7、2上部结构设计

2上部结构设计

2.1设计依据

2.1.1工程设计基准期

本工程设计的基准期为50年。 2.1.2．自然条件 1）、气象资料

最冷月平均8.30C，最热月平均29.50C，极端最高40.00C，极端最低 2.40C。 2）、基本风压： w0=0.50 kN/m2，C类地形。常年主导风向，东南风。 3）、主要建筑材料：

砼：C20，C25，C30；钢筋：HPB235、HRB400。 外墙和隔墙材料：加气混凝土砌块。 外墙装修：墙面砖或马赛克。 门窗：木夹板门，铝合金窗或钢窗。 4）、建筑抗震设防烈度为7度，场地土为Ⅱ类 5）、工程地质资料：

第一层：耕土，灰色，由软塑状粘性土组成，平均厚度0.5m，qsa=9kPa； 第二层：淤泥质土，深灰色，流塑，含少量粉细砂，平均厚度2.5m，qsa =0kPa； 第三层：粘土，黄色，流-软塑，含少量粉细砂，平均厚度1.6m，qsa =15kPa；

第四层，中砂，灰黄色，松散，饱和，颗粒均匀，底部成稍密状，厚度2.6m，qsa =0kPa； 第五层：粘土，褐红色，可塑，含少量粉细砂，平均厚度2.3m，qsa =25kPa； 第六层：中砂，灰白色，稍密，饱和，颗粒不均，平均厚度1.6m，qsa =16kPa；

第七层：粉质粘土，灰黑色，可塑，含多量粉砂，含多量朽木，平均厚度0.6m，qsa =25kPa； 第八层：粘土，褐红色，硬塑，含少量粉细砂，为原岩风化残积土，平均厚度6.6m，qsa =40kPa,qpa=2100kPa；

第九层：粘土，褐红色，坚硬，含少量粉细砂，为原岩风化残积土，平均厚度0.7m，qsa =45kPa,qpa=2800kPa；

第十层：粉砂质泥岩，褐红色，强风化，裂隙发育，岩芯破碎，呈短柱状、块状，下部夹中等风化岩薄层，平均厚度11.3m，qsa =70kPa，qpa=4500kPa；

地下水位在地面以下2m，对混凝土无侵蚀性。

6）建设前期条件

已经进行了场地平整，给水、排水、供电、通讯、供煤气与城市系统连接。 2.1.3 设计要求

工程所在地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类。 2.2 结构方案选型

2.2.1上部结构体系选择、结构布置及计算单元 1）.上部结构体系

由于该结构高度为16m，抗震设防烈度为7度，根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）表6.1.1现浇混凝土房屋适用的最大高度：混凝土房屋架结构适用最大高度为60m，框架-抗震墙结构适用最大高度为130m，抗震墙结构适用最大高度为140m，框架核心筒结构适用最大高度为150m，筒中筒结构适用最大高度为180m。本建筑16m，以上结构体系都适用于本建筑，但从受力及经济因素考虑，框架结构较为合理。因此本建筑最终采用钢筋混凝土框架结构。 2）.结构布置图详见结构布置。

3）.计算单元取1/1轴单榀框架为计算单元 2.2.2 基础选型

根据建筑处的地质情况，承载力第四层是承载力很强的中等风化花岗岩，初步确定基础采用高预应力管桩比较适合。 2.2.3 特殊处理：

根据《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002），现浇钢筋混凝土框架结构伸缩缝间距不宜超过55m。本工程长度82.5m?55m，但考虑到建筑的使用要求和立面的效果，以及防水处理困难等，目前常采用不设伸缩缝；特别在地震区，由于缝将房屋分成几个独立的部分，地震时常因为互相碰撞而造成震害。因此，目前的总趋势是避免设缝。并从总体布置上或构造上采取一些相应的措施来减少温度收缩和体形复杂引起的问题。为解决混凝土收缩可能引起的裂缝，可考虑在施工阶段每隔30～40m设置一道后浇带，后浇带宽1.0m；为解决温度变化可能引起的裂缝，屋面还可加强保温、隔热措施，楼板可配置分布钢筋。

