西安中海大厦写字楼结构设计.doc

西安中海大厦写字楼结构设计前 言毕业设计是大学本科阶段教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习运用阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。我的题目是西安中海大厦写字楼设计。本设计工程地点位于西安市高新区高新四路南端路东，建筑总高度为50.1m。一层主要为门厅、大堂、值班室、休息室、工作人员办公室等，层高为4.2m；二至四层主要为中小型办公区；五至十二层为高级会议办公区；二至十二层层高均为3.9米。总建筑面积约为19450m2. 本设计工程采用框架-剪力墙结构，此结构形式具有结构布置灵活、易形成较大空间的特点，又具有较大的抗侧移刚度，融合了框架和剪力墙的优点，不仅能很好的发挥框架结构变形性能好的特点，又能充分利用剪力墙的抗震性能来承担大部分侧向力，控制过大的侧向变形，大大地提高了建筑的稳定性和抗震能力。总体设计内容分为建筑设计、结构设计和和施工图设计三部分。每一部分都依据毕业设计任务书的要求和现行规范并根据实际情况来设计。建筑设计力求平面布置协调美观，满足各空间功能上的使用要求并严格按照高层民用建筑设计防火规范设计。结构设计主要是保证框架梁、柱和剪力墙的截面选型和设计满足建筑功能的要求，同时还要保证框架和剪力墙协同工作，共同承受竖向荷载和水平荷载的作用。施工图设计主要是生成建筑和结构的施工图，是主要的设计成果。框架-剪力墙结构的适用范围广，1040层的高层建筑均可采用这类结构体系，并且被广泛的应用于高层办公楼建筑中。我选择西安中海大厦写字楼设计作为毕业设计题目的原因有以下两点：首先，该写字楼是13层的框架-剪力墙结构，包括了框架、剪力墙这两种结构形式，而框架-剪力墙结构是这两种结构形式的综合应用，我可以全面地把所学土木工程专业知识在此得到加强、巩固；其次，写字楼在现代社会起着举足轻重的地位，随着我国社会经济的发展，写字楼建筑也在不断的发展着。写字楼建筑在某种程度上是一个城市建筑经济的代表，写字楼建筑对建筑外观、功能的要求很全面。写字楼在今后相当长的一段时间内都将在建筑行业中处于重要的位置。毕业设计的一个学期里，在指导老师的指导下，经过资料查阅、外文翻译、设计计算和论文撰写，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解，巩固了专业知识，提高了综合分析、解决问题的能力。在进行内力组合的计算时，进一步了解了Excel。本结构计算选用一榀框架、一片剪力墙为计算单元，采用手算的简化计算方法，其中计算框架在竖向荷载下的内力时使用的是弯距二次分配法。本设计主要通过工程实例来强化大学期间所学的知识，建立一个完整的设计知识体系，了解设计总过程，通过查阅大量的相关设计资料，提高自己的动手能力。在绘图时熟练掌握了AutoCAD、PKPM、等设计软件，以上所有这些从不同方面提高了我的专业素养。框剪结构设计的计算方法复杂，工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于经验的匮乏和时间的仓促,难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。2312015届土木工程专业毕业设计第1章 工程概况1.1项目名称 西安中海大厦写字楼1.2项目地点西安市高新区高新四路南端路东1.3项目简介西安中海大厦写字楼为商务型写字间，拥有优质办公环境，主要服务对象为商业企业。1.4设计基本要求1.认真贯彻“适用、安全、卫生、经济”的基本要求。2.进一步掌握建筑设计的内容、步骤，充分考虑影响设计过程中的各种因素。 3.了解和运用建筑设计有关规范和规程。4.认真和正确绘制设计图及编写说明书。1.5设计条件1.建筑条件：结构类型：框架剪力墙结构；建筑类别：一类；结构设防分类：丙类；结构安全等级：二级；建筑防火等级：二级。2. 建筑层数与层高a.层数：12层b.层高：首层层高宜为3.94.2m，标准层层高宜为3.34.0m，顶部突出楼梯、电梯机房宜为2.73m。3. 建筑规模以高级办公区为准，规模自定4. 房间组成与面积要求主要房间有：门厅、大堂、中小型办公室、会议室、高级办公区、休息室、仓库、公共卫生间等，总建筑面积自定。