河南某学校新校区食堂附属楼结构初设说明

PAGEPAGE7第三章结构篇3.1设计主要依据和资料本工程结构设计主要依据下列国家及地方有关规范及规程:1、《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068—20012、《建筑结构荷载规范》GB50009-20013、《混凝土结构设计规范》GB50010-20024、《建筑抗震设计规范》GB50011-20015、《砌体结构设计规范》GB50003-20016、《建筑地基基础设计规范》GB50007-20027、《建筑设计防火规范》GBJ16-87(2001年版)8、《岩土工程勘察规范》GB50021-20019、《钢结构设计规范》GB50017-200310、《河南学校新校区一期岩土工程勘察报告》(2006年1月12日)3.2工程概况本工程是河南学校食堂附属楼，其中一栋是5层高的服务楼，一栋为2层高的锅炉房。其中，五层建筑建筑室外地面以上总高度为17.450m，2层高的锅炉房室外地面以上总高度6.750m；本工程中5层附属楼采用烧结普通粘土砖砌体结构，锅炉房采用普通钢筋混凝土框架结构。3.3工程地质概况3.3.1地质条件根据勘察院提供的《河南学校新校区一期岩土工程勘察报告》，场区位于郑州市郑东新区校园四路与龙子湖内环路交叉口东北角。场地地貌单元属黄河泛滥冲积平原区，地貌单一。场地现为耕地（少部分鱼塘），地表较平。各岩土层工程特征由上到下顺序分述如下：1、耕土：层底埋深0.5~1.5m，层厚0.5~1.5m。地层主要为耕植土层，由褐灰、褐黄色粉土组成，含较多植物根系、虫孔等。2、粉土：层底埋深1.5~5.3m，层厚0.8-4.2m。灰黄色，中密，湿，摇振反应迅速，无光泽，干强度低，韧性低。含少量植物根系。3、粉土：层底埋深3.5~8.7m，层厚0.5-6.4m。灰黄色，湿，稍密~中密，摇震反应迅速，无光泽，韧性低，干强度低。含少量黑色炭质斑点。4、粉砂：层底埋深4.7~12.6m，层厚0.7-5.7m。褐黄色，饱和，稍密，主要成分为石英、长石及云母片，颗粒呈次圆状，级配较好。5、粉土夹粉砂：层底埋深6.2~13.2m，层厚0.8~5.7m。褐黄色，很湿，稍密，摇震反应迅速，无光泽，韧性低，干强度低。含少量白色蜗牛壳碎屑。夹粉砂层，褐黄色，饱和，松散，主要成分为石英、长石，颗粒呈次圆状，级配较好。6、细砂：层底埋深11.2～16.7m，层厚1.4～10.7m。灰-灰黄色，饱和，中密~密实，主要成分为石英、长石及云母片，颗粒呈圆状，级配较好。7、粉土：层底埋深12.7～18.7m，层厚0.5～3.1m。黄褐色，湿，密实。摇震反应中等，无光泽，韧性低，干强度低。含少量小结核和白色蜗牛碎壳。8、细砂：层底埋深22.3～24.3m，层厚3.3～10.5m。灰、灰黄色，饱和，密实。主要成分为石英、长石及云母片，颗粒呈圆状，级配较好。分布稳定。9、粉质粘土：25.0m未揭穿。褐黄色，可塑。摇震反应无，稍有光滑，韧性中等，干强度中等。含少量黑色斑点。3.3.2地下水地下水环境类别Ⅲ类。地下水位埋深1.8-2.5m，年变幅约1.0m，历史最高水位埋深约1.0m。属第四系松散岩类孔隙潜水,地下水的补给主要为大气降水。地下水对混凝土不具腐蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋有弱腐蚀性，水对钢结构有弱腐蚀性。3.3.3场地地质评价及地基基础设计等级场地覆盖层厚度大于50米，按《建筑抗震设计规范》(50011-2001)第3.1.3条、3.1.4条、3.1.5条，判定建筑场地类别为Ⅲ类。本工程的地基基础设计等级为丙级。3.3.4地基土液化判别本场地主要液化土层为第3、5层，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）及本场地周围资料结合本场地土条件，综合判定本场地属中等液化场地。场地属建筑抗震不利地段。3.4荷载取值3.4.1风荷载根据《建筑结构荷载规范》，本工程50年一遇的基本风压为Wo=0.45kN/m2；地面粗糙度B类，风荷载体形系数μs=1.3。风载风振系数和风压高度变化系数按《建筑结构荷载规范》要求取值。