655423921.9607371-212.044481-10.6554239-19.595416313-145.645585-8.9332430417.3601510-145.645585-8.93324304-17.479496714-79.3255812-10.164311719.0772609-79.3255812-10.1643117-20.563554915-12.9599428-5.6254326014.6803392-12.9599428-5.62543260-7.2588479216-193.2603325.84758553-9.44154260-193.2603325.8475855318.042109317-147.50169812.8768211-26.6297088-147.50169812.876821123.589893718-101.54555911.5910025-22.5248916-101.54555911.591002522.680018119-55.510514712.7309969-23.6816571-55.510514712.730996925.969230820-9.521101287.79436257-19.7171278-9.521101287.7943625710.6808861217.0292430433.9486417-44.67184657.02924304-34.0713582-45.1136257220.660322108.89498089-9.716403590.66032210-8.89501911-9.71646091237.0292356534.0713664-45.11365677.02923565-33.9486335-44.671818224-1.2858126934.1461552-46.1148394-1.28581269-33.8738447-45.1345219250.436362288.89496451-8.178906580.43636228-8.89503549-8.1790130426-1.2858186633.8738604-45.1345804-1.28581866-34.1461395-46.1147854271.1399958634.2250692-46.36176041.13999586-33.7949308-44.813262228-0.091074348.89495083-8.25644925-0.09107434-8.89504917-8.25659677杆端内力值(乘子=1)-----------------------------------------------------------------------------------------------杆端1杆端2----------------------------------------------------------------------------------单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩-----------------------------------------------------------------------------------------------291.1399943933.7949554-44.81335441.13999439-34.2250445-46.3616752. .30-4.9366260234.1794352-45.6864346-4.93662602-33.8405647-44.466500631-0.397755178.89494807-9.22253186-0.39775517-8.89505193-9.2226876432-4.9366343433.8405865-44.4665818-4.93663434-34.1794134-45.686358633-7.794388607.16112087-10.6809496-7.79438860-6.44487913-8.1024793734-2.168929981.78495592-0.84357682-2.16892998-1.78504408-0.8437090735-7.794362576.44489872-8.10255699-7.79436257-7.16110128-10.6808861-----------------------------------------------------------------------------------------------（三）、弯矩调幅：考虑梁端的塑性变形及内力重分布，对梁端负弯矩进行调幅，即人为地减小梁端负弯矩，调幅系数取0.8（用括号在图上标出），相应跨中、跨间弯矩乘1.2，即。具体调幅见表13。表13调幅后的框架梁上的弯矩值九、荷载效应组合本部分计算只取6轴线1～5层梁柱的内力组合过程，其余各轴线上梁柱的内力计算省略。在只考虑竖向荷载情况下，按规定应分别计算出在恒载和活载作用下结构的内力，然后乘上各自的分项系数以获得荷载和活载组合时的内力。在竖向荷载作用下，先考虑梁端负弯矩的调幅（见表13），然后再计算剪力和跨中弯矩，进行内力组合（见表14）。钢筋混凝土框架结构构件的承载力按下列公式验算：非抗震设计：为结构重要性系数，重要、一般、次要分别取1.1、1.0、0.9。抗震设计：(为了计算比较，在内力组合以获得荷载效应组合值S的同时，乘上结构重要性系数和抗震承载力调整系数。)因此，内力组合应考虑两种情况：（1）恒载和活荷载效应的组合；（2）竖向荷载和地震作用效应的组合。（一）、梁的支座弯矩和剪力考虑到水平地震作用可自左向右和自右向左作用，分别引起大小相等而方向相反的支座弯矩和剪力。当竖向荷载效应与水平地震作用效应组合是，支座弯矩和剪力按下列各式组合：（计算过程见表14）（1）梁端负弯矩，取下式三者较大值. .（2）梁端正弯矩按下式确定（3）梁端剪力，取下式两者较大值支座正负弯矩、梁端剪力的组合结果见表14在计算强度时取支座边缘处截面内力作为支座截面配筋的依据。此截面的计算弯矩与计算剪力按下式由内力平衡条件求出：MCOM=M-V0.b/2VCOM=V-(g+p).b/2式中：M、V——支座中心处截面上的弯矩和剪力V0——按简支梁计算的支座边剪力=一般（恒＋0.5活）X1.2.X粱跨X0.5g、p——梁上均布恒载与活载b——支座宽度其中：b＝0.6m，以第五层为例计算，其余计算见表14五层A支座、跨中、跨间的恒载、活载和地震作用弯矩剪力表：截面部位①恒载标准值②活载标准值③地震荷载MVMVMV5支座A-92.42-94.20-8.54-7.16-61.71-16.79C右-98.4696.30-6.486.4459.15-16.79C左-29.65-25.61-0.67-1.79-49.93-27.30D右-29.6525.61-0.671.7840.98-27.30D左-98.46-96.30-6.48-6.44-59.41-16.89F-92.4294.20-8.547.1962.20-16.89跨中AC129.26——10.04——0————CD-10.22——0.77——0————DF129.29——10.44——0————①、支座弯矩组合：. .支座A竖向内力组合a：1.2×（-92.42）+1.4×（-8.54）=-122.86KN.m竖向内力组合b：1.35×（-92.42）+1.4×0.9×（-8.54）=-135.53KN.m支座负弯矩：竖向内力和地震组合a：﹛1.2×〔-92.42+0.5×(-8.54)〕+1.3×(-61.71)﹜×0.75=-147.19KN.m竖向内力和地震组合b:﹛1.2×〔-92.42+0.5×(-8.54〕-1.3×(-61.71)﹜×0.75=-26.85KN.m支座正弯矩：竖向内力和地震组合c:﹛1.3×(-61.71-1×〔-92.42+0.5×(-8.54〕﹜×0.75=12.35KN.m②、支座剪力组合：支座A竖向内力组合a：1.2×(-94.20)+1.4×(-7.16)=123.06KN竖向内力组合b：1.35×(-94.20)+1.4×0.9×(-7.16)=-136.19KN竖向内力和地震组合a：﹛1.2×〔-94.20+0.5×(-7.16)〕+1.3×（-16.79）﹜×0.75=-104.37KN竖向内力和地震组合b:﹛1.2×〔-94.20+0.5×(-7.16)〕-1.3×（-16.79）﹜×0.75=-71.63KN表14框架横梁内力组合表（二）、梁跨中最大弯矩(计算过程见表14)梁跨中正弯矩，取下式两者较大值注意：上面第一式重力荷载代表值与地震作用组合后的最大值不一定在跨中，其位置和大小由解析法求得。解析法求：如下图. .①、AC跨竖向内力组合：跨中：1.2×129.26+1.4×10.04=169.17KN1.35×129.26+1.4×0.9×10.04=187.15KN跨间：由于跨中有集中力作用，且集中力较大，跨间最大弯矩出现在跨中。地震作用组合一：【1.2×（恒+0.5活）+1.3地震】×0.75地震组合二：【1.2×（恒+0.5活）-1.3地震】×0.75CD、DF跨同理计算，结果见表14十、按组合内力进行梁柱配筋计算为了较合理地控制强震作用下钢筋混凝土结构破坏机制和构件破坏形态，提高变形能力，《抗震规范》体现了能力控制设计的概念，并区别不同抗震等级，在一定程度上实现“强柱弱梁”、“强节点弱杆件”和“强剪弱弯”的概念设计要求。这个概念在设计时用调整内力的方式实现。（一）、框架梁1、正截面受弯承载力计算(计算过程见表15)①、梁截面尺寸验算：以5层AC跨为例，其它层计算相同。b=300,h0=600-40=560mm,双层筋h0=600-70=530mm，fc=16.7N/mm2，ξb=0.55，MUMAX=α1fcbho2ξb(1-0.5ξb)=1.0×16.7×300×5602×0.55×（1-0.5×0.55）＝626.49KN/m>|M|MAX=187.15KN/mVMAX=0.25fcbho=0.25×16.7×300×560＝701.40KN>|V|MAX=60.95KN②、配筋计算：a、左端截面配筋计算由于MUMAX>M设=187.15KN/m,可按单筋梁计算，设下部纵向钢筋为单排布置。. .ξ＝1-＝0.127As=ξfcbho/fy=0.125×16.7×300×560÷360＝991.39mm2>δminbh=0.0025×300×560＝450mm2选用2Ф25+2Ф22，As＝1742mm2其余梁配筋计算同理求得，见表15表15梁配筋计算表格2、斜截面受剪承载力计算，以5层AC跨为例，其它层计算相同b=300,h0=600-40=560mm,ft=1.57N/mm2，fy＝270N/mm2。（二级框架）梁端加密区，剪力设计值由强剪弱弯要求计算①、求剪力设计值（9度和二级框架结构）按“强剪弱弯”的原则，调整梁端剪力设计值Vb（注意：将调整后的值放回组合表中备用）调整值：（详细计算见表16）9度和一级框架结构尚应符合——梁端剪力增大系数，一级为1.3，二级为1.2，三级为1.1。②、验算截面尺寸对梁的剪压比的限制，也就是对梁的最小截面的限制。由于h0/b=565/300=1.88≤4，故梁的组合剪力设计值应符合下列要求：＝51.81KN<＝0.20×16.7×300×560＝561.12KN截面尺寸符合要求。③、确定箍筋用量由于该梁既受集中荷载又受均布荷载，需验算是否以受集中荷载为主：A、C支座：由得按构造选用Ф8双支箍,即S＝2×50.3/（0.042）=2395.24mm,取S=180mmδmin=0.16由以上计算选用Ф8@180的箍筋是符合要求的。根据规范要求，加密区箍筋间距取为100mm。其余计算见表16. .表16框架横梁斜截面抗剪力设计.xls（二）、框架柱1、柱截面尺寸验算轴压比：柱净高与截面长边尺寸之比＝（3.9-0.6）/0.6＝5.5，为长柱，允许轴压比0.75(二级框架)。柱底轴压比（见表17、18、19、20）均满足要求。轴压比的限制是为了保证柱具有一定的延性。要满足规范要求。二级抗震等级框架柱轴压比限值为0.75。2、柱计算长度各层柱的计算长度为1）、底层柱0＝1.0H，H为计算简图中的各层层高。2）、二至五层柱l0=1.25H。2、柱截面配筋计算⑴、正截面：柱同一截面分别承受正反弯矩，故采用对称配筋，在弯矩作用方向两对边的纵向钢筋As=As＇。框架平面外，各层柱按轴心受压计算沿周边均匀布置的全部受力钢筋≥0.8％bh0＝0.008×600×600＝2880mm2≤5％bh＝0.05×600×560＝16800mm2①、各层柱控制截面的最不利内力选择各层柱控制截面的最不利内力组M、N由柱的内力组合表17、18、、19、20，选择对称配筋时柱界限破坏轴力：Nb=ξbα1fcbho=0.518×1×16.7×600×（600－40）＝2906.60KN。当柱轴力组合值NNb时，为小偏心受压破坏，这式应选择N值较大、M值较大的内力作为配筋计算的依据。柱的内力组合比较繁杂，由于M与N的相关性，所以对每种组合情况进行配筋计算。最后决定选择一种最不利的配筋。按“强柱弱梁”的原则，调整柱的弯矩设计值（注意：调整前内力除于，轴压比大于0.15时，；轴压比小于0.15时，。并将调整后的弯矩值放回组合表中备用）框架节点处柱弯矩，除顶层和柱轴压比小于0.15者外，其设计值应按下列各式调整：9度和一级框架结构尚应符合——柱端弯矩增大系数，一级为1.7，二级为1.5，三级为1.3；一、二、三级框架结构的底层，柱下端截面的弯矩设计值，增大系数分别为：1.7、1.5和1.3。调整后的柱端弯矩按原有柱端弯矩之值分配（表17、表18、表19、表20）。表17框架A柱内力组合表.xls. .表18框架B柱内力组合表.xls表19框架C柱内力组合表.xls表20框架D柱内力组合表.xls②、各层柱控制截面最不利内力组合下的偏心距增大系数和考虑附加弯矩影响后弯矩设计值M的计算（见各表）。b×h＝600×600mm2，，h0＝600－40＝560mm，l0=1.0×4700=4700mm(底层)l0=1.25×3900=4875mm(二至五层）。计算偏心矩e0＝M/N，初始偏心矩ei＝e0＋ea取第5层A柱为例计算：，，N=206.04KN，；轴压比；回转半径mm；；因此需要考虑附加弯矩的影响；；由于；故取=1.28≧1.0；故，考虑附加弯矩的影响后，弯矩设计值为：其余柱计算见表21、22、23.③、各层柱配筋计算（表21、22、23）. .（KN）a、ξ≤ξb时，为大偏心受压柱：当2as＇/ho＝≤ξ≤ξb（mm），取值，当轴压比<0.15时，取0.75；当≥0.15时，取0.8。当ξ≤2as＇/ho＝（即x≤2as＇）时，式中（mm）对于5层A轴柱：偏心距故：因为所以按大偏心受压计算。因为，故取x=80mm。，满足。所以；二级抗震等级的框架柱中，每一侧纵向受力钢筋的配筋百分率不应小于0.2；全部纵向受力钢筋的配筋百分率不应小于0.7。. .单边最小配筋面积全部最小配筋面积因此，该框架柱按计算配筋；选配2Ф20+2Ф18，，满足。