1.6设计内容1建筑方案设计与初步设计：根据使用功能及条件，确定建筑方案，进行初步设计，绘出平、立、剖面草图。 2建筑施工图设计：在初步设计基础上，绘制建筑施工图。设计深度应满足施工、安装及预算要求，图面应详尽表现建筑物的各有关部分。内容包括：平面图、剖面图、立面图、屋顶平面图、建筑构造详图、门窗明细表、建筑用料说明表。 3写建筑设计说明书：主要内容包括工程概况及设计依据和设计原则；平面设计、立面设计、剖面设计、交通部分、无障碍设计及防火、节能设计、构造设计等的设计意图及方案说明第2章 建筑设计部分2.1建筑构思西安中海大厦写字楼属于写字楼建筑，作为与社会经济密切相关的公共商务建筑，由于在建设中受地理、社会、文化、技术、经济等因素的影响，被界定为一种在社会经济水平意义上具有代表性的商务公共空间。本高层商务写字楼根据设计要求及各方面影响因素，地上12层，无地下室。1层主要为管理用房、服务用房、办公室，24层主要为中小型办公室、会议室，5层及以上均为高级办公区和服务用房。防火设计：划分防火分区，按防火间距设置消防楼梯，消防楼梯均设置防烟楼梯间，按规范要求设置楼梯宽度及出口宽度，疏散口处有一定的缓冲地带。 防潮、保温设计：采用聚氯乙烯防水卷材作为防水层，90厚发泡聚苯板作为保温层，上人屋面。楼层的做法采用细石混凝土与防水材料结合使用。2.2工程概况及设计依据2.2.1工程概况工程名称西安中海大厦写字楼工程地点西安市高新区高新四路南端路东总建筑面积19450m2建筑高度50.55m建筑地上层数13层结构类型框架-剪力墙结构建筑类别高层商务建筑结构安全等级二级建筑耐火等级二级设计使用年限50年抗震设防烈度8度西安中海大厦写字楼，主体十二层，钢筋混凝土框架剪力墙结构，梁板柱均为现浇，建筑面积约为19500平方米，建筑平面主体为方形，主体长度为45米，宽度为36米。该写字楼分为公共服务区、中小型办公区、高级办公区，其中公共服务区位于一层，中小型办公区位于二四层，高级办公区位于五十二层，一层层高为4.2米，二至四层为3.9米，五至十二层为3.9米，顶部楼梯间、电梯机房为3.0米，建筑室内外高度差为0.45米。2.2.2设计依据建筑用料及做法（陕09J）高层民用建筑设计防火规范（GB50016-2014）建筑设计防火规范（GB50016-2014）民用建筑设计通则（GB50352-2005）建筑结构制图标准（GB/T50105-2010） 公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）房屋建筑制图统一标准（GB50001-2010）办公建筑设计规范（JGJ 67-2006）西安中海大厦写字楼任务书（2015）2.3平面、立面、剖面及交通部分设计2.3.1 平面设计建筑平面一般要满足使用的合理性，技术的安全性，建设的经济性，环境的整体性四个方面要求。平面形状应简单、对称、规则，以减少地震灾害的影响。根据建筑物场地要求，结合建筑使用功能，一般选用规则、紧凑、易于功能实现的平面建筑形式。在平面布置时应力求对称。本设计综合考虑建筑的周围环境、整体规划、功能使用要求、建筑防火、日照要求、建筑造型力求简洁适用，平面基本采用矩形，尽可能紧凑、完整。综合考虑，本设计采用矩形平面设计形式。为了方便、快速的疏散人流，共设置4个出入口，建筑物东、西、北面设有三个中型出入口，南面设有一个大型出入口。这种结构造型符合简单、对称、规则的原则。一楼设有宽阔的门厅、大堂、休息区，给人感觉更为开阔，且布置简洁，功能齐全。整个建筑物的主体采用玻璃幕墙，使房间都有很好的采光条件，这样的建筑使用起来会使人更明亮舒适。此写字楼的主要功能房间有公共服务区、中小型办公区、高级办公区等。公共服务区一层主要为公共服务区，有管理用房、服务用房、办公室。中小型办公区 中小型办公区位于二四层，由于采用中型办公室和小型办公室结合布置充分利用产地空间，中小型办公室均为对称设置且布置玻璃幕墙，所以具有良好的采光通风条件。为了体现办公室的商务氛围，进入办公室的门洞宽度取1500mm的玻璃门。高级办公区高级办公区位于五十二层，由于采用大空间设计，可由业主根据自己的需求进行办公区设计。而且大面积的玻璃幕墙给人一种眼前一亮的感觉。 2.3.2 剖面设计建筑剖面设计主要内容是确定建筑物在垂直方向上的空间关系，重点解决建筑物各部分高度、建筑层数、建筑空间的组合，以及建筑剖面中的结构和构造关系等问题。