3.4.2雪荷载根据《建筑结构荷载规范》，本工程50年一遇的基本雪压为Wo=0.4kN/m2；雪荷载准永久值分区为II类；组合值系数为0.7；频遇值系数为0.6；准永久值系数按雪荷载分区为Ⅱ区取为0.2。3.4.3使用活载类别使用荷载(kNN/m2)宿舍2.0办公室2.0门厅2.5走廊2.5卫生间2.5上人屋面2.0不上人屋面0.5室外平台2.5楼梯3.53.4.4部分材料及构件容重 承重砖砌体墙（包括面层抹灰）22kN/m3钢筋砼容重25kN/m3水泥砂浆容重20kN/m3石灰砂浆、混合砂浆容重18kN/m3玻璃窗连框0.6kN/m2非承重外墙容重12kN/m3承重内墙容重12kN/m3厕所蹲位部分另加恒载（板重除外）4.0kN/m2屋面及室外平台另加恒载（板重除外）2.0kN/m23.5抗震设防3.5.1建筑物的抗震设防重要性分类根据《建筑抗震设计规范》，本工程位于7度抗震设防区。按抗震重要性分类，本工程属丙类建筑。3.5.2设计基本地震加速度值及设计地震分组根据《建筑抗震设计规范》，本工程设计基本地震加速度值为0.15g，所属的设计地震分组为第一组。3.5.3抗震等级根据《建筑抗震设计规范》，本工程框架的抗震等级为三级。3.5.4适用高度根据《建筑抗震设计规范》第7.1.2条，采用烧结普通粘土砖的7度抗震设防多层砌体房屋适用的最大高度为21m，最多层数为7层，本工程的室外地面到主要屋面板板顶或檐口的高度：5层建筑为17.600m，6层建筑为21.000m，不大于21m，满足要求。根据《建筑抗震设计规范》第6.1.1条，7度抗震设防框架结构适用的最大高度为55m，本工程建筑高度为m，小于55m，满足要求。3.6结构构件的耐火等级根据《建筑设计防火规范》，结构构件的耐火等级为一级，钢筋混凝土柱的耐火极限为3小时，钢筋混凝土梁、板的耐火极限分别为2小时、1.5小时。3.7混凝土结构的耐久性要求根据《混凝土结构设计规范》的规定，与水和土壤直接接触的混凝土构件的环境类别为二类，其余混凝土构件的环境类别为一类。各构件混凝土满足耐久性的规定要求如下表：环境类别最大水灰比最小水泥用量((kg/mm3)最低混凝土强度度等级最大氯离子含量量%最大碱含量(kkg/m3)一类0.65225201不限制二类0.60250250.333.8受弯构件的挠度及裂缝宽度控制要求3.8.1允许挠度根据《混凝土结构设计规范》：当l0＜7m时，允许挠度l0/2007m≤l0≤9m时，允许挠度l0/250l0＞9m时，允许挠度l0/300l0为计算跨度。3.8.2允许裂缝宽度根据《混凝土结构设计规范》，本工程裂缝控制等级为三级，要求室内正常环境下的构件最大裂缝宽度不超过0.3mm，露天或高湿度环境下的构件最大裂缝宽度不超过0.2mm。3.9结构使用年限与结构安全等级根据《建筑结构可靠度设计统一标准》第1.0.7、1.0.8条的规定，本工程的结构使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级，结构重要性系数为γ=1.0。3.10砌体结构选型及结构分析3.10.1抗侧力结构体系除锅炉房外，本工程为纵横砌体墙承重结构体系，在结构布置方面，首先考虑建筑平面使用要求和经济性布置承重墙，在验算了结构的墙体承压、抗震承载力及墙体高厚比之后，对于Y方向的横墙墙厚一般取为240mm，X方向的纵墙墙厚一般取为370mm。 对于锅炉房结构部分，采用框架结构，在考虑了建筑立面要求及结构抗震验算之后，柱截面尺寸一般为400x600，柱网详柱定位平面。3.10.2楼盖体系本工程楼盖为普通钢筋混凝土梁板现浇楼盖，楼板厚度一般为110mm，跨度较大的板适当加厚。梁断面尺寸：对于砌体结构部分：楼盖各层外边梁一般为240x500、圈梁一般为t×300。对于框架结构部分：梁截面一般为250×700，部分为250×750。3.10.3基础选型对于框架结构部分，考虑采用预应力混凝土管桩基础。由于浅部土层地基承载力较低，第6层细砂层埋深较大，且存在中等液化土层（第3、5层），选择第6层密实细砂层作为良好的桩端持力层，桩入土第⑥层粉细砂层深度不小于2m。对于砌体结构部分，经研究，采用预应力混凝土管桩基础或以下两种复合地基方式中的一种。其中预应力管桩密度大概为每2.5m×3.6m一根直径400的管桩。采用托梁与首层砌体墙及二层面的顶梁形成的墙梁来将上部荷载传递到桩基础上。