其余各层柱计算见表21.b、当ξ>ξb时,为小偏心受压柱，需按小偏心受压对称配筋情况重新计算ξ如下（mm2）表21框架柱配筋计算表（Mmax）.xls表22框架柱配筋计算表（Nmax）.xls表23框架柱配筋计算表（Nmin）.xls⑶、斜截面抗剪承（二级抗震）1）剪压比的限制对柱的剪压比的限制，也就是对柱的最小截面的限制。柱的组合剪力设计值应符合下列要求：2）按“强剪弱弯”的原则，调整柱的剪力设计值(见表17、表18、表19、表20)（注意：调整前内力除于，并将调整后的值放回组合表中备用）9度和一级框架结构尚应符合——柱端剪力增大系数，一级为1.5，二级为1.3，三级为1.2。3）柱斜截面受剪承载力验算. .——剪跨比，。当时，取，当时，取。N——考虑地震作用组合的柱轴压力，当时，取。当柱出现拉力时，应按下式验算：当右边的计算值小于时，取等于，且不应小于。分别列表进行梁柱正截面和斜截面的配筋计算。表24框架柱抗剪箍筋计算.xls十一、延性构造措施按《抗震规范》要求执行。（一）、梁钢筋的设置要满足下列要求：①梁端上部钢筋：0.50（一级）、0.30（二级、三级）且0.25（一级）、0.35（二级）②通长钢筋：2φ14和之较大者（一级、二级）. .③梁端下部钢筋：0.5（一级）、0.3（二、三级）④跨中钢筋：0.3（一级）、0.25（二级）、0.2（三、四级）⑤箍筋间距：hb/4、6d、100（一级）hb/4、8d、100（二级）hb/4、8d、150（三、四级）⑥箍筋直径：φ10（一级）φ8（二、三级）φ6（四级）⑦沿梁全长最小配箍率：0.3（一级）、0.28（二级）、0.26（三、四级）（二）、梁柱节点处钢筋的锚固十二、楼梯设计楼梯的结构布置如图所示，斜板两端与平台梁整结，平台板2一端与平台梁整结，另一端则与框架梁整结，平台梁两端都搁置在框架梁上。平台板1两端都与平台梁整结，平台梁两端均搁置在构造柱上。构造柱截面尺寸取平台梁截面尺寸取. .（一）、斜板AT1设计各斜板尺寸板厚均设为相同，编号AT1。对斜板AT1取1m宽作为其计算单元。确定斜板厚度t斜板的水平投影净长为l1n=3380mm根据工程经验，可取跨度的1/25~1/30作为板厚，3380/30=112.67mm取t1=120mm。荷载计算见下表：从梯段板中取出一个踏步板作为计算单元，踏步板为梯形截面，计算时截面高度近似取其平均值：。如下图示. .梯段踏步板计算截面图由上图可知楼梯斜板荷载计算荷载种类荷载标准值/kN/m荷载分项系数设计荷载/kN•m-1恒载栏杆自重0.201.20.24锯齿形斜板自重1.26.3730厚地板砖面层1.21.420厚板底粉刷层1.20.44活荷载q3.501.44.90总计p13.35计算简图（如下）. .TB2的计算简图斜板的计算简图TB1的计算简图如前所述，斜板的计算简图可用一根假想的跨度为l1n的水平梁替代，如图所示。计算跨度取斜板水平投影净长l1n=3380mm。对于底层第一楼梯跑斜板的计算跨度，视下端与基础的结合情况而定，当下端是搁置在砖砌地垄墙上时，则应从地垄墙中心线起算。内力计算斜板的内力，一般只需计算跨中最大弯矩即可。考虑到斜板两端均与梁整结，对板有约束作用，所以跨中最大正弯矩近似取：配筋计算选用：受力钢筋12@100，AS=628mm2分布钢筋8@200（二）、平台板设计1、TB1设计：平台板计算简图平台板取1m宽作为计算单元。. .平台板近似地按短跨方向的简支板计算。计算跨度：由于平台板两端均与梁整结，所以计算跨度取净跨l2n=1850mm。平台板厚度取t2=100mm荷载计算荷载种类荷载标准值/kN•m-1荷载分项系数设计荷载/kN•m-1恒载平台板自重1.23.0030厚地板砖面层1.20.9020厚板底粉刷层1.20.38活荷载q3.501.44.90总计p7.079.18内力计算考虑平台板两端梁的嵌固作用，跨中最大设计弯矩取配筋计算选用：受力钢筋10@200，AS=226.40mm2分布钢筋8@2002、TB2设计：平台板计算简图平台板取1m宽作为计算单元。平台板近似地按短跨方向的简支板计算，计算图如图所示。计算跨度：由于平台板两端均与梁整结，所以计算跨度取净跨l2n=1270mm。. .平台板厚度取t2=100mm荷载计算荷载种类荷载标准值/kN•m-1荷载分项系数设计荷载/kN•m-1恒载平台板自重1.23.0030厚地板砖面层1.20.9020厚板底粉刷层1.20.38活荷载q3.501.44.90总计p7.079.18内力计算考虑平台板两端梁的嵌固作用，跨中最大设计弯矩取配筋计算选用：受力钢筋10@200，AS=226.40mm2分布钢筋8@200（三）、平台梁TL1设计斜板两侧都为TL1，计算时，取TB2的TL1进行计算偏安全。平台梁计算简图平台梁的两端搁置在楼梯间TZ上，所以计算跨度取. .平台梁的计算简图如图所示。平台梁的截面尺寸取h=400mm，b=250mm荷载计算荷载种类荷载标准值/kN•m-1设计荷载/kN•m-1荷载由斜板传来的荷载45.12由平台板传来的荷载8.49平台梁自重3.00平台梁上的地砖面层（30厚）0.225平台梁底部和侧面粉刷（20厚）0.326总计p57.161内力计算平台梁跨中正截面最大弯矩平台梁支座处最大剪力截面设计a）正截面承载力计算. .考虑到平台梁两边受力不均，有扭矩存在，纵向受力钢筋酌量增大。选用4Ф20，As=1256mm2b)斜截面抗剪能力计算故截面尺寸满足要求。箍筋用HPB300级钢筋（fyv=270N/mm2）双肢8@200，则十三、基础设计基础设计步骤：（1）、选择基础的材料、类型，进行基础平面布置。（2）、选择地基持力层。（3）、地基承载力验算。（4）、地基变形验算。（5）、基础结构设计。（6）、基础施工图绘制（包括施工说明）。柱下独立基础设计（一）、构造要求柱下钢筋混凝土单独基础，应满足如下一些要求：（1）基础下的垫层厚度不宜小于70mm，一般取100mm，垫层混凝土强度等级应为C10，每边伸出基础边缘100mm。梯形截面基础的边缘高度不宜小于200mm；梯形坡度；（2）基础混凝土强度等级不宜低于C20；（3）底板受力钢筋通常采用HPB300级钢筋，直径不宜小于10mm，间距不宜大于200mm，也不宜小于100mm；当设有垫层时，混凝土的保护层厚度不宜小于40mm，无垫层时不宜小于70mm；当基础底面边长大于或等于2.5m时，该方向钢筋长度可减少10%，并均匀交错布置。（4）（4）单独基础底面的长边与短边的比值一般取1~1.5；（5）当基础高度≤500mm时，可采用锥形基础。当基础高度600mm时，宜采用阶梯形基础，每阶高度一般为300～500mm。基础的阶数可根据基础总高度H设置，当600mm900mm时，宜分为三级；（6）对于现浇柱基础，如基础与柱不同时浇筑，则柱内的纵向钢筋可通过插筋锚入基础中，插筋的根数和直径应与柱内纵向钢筋相同。当基础高度时，全部插筋伸至基底钢筋网上面，端部弯直钩；当基础高度H>900mm. .时，将柱截面四角的钢筋伸到基底钢筋网上面，端部弯直钩，其余钢筋按锚固长度确定，锚固长度，可按下列要求采用：1)轴心受压及小偏心受压，；2)大偏心受压且当柱子混凝土强度等级不低于C20时，。插入基础的钢筋，上下至少应有两道箍筋固定。插筋与柱的纵向受力钢筋的搭接长度应满足要求。(7)柱下钢筋混凝土单独基础的受力钢筋应双向配置。当基础宽度大于2.5m时，基础底板受力钢筋可缩短为并均匀交错布置，其中l’=基础底面长边长度-50mm。（二）、设计计算A柱基计算书一、示意图基础类型：锥型柱基计算形式：验算截面尺寸平面:剖面:二、基本参数1．依据规范《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2012）《混凝土结构设计规范》（GB50010－2010）《简明高层钢筋混凝土结构设计手册（第二版）》2．材料信息：混凝土：C35钢筋：HPB300(Q235)3．几何参数：（1）已知尺寸：B=600mm,A=600mm基础埋深d=1.30m垫层采用C10素混凝土，100mm厚混凝土保护层厚度取40mm，钢筋合力重心到板底距离as=45mm4．荷载值：. .(1)作用在基础顶部的基本组合荷载F=1258.05kNMy=45.23kN·mVx=28.01kN折减系数Ks=1.35(2)作用在基础底部的弯矩设计值绕Y轴弯矩:(3)作用在基础底部的弯矩标准值绕Y轴弯矩:三、计算过程（1）基础底面尺寸确定①地基承载力特征值修正当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，地基承载力特征值按下式修正假定只按深度修正，则有：②基础底面面积确定先按轴心荷载作用计算基础底面面积，假定基础底面面积；（b为长边边长，l为短边边长）；。根据公式可得，基础底面面积根据荷载偏心情况，将按轴心荷载作用计算得到的基底面积增大10%~40%，以确定基础底面积A，即：，本次设计取1.4。于是确定b、l的尺寸，对于单独基础，。于是取. .，基础几何特性：底面积：绕Y轴抵抗矩：2．轴心荷载作用下地基承载力验算根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2012）按下列公式验算：(5.2.2－1)，满足要求。3．偏心荷载作用下地基承载力验算根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2012）按列公式验算：当e≤b/6时，(5.2.2－2)(5.2.2－3)当e＞b/6时，(5.2.2－4)X方向受弯。偏心距，满足要求。，满足要求。4．基础抗冲切验算. .根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2012）按下列公式验算：(8.2.8－1)(8.2.8－3)(8.2.8－2)(1)柱对基础的冲切验算：初选基础高度，边缘高度取200mm。采用C10、100厚的混凝土垫层，基础保护层厚度取40mm，则基础有效高度关于的计算可以分为两种情况。①当②. .因为，，所以综上，，满足要求。5．基础受压验算计算公式：《混凝土结构设计规范》（GB50010－2010）(6.6.1-1)局部荷载设计值：Fl=1258.05kN混凝土局部受压面积，混凝土受压时计算底面积，按《混凝土结构设计规范GB50010—2010》6.6.2取用。混凝土局部受压面积：混凝土受压时计算底面积：混凝土受压时强度提高系数：满足要求。6．基础受弯计算计算示意图如上图所示，Ⅰ-Ⅰ截面、Ⅱ-Ⅱ截面均为柱边处截面，根据《建筑地基基础规范50007-2012》中按下列公式验算：. .（8.2.11-1）(8.2.11-2)(1)柱根部受弯计算：Ⅰ-Ⅰ截面处弯矩设计值：y方向，只有轴向力作用，基底净反力为矩形均布力，其大小为：Ⅱ-Ⅱ截面处弯矩设计值：x方向，有轴力和弯矩共同作用，基底净反力为梯形均布力，其大小为：Ⅰ-Ⅰ截面受弯计算：配筋率，不满足要求，所以应该按照构造要求配置钢筋，即故，每米选配ϕ12@120。实际配筋面积Ⅱ-Ⅱ截面受弯计算：. .故，每米选配ϕ12@120。实际配筋面积配筋率，满足要求。四、计算结果1．Y方向弯矩验算结果：计算面积：521.48mm2/m采用方案：ϕ12@120实配面积：791.7mm2/m2．X方向弯矩验算结果：计算面积：861.79mm2/m采用方案：ϕ12@120实配面积：904.48mm2/mC柱基计算书一、示意图基础类型：锥型柱基计算形式：验算截面尺寸平面剖面:二、基本参数1．依据规范《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2012）《混凝土结构设计规范》（GB50010－2010）2．材料信息：混凝土：C35钢筋：HPB300(Q235)3．几何参数：（1）已知尺寸：B=600mm,A=600mm. .基础埋深d=1.30m垫层采用C10素混凝土，100mm厚混凝土保护层厚度取40mm，钢筋合力重心到板底距离as=45mm4．荷载值：(1)作用在基础顶部的基本组合荷载F=1639.08kNMy=32.59kN·mVx=20.82kN折减系数Ks=1.35(2)作用在基础底部的弯矩设计值绕Y轴弯矩:(3)作用在基础底部的弯矩标准值绕Y轴弯矩:三、计算过程（1）基础底面尺寸确定①地基承载力特征值修正当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，地基承载力特征值按下式修正假定只按深度修正，则有：②基础底面面积确定先按轴心荷载作用计算基础底面面积，假定基础底面面积；（b为长边边长，l为短边边长）；。根据公式可得，基础底面面积根据荷载偏心情况，将按轴心荷载作用计算得到的基底面积增大10%~40%，以确定基础底面积A，即：，本次设计取1.4。于是. .确定b、l的尺寸，对于单独基础，。于是取，。基础几何特性：底面积：绕Y轴抵抗矩：2．轴心荷载作用下地基承载力验算根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2012）按下列公式验算：(5.2.2－1)，满足要求。3．偏心荷载作用下地基承载力验算根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2012）按列公式验算：当e≤b/6时，(5.2.2－2)(5.2.2－3)当e＞b/6时，(5.2.2－4)X方向受弯。偏心距，满足要求。，满足要求。. .4．基础抗冲切验算根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2012）按下列公式验算：(8.2.8－1)(8.2.8－3)(8.2.8－2)(1)柱对基础的冲切验算：初选基础高度，边缘高度取200mm。采用C10、100厚的混凝土垫层，基础保护层厚度取40mm，则基础有效高度关于的计算可以分为两种情况。①当②. .因为，，所以综上，，满足要求。5．基础受压验算计算公式：《混凝土结构设计规范》（GB50010－2010）(6.6.1-1)局部荷载设计值：Fl=1639.08kN混凝土局部受压面积，混凝土受压时计算底面积，按《混凝土结构设计规范GB50010—2010》6.6.2取用。混凝土局部受压面积：混凝土受压时计算底面积：混凝土受压时强度提高系数：满足要求。6．基础受弯计算. .计算示意图如上图所示，Ⅰ-Ⅰ截面、Ⅱ-Ⅱ截面均为柱边处截面，根据《建筑地基基础规范50007-2012》中按下列公式验算：（8.2.11-1）(8.2.11-2)(1)柱根部受弯计算：Ⅰ-Ⅰ截面处弯矩设计值：y方向，只有轴向力作用，基底净反力为矩形均布力，其大小为：Ⅱ-Ⅱ截面处弯矩设计值：x方向，有轴力和弯矩共同作用，基底净反力为梯形均布力，其大小为：Ⅰ-Ⅰ截面受弯计算：故，每米选配ϕ12@120。实际配筋面积配筋率，满足要求。Ⅱ-Ⅱ截面受弯计算：. .故，每米选配ϕ14@100。实际配筋面积配筋率，满足要求。四、计算结果1．Y方向弯矩验算结果：计算面积：884.36mm2/m采用方案：ϕ12@120实配面积：904.8mm2/m2．X方向弯矩验算结果：计算面积：1481.11mm2/m采用方案：ϕ14@120实配面积：1539mm2/mD柱基计算书一、示意图基础类型：锥型柱基计算形式：验算截面尺寸平面剖面:二、基本参数1．