建筑底层层高为4.2m，其余各层层高为3.9m，建筑室内外高度差为0.45m。门窗的高度满足高层建筑混凝土结构技术规程的要求。基础为桩筏基础。屋顶作为建筑顶部重要的维护结构，要有良好的防水、排烟、防渗漏及保温性能，屋面排水有组织排水（挑檐外排水法），有利于雨水顺利排下，以免积水过多，造成危害。2.3.3 立面设计立面设计是结合建筑内部空间、外部环境、功能要求和技术要求，运用建筑造型和立面构图的规律进行设计。建筑立面设计内容就是确定各个部分的尺寸大小、比例关系及材料色彩等，并通过形、面、线的变化等达到外形统一与变化，以及内部空间与外形协调统一。因本设计为商务写字楼，所以体型设计较为简单，采用对称式布局:建筑有明显的中轴线，主体部分位于线上，从平面和体型上突出建筑显得肃穆庄严。强烈的竖线条使建筑显得高大挺拔、简洁明快。采光要求上，一层窗的大小按采光要求，根据窗地比确定，二至十二层采用玻璃幕墙，综合考虑了效果、节能等的要求。除剪力墙外，外墙墙体根据轻质、保温、隔热的原则采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。外侧滚涂涂料，粘贴瓷砖，以避免墙体受潮而影响墙体隔热、保温性能，且使其美观大方。内墙：蒸压粉煤灰加气混凝土砌块（240mm）。并考虑办公室及会议室的墙体应具有隔声性能，卫生间的墙体应有防水防潮性能等。屋顶四周设有1500mm高的女儿墙。楼梯、电梯的设计根据高层民用建筑设计防火规范的要求，设置了防烟楼梯间。楼梯的宽度、平台梁的跨度也满足规范要求。由于设置了电梯及上人屋面的缘故，所以在顶层有一个局部突出的电梯机房和楼梯间，在立面中看起来比较有美感，使整栋建筑比较有活力，更加引人注目。2.3.4 交通部分、防火、防烟、节能及无障碍设计本设计的垂直交通采用电梯为主，楼梯为辅。电梯、楼梯的位置、数量满足正常使用和安全疏散的要求。高层民用建筑设计防火规范以建筑性质分区：一类建筑的防火分区应为1000m2；二类普通高层住宅防火分区应为1500m2，地下室应为500m2。每个防烟分区的建筑面积不宜大于500m2，防烟分区不宜跨越防火分区。高度超过32m的公共建筑应设置消防电梯，并设置前室，公共建筑大于6m2。由于本建筑每层建筑面积均超过了1500m2，故每层划分为两个防火分区，以电梯侯梯厅分隔。主体共设有直达12层的4部载客电梯和2部载客电梯，位于主楼中部；设有2部楼梯均设置防烟楼梯间，分别位于主楼的东西两侧和中部，满足防火疏散通道应小于30米间距的要求；走廊净宽2160mm，满足人数1/100的疏散要求。在安全通道处有明显的疏散标志，各层均设有手动、自动报警器及高压灭火水枪。本工程耐火等级为二级，为减少火灾发生的可能性，建筑的内部装修、布置均应做到难燃烧，降低火势蔓延速度。公共安全出口设有四个，方便了人员疏散。西安市属于寒冷地区，应满足冬季保温要求，夏季防热。玻璃幕墙、外墙和屋面保温材料均满足节能设计标准且起到节能作用。为方便残疾人的出入，本建筑进行了无障碍设计，即在底层入口处设置了残疾人坡道，并在每层设置了残疾人专用卫生间。2.4 建筑构造设计本构造设计均从陕09J图集中选取。2.4.1 散水-水泥砂浆面层散水散2：1. 20厚1:2水泥砂浆抹面2. 素水泥一道（内参建筑胶）3. 60厚C15混凝土4. 150厚3:7灰土垫层，宽出面层3005. 素土夯实向外坡4%补充说明：1. 散水宽度为1500mm；2. 混凝土每隔6m设伸缩缝一道，缝宽20mm，散水与外墙间设通长缝，缝宽10mm，沥青砂浆嵌缝。2.4.2 室外台阶-铺地砖面层台阶台3：1. 10厚铺地砖面层，1：1水泥细砂浆勾缝2. 撒素水泥面（洒适量清水）3. 20厚1:3干硬性水泥砂浆粘结层4. 素水泥浆一道(内掺建筑胶)5. 60厚C15混凝土（厚度不包括踏步三角部分），台阶面外坡1%6. 300厚3:7灰土垫层分两层夯实7. 素土夯实2.4.3 地面 门厅、走廊磨光花岗石地面（地35 250mm厚）：1. 20厚磨光花岗石板，稀水泥浆擦缝 2. 撒素水泥面（洒适量清水） 3. 20厚1：3干硬性水泥砂浆结合层(内掺建筑胶) 4. 水泥浆一道(内掺建筑胶)5. 60厚C15混凝土垫层 6. 150厚3:7灰土 7. 素土夯实办公室陶瓷锦砖地面（地30 235mm厚）：1. 5厚陶瓷锦砖铺实拍平，干水泥擦缝 2. 撒素水泥面（洒适量清水） 3. 