在化工部郑州地质工程勘察院提供的《河南学校新校区一期岩土工程勘察报告》中提到了以下两种复合地基方式：A．碎石桩依据地层条件，结合该地区建筑经验，在周围无建筑（或对周围建筑无不良影响）的情况下，可采用碎石桩地基处理措施。根据场地地层条件，第6层为密实细砂层，且为不可液化土层，可以作为桩端层，考虑到各建筑场地埋深有差异，宜选择不同的入土深度，现对各建筑物场地碎石桩入土深度列表如下名称基础埋深桩径入土深度(m))计算钻孔号1＃1.50.411C1#2＃1.50.49C22#3＃1.50.412C42#4＃1.50.48C18#依据规范JGJ97-2002第7.2.8式，对要求得到的不同的复合地基承载力，按正方形布桩，对应的桩土面积置换率m为：fspk(kPaa)面积置换率m正方形布桩桩间间距(m)1400.11.121500.200.79设计时可根据实际地层确定情况，选择适宜的桩长，根据上部实际荷载桩数，以及相应的基础型式，由于桩端下局部存在相对软弱下卧层，设计时应注意验算。B复合载体夯扩桩桩依据地层条件，结结合该区建建筑经验，在在周围有建建筑的情况况下，可采采用复合载载体夯扩桩桩基础，桩桩径5000mm，选选择第6层为密实实细砂层作作为良好的的桩端持力力层，桩入入土深度可可根据第6层粉细砂砂层层顶埋埋深确定。桩基参数按规范范JGJ//T1355-20001分层提出出桩侧的侧侧阻力特征征值和复合合载体下地地基土经深深度修正后后的地基持持力层承载载力特征值值参数复合载体夯扩桩桩基参数表表层号23456qsia(kPaa)20020030qpa(kPaa)450复合载体夯扩桩桩单桩承载载力根据JGJ//T1355-20001进行估算算。3.10.4结构构用料对于砌体结构部部分，砌体体部分采用用普通烧结结粘土砖，具具体等级如如下表：5层附属楼层次1~23~45~顶项目砖混合砂浆砖混合砂浆砖混合砂浆强度等级MU10M10MU10M10MU10M10对于砌体结构部部分及框架架部分，各各结构构件件纵向受力力钢筋采用用HRB4400级()钢筋，各各构件箍筋筋、拉结钢钢筋及构造造钢筋采用用HPB2235级()钢筋。混凝土等级如下下表：层次竖向构件(柱))楼盖1C30C302-顶C25C253.10.6结构分分析对框架结构部分分，采用中中国建筑科科学研究院院编制的《多多层及高层层建筑结构构空间有限限元分析与与设计软件件》SATTWE。对对于砌体结结构部分，采采用广东省省设计院编编制的GSCAAD软件砖混混部分模块块进行分析析。砌体结构部分：：(1)、计算考虑虑的参数由于楼面采用了了钢筋混凝凝土现浇楼楼盖，因此此楼面刚度度类别取为为刚性楼面面。(2)、计算结结果GSCAD的计计算结果包包括：A.受压验算的抗力力和荷载效效应比，包包括了各门门窗间墙段段及各大片片墙体(包括门窗窗洞口在内内)的验算结结果。要求求其效应比比大于1，考虑了了受压构件件承载力的的影响系数数；B.抗震验算算的抗力和和荷载效应应比，包括括了各门窗窗间墙段及及各大片墙墙体(包括门窗窗洞口在内内)的验算结结果。要求求其效应比比大于1；C.砖墙高厚厚比验算；；D.砖墙局部部受压验算算；经验算，当Y方方向横墙一一般取为2240mmm，X方向纵墙墙一般取为为370mmm时，以以上验算可可通过。其中Y方向横墙在底层层的抗震效效应比一般般为1.16，X方向纵墙墙的抗震效效应比一般般为1.21；Y方向横墙墙在底层的的受压效应应比一般为为2.78，X方向纵墙墙的抗震效效应比一般般为2.86。对于框架结构部部分：(1)、计算考虑虑的参数本工程属平面规规则，在SSATWEE程序中按按弹楼板进进行计算，考考虑了楼板板变形对抗抗侧力结构构的影响。同同时考虑藕藕联计算。(2)、计算结结果1.电算结果见见下表。SATWE程序序计算结果果方向X方向Y方向自振周期(秒))T1=0.36689T2==0.35556T33=0.33057((T)T4=0.08888TT5=0..08200TT6=00.07003(T)注：括号中的TT表示以扭扭转为主的的模态风载作用位移最大层间△u((mm)0.33(2层))0．32(2层))最大△u/h1/99991/9999地震作用位移最大层间△u((mm)2.92(33层)2.50(44层)最大△u/h1/11311/1320总重量G(t)(考虑虑了活载折折减)714(3)、计算算结果分析析如下：3