依据规范《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2012）《混凝土结构设计规范》（GB50010－2010）2．材料信息：混凝土：C35钢筋：HPB300(Q235)3．几何参数：（1）已知尺寸：. .B=600mm,A=600mm基础埋深d=1.30m垫层采用C10素混凝土，100mm厚混凝土保护层厚度取40mm，钢筋合力重心到板底距离as=45mm4．荷载值：(1)作用在基础顶部的基本组合荷载F=1639.08kNMy=32.59kN·mVx=20.82kN折减系数Ks=1.35(2)作用在基础底部的弯矩设计值绕Y轴弯矩:(3)作用在基础底部的弯矩标准值绕Y轴弯矩:三、计算过程（1）基础底面尺寸确定①地基承载力特征值修正当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，地基承载力特征值按下式修正假定只按深度修正，则有：②基础底面面积确定先按轴心荷载作用计算基础底面面积，假定基础底面面积；（b为长边边长，l为短边边长）；。根据公式可得，基础底面面积根据荷载偏心情况，将按轴心荷载作用计算得到的基底面积增大10%~40%，以确定基础底面积A，即：，本次设计取1.2。于是. .确定b、l的尺寸，对于单独基础，。于是取，基础几何特性：底面积：绕Y轴抵抗矩：2．轴心荷载作用下地基承载力验算根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2012）按下列公式验算：(5.2.2－1)，满足要求。3．偏心荷载作用下地基承载力验算根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2012）按列公式验算：当e≤b/6时，(5.2.2－2)(5.2.2－3)当e＞b/6时，(5.2.2－4)X方向受弯偏心距，满足要求。，满足要求。. .4．基础抗冲切验算根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2012）按下列公式验算：(8.2.8－1)(8.2.8－3)(8.2.8－2)(1)柱对基础的冲切验算：初选基础高度，边缘高度取200mm。采用C10、100厚的混凝土垫层，基础保护层厚度取40mm，则基础有效高度关于的计算可以分为两种情况。①当②. .因为，，所以综上，，满足要求。5．基础受压验算计算公式：《混凝土结构设计规范》（GB50010－2010）(6.6.1-1)局部荷载设计值：Fl=1639.08kN混凝土局部受压面积，混凝土受压时计算底面积，按《混凝土结构设计规范GB50010—2010》6.6.2取用。混凝土局部受压面积：混凝土受压时计算底面积：混凝土受压时强度提高系数：满足要求。6．基础受弯计算. .计算示意图如上图所示，Ⅰ-Ⅰ截面、Ⅱ-Ⅱ截面均为柱边处截面，根据《建筑地基基础规范50007-2012》中按下列公式验算：（8.2.11-1）(8.2.11-2)(1)柱根部受弯计算：Ⅰ-Ⅰ截面处弯矩设计值：y方向，只有轴向力作用，基底净反力为矩形均布力，其大小为：Ⅱ-Ⅱ截面处弯矩设计值：x方向，有轴力和弯矩共同作用，基底净反力为梯形均布力，其大小为：Ⅰ-Ⅰ截面受弯计算：故，每米选配ϕ12@120。实际配筋面积配筋率，满足要求。. .Ⅱ-Ⅱ截面受弯计算：故，每米选配ϕ14@100。实际配筋面积配筋率，满足要求。四、计算结果1．Y方向弯矩验算结果：计算面积：884.36mm2/m采用方案：ϕ12@120实配面积：904.8mm2/m2．X方向弯矩验算结果：计算面积：1481.11mm2/m采用方案：ϕ14@100实配面积：1539mm2/mF柱基计算书一、示意图基础类型：锥型柱基计算形式：验算截面尺寸平面:剖面:二、基本参数1．依据规范《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2012）《混凝土结构设计规范》（GB50010－2010）2．材料信息：混凝土：C35钢筋：HPB300(Q235)3．几何参数：（1）已知尺寸：B=600mm,A=600mm. .基础埋深d=1.30m垫层采用C10素混凝土，100mm厚混凝土保护层厚度取40mm，钢筋合力重心到板底距离as=45mm4．荷载值：(1)作用在基础顶部的基本组合荷载F=1258.05kNMy=45.23kN·mVx=28.01kN折减系数Ks=1.35(2)作用在基础底部的弯矩设计值绕Y轴弯矩:(3)作用在基础底部的弯矩标准值绕Y轴弯矩:三、计算过程（1）基础底面尺寸确定①地基承载力特征值修正当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，地基承载力特征值按下式修正假定只按深度修正，则有：②基础底面面积确定先按轴心荷载作用计算基础底面面积，假定基础底面面积；（b为长边边长，l为短边边长）；。根据公式可得，基础底面面积. .根据荷载偏心情况，将按轴心荷载作用计算得到的基底面积增大10%~40%，以确定基础底面积A，即：，本次设计取1.4。于是确定b、l的尺寸，对于单独基础，。于是取，基础几何特性：底面积：绕Y轴抵抗矩：2．轴心荷载作用下地基承载力验算根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2012）按下列公式验算：(5.2.2－1)，满足要求。3．偏心荷载作用下地基承载力验算根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2012）按列公式验算：当e≤b/6时，(5.2.2－2)(5.2.2－3)当e＞b/6时，(5.2.2－4)X方向受弯。偏心距. .，满足要求。，满足要求。4．基础抗冲切验算根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2012）按下列公式验算：(8.2.8－1)(8.2.8－3)(8.2.8－2)(1)柱对基础的冲切验算：初选基础高度，边缘高度取200mm。采用C10、100厚的混凝土垫层，基础保护层厚度取40mm，则基础有效高度关于的计算可以分为两种情况。①当. .②因为，，所以综上，，满足要求。5．基础受压验算计算公式：《混凝土结构设计规范》（GB50010－2010）(6.6.1-1)局部荷载设计值：Fl=1258.05kN混凝土局部受压面积，混凝土受压时计算底面积，按《混凝土结构设计规范GB50010—2010》6.6.2取用。混凝土局部受压面积：混凝土受压时计算底面积：混凝土受压时强度提高系数：满足要求。6．基础受弯计算. .计算示意图如上图所示，Ⅰ-Ⅰ截面、Ⅱ-Ⅱ截面均为柱边处截面，根据《建筑地基基础规范50007-2012》中按下列公式验算：（8.2.11-1）(8.2.11-2)(1)柱根部受弯计算：Ⅰ-Ⅰ截面处弯矩设计值：y方向，只有轴向力作用，基底净反力为矩形均布力，其大小为：Ⅱ-Ⅱ截面处弯矩设计值：x方向，有轴力和弯矩共同作用，基底净反力为梯形均布力，其大小为：Ⅰ-Ⅰ截面受弯计算：. .配筋率，不满足要求，所以应该按照构造要求配置钢筋，即故，每米选配ϕ12@120。实际配筋面积Ⅱ-Ⅱ截面受弯计算：故，每米选配ϕ12@120。实际配筋面积配筋率，满足要求。四、计算结果1．Y方向弯矩验算结果：计算面积：521.48mm2/m采用方案：ϕ12@120实配面积：791.7mm2/m2．X方向弯矩验算结果：计算面积：861.79mm2/m采用方案：ϕ12@120实配面积：904.48mm2/m结论本次毕业设计的主要内容有：1.熟悉设计任务书，通过收集必要的原始资料，熟悉相关的规范，参考同类型设计2.的文字及图纸资料，结合建筑设计的意图、各项使用功能的要求、结构要求及消防、疏散的要求提出了建筑方案。3.依据建筑方案的要求，结合场地地形、周围环境进行了功能分区和平面设计。另外参照标准图集选择了地面、内墙、顶棚等装饰及屋面、楼面的做法。4.根据建筑设计条件，综合各种因素进行了结构选型，确定了柱、主次梁的尺寸及布置。5.根据建筑设计条件和当地的水文、气象、地质资料以及《荷载规范》确定荷载值，对结构进行了荷载处理。在进行完结构重力荷载后对结构进行了抗震概念设计，以确保结构的合理性。6.进行内力计算。在结构的内力计算中，考虑抗震作用时，按“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件”的原则分别对各种内力进行了针对性的调整。并在配筋计算完成后对节点进行了验算。. .1.选择结构中一榀具有代表性的框架及此框架下的基础进行了内力组合及配筋计算。2.为了达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的要求，对已经配筋的框架在罕遇地震条件下进行了截面实际尺寸承载力的验算。3.本次毕业设计，让我们熟悉了结构设计的整个流程，从概念设计，到结构方案选择，到构件选型，到内力计算与调整，最后到基础。设计过程中，绘制图纸的工作量比较大。大量的绘图操作让我们的绘图速度提高不少。本次设计，虽然是以电算为辅，但是实际工作中，为了节省时间，绝大部分用的是电算，所以设计过程中，电算也受到了重视。通过模型的输入，荷载的调试，让我们PKPM有了更深入的了解。而此次毕业设计让我感受比较深刻的是学校的教学与实际工作中的结构设计脱节。学校所学为基本的结构设计知识，而实际工作中用到最多的规范，尤其是技术规程在教学过程中涉及到的不多。所以，对于我们本科毕业生来说，结构设计工作，任重道远！总结与体会（一）总结毕业设计是我们在大学学习阶段的最后一个环节，是对所学基础知识和专业知识的一次综合应用，是一种综合的再学习、再提高的过程，这一过程对我们的学习能力和独立工作能力也是一个培养。因此，此次设计受到老师和毕业生的高度重视，而我更是将其作为结构设计工作的试炼，为以后的结构设计工作奠定基础此次毕业设计历时三个月，当中出现了许多问题，通过不断地分析问题，解决问题，让我们受益良多，首先，经过这次毕业设计，巩固加强了自己所学的知识。毕业设计是对所学知识的综合运用，设计过程中所用知识，涉及大部分的专业课程。整个设计流程下来，对所学知识进行了一次系统全面的温习。其次，通过设计，让我认识到规范的重要性，同时加深了对规范的理解。规范，是结构设计的最低要求，也是参照标准。不满足规范要求的结构，可以认为是不合格，危险或是不能投入使用的结构。结构设计过程，应是依据相关规范，同时考虑实际情况，以规范作为最低要求的一个设计过程。而对规范的理解，是结构设计工作的第一步。不得不承认，对于我们这些刚从学校毕业的学生来来说，某些规范条文理解起来比较困难。此次毕业设计就碰到这类问题，虽然问题得到了解决，但是毕业设计所涉及的规范毕竟有限。规范条文的解读与理解问题将在以后的工作中反复出现，我们应该加强对规范的学习。最后，通过此次毕业设计，让我认识到自己的不足。毕业设计是一次试炼，也只能是一次试炼。我们所学根本无法胜任实际结构设计工作。换言之，毕业设计的成果图纸无法用于实际工程中。一方面是毕业设计图纸要求与实际工程图纸脱节，另一方面是我们所绘图纸存在各个方面的问题。在设计公司实习了三个月，让我明白，毕业生出来工作，无法直接从事结构设计工作，缺少的不仅仅是工作经验，更重要的是我们还缺少专业知识的储备，我们的专业素养还不足以胜任结构设计工作，需要以后的不断学习，不断进取。结构设计工作，对于我们来说，还有很长一段路要走。. .结构设计工作中，对一些辅助性的软件的应用不可忽视。毕业设计整个流程下来，我发现，绘图所占时间再设计时间中占有很大比例。这足以说明，结构设计，对CAD、PKPM的运用熟练程度直接影响以后结构设计的工作效率。所以，应该加强对结构设计辅助软件的学习。同时我也建议学校在教学过程中，如果可以的话，加设PKPM软件的学习课程，因为PKPM是结构设计中非常重要的一类计算软件。当然，如果只是依赖PKPM来出图，不重视手算，最终会沦为绘图员，而非结构设计师！在整个毕业设计过程中，出现了不少问题。首先是时间安排不合理。把太多的时间耗在建筑设计上了。以致之后的结构设计出现时间不足，出图时间很紧张的状况。其次，在结构设计中，由于没有相关设计的经验，设计出来的构件，尺寸普遍偏大，很多构件配筋都是构造配筋，背离了设计的经济合理性。最后，在绘制图纸过程中，考虑不够全面，造成修改次数较多，影响了设计进度等等。当然，设计过程中还存在其他的疏忽和错误，前述仅是比较突出的问题。设计中如存在其他严重错误或疏漏，请评阅老师予以指正。（一）体会毕业设计是大学四年最后一阶段的内容，同时我也已经确定从事结构设计工作，所以对毕业设计很重视。整个流程做下来，有做的很轻松的阶段，也有做的很吃力的地方。相对来说，结构概念设计，方案选择及结构构件确定对我们来说还不太难，我们的薄弱环节出现在计算上，尤其是内力的调整。虽然规范上就那么一两个算式，几点说明，但理解起来颇难。所以在内力组合和调整上几乎耗了两三个星期，而且做的非常吃力。以后的工作中，有必要加强对规范的理解，加强手算的能力。而整个毕业设计过程中给我最大的收益还是让我明白了我们的不足。知耻而后勇，以后工作中要不断的学习，不断的进取。我相信，总有一天我能成为一名合格的结构工程师。谢词转眼间已经在美丽的昆明理工大学度过了第四个年头，这四年是我人生很重要的四年，我不仅能够接触到传道授业解惑的良师，还能认识许多在多方面比我优秀的同学、朋友。他们不仅能够授我知识、学问，而且从更多方面指导我的人生，是我更加完善自己。这里留下了我求学的足迹，这里见证了我的成长。在毕业设计完成之际，我衷心地感谢曾经给我帮助、支持、鼓励的所有老师、同学、朋友和父母。本次设计是在我的导师高琼仙老师的指导下完成的，从最初我对本次设计的不了解到能够整体的把握再到比较顺利的完成本次设计，这一步一步的走来，其中都包含了高老师耐心的指引和教导。通过本次设计，我从宏观上把握了教学楼的建筑及结构设计，加深了以往学习的专业知识。此次毕业设计，是我们初次与高老师接触，但是，这一点都不妨碍我们相互的沟通与了解，高老师是一个尽责的人，她会很认真也很耐心地给我们做详细的讲解，除了毕业设计的相关内容，高老师还会跟我们讲就业的相关知识，让我们对校内校外的知识都受益匪浅。同样在本次设计中，老师始终践行这“授人与鱼不如授之以渔”的原则，她经常教导我们遇到问题先自己解决，自己解决不了的小组讨论，讨论得不到结论的在找老师一起讨论。这种学习模式大大提高了学习的自主能动性，发挥了团队合作精神。在此，我向高老师表示我最诚挚的谢意。. .此外，还要感谢我们小组的其他七名成员，在设计的整个过程中，我们相互讨论，也解决了一定的问题，从你们身上我看到了“认真”二字，在无形中也促使我更加用心的完成本次设计。在设计的过程中，也得到了许多同学宝贵的建议，在此一并致以诚挚的谢意。最后，衷心的感谢建筑工程学院的每位老师，谢谢你们在学习上、生活中给予我的关心与支持。衷心祝愿昆明理工大学的明天更加美好！参考文献：1钱德林主编基础工程.中国建筑工业出版社2沈蒲生主编.混凝土结构设计原理.