20厚1：3干硬性水泥砂浆结合层(内掺建筑胶) 4. 60厚C15混凝土垫层 5. 150厚3:7灰土 6. 素土夯实卫生间陶瓷锦砖地面(有防水）（地31 147mm厚）：1. 5厚陶瓷锦砖铺实拍平，干水泥擦缝 2. 撒素水泥面（洒适量清水） 3. 30厚1：3干硬性水泥砂浆结合层(内掺建筑胶) 4. 1.5厚非焦油聚氨酯防水涂膜，四周翻起150 5. 50厚水泥砂浆找坡层，最薄处20mm厚，坡向地漏，一次抹平6. 60厚C15混凝土垫层 7. 素土夯实2.4.4 楼面卫生间等需进行防水处理的房间陶瓷锦砖楼面（有防水）（楼41 92mm厚）：1. 10厚陶瓷锦砖铺实拍平，干水泥擦缝 2. 撒素水泥面（洒适量清水）3. 30厚1：3干硬性水泥砂浆结合层 4. 1.5厚非焦油聚氨酯防水涂膜 5. 50厚1：3水泥砂浆找坡 6. 100厚现浇钢筋混凝土楼板 走廊、门厅、楼梯间磨光花岗石楼面（无垫层）（楼48 40mm厚）：1. 20厚磨光花岗石板 2. 撒素水泥面（洒适量清水） 3. 20厚1：3干硬性水泥砂浆结合层 4. 水泥浆一道(内掺建筑胶)5. 100厚现浇钢筋混凝土楼板 其余房间陶瓷锦砖楼面（无垫层）（楼43 25mm厚）：1. 5厚陶瓷锦砖铺实拍平 2. 撒素水泥面（洒适量清水） 3. 20厚1：3干硬性水泥砂浆结合层 4. 水泥浆一道(内掺建筑胶)5. 100厚现浇钢筋混凝土楼板 2.4.5 外墙面加气混凝土砌块墙饰面砖墙面（外23 27mm厚）：1. 1:1专用水泥砂浆（细砂）勾缝2. 粘贴10厚外墙瓷砖，在砖背面满涂5厚1:2.5专用水泥粘结砂浆3. 9厚1:3水泥砂浆抹平扫毛 4. 3厚专用聚合物水泥砂浆底面刮糙5. 喷湿墙面混凝土墙饰面砖墙面（外22 22mm厚）：1. 1:1专用水泥砂浆（细砂）勾缝2. 粘贴10厚外墙瓷砖，在砖背面满涂5厚1:2.5专用水泥粘结砂浆 3. 9厚1:3水泥砂浆抹平扫毛 4. 3厚专用聚合物水泥砂浆底面刮糙5. 刷聚合物水泥浆一道2.4.6 内墙面加气混凝土砌块墙（普通内墙）水泥砂浆涂料墙面（内1 16mm厚）：1. 刷（喷）内墙涂料2. 6厚1:2.5水泥砂浆抹面，压实赶光3. 10厚1:3水泥砂浆打底空心砖墙（卫生间内墙）水泥砂浆涂料墙面（内1 16mm厚）：1. 刷（喷）内墙涂料2. 6厚1:2.5水泥砂浆抹面，压实赶光3. 10厚1:3水泥砂浆打底混凝土墙水泥砂浆涂料墙面（内2 16mm厚）：1. 刷（喷）内墙涂料2. 6厚1:2.5水泥砂浆抹面，压实赶光3. 10厚1:3水泥砂浆打底4. 刷素水泥浆一道（内掺建筑胶）2.4.7 踢脚及墙裙踢脚：踢3：水泥砂浆踢脚（混凝土墙）1. 8厚1:2.5水泥砂浆罩面压实赶光2. 10厚1:3水泥砂浆打底扫毛或划出纹道3. 水泥浆一道甩毛（内掺建筑胶）补充说明：1. 此踢脚厚18mm踢2：水泥砂浆踢脚（抹灰面砖墙）1. 8厚1:2.5水泥砂浆罩面压实赶光2. 10厚1:3水泥砂浆打底扫毛或划出纹道补充说明：1. 此踢脚厚18mm墙裙 ：裙3：水泥砂浆墙裙（混凝土墙）1. 6厚1:2.5水泥砂浆罩面压实赶光2. 10厚1:3水泥砂浆打底扫毛 3. 水泥浆一道（内掺建筑胶）补充说明：1. 此墙裙厚16mm2. 墙裙高度由设计人定，并在施工图中注明3. 墙裙厚度应与墙面抹灰面平，不相同时可调整底层抹灰厚度裙4：水泥砂浆墙裙（加气混凝土砌块墙）1. 5厚1:2.5水泥砂浆压实抹光2. 5厚1:0.5:2.5水泥石灰膏砂浆木抹子抹平 3. 8厚1:1:6水泥石灰膏砂浆打底扫毛 4. 刷（抹）界面剂一道（墙面先用水湿润）补充说明：1. 此墙裙厚18mm2. 墙裙高度由设计人定，并在施工图中注明3. 墙裙厚度应与墙面抹灰面平，不相同时可调整底层抹灰厚度2.4.8 顶棚棚12：板底抹水泥砂浆顶棚（现浇混凝土楼板）1. 喷（刷）面浆饰面2. 6厚1:3水泥砂浆抹面，压实赶光3.10厚1:3水泥砂浆打底扫毛或划出纹道4. 素水泥浆一道甩毛（内掺建筑胶）5. 现浇钢筋混凝土板2.4.9 屋面上人保温屋面：屋5：铺地砖面层屋面（二道聚氯乙烯防水卷材设防，有保温，上人) 1. 10厚陶瓷锦砖用3厚1:1水泥砂浆（加建筑胶）粘贴，缝宽5用1:1水 泥砂浆（加建筑胶）勾缝 2. 25厚1：3水泥砂浆（加建筑胶）找平层 3. 3厚麻刀灰隔离层 4. 1.2厚聚氯乙烯（PVC）防水卷材两道 5. 