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2.2.4 结构用材料

梁板的混凝土强度等级用C30； 柱的混凝土强度等级用C30；

梁柱钢筋等级除箍筋和拉筋为HPB235外，其余均为HRB400。 2.3结构基本尺寸确定及截面几何特性计算 2.3.1框架计算简图

框架柱嵌固与基础顶面，框架梁与柱刚接，由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，室内外高差为-0.450m，基础顶面至室外地坪通常取-0.500m,故基顶标高至±0.000的距离定为-0.950m，故底层柱高为5.25m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），由此可绘出框架的计算简图如2.1所示。

图2.1 计算简图

2.3.2 框架梁截面尺寸初选

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》6.3.1得

截面高度：h?(1/8~1/18)L?(1/8~1/18)?6900?862~383mm 取h?500mm

截面宽度：b?(1/2~1/3)h?(1/2~1/3)?500?250~167mm

取b?250mm

同理： 对l=4500mm 取h=450mm , b=250mm l=2100mm 取h=300mm, b=250mm 2.3.3 框架柱截面尺寸初选

底层柱轴力估算：

假定结构每平方米总荷载设计值为12kN,则底层中柱的轴力设计值约为： N?12?4.5?4.5?4?972kN

若采用C30混凝土浇捣，由《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）差得

fc?14.3MPa。假定柱截面尺寸b?h?450mm?450mm，则柱的轴压比为：

??N972000??0.43 fcbh14.3?450?450故确定取柱截面尺寸为b?h?450mm?450mm。边柱截面取和中柱一样为

b?h?450mm?450mm。

为简化施工，各柱截面从底层到顶层不改变。

2.3.4 板的厚度初选

根据《混凝土结构设计》（GB50010-2002）10.1.1得 楼板：h?11l短跨??4500?82mm,实际取h?120mm， 5050屋面板：取h?120mm。

2.3.5 框架梁、柱线刚度与框架的抗侧刚度

框架梁混凝土强度等级采用C30。，考虑现浇楼板参与工作，对中框架梁

Ib?2.0I0，I0 为框架梁按矩形截面计算的惯性矩。框架梁刚度计算：梁采用C30

混凝土，E=30*106KN/m2

边跨梁：

i边?EI/l?3.0?107?2?0.25?0.53（/12?6.9）?2.3?104kN?m

中跨梁：

i中?EI/l?3.0?107?2?0.25?0.353（/12?2.1）?2.6?104kN?m

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底层柱：

i底?EI/l?3.0?107?0.454（/12?5.25）?2.0?104kN?m 标准层柱：

i标?EI/l?3.0?107?0.454（/12?3.9）?2.6?104kN?m

'令i底?1.0，则其余各杆件的相对线刚度为：

i'?2.3?104（/2.0?104）?1.15

边i'?2.6?104（/2.0?104）?1.3 中i'?2.6?104（/2.0?104）?1.3 标如图2.1所示。

侧移刚度D计算见表2.1，其中： 一般层：边柱K?i1?i2i?i?i?iK，中柱K?1234，?? 2ic2?K2ic 底层：边柱K?12ii1i?i0.5?K，中柱K?12，?? D??2c

2?Khicic 表2.1 框架抗侧移总刚度计算表层号柱别柱高 m（×10）4柱线刚度KN/m柱i根数b（KN/m（×104）右梁左梁ib上02.32.62.302.32.62.302.32.62.302.32.62.3ib下iib下b上iK＝?i?＝02.5??KK（首层）（首层） bcK2ic2?K（一般层）D＝（一般层）K＝b?i?＝12KH2(104kN.m)∑D楼层侧移刚度c??104kN/m234首层ABCDABCDABCDABCD3.93.93.93.93.93.93.93.93.93.93.93.95.255.255.255.252.62.62.62.62.62.62.62.62.62.62.62.622222020202020202020202020202020202002.32.62.302.32.62.302.32.62.300002.32.62.302.32.62.302.32.62.302.32.62.302.32.62.302.32.62.302.32.62.3000000.881.881.880.880.881.881.880.880.881.881.880.881.152.452.451.150.310.490.490.310.310.490.490.310.310.490.490.310.520.660.660.520.631.001.000.630.631.001.000.630.631.001.000.630.460.580.580.4645.0745.0745.0729.79