重庆大学出版社,3建筑结构荷载规范GB50009—2010中国建筑工业出版社4混凝土结构设计规范GB50010—2010中国建筑工业出版社5建筑抗震设计规范GB50011—2010中国建筑工业出版社6建筑结构可靠度设计统一标准GB50068—2010中国建筑工业出版社7建筑地基基础设计规范GB500079—2012中国建筑工业出版社8地基与基础工程施工质量验收规范GB50202-2012中国建筑工业出版社9混凝土结构工程施工验收规范GB50204-2010中国建筑工业出版社10中小学教学楼设计规范GB50099-2011中国建筑工业出版社11西南地区通用民用建筑配件图集.西南地区建筑标准设计协作办公室12邱洪兴等主编.建筑结构设计.东南大学出版社13房屋建筑学.中国建筑工业出版社14李国强，李杰等主编.建筑结构抗震设计.中国建筑工业出版社15钢筋混凝土结构设计重庆大学出版社16周克荣，顾祥林等主编.混凝土结构设计.同济大学出版社17高层建筑抗震设计中国建筑工业出版社18建筑学专业毕业设计指南中国水利水电出版社19高等学校建筑工程专业毕业设计指导中国建筑工业出版社20建筑制图标准（GB/T50104-2001）21建筑抗震设防分类标准（GB50223-95）. .22工程结构设计基本术语和通用符号（GBJ132-90）23建筑结构设计术语和符号标准（GB/T50083-97）24建筑结构设计术语和符号标准（GB/T50083-97）25房屋建筑制图统一标准（GB/T50001-2001）26吴德安主编.混凝土结构计算手册.27天正建筑软件自学教程人民邮电出版社28高等学校建筑工程专业毕业设计指导中国建筑工业出版社29有关建筑、混凝土结构、地基基础、抗震结构教材。外文文献翻译英文Uniform-risk-targetedseismicdesignforcollapsesafetyofbuildingstructuresSHIWei,LUXinZheng&YELiePing*KeyLaboratoryofCivilEngineeringSafetyandDurabilityofEducationMinistry,DepartmentofCivilEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,ChinaReceivedJune8,2011;acceptedJanuary6,2012;publishedonlineMarch28,2012SeismicAbstract:Seismicdesignshouldquantitativelyevaluateandcontroltheriskofearthquake-inducedcollapsethatabuildingstructuremayexperienceduringitsdesignservicelife.Thisrequirestakingintoconsiderationboththecollapseresistantcapacityofthebuildingandtheearthquakegroundmotiondemand.Thefundamentalconceptofuniform-risk-targetedseismicdesignanditsrelevantassessmentprocessarepresentedinthispaper.Therisksofearthquake-inducedcollapseforbuildingslocatedinthreeseismicregionswiththesameprescribedseismicfortificationintensitybutdifferentactualseismichazardsareanalyzedtoillustratetheengineeringsignificanceofuniform-risk-targetedseismicdesign.TheresultsshowthatwithChina’scurrentseismicdesignmethod,theriskofearthquake-inducedcollapseofbuildingsvariesgreatlyfromsitetosite.Additionalresearchisneededtofurtherdevelopandimplementtheuniform-risk-targetedseismicdesignapproachproposedinthispaper.Keywordsbuildingstructure,collapsesafety,collapseresistantcapacity,seismichazard,uniform-risk-targetedseismicdesignCitation:ShiW,LuXZ,YeLP.Uniform-risk-targetedseismicdesignforcollapsesafetyofbuildingstructures.SciChinaTechSci,2012,55:1481-1488,doi:10.1007/s11431-012-4808-7. .1IntroductionInvestigationsonearthquakedamageshowthatthecollapseofbuildingstructuresistheprimarysourceofcasualtiesandpropertylossesduringandafterasevereearthquake.Therefore,ensuringthecollapsesafetyofbuildingstructuresisacriticalobjectiveofearthquakeengineering[1,2].Inrecentyears,collapsefragilityanalysis(CFA)[3–5]basedonincrementaldynamicanalysis(IDA)[6]hasbeenwidelyusedduetoitsexcellentcapacityinquantitativelyevaluatingresistancetoearthquake-inducedcollapse.Throughcombiningtheresultsofacollapsefragilityanalysiswithinformationontheseismichazardofthesitewherethebuildingislocated,theriskofearthquake-inducedcollapseoftheinvestigatedbuildingduringitsentiredesignservicelifecanbequantitativelyevaluatedandcontrolled.Thisisthefundamentalconceptofuniform-risk-targetedseismicdesign[7,8].Theriskofearthquake-inducedcollapseismeasuredbythetotalprobabilitythatthebuildingmaycollapseduetoearthquakesinYyears(e.g.,50years).Theobjectiveofuniform-risk-targetedseismicdesignistoensurethatallbuildingsthroughoutanationshouldhaveauniformacceptablelevelofriskofearthquake-inducedcollapse,althoughtheymaybelocatedindifferentseismicregionswithdifferentseismichazards.SeismicdesignofbuildingstructuresinChinaisperformedaccordingtotheseismiczonationmapofChina.Asasimplifiedexpressionoftheseismichazard,theseismiczonationmapidentifiestheseismicfortificationintensityforeachseismicregionaswellasthecorrespondinggroundmotionvaluesfordesignpurposes.ThecurrentChineseseismiczonationmapisdefinedonthebasisofearthquakeswitha10%probabilityofbeingexceededin50years(referredtoasthefortification-levelearthquake)[9,10],whilethecollapse-prevention-levelgroundmotionvaluesareextrapolatedfromthefortification-levelvalues[9,10].AlthoughcurrentChineseseismicdesignbasedonthefortification-levelearthquakealreadytakesintoaccountthesafetyrequirementstopreventtheearthquake-inducedcollapse,itsometimesfailstocomprehensivelyaccountforthevariationinseismichazardduetothecomplexnatureofearthquakemechanisms.Specifically,itislikelythatinsomeregions,theextrapolatedcollapse-prevention-levelgroundmotionvaluescannotsatisfytheexceedanceprobabilityof2%in50yearsasrequiredintheChineseCodeforSeismicDesignofBuildings[9].Consequently,buildingsinsomeregionsthataredesignedinaccordancewiththecode[9]mayhaveahighriskofearthquake-inducedcollapse.Furthermore,evenifthegroundmotionvaluesforcollapseprevention-levelearthquakeswereaccuratelydefinedusingaseismichazardanalysis,thecollapseriskofbuildingstructuresstillwouldnotbegeographicallyuniformthroughoutthenationbecausethehazardofamega-earthquake(i.e.,anearthquakemoreintensivethanthecollapse-prevention-levelearthquake)[1]isdifferentfordifferentregions.Before1997,theseismiczonationoftheUnitedStateswasmappedbasedontheearthquakeswithanexceedanceprobabilityof10%in50years.Since1997,themaximumconsideredearthquake(MCE),correspondingtoanexceedanceprobabilityof2%in50. .years,hasbeendefinedasthebaselinefortheseismiczonationoftheUnitedStates.Recently,someadjustmentshavebeenappliedtoMCEgroundmotionstoachieveauniformcollapseriskof1%collapseprobabilityin50years[7].ThedevelopmentofthecurrentseismiczonationmapoftheUnitedStatesprovidesagoodmodelforfutureseismiczonationmappingofChina.ThispaperfirstpresentsthebasicconceptofIDA-basedcollapsefragilityanalysis.Second,threecitieswiththesameseismicfortificationintensitybutdifferentseismichazardsareselectedforanalysis.Thecollapserisksofagivenreinforcedconcrete(RC)framestructurelocatedineachofthethreecitiesarepredictedandcompared.Theresultshowsthatthoughthethreecitieshavethesameseismicfortificationintensity,thecollapserisksofthesamebuildinginthethreecitiesarequitedifferent.Additionalresearchisrequiredtodeveloptheuniform-risk-targetedseismicdesignapproachproposedinthispaper.2CollapsefragilityanalysisbasedonIDA2.1BasicprocessCollapsefragilityanalysis[3–5]basedonIDA[6]involvesthefollowingfoursteps:(a)subjectingastructuralmodeltoasetofNtotalearthquakegroundmotionrecords,(b)increasinglyscalingeachgroundmotiontomultiplelevelsofintensity,(c)implementingnonlineartime-historyanalyses,and(d)obtainingthecollapseprobabilitiesversusintensitylevelsforfurtherstatisticalanalysis.Atacertainintensitylevel,thenumberofgroundmotionsthatwillresultinstructuralcollapseisreferredtoasNcollapse.ThecollapseprobabilityatthisintensitylevelisestimatedasPcollapse=Ncollapse/Ntotal.Bystep-by-stepscalingoftheintensitylevel,thecompletesequenceofthebuilding’sstructuralbehaviorcanbeinvestigated,fromelasticitytoyieldingtocollapse.Meanwhile,theserialcollapseprobabilitiesversusincrementalintensitylevelsareobtained(seethedatapointsshowninFigure1(a)).Byassumingarationalprobabilitydistribution(e.g.,alognormaldistribution[4,5]),thecumulativedistributionfunctionoftheselectedintensitymeasure(IM)correspondingtostructuralcollapse,referredtoasthecollapsefragilitycurveasshowninFigure1(a),isobtainedbystatisticalmethods.Thecollapsefragilitycurveisarationalrepresentationofthestructure’scollapseresistantcapacity,anditsreliabilitydependsontheselectionandthetotalnumberofthegroundmotionrecordsadoptedintheIDA[11].TheFEMA695reportproposesthatthenumberofgroundmotionrecordsshouldbelargerthan20toreflecttherandomnatureofearthquakes[11].. .Figure1Collapsefragilitycurves.