25厚1：3水泥砂浆找平层 6. 90厚发泡聚苯板保温层 7. 1：6水泥焦渣找坡最薄处30厚 8. 120厚现浇钢筋混凝土屋面板不上人保温屋面：屋1：水泥砂浆面层屋面（二道聚氯乙烯防水卷材设防，有保温，不上人)1.20厚1:2.5水泥砂浆保护层，每一米见方半缝分格 2.1.2厚聚氯乙烯（PVC）防水卷材两道 3. 25厚1：3水泥砂浆找平层 4. 90厚发泡聚苯板保温层 5. 1：6水泥焦渣找坡最薄处30厚 6. 120厚现浇钢筋混凝土屋面板2.4.10 落水管选用直径100白色PVC-U管2.4.11 玻璃幕墙第3章 结构设计提纲3.1工程概况工程名称西安中海大厦写字楼工程地点西安市高新区高新四路南端路东总建筑面积19500m2建筑高度50.1m 建筑地上层数12层建筑地下层数无结构类型框架-剪力墙结构基础类型桩筏基础建筑类别高层商业建筑建筑抗震设防类别丙类结构安全等级二级建筑耐火等级二级设计使用年限50年抗震设防烈度8度设计地震分组第一组建筑场地类别类场地地面粗糙度B类基本风压0.35KN/m2基本雪压0.25KN/m23.2设计依据3.2.1 设计规范：混凝土结构设计规范（GB 50010-2010）建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）建筑结构荷载规范（GB 50009-2012）建筑地基基础设计规范（GB 50007-2011）建筑结构可靠度设计统一标准(GB50068-2001)建筑工程抗震设防分类标准(GB 50223-2008)高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2010)工程结构可靠性设计统一标准（GB 50153-2008）建筑结构制图标准（GB/T50105-2010）湿陷性黄土地区建筑规范（GB50025-2004）西安中海大厦写字楼任务书（2015）3.2.2 地质勘察报告：场地内各土层由上而下依次为： 杂填土：层厚0.31.2米，层底标高-1.650.26米，该土层含砖瓦块，混凝土块、小石子及植物根须等。fak=190kPa。 黄土状土：层厚为45.2米，层底标高为-5.95-4.46米，土质不均匀，上部1.50米含水量比下部小，强度比1.50米以下高。层面下1.5米以上，fak=140kPa。1.5米以下，fak=100kPa。 粉质粘土：层厚为2.73.6米，层底标高为-9.55-7.46米。fak=100kPa 粉土:分布整个场地，最大揭露厚度3.70米，fak=420kPa 勘察区属季节性冻土区，标准冻土深度小于0.6m。此外，拟建场地及附近未发现不良地质现象。3.2.3 结构设计等级：建筑结构的设计使用年限50年。建筑抗震设防类别：标准设防类（丙类）。根据建筑物的抗震设防类别、总高度和结构类型，由建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）中的表6.1.2查得，结构抗震等级框架为二级，剪力墙为一级。建筑结构安全等级为二级，混凝土环境类别地上为一类。地基基础设计安全等级为乙级。3.2.4 抗震设计参数抗震设防烈度为8度，设计基本加速度值0.20g，设计地震分组为第一组，类场地，特征周期 =0.35s。3.3结构体系的确定3.3.1 结构体系的选择在西安地区，抗震设防烈度为8度，建筑物高度超过32m，层数大于8层，为满足抗震需要，宜采用框架-剪力墙结构体系。为使框架和剪力墙协同工作，充分发挥框架结构“平面布置灵活”和剪力墙“侧移刚度大”的特点，在框架结构中加入一定数量的剪力墙，使剪力墙承担大部分的水平荷载，而框架主要承担竖向荷载，以确保结构的整体性和稳定性。3.3.2 结构布置（1）结构平面布置在高层建筑的一个独立单元内，结构的平面形状应简单、规则，刚度、承载力分布均匀。所以在此设计中采用简单规整的“矩形”平面布置形式，L =45m，B =36m,L/B =1.255.0,满足8度抗震设防烈度的限值。（2）结构竖向布置：建筑立面、剖面应力求规则，结构侧移刚度沿高度均匀变化，抗侧力构件的截面和材料等级应自下向上逐渐变小，以避免抗侧力构件的承载力突变。在设计中，一般竖向分段改变构件尺寸和混凝土强度等级，规范规定：每次变截面时，柱减少50mm，剪力墙减少50mm,混凝土等级降低一级，而且墙、柱、混凝土等级应该错层布置减少。