(a)Fromtheperspectiveofconditionalprobabilityofstructuralcollapse;(b)fromtheperspectiveofthecumulativeprobabilityfunctionofcollapseresistantcapacity.2.2ProbabilisticsignificanceofthecollapsefragilitycurveThecollapsefragilitycurverepresentstheconditionalcollapseprobabilityatgivenvaluesofIM,denotedasP(collapse|IM)(seeFigure1(a))[12].Foragivengroundmotionrecord,theintensityofthegroundmotionisincreasedstepbystepuntilitreachesthethresholdintensityIMcriticalatwhichthestructureiscollapsedbythegroundmotion.ThisIMcriticalisdefinedasthecollapseresistantcapacity(denotedasCRC)ofthatstructuresubjectedtothatgroundmotion.ThevalueofCRCforagivenstructuresignifiesthemaximumintensitylevelIMcriticalofgroundmotionthatthestructureisabletoresist.CRChasthesameunitasthecorrespondingIM.Becauseoftherecord-to-recorduncertaintyofdifferentgroundmotions,CRCisalsoarandomvariable.Hence,thecollapsefragilitycurvealsorepresentsthecumulativedistributionfunctionofCRC.Fromtheabovediscussion,thecollapsefragilitycurvecanbeunderstoodfromtheperspectiveoftheconditionalprobabilityofcollapseatagivenintensitylevel(Figure1(a))anditcanalsobeunderstoodfromtheperspectiveofthecumulativeprobabilitydistributionofCRC(Figure1(b)).Forexample,pointA(IM*,P(collapse|IM*))onthecurveinFigure1(a)representstheconditionalcollapseprobabilityatagivenintensity. .equaltoIM*,whilethesamepointA(CRC*,P(CRCCRC)representstheprobabilitythatearthquakeswithintensitylevelshigherthanCRChitthebuildingsite(i.e.,exceedanceprobabilitycorrespondingtotheintensitylevelofCRC),obtainedbyimplementingintegrationoperationtoP(IM).4Example4.1StructurallayoutThereinforcedconcreteframestructureshowninFigure2isselectedtoillustratethecollapseriskassessmentprocess.Thesix-storybuildingis22.6minheight,withaseismicfortificationcategoryofC,anditislocatedonasitewithaseismicfortificationdegreeof. .seven(forwhichthecorrespondingpeakgroundacceleration,PGA,correspondingtoa10%exceedanceprobabilityin50years,is0.10g)andasiteclassificationofII.ThestructureisdesignedinaccordancewiththeChineseCodeforSeismicDesignofBuildings(GB50010-2010)[9].AdetaileddescriptionofitsseismicdesigncanbefoundinthestudybyShietal.[5].4.2CollapsefragilityanalysisNonlinearfiniteelementmodelingandIDAareperformedusingTECS(TsinghuaEarthquakeCollapseSimulation)[14–18],aprogramdevelopedbasedonthegeneral-purposefiniteelementsoftwareMSC.MARCforcollapsesimulationofcomplexstructures.Thecollapsefragilityanalysisadoptsthe22far-fieldgroundmotionrecordsproposedintheFEMA695report[11].ThespectralaccelerationatthefundamentalperiodSa(T1)isselectedastheintensitymeasure[4,5,19].Thecollapsecriterionisdefinedasthestructurelosingitsverticalbearingcapacitysuchthatitisunabletomaintainenoughspaceforlifesafety[5,19].Figure2Structurallayout(unit:mm).(a)Plane;(b)elevation.Figure3CollapsefragilitycurveoftheRCframe.TheserialcollapseprobabilitiesatdiscreteintensitylevelsareobtainedviaIDAandaredenotedas“IDApoints”,asshowninFigure3.Ifthecollapsefragilitycurveshownin. .Figure3isassumedtofollowalognormaldistribution,thecharacteristicvaluesoftheprobabilitydistributioncanbeestimatedbasedontheIDAresults,i.e.,μ=1.0257andσ=0.2596,whereμisthemeanvalueofln(CRC)andσisthestandarddeviationofln(CRC).Therefore,thecumulativeprobabilitydistributionfunction(Figure3)andtheprobabilitydensityfunctionofCRC(Figure4)arederivedviathefollowingequations,respectively[12].Figure4ProbabilitydensityfunctionofCRC.，（3），（4）4.3SeismichazardanalysisThreelocations,PuxianCityinShanxiProvince,RizhaoCityinShandongProvinceandMojiangCityinYunanProvince,areselectedtocomparetherisksofearthquakeinducedcollapseofthestructuredescribedaboveindifferentregions.Thethreeregionshavethesameseismicfortificationdegreeofseven,buttheiractualseismichazardsaredifferent.ThegroundmotionPGAvaluescorrespondingtotheserviceable-levelearthquake,fortification-levelearthquakeandcollapse-prevention-levelearthquakeforthethreeregions,accordingtoChina’sseismichazardcharacteristiczonation[20],arelistedinTable1.Thethreeintensitylevelsaredefinedastheexceedanceprobabilitiesof63%in50years,10%in50yearsand5%in50years,respectively.Table1showsthatthethreeregionshavethesamePGAvaluesforthefortification-levelearthquakebutdifferentPGAvaluesfortheserviceable-levelandcollapse-prevention-levelearthquakes.BecausethespectralaccelerationatthestructuralfundamentalperiodSa(T1)isusedasthegroundmotionintensitymeasureinthisanalysis,thePGAvaluesinTable1shouldbeconvertedtocorrespondingSa(T1)valuessothattheresultsofthecollapsefragilityanalysiscanbeusedtopredictthecollapserisks.Basedonthedesignresponsespectrum. .providedintheChineseCodeforSeismicDesignofBuildings[9],thistransformationisperformedasfollows:，（5）whereα(T1)isthevalueoftheseismicinfluencecoefficientcorrespondingtothestructuralfundamentalperiodT1andα(T=0)isthevalueoftheseismicinfluencecoefficientcorrespondingtotherigidsingle-degree-of-freedom(SDOF)system,whichtheoreticallymakesα(T=0)equaltoPGA/g.ThefundamentalperiodT1oftheinvestigatedRCframestructureequals0.9671s.TheSa(T1)valuesderivedarealsoshowninTable1.Theexceedanceprobabilityin50yearsrepresentsthepossibilitythatanearthquakebeyondthegivenintensitymeasureofIMisexperiencedatthebuildingsiteatleastoncein50years.Consequently,theseismichazardcurve(i.e.,theexceedanceprobabilityin50yearsversusIM,denotedasE(IM)))hastosatisfythefollowingtwounderlyingboundaryconditions:(a)AttheboundaryofSa(T1)=0,thecorrespondingvalueE(Sa(T1)=0)shouldequal100%becauseitisalmostcertainthatthebuildingsitewillbeaffectedbyatleastoneearthquakebeyondtheintensitylevelofSa(T1)=0;and(b)attheboundaryofSa(T1)=+∞,thecorrespondingvalueE(Sa(T1)=+∞)shouldequal0%becauseitisimpossiblethatanearthquakebeyondtheintensitylevelofSa(T1)=+∞isexperiencedatthebuildingsite.TosatisfytheseboundaryconditionsandalsotomakethefittedcurveapproachtheSa(T1)valueslistedinTable1,theseismichazardcurveisfittedusingeq.