但在此设计中，由于层数不高，为了方便计算，墙、柱等级同时减少，边柱尺寸不变，中柱减少幅度为150 mm。（3）柱网布置及承重方案：图3-1柱网、剪力墙布置图(mm)柱网平面布置如图3-1（柱网、剪力墙布置图）所示。本设计采用大柱网，而且梁、板、柱均为混凝土现浇，楼面走廊处为单向板，边跨为双向板。同时考虑到地震作用的影响，竖直、水平方向均采用双向框架承重。（4）剪力墙的布置由于框架-剪力墙应设计为双向抗侧力体系，故应在设计时，结构两个主轴方向均布置剪力墙。剪力墙的布置应符合规范要求，宜均匀布置在建筑物的周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化较大或恒载较大的部位；且使纵、横剪力墙组成L型、T型、U型等型式；宜贯通建筑物全高，避免刚度突变；剪力墙开洞时，洞口宜上下对齐。另外，横向剪力墙沿长度方向的间距应满足高层建筑混凝土结构技术规程的要求。本设计为8度抗震设计，B =36m，故剪力墙间距为min3.036,40=40m。剪力墙布置见图3-1（柱网、剪力墙布置图）。3.4构件截面尺寸的初步确定根据高层建筑混凝土结构技术规程可知，现浇楼盖的混凝土强度不宜小于C20，不宜高于C40；现浇框架梁的混凝土强度不宜大于C40；框架柱的混凝土强度8度时不宜大于C70；剪力墙的混凝土强度不宜低于C20，而对于现浇梁、柱、节点，按一级抗震等级设计不宜低于C30。综合考虑高层建筑混凝土结构技术规程的各项规定，本设计中混凝土强度等级选用：梁、板为C30、剪力墙、柱14层为C40，512层为C35。3.4.1 柱截面尺寸柱子截面尺寸按轴压比限值考虑，该结构为框架二级，剪力墙一级，查建筑抗震设计规范可以得到：（1）第14中柱：中柱的最大负荷面积：则柱的估算面积为：取：（2）第512层中柱： 取：750mm750mm（3）第112层边柱边柱的最大负荷面积边柱均取700mm700mm初选柱截面尺寸为：14层 中柱850mm850mm，边柱700mm700mm511层 中柱750mm750mm，边柱700mm700mm3.4.2 梁截面尺寸1）框架主梁：梁的最大计算跨度：梁高度取：梁宽度取：取：（2）框架次梁：次梁的最大计算跨度：梁高度取：梁宽度取：取：3.4.3 剪力墙截面尺寸的初步确定初步设计阶段，据剪力墙截面面积Aw与楼面面积Af之比为3%4%粗估剪力墙的数量，纵横两个方向剪力墙截面面积应大致相同。根据高层建筑混凝土结构技术规程，底部加强部位的剪力墙厚度不应小于200mm，其它部位的剪力墙厚度不应小于160mm，于是初选墙厚度为300mm，满足抗侧力要求。抗震设计时，一般剪力墙的底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/8和底部两层高度的较大值，故：H底=max1/847.1，（4.2+3.9）=8.1 m，所以底部加强部位取底部两层，高度为8.1 m。3.4.4 板的厚度板的最小厚度不小于80 mm，同时根据高层建筑混凝土结构技术规程对双向板按跨度的1/401/50考虑，板厚hL/40L/50=4500/404500/50=90112.5；考虑到为了保证结构的整体性以及满足防水要求，初选楼面板厚h =100 mm，屋面板厚为h =120 mm。各构件尺寸汇总于表3-1（构件尺寸汇总表）表3.1构件尺寸汇总表楼层梁截面（mm）柱bh(mm)剪力墙混凝土强度等级主梁次梁边柱中柱梁、板墙、柱5-12层300700250500700700750750300C30C351-4层850850C403.5楼盖体系的选择在高层建筑中，各竖向抗侧力构件是依靠水平楼面结构连接为一个整体的，水平力也是通过楼板平面进行分配和传递的。因此就要求楼板在自身平面内有足够大的刚度。另外，考虑到抗震设防的要求，高层建筑混凝土结构技术规程规定，房屋高度超过50m的框架-剪力墙结构，按8度、9度抗震设计时，应采用现浇楼盖结构。3.6 基础的选择与埋深 高层建筑的基础选型应根据上部结构形式、工程地质条件、施工条件等因素综合考虑确定。由于高层建筑设计一般是受水平荷载控制，为有利于结构的整体稳定，应选整体性较好的基础形式。西安地区为类非自重湿陷性黄土，场地类别为三类场地土，综合考虑地质条件，基础采用桩筏基础。并且采用净压混凝土管桩对基础进行处理。高层建筑基础的埋置深度必须满足地基变形和稳定性的要求，以减少建筑物的整体倾斜，防止倾覆和滑移。