(6).Thevaluesoftheparametersineq.(6)aredeterminedbythefollowingtwosteps:(a)fittingtheSa(T1)valueslistedinTable1withtheequationE(Sa(T1))=aSa(T1)btoobtainthevaluesofparametersaandb;and(b)solvingtheequationaSa(T1)b=1.0tofindthebreakingpointSa(T1)Critical.，（6）Table1ComparisonofseismichazardsandcollapseprobabilitiesSeismicregionPuxiancityinShanxiprov-inceRizhaocityinShandongprovinceMojiangcityinYunnanprovinceSeismicfortificationintensity777Characterperiodzonation222HazardcharacteristiczonationⅠⅡⅢServiceablePGA/g0.01450.03420.0603Sa(T1)/g1.456×10-23.434×10-26.054×10-2IntensitylevelsFortificationPGA/g0.10.10.1Sa(T1)/g1.004×10-11.004×10-11.004×10-1CollapsePGA/g016190.13440.1163. .preven-tionSa(T1)/g1.625×10-11.349×10-11.168×10-1Totalcollapseprobabilityin50years2.75%1.12%0.14%ThederivedseismichazardcurvesareshowninFigure5.Theseismichazardcurvesofthethreeregionsintersectatthefortification-levelintensitybecausetheyhavethesameseismicfortificationintensityofseven.However,thevaluesofE(Sa(T1))differsignificantlyatintensitylevelsotherthanthefortification-levelintensity.Ofthethreelocations,PuxianCityinShanxiProvincehasthehighestprobabilityofexperiencingamega-earthquakewhichismoreintensivethanthecollapse-prevention-level,whileMojiangCityinYunnanProvincehasthelowestprobability.Becausethecollapseofthebuildingsismainlyinducedbymega-earthquakesthatarestrongerthanthecollapse-prevention-levelearthquake,differencesinthemega-earthquakehazardsfordifferentlocationsshoulddefinitelybeconsideredindesign.4.4ComparisonofthecollapserisksTherisksofearthquake-inducedcollapseofidenticalRCframestructureslocatedinthethreeselectedregionswithdifferentseismichazardsareevaluatedusingeq.(2)basedonboththeprobabilitydensityfunctionofCRC(Figure4)andtheseismichazard(Figure5).Thevaluesofthetotalprobabilitiesofcollapsein50yearsarelistedinthelastrowofTable1.Thethreeregionshavethesameseismicfortificationdegreeofseven,andtherefore,accordingtotheChineseCodeforSeismicDesignofBuildings[9],thedesignrequirementsforbuildingslocatedinthethreeregionsarealsothesame.Thismeansthatthebuildingshavethesameresistancetoearthquake-inducedcollapse.However,becauseofthedifferentseismichazardsinthethreeregions,theactualcollapserisksofthebuildingsduringtheirdesignservicelivesarequitedifferent.Figure5Exceedanceprobabilityin50yearsversusSa(T1).TheintensitymeasurecorrespondingtothepeakvalueoftheprobabilitydensityfunctionofCRCasshowninFigure4isgenerallyapproximately1to2timeslargerthantheintensitymeasuresofcollapse-prevention-levelearthquakes(1.06timeslargerforPuxianCity,1.48timeslargerforRizhaoCityand1.87timeslargerforMojiangCity),. .whichmeansthatthecollapseofthebuildingsismainlyinducedbymega-earthquakesstrongerthancollapse-preventionlevelearthquakes.Theriskofcollapseisverysmallwhenbuildingsaresubjectedtogroundmotionssmallerthanacollapse-prevention-levelearthquake.Ofthethreeregionsdiscussedabove,PuxianCityhasthesmallestserviceablelevelearthquakeintensitybutthelargestcollapse-prevention-levelintensity.Thus,PuxianCityhasthelargesttotalprobabilityofcollapsein50years.MojiangCity,incontrast,hasthelargestintensityforaserviceable-levelearthquakeandthesmallestintensityforacollapse-prevention-levelearthquake;itstotalcollapseprobabilityismerely0.14%.5SuggestionsforfutureseismicdesignEvaluationofstructuralsafetyagainstearthquake-inducedcollapseshouldconsiderbothcollapsefragilityanalysisandseismichazardanalysisresults,whichrepresentthecollapseresistantcapacityofastructureandtheearthquakegroundmotiondemand,respectively.Thetotalcollapseprobabilityofabuildingduringitsdesignservicelifeisproposedastheindextoevaluatetheearthquakecollapserisk.Theprocessforassessingthetotalprobabilityofcollapseisdescribedanddemonstratedinthispaper.WiththecurrentChineseseismicdesigncode,thecollapseriskdiffersgreatlyfromsitetositeduetovariationintheseismichazard.Thefullrangeofseismichazards,especiallyincludingmega-earthquakes,shouldbeconsideredinseismicdesign.TheUnitedStateshasalreadybeguntoconsidertheinfluenceofactualseismichazardsoncollapsesafetyintheupdatedversionofitsseismicdesigncode.Lucoetal.[7]proposedtomodifytheuniform-hazardportionsoftheseismicdesignmapsinaccordancewithNEHRP(NationalEarthquakeHazardsReductionProgram)Provisionstoachieveauniformestimatedcollapseprobability.TheexperienceoftheUnitedStatesinthisregardisahelpfulmodelforimprovementoftheChineseseismicdesignmethod.Theobjectiveofuniform-risk-targetedseismicdesignforcollapsesafetyofbuildingstructuresistoensurethatbuildingstructureshavethesamecollapseriskoveraprescribedperiodnomatterwheretheyarelocated.Thecollapseriskshouldbeacceptablebythesocietyandtheeconomy.Becausethecollapseriskevaluationmethodproposedinthispaperisnotsufficientlydevelopedforcurrentuseinseismicdesignpractice,thefollowingresearchstrategyfordevelopingandimplementinguniform-risk-targetedseismicdesignforcollapsesafetyisrecommended.(a)Seismicdesignzonationismappeddirectlyaccordingtothecollapse-prevention-levelearthquake(e.g.,2%exceedanceprobabilityin50years),whichisbasedontheresultsofseismichazardanalysis.Groundmotionvaluescorrespondingtothecollapse-prevention-levelearthquakeshouldbeusedforseismicdesign.Becausethecollapseriskismainlydominatedbytheexceedanceprobabilityofmegaearthquakes(definedasearthquakesbeyondthecollapseprevention-level),regionswithsimilarcollapse-preventionlevelearthquakesshouldbefurthersubdividedaccordingtothehazardofmega-earthquakes(whichcanalsobereferredtoasaseismichazardclassification).(b)Therelationshipbetweengroundmotionvaluesofcollapse-prevention-level. .earthquakesandthecorrespondingstructuralloadthatisusedinseismicdesignshouldbestudiedtoenablethedevelopmentofaseismicdesignforreliablyensuringthecollapsesafetyofbuildingssubjectedtocollapse-prevention-levelearthquakes.Inotherwords,thedesignseismicloadshouldbedeterminedbasedonthecollapse-prevention-levelearthquakezonationmap.(c)TheChina’scurrentseismicdesignmethodaswellasearthquake-resistantconstructionmeasuresshouldbefurtherquantitativelyevaluatedandimprovedviacollapsefragilityanalysisaccordingtotheseismichazardclassificationandseismicdesignloaddescribedintheprevioustwosteps,untiltheuniformcollapseprobabilityisachieved.6ConclusionsTheconceptandtheassessmentprocessforuniformrisk-targetedseismicdesignarepresentedinthispaper.Thecollapserisksofexamplebuildingslocatedindifferentregionswiththesamefortificationlevelbutdifferentseismichazardsareanalyzed.TheresultsshowthatwithChina’scurrentseismicdesignmethod,theriskofcollapseduringabuilding’sdesignservicelifemaydiffergreatlyamongdifferentregions.Additionalresearchisrequiredtodeveloptheuniform-risk-targetedseismicdesignapproachproposedinthispaper.AppendixThefollowingderivationisprovidedtoprovetheequivalenceofthefollowingequations.