本设计采用桩筏基础，埋置深度应不小于建筑总高度的1/12,即埋置深度应不小于3.76m。3.7 基本假定和计算简图3.7.1 基本假定在框架-剪力墙结构分析中，一般采用如下假定：楼板在自身平面内刚度无限大。这保证了楼板将整个结构单元内的所有框架和剪力墙连为整体，不产生相对变形，现浇楼板采用刚性楼板假定。房屋的刚度中心与作用在结构上的水平荷载的合力作用点重合，在水平荷载作用下，房屋不会产生绕竖轴的扭转。框架与剪力墙的结构刚度参数沿结构高度方向均为常数。在这三个基本假定的前提下，同一楼层标高处，各榀框架和剪力墙的位移相等。此时可将结构单元内的所有剪力墙综合在一起，形成一榀假想的总剪力墙，总剪力墙的弯曲刚度等于各榀剪力墙弯曲刚度之和；把结构单元内的所有框架综合起来，形成一榀假想的总框架，总框架的剪切刚度等于各榀框架剪切刚度之和。3.7.2 计算简图结构层高的确定：底层层高=建筑层高+室内外高差+冻土深度+埋设管线直径-楼板厚；其他层层高=下层与上层板底的距离=建筑层高。对于本设计底层层高=4200+450+450+400-100=5400mm，二至十二层层高=3900mm,第十三层（出屋面塔楼）层高3000mm。对于图3-1（柱网、剪力墙布置图）所示结构平面布置情况，无论横向还是纵向，均按铰结考虑，计算简图如图3-2（框架-剪力墙铰结体系计算简图）所示。对于横向，总剪力墙代表W1W5共14片剪力墙的综合，总框架代表四榀五跨框架和两榀三跨框架共七榀框架的综合。本设计只对房屋的横向进行分析计算，纵向计算从略图3-2 框架-剪力墙铰结体系计算简图（mm）第4章 截面几何特征的确定4.1 剪力墙的等效抗弯刚度本设计W1W4为横向剪力墙。现以W1为例，说明剪力墙刚度的计算方法，其他剪力墙刚度的计算结果列于表4.1（剪力墙刚度计算）。W1墙为整体墙，W5墙为W1墙的翼缘，其有效宽度可取翼缘厚度的6倍、相邻剪力墙净间距的1/2、至相邻洞口墙长、总剪力墙高的1/20这四者的最小值。得W1有效翼缘宽度为2100 mm,如图4-1（考虑翼缘作用的W1墙截面图）。图4-1考虑翼缘作用的W1墙截面图（mm）在112层:取x=2117 mm 查高层建筑结构设计表6.3.1得： =1.594各参数的加权平均值：Aw=2125833mm2Iw=4.243*1012mm4=1.594E=3.183104N/mm2其余剪力墙的刚度见表4.1(剪力墙刚度计算)。剪力墙W2开洞，如图4-2（剪力墙W2考虑翼缘作用的截面图），对W2的判别如下：图4-2 剪力墙W2考虑翼缘作用的截面图（mm）取X1=1078mm,X2=750mm,X3=2389mmW2的连梁的折算惯性矩见表4.2(连梁折算惯性矩),以底层为例，计算如下：连梁高度为 hbi=4.2-3.5=0.7m计算跨度为lbi=3.4+0.7/2=3.75m截面积为 Ab1=700300=0.21106mm2惯性矩为 Ib10=3007003/12=0.85751010mm4折算惯性矩为 Ib1=0.77631010mm41=6.272m,2=8.261m,h=3.9m, 剪力墙的整体工作系数为：所以，W2为壁式框架。壁式框架的刚度应计入总框架的剪切刚度之内，具体计算见后。表4.1 剪力墙刚度计算墙编号类别层次Ec（104）（N/mm2）Aw（106）（mm2）Iw（1012）（mm4）EcIeq（1017）（N.mm2）计算简图W1（4片）整体墙143.252.19255.531.5941.3335123.152.09253.61.594总剪力墙等效抗弯刚度：EIeq=1.33341017Nmm2=5.3321017 Nmm24.2 框架的等效剪切刚度4.2.1梁、柱的线刚度各层各跨的梁的线刚度ib计算结果见表4-2（横梁线刚度），表中I0表示矩形截面所计算的惯性矩，2ib ，1.5ib则分别表示中框架梁和边框架梁的线刚度。各层柱的线刚度ic计算结果见表4-3（柱线刚度）。