，（1），（2）Tofacilitatethemathematicalexpressionsofeqs.(1)and(2),theprobabilisticfunctionsareexpressedas，（7），（8），（9），（10）P(collapse|IM)=F(x)istheconditionalcollapseprobabilityatgivenvaluesoftheintensitylevel,whichequalsthecumulativedistributionfunctionofCRCasdiscussedinthepaper.P(CRC)=f(x)canbetreatedastheprobabilitythatthestructure’scollapseresistantcapacityequalsCRC,whichisalsotheprobabilitydensityfunctionofCRC.Therefore,F(x)andf(x)shouldsatisfythefollowingequation.. .，（11）P(IM)=g(x)istheprobabilitydensityfunctionthatthebuildingsiteexperiencesearthquakesofintensitiesequaltoIMduringthedesignservicelife.P(IM>CRC)=G(x)isthelikelihoodthatthebuildingsiteexperiencesearthquakeswithintensitieslargerthanCRCduringthedesignservicelife.Thus,g(x)andG(x)satisfythefollowingequation.，（12）Afterintegratingeq.(1)bypartsandinsertingeq.(12)intoit,thefollowingequationisobtained.，（13）whenx=+∞,F(x)=P(collapse|IM)canberegardedastheconditionalcollapseprobabilitywhenabuildingissubjectedtoanearthquakewithIM=+∞andthusitequalsone.G(x)=P(IM>CRC)isthelikelihoodthatthebuildingsiteexperiencesearthquakeswithIMgreaterthan+∞andthusG(x)=P(IM>CRC)equalszero.Similarly,whenx=0,F(x)=P(collapse|IM)canberegardedastheconditionalcollapseprobabilitywhenabuildingissubjectedtoanearthquakewithIM=0andthusF(x)=P(collapse|IM)equalszero.G(x)=P(IM>CRC)isthelikelihoodthatthebuildingsiteexperiencesearthquakeswithIMlargerthan0andthusequalsone.Therefore,，（14）Substitutingeqs.(11)and(14)intoeq.(13)leadstothefollowingequation.，（15）Becausef(x)=P(CRC)denotestheprobabilitydensityfunctionofthecollapseresistantcapacity,，（16）Substitutingeq.(16)intoeq.(15)yields. .，（17）Theequivalenceofeq.(1)andeq.(2)hasbeenproven.ThisworkwassupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(GrantNos.90815025,51178249),theTsinghuaUniversityResearchFunds(GrantNos.2010THZ02-1,2010Z01001)andtheProgramforNewCenturyExcellentTalentsinUniversity(GrantNo.NCET-10-0528).1YeLP,QuZ,LuXZ,etal.Collapsepreventionofbuildingstructures:AlessonfromtheWenchuanearthquake(inChinese).JBuildingStruct,2008,29(4):42–502YeLP,LuXZ,LiY.Designobjectivesandcollapsepreventionforbuildingstructuresinmega-earthquake.EarthquakeEngEngngVib,2010,9(2):189–2003LuXZ,YeLP.Studyontheseismiccollapseresistanceofstructuralsystem(inChinese).EarthquakeResistantEngRetrofitting,2010,32(1):13–184ZareianF,KrawinklerH.Assessmentofprobabilityofcollapseanddesignforcollapsesafety.EarthquakeEngStructDyn,2007,36(13):1901–19145ShiW,YeLP,LuXZ,etal.Studyonthecollapse-resistantcapacityofRCframeswithdifferentseismicfortificationlevels(inChinese).EngMech,2010,28(3):41–486VamvatsikosD,CornellCA.Incrementaldynamicanalysis.EarthquakeEngStructDyn,2002,31(3):491–5147NicolasL,EllingwoodBR,RonaldOH,etal.Risk-targetedversuscurrentseismicdesignmapsfortheconterminousUnitedStates.In:SEAOC2007ConventionProceedings,20078LiY,YinYJ,EllingwoodBR,etal.Uniformhazardversusuniformriskbasesforperformance-basedearthquakeengineeringoflightframewoodconstruction.EarthquakeEngStructDyn,2010,39(11):1199–12179GB50011-2010.CodeforSeismicDesignofBuildings(inChinese),201010GaoMT,LuSD.Thediscussiononprinciplesofseismiczonationofthenextgeneration(inChinese).TechEarthquakeDisasterPrevention,2006,1(1):1–611FEMA695.QuantificationofBuildingSeismicPerformanceFactors.California,200912GeYB.ProbabilityTheoremandMathematicalStatistics(inChinese).Beijing:TsinghuaUniversityPress,200513McGuireRK.Probabilisticseismichazardanalysisanddesignearthquakes:Closingtheloop.BullSeismologicalSocietyAm,1995,85(5):1275–128414LuXZ,LinXC,MaYH,etal.Numericalsimulationfortheprogressivecollapseofconcretebuildingduetoearthquake.In:Proceedingofthe14thWorldConferenceonEarthquakeEngineering,October12-17,Beijing,2008. .15LuXZ,YeLP,MiaoZW.Elasto-plasticAnalysisofBuildingAgainstEarthquake(inChinese).Beijing:ChinaBuildingIndustryPress,200916LiY,LuXZ,GuanH,etal.Animprovedtieforcemethodforprogressivecollapseresistancedesignofreinforcedconcreteframestructures.EngStruct,2011,33(10):2931–294217LuX,LuXZ,ZhangWK,etal.Collapsesimulationofasuperhigh-risebuildingsubjectedtoextremelystrongearthquakes.SciChinaTechSci,2011,54(10):2549–256018MiaoZW,YeLP,GuanH,etal.Evaluationofmodalandtraditionalpushoveranalysesinframe-shear-wallstructures.AdvStructEng,2011,14(5):815–83619TangBX,LuXZ,YeLP,etal.EvaluationofcollapseresistanceofRCframestructuresforChineseschoolsinseismicdesigncategoriesBandC.EarthquakeEngEngVib,2011,10(3):369–37720CECS160:2004.GeneralRuleforPerformance-basedSeismicDesignforBuildings(inChinese),2001. .外文文献翻译建筑结构的倒塌安全统一针对性的风险抗震设计施炜，陆新征＆ 叶列平*教育部土木工程安全与耐久性重点实验室中国，北京100084，清华大学，土木工程系，2011年6月8日收稿；2012年1月6日公认；2012年3月28日网上公布摘要抗震设计应定量评价和控制地震倒塌的风险，建筑结构可能在其设计使用寿命期间经历地震。这需要考虑到建筑物的抗倒塌能力和地震地面运动的需求。本文提出了统一有针对性的风险抗震设计的基本概念和相关的评估过程。分布在三个地震区的具有相同规定的抗震设防烈度和不同的实际地震危险性建筑地震倒塌的风险进行了分析，说明统一针对性风险的抗震设计工程的意义。结果表明，中国目前的设计方法，从点到点的地震引起的房屋倒塌的风险差别很大。本文提需要进一步制定和实施统一的风险针对性的抗震设计方法的研究。关键词建筑结构，倒塌安全，抗倒塌能力，地震危险性，安全统一针对性的风险的抗震设计引用：施伟，陆新征，叶平。统一风险针对性的抗震设计建筑结构倒塌安全。中国科学：技术科学，2012,55:1481-1488，1引言地震破坏的调查显示，建筑结构的坍塌是人员伤亡及严重地震期间和之后财产损失的主要原因。因此，确保建筑结构的倒塌安全是地震工程的一个重要的目标。近年来，由于基于增量动态分析(IDA)的倒塌易损性分析(CFA)在定量评价抵抗地震引起的坍塌上的优良性能，已经被广泛的使用。通过结合一个易损性分析结果和建筑原址所在是位于地震灾害区的信息，被调查的建筑在其整个设计使用寿命期间，地震引起的倒塌风险可以定量地评价和控制。这是统一的风险针对性地震设计的基本概念。地震引起倒塌的风险是测定在Y年（例如，50年）中，建筑物可能倒塌的总概率。统一的风险针对性的抗震设计的目标是要确保整个国家所有楼房因地震引起的倒塌风险应该有一个统一的可接受的水平，即使它们可能位于不同的地震区域和有不同的地震危险性。在中国进行建筑结构抗震设计是根据中国地震区划图。作为一种简化表达的地震危险，地震区划图确定的抗震设防烈度为每个地震地区的地面运动值以及相应的设计目的。目前中国的地震区划图定义在超过50年地震的概率为10% 的基础上（以下简称为设防级地震），而倒塌预防水平地面运动值由设防级别值推断。虽然目前中国的由地震引起的设计已经根据地震设防水平考虑到安全要求，以防止地震引起的倒塌，. .但由于地震机制的复杂性，它有时无法全面解释地震危险性的变化。具体而言，很可能在某些区域，在中国的建筑抗震设计规范推断的建筑物坍塌预防级地面运动值不能满足在50年内超越概率为2%的需要。因此，按照规范设计，在某些地区的建筑物可能有较高的地震引起倒塌的风险。此外，即使采用地震危险性分析准确定义地震预防级地面运动值，建筑结构的倒塌风险仍然不会如地理上均匀的遍布全国，因为遭遇一个大型地震（即，地震烈度超过预防倒塌水平的地震）的危险，不同地区是不同的。1997年以前，美国的地震区划基于在50年内地震超越概率10%映射。自1997年以来， 最大地震(MCE)对应于一个在50年超出2%的概率，已经被定义为美国地震区划的基线。最近，为了实现一个统一的在50年内1%的倒塌概率倒塌风险，一些调整已经应用到MCE地面运动。美国目前的地震区划图的发展为中国未来地震区划映射提供了一个很好的模型。本文首次提出基于IDA的倒塌易损性分析的基本概念。选择不同地震危险分析，二、三级城市具有相同的抗震设防烈度。对一个给定的钢筋混凝土(RC)框架结构的倒塌风险在三个城市进行了预测和比较。结果表明，虽然这三个城市具有相同的抗震设防烈度，但相同建设的倒塌风险在这三个城市有很大的不同。本文提出，需要更多的研究以制定统一的风险针对性的抗震设计方法。2基于IDA的倒塌易损性分析2.1基本流程根据国际开发协会，倒塌易损性分析涉及以下四个步骤：（一）提交一个结构模型的一组地震地面运动记录；（二）日益扩大每个地面运动多层次的强度；（三）实施非线性时程分析；（四）进一步统计分析得到的倒塌概率与强度水平。在一定的强度水平上，地面运动将导致结构倒塌的数量被称为。在这个强度级别的倒塌概率估计为。通过一步一步的强度级别缩放，对建筑物的结构完整序列的行为进行调查，是从弹性产生倒塌。同时，得到连续的倒塌概率对应的增量强度水平（参见图1(a)中所示的数据点）。假设一个合理的概率分布（如对数正态分布），措施(IM)所选择的强度对应结构倒塌的累积分布函数， 简称为倒塌易损性曲线，如图1(a)所示， 通过以下方式获得的统计方法，倒塌易损性曲线是一个合理的结构的抗倒塌性能的代表，它的可靠性取决于选择和通过在IDA地面运动记录的总数。FEMA695报告建议，地面运动记录的数量应大于20，以反映地震的随机性。. .图1倒塌易损性曲线。 （a）立体结构倒塌角度的条件概率；（b）抗倒塌能力角度的累积概率分布函数。2.2倒塌易损性曲线的概率的意义倒塌易损性曲线代表在给定值IM条件下的倒塌概率，记为P(倒塌|IM)（参见图1(a)），对于一个给定的地面运动记录值，地面运动的强度 一步一步增加，直到达到阈值强度IMcritica ，由地面运动该结构倒塌。此IMcritical被定义为结构进行地面运动的抗塌陷能力（表示为CRC）。对于一个给定的结构的CRC值， 标志着结构能够抵御的最高强度级别IMcritical的地面运动。CRC具有相同的单位对应IM。由于不同的地面运动记录到记录的不确定性， CRC也是一个随机变量。因此，倒塌易损性曲线也代表了累积CRC的分布函数。从上面的讨论中，在一个给定的强度水平（图1(a)），倒塌易损性曲线可以从倒塌的条件概率的角度理解，它也可以从CRC的累积概率分布（图1(b)）的角度理解。例如，图1(a)曲线中的A点（IM*，P(倒塌|IM*)），表示 在一个给定的强度IM*条件下的倒塌概率，而同样的A点(CRC*,P(CRCCRC*))在图1(b)中代表结构的CRC的概率不大于CRC*。3论倒塌风险的评估方法. .结构的抗倒塌能力可以表示为条件倒塌概率的形式或进行CRC倒塌易损性分析的概率分布。地震工程解决了如何评估和控制结构倒塌的风险，这需要考虑地面运动的需求和抗倒塌能力。地面运动的需求通过概率地震危险性分析的概率确定，记为P(IM)，在给定的一段时间，一个给定的建设工地遇到一个给定的强度地震。通过整合地面运动的需求与抗倒塌能力，结构倒塌风险用在一个Y年时期地震引起倒塌的总概率表示，计算方法如下：，（1）其中，在Y年中P的总倒塌的概率也就是地震引起的倒塌的风险；通过倒塌易损性分析，P（倒塌|IM）是受到一个有条件的给定强度地震结构倒塌概率；通过地震危险性分析，得到Ý年期间P(IM)的结构部位被一个给定的强度水平的地震击中的概率密度。考虑到地面运动的需求超过了结构的抗倒塌能力时，结构倒塌发生。式(1)可以以另一种方式表示，即：，（2）其中，P(CRC)表示CRC的概率密度函数，通过进行微分得到CRC的累积概率函数（附注：CRC和IM共享相同的物理意义，在上一节说明），P(IM>CRC)代表地震强度等级高于CRC击中建筑工地的概率（即，超过概率对应的CRC的强度水平），通过以下方式获得P(IM)执行积分运算。在附录中所示，（1）和（2）就倒塌风险的计算而言是等价的。4例子4.1结构布局选择图2中所示的钢筋混凝土框架结构说明倒塌风险的评估过程。六层大楼高度为22.6米，抗震设防类别为C，它位于抗震设防度7（其对应地面峰值加速度为0.10g，PGA对应在50年内超越概率10%，）和分类II的点。结构是按照中国规范建筑抗震设计规范(GB50010-2010)设计。在施等人的研究中，可以发现其抗震设计的详细说明。4.2倒塌易损性分析使用TECS（清华大学地震倒塌模拟）进行非线性有限元建模和IDA，开发一个基于通用有限元软件MSC的程序。MARC为复杂结构的倒塌模拟。倒塌易损性分析采用FEMA695报告中提出的22远场地面运动记录。谱加速度的基本周期Sa(T1)被选择作为强度测量。倒塌标准被定义为：结构失去其垂直的承载能力使得其无法为生命安全保持足够的空间。. .图2结构布局（单位：mm）。(a)平面；(b)立面框架图3钢筋混凝土框架的倒塌易损性曲线如图3所示，在离散的强度水平上，连续倒塌的概率通过IDA和标注“IDA点”得到。如果假定如图3所示的倒塌易损性曲线服从对数正态分布，概率分布的特征值可根据IDA的结果估计，即μ=-1.0257，σ=0.2596，其中μ是ln(CRC)的平均值，σ是ln(CRC)的标准偏差。因此，累积概率分布函数（图3）和CRC的概率密度函数（图4）分别 通过下面的公式得出。. .图4CRC的概率密度函数，（3），（4）4.3地震危险性的分析选择山西省蒲县市、山东省日照市和云南省墨江市比较上述不同地区的地震引起的结构倒塌风险。这三个地区的抗震设防度均为7度，但其实际地震灾害是不同的。三个地区地面运动PGA值对应的地震维修水平，地震设防水准和地震塌陷防治水平，根据中国的地震危险性特征区划，在表1中列出。三个强度水平被定义为超越概率，分别为在50年内的63%，在50年内的10%和在50年内的5%。表1列出的三个区域具有相同的PGA值地震设防水平，但地震维修水平和预防坍塌水平的PGA值不同。在这个分析中，由于以结构基本周期Sa(T1)的谱加速度作为地震强度的尺度，表1中的PGA值应该被转换为相应的Sa(T1)值，它的易损性分析的结果可用于预测倒塌风险。基于中国《建筑抗震设计规范》提供的设计反映谱，该变换如下：，（5）其中α(T1)的地震影响系数值对应结构的基本周期T1，α(T=0)是地震影响系数的值对应刚性系统的单自由度(SDOF)，这在理论上使α(T=0)等于。被调查的钢筋混凝土框架结构的基本周期T1等于0.9671s。Sa(T1)值也表示于表1中。在50年内经历超越概率代表的IM超出给定的测量强度地震的可能性，在建设现场至少50年一遇。因此，地震危险性曲线（即在50年超越概率与IM，记为E(IM)），必须满足以下两个相关的边界条件：（一），相应的E值(Sa(T1)=0)在Sa(T1)=0的边界应该等于100%，因为它几乎可以肯定建设点将受到至少一个超过Sa(T1)=. .0强度水平的地震；（二）在Sa(T1)=+∞的边界，相应的值E(Sa(T1)=+∞)应该等于0%，因为地震强度水平超出Sa(T1)=+∞在建设现场经历是不可能的。为了满足这些边界条件，也使拟合曲线接近Sa(T1)的值列于表1，地震危险性曲线嵌合式(6)。式(6)中的参数的值由以下两个步骤确定：（一）嵌合的值列于表1中Sa(T1)，以方程E(Sa(T1))=aSa(T1)b来取得的参数值a和b；（二）求解方程aSa(T1)=1.0，找到突破Sa(T1)的关键点。，（6）得到的地震危险性曲线如图5所示。三个地区的地震危险性曲线相交于设防水平强度，因为他们有相同的抗震设防烈度7。然而，强度级别以外的设防级别的强度显示着不同的E值(Sa(T1))。三个位置，山西省蒲县市经历超过预防水平特大地震的概率最高，而在云南省墨江市的概率最低。因为建筑物的倒塌主要是由强于倒塌设防级的特大地震引起，在不同地点的设计，大型地震灾害的差异绝对应该考虑。4.4倒塌风险的比较在所选不同地震危险性的三个地区，根据CRC规范的概率密度函数（图4）和地震危险性（图5），相同的钢筋混凝土框架结构的地震引起倒塌的风险采用式(2)评估。在50年内的倒塌总概率的数值列在表1的最后一排。这三个地区有相同的抗震设防度7，因此，根据中国“建筑抗震设计规范”，分布在三个地区的建筑物设计要求也相同。这意味着，建筑物对地震引起的倒塌有相同的抵抗力。然而，由于这三个地区不同的地震危害性，在他们的设计使用寿命中建筑物的实际倒塌风险有很大的不同。强度测量对应的CRC规范的概率密度函数的峰值如图4所示，一般是约1～2倍以上强度的地震防治塌陷措施（莆仙城大1.06倍，日照市大1.48倍和墨江市大1.87倍），这意味着，建筑物的倒塌主要由超过设防坍塌级地震的特大地震引起。当地面受到小于地震倒塌预防水平的地面运动时，倒塌风险是非常小的。上面讨论的三个地区，蒲县市具有最小的维修水平地震烈度，但有最大倒塌预防级别强度。因此，在50年内蒲县市拥有最大的倒塌总概率。墨江市则与此相反，有最大的地震维修强度和最小倒塌预防水平强度，地震彻底倒塌的概率仅是0.14%。表1地震灾害和倒塌的概率比较震区山西省蒲县市山东省日照市云南省墨江市抗震设防烈度777角度期间区划222危险特性区划ⅠⅡⅢ维修PGA/g0.01450.03420.0603Sa(T1)/g1.456×10-23.434×10-26.054×10-2筑城强度水平PGA/g0.10.10.1Sa(T1)/g1.004×10-11.004×10-11.004×10-1倒塌预防PGA/g016190.13440.1163Sa(T1)/g1.625×10-11.349×10-11.168×10-1在50年的总倒塌概率2.75%1.12%0.14%. .图5在50年中的超越概率和Sa(T1)5今后的抗震设计建议地震引起的结构倒塌安全评估，应该考虑到倒塌易损性分析和地震危险性分析两个结果，分别代表结构的抗塌陷能力和地震地面运动的需求。在设计使用寿命期间，建筑物彻底倒塌的概率被建议作为地震倒塌风险的评价指标。在本文中，描述和证明了评估倒塌总概率的过程。目前我国抗震设计规范，由于地震灾害的变化，现场到现场的倒塌风险有很大的不同。地震的危害是全方位的，尤其是大型地震，应考虑抗震设计。在抗震设计规范的更新版本中，美国已经开始考虑实际地震灾害坍塌安全的影响。为实现统一的倒塌概率估计，卢科等根据国家地震减灾计划(NEHRP)，建议修改抗震设计图的统一危险部分。在这个方面美国经验对中国抗震设计方法的发展是一个有用的模型。建筑结构倒塌安全统一风险针对性的抗震设计的目的是确保建筑结构在规定期间不管它们位于何处都有相同的倒塌风险，且倒塌风险可以被社会和经济接受。本文提出的倒塌风险评估方法，目前在抗震设计实践中的使用还不够发达。因此，推荐以下制定和实施统一风险针对性倒塌安全抗震设计的研究战略。（一）抗震设计区划根据预防坍塌级地震直接映射（例如，在50年中超越概率为2%），这是基于地震危险性分析的结果。相应的预防坍塌级地震地面运动值应该用于抗震设计。由于倒塌风险主要由特大地震（定义为超越崩溃预防级地震）的超越概率决定，相似的预防塌陷级地震的区域根据大型地震危险（也可被称为地震危险性分类）可以进一步细分。（二）预防塌陷级地震地面运动值和相应的结构荷载之间的关系用于抗震设计中应进行研究，开发一个可靠的抗震设计，确保坍塌预防级地震建筑物的倒塌安全。换句话说，应根据坍塌预防级地震区划图确定设计地震荷载。（三）根据地震危险性分类和地震设计荷载的前两个步骤，中国当前的抗震设计方法以及建筑抗震措施应通过倒塌易损性分析进一步定量评估和改进，直至统一倒塌概率实现。6结论本文提出统一风险针对性抗震设计的概念和评估过程。例如对位于不同区域具有相同防设水平和不同的地震灾害的建筑物倒塌风险进行分析。结果表明，目前中国的抗震设计方法，建筑物在设计使用寿命期间，不同地区之间倒塌的危险可能有很大的不同。本文提出需要更多的研究，以制定统一的风险针对性的抗震设计方法。. .附录提供下面的推导过程证明下列公式等价。，（1），（2）以方便的数学表达式(1)和(2)，概率函数被表示为，（7），（8），（9），（10）是在给定值的强度水平的条件倒塌概率，等于本文所讨论的CRC规范的累积分布函数。可以被视为结构的抗倒塌能力的概率等于CRC，这也是CRC规范的概率密度函数。因此，函数F(x)和f(x)应满足下面的公式：，（11）是在设计使用寿命期间建筑现场遇到地震强度等于IM的概率密度函数。是在设计使用寿命期间建设现场经历强度大于CRC的地震的可能性。因此，g(x)和G(X)满足下列公式：，（12）在部分整合式(1)中插入(12)式，得到下面的公式：，（13）在13式中当x=+∞时，F(x)=P(倒塌|IM)可被视为当建筑物受到IM=+∞地震的条件倒塌概率，因此它等于一。G(X)=P(IM>CRC)是建设点经历IM大于+∞. .的地震的可能性，因此G(X)=P(IM>CRC)等于零。同样地，当x=0，F(X)=P(倒塌|IM)可以被视为建筑物受到IM=0的地震的条件倒塌概率，因此，F(X)=P(崩溃|IM)等于零。G(X)=P(IM>CRC)是建设点经历IM大于0的地震的可能性，从而等于一。因此：，（14）将(11)式和(14)式代入(13)式，能得出下面的公式：，（15）因为函数f(x)=P(CRC)表示抗塌陷性能的概率密度函数，，（16）(16)式代入(15)式可得，（17）式(1)和式(2)的等价式已被证明。这项工作是由中国国家自然科学基金（批准号：90815025，51178249）支持，清华大学研究基金（批准号：2010Z010012010THZ02-1）和新世纪优秀人才组织（编号：NCET-10-0528）支持计划。1YeLP,QuZ,LuXZ等，建筑结构倒塌防治，汶川大地震的教训（中国）。J栋结构，2008，29(4)：42-50；2叶列平，陆新征，李彦大型地震中建筑结构的设计目标和倒塌预防。地震工程EngngVIB2010,9(2):189-2003陆新征，叶平。结构系统的抗地震倒塌能力研究（中国）。抗震改造工程，2010,32(1):13-184ZareianF,KrawinklerH倒塌和坍塌安全设计的概率的评估。地震工程结构力学，2007,36(13):1901-19145ShiW,YeLP,LuXZ等有不同的抗震设防水平筋混凝土框架结构的抗倒塌能力研究（中国），工程力学，2010,28(3):41-486NicolasL,EllingwoodDR,RonaldOH等VamvatsikosD,CornellCA.增量动态分析，地震工程结构力学，2002,31(3):491-51477NicolasL,EllingwoodBR,RonaldOH等风险目标与美国当前的抗震设计图。. .In：2007年SEAOC公约“论文集，20078LiY,YinYJ,EllingwoodBR等轻型框架木结构基于性能的地震工程的统一的风险基准与统一的危险。地震工程结构力学，2010,39(11):1199-12179GB50011-2010建筑抗震设计规范图（中国），201010GaoMT,LuSD下一代地震区划图的讨论（中国）。地震防灾科技，2006,1(1):1-611FEMA695房屋抗震性能因素的定量分析。加利福尼亚州，200912GeYB概率定理与数理统计（中国）。北京：清华大学出版社，200513McGuireRK概率地震危险性分析与地震设计：关闭循环。公牛地震学会AM，1995,85(5):1275-128414LuXZ,LinXC,MaYH等数值模拟因地震混凝土建筑物倒塌。在第十四届世界地震工程会议，北京，2008年10月12-17日15LuXZ,YeLP,MiaoZW等建筑抗震的弹塑性分析（中国）。北京：中国建筑工业出版社，2009年16LiY,LuXZ,GuanH等一种改进的带力钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌设计方法。工程结构体，2011,33(10):2931-294217LuX,LuXZ,ZhangWK等超高层建筑受到极其强烈的地震的坍塌模拟。中国科学：技术科学，2011,54(10):2549-256018MiaoZW,YeLP,GuanH等模式评价和传统的框架-剪力墙结构静力弹塑性分析评价。高级结构工程，2011,14(5):815-83619TangBX,LuXZ,YeLP等中国学校的钢筋混凝土框架结构抗震设计类别B和C坍塌性评价，地震工程VIB2011,10(3):369-37720CECS160:2004基于性能的建筑物抗震设计的一般规则（中国），2001年. .时光荏苒，感谢教给我人生道理的老师。结语：. ..'