表4-2 横梁线刚度楼层梁跨Ec（104）bh（mm2）L(mm)I0（109）ib（1010）（N.mm）EcI0/l1.5EcI0/l2.0EcI0/l512AB、EF3.1530070090008.583.0034.5056.006BC、DE90003.0034.5056.00645006.0069.00912.012CD90003.0034.5056.00614AB、EF3.2590003.0984.6476.196BC、DE90003.0984.6476.19645006.1979.29512.393CD90003.0984.6476.196表4-3 柱线刚度柱类别层次Ec（104）bh（mm）h（mm）Ic（109）ic（1010） A、F柱5113.15700700390020.00816.160243.25700700390020.00816.67313.25700700540020.00815.482B、C、D、E柱5113.15750750390026.36721.296243.25850850390043.50036.25013.25850850540043.50033.6614.2.2 柱侧移刚度柱侧移刚度按下式计算：式中： 为柱的刚度修正系数一般层：对中间柱对边柱 或底层：对中柱对边柱 或 这里的依次为柱上端左、右和下端左、右四根梁的线刚度。现以第二层C列柱轴线处为例，说明柱侧移刚度的计算方法，其余各柱侧移刚度计算结果见表4.5（柱侧移刚度计算表）。因为C列柱为中柱，所以:表4-4 柱侧移刚度计算表A、F柱2、3、4、5、B、E柱3、4DKDKD6120.3720.157200170.8460.297499018006850.3780.159202720.8590.3005040481088240.3720.157206520.5130.204583438260810.4000.375394950.5520.41294342157980B、E柱2、51、6DKDKD6120.5640.220369630.2120.0961612920598650.5730.223374580.2150.09716298208320240.3420.146417550.1280.0601716023451610.3680.367840380.1380.29868238493236C、D柱2、51、6DKDKD6120.5640.220369630.2120.0961612910618450.5730.223374580.2150.09716298107512240.3420.146417550.1280.0601716011783010.3680.367840380.1380.298682383045524.2.3 壁式框架的剪切刚度梁、柱都按矩形截面考虑，由于梁柱杆端刚域的存在，从而使杆件的刚度增大，同时由于梁柱截面高度较大，需考虑杆件剪切变形影响。壁式框架的刚域的计算长度可按下式计算：梁刚域长度： 柱刚域长度： 当按上式计算的刚域长度小于零时，可不考虑刚域的影响。例如：顶层的梁与右边柱相交处的刚域长度计算如下：,壁式框架的尺寸及各杆件的刚域长度见图4-3（壁式框架的立面尺寸及刚域长度）。壁梁和壁柱的等效线刚度见表4-6、4-7（壁式框架梁和壁式框架柱的等效线刚度计算）。壁柱的侧移刚度Df值的计算过程和结果见表4-8。 图4-3 壁式框架的立面尺寸及刚域长度 图4-4 壁式框架的等效刚度表4-5 壁式框架梁计算类别层次Ecl（mm)l0(mm)A（mm2)I0(mm4)vEI(Nmm2)EI/l(Nmm）左跨51231500826137502100000.8575E+100.1050.9052.613E+153.163E+111432500826137502100000.8575E+100.1050.9052.696E+153.264E+11右跨51231500627237502100000.8575E+100.1050.9051.144E+151.824E+111432500627237502100000.8575E+100.1050.9051.180E+151.881E+11表4-6 壁式框架柱计算类别层次Ecl（mm)lo(mm)A（mm2)Io(mm4)vEI(Nmm2)EI/l(Nmm）左柱511315003900390027600007.60E+121.563 8.489 0.105 2.514E+166.446E+1234325003900390027600007.60E+121.563 8.4890.105 2.594E+166.651E+122325003900390027600007.60E+121.563 8.489 0.105 2.594E+166.651E+1213