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8.3℃,最热月平均29.5℃,极端最高40.0°C,极端最低2.4℃<>

2）、基本风压：“）:0.50kNIm1,C类地形。常年主导风向，东南风。

3）、主要建筑材料：

碎：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，淡灰色，流塑,含少量粉细砂，平均厚度2.5m,qsa=OkPa；

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

二40kPa,qpa=210（）kPa；

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

140nb框架核心筒结构适用最大高度为150m,筒口筒结构适用最大高度为180m。本

建筑16印，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轴单根框架为计算单元

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》(GB50010-2002),现浇钢筋混凝土框架结构伸缩

缝间距不宜超过55机。本工程长度825〃>55〃?，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〜

40〃7设置一道后浇带，后浇带宽1.0〃?；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。

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：〃=(1/8〜l/18)L=(l/8~1/18)x6900=862〜383〃〃〃

取〃=

截面宽度：b=(l/2〜1/3)/?=(1/2〜1/3)x500=250-167机6

取〃=250〃〃〃

同理：对l=4500mm取h=450mni,b=250nun

l=2100mm取h=300mm,b=250nlm

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=12x4.5x4.5x4=972%N

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

工.=14.3加巴。假定柱截面尺寸。乂6=450〃mB450〃7/77,则柱的轴压比为:

N_972000

=0.43

4=~f^bh~14.3x450x450

故确定取柱截面尺寸为〃x〃=45()〃"〃x450〃〃〃o边柱截面取和中柱一样为

bxh=450储力x450/77/7/□

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>—/廿=—x4500=82〃加,实际取〃=120/n/zz,

5050

屋面板:取〃=120nlmo

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C30o,考虑现浇楼板参与工作，对中框架梁

4=2.0/。，10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*10bKN/m2

边跨梁：

/^=£///=3.0xl07X2X0.25X0.53/(12x6.9)=2.3X104W-W

中跨梁：

^=E///=3.Oxl()7x2xO.25xO.353/(12x2.D=2.6xI04)W.m

底层柱:

，底=E///=3.0x107x0.454/(12x5.25)=2.0xl0'Mm

标准层柱：

%；=E///=3.0X1()7X0.454/(12X3.9)=2.6X104雨•加

令心=1.0,则其余各杆件的相对线刚度为：

z・边=2.3x104/(2.0x104)=1.15

，中=2.6x104/(2.0x104)=1.3

，标=2.6xl03(Z0xg=L3

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=/，中柱K='；+J+'3+’』K

442+K

底层：边柱K*,中柱K=呼，a=*D=a阜

表2.1框架抗侧移总刚度计算表

柱

层号在别杵高柱线刚度'»»(K'/m(xiobK£口楼层

根K2一

KN/m左梁右梁a=-----=侧移刚度

数2+Kc12Kc

（一般层）(一般层)D=a--

K=江2

m）上H4

i吐ib下xlO

(X104)0.5+K~(104ANan)

1i（a=------="kNIm

2+K

（首层）(首层)

A3.92.62D002.32.30.880.310.63

B3.92.62D2.32.32.62.61.880.491.00

2

C3.92.62D2.62.62.32.31.880.491.00

D3.92.6202.32.3000.880.310.6345.07

A3.92.620002.32.30.880.310.63

B3.92.62D232.32.62.61.880.491.00

3

C3.92.6202.62.62.32.31.880.491.00

D3.92.62D2.32.3000.880.310.6345.07

A3.92.620002.32.30.880.310.63

B3.92.62D2.32.32.62.61.880.491.00

4

C3.92.6202.62.62.32.31.880.491.00

D3.92.62D2.32.3000.880.310.6345.07

A5.2522。002.301.15().520.46

B5.252202302.602.450.660.58

仃屋

C5.2522D2.602.302.450.660.58

D5.2522D2.30001.150.520.4629.79

2.4竖向荷载计算

2.4.1永久荷载计算

屋面及楼面的荷载

①屋面永久荷载

找平层：15厚水泥砂浆：0.015X20=0.3。kNIm?

防水层（刚性）40厚C20细石混凝土防水：l.OkN/m?

防水层（柔性）三毡四油小石子：0.4kN/m2

找平层：15厚水泥砂浆：0.015X20=0.30&N/

找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆3%找平:0.04X14=0.56kNlm?

保温隔热层：80厚膨胀珍珠岩砂浆：0.08X12=0.96kNim?

结构层：120厚现浇钢筋混凝土板：0.12X25=3AN/〃/

抹灰层：10厚混合砂浆：0.01X17=0.17kN!m2

合计6.69kN/m2

②各层走廊楼面

水磨石地面：lOmni面层

20mm水泥沙浆打底0.65kNim1

素水泥浆结合层一道

结构层：100厚现浇钢筋混凝土板:0.1X25=25W//H2

抹灰层：10厚混合砂浆0.01X17=0.17W/,H2

合计3.82W//H2

③标准层楼面永久荷载

大理石面层，水泥砂浆擦缝

30厚1：3干硬性水泥砂浆，面上撒2厚素水泥1.16kN/m2

水泥浆结合层一道

结构层：120厚现浇钢筋混凝土板：0.12X25=3GN/

抹灰层：10厚混合砂浆：0.01X17=0.l7kN/m2

合计•4.33AN//

梁自重

bXh=250mmX500mm

自重：25X0.25X(0.5-0.12)=2.38kN/m

抹灰层：10厚混合砂浆[(0.5-0.12)X2+0.25]X17X0.01=0.17kN/m

合计：2.25kN/m

bXh=250mniX350mm

自重：25X0.25X(0.35-0.12)=1.44kN/m

抹灰层：10厚混合砂浆[(0.35-0.12)X2+0.25]X17X0.01=0.12kN/m

合计：1.56kN/m

bXh=250mmX450mm

自重：25X0.25X(0.45-0.12)=2.06kN/m

抹灰层：10厚混合砂浆[(0.45-0.12)X2+0.25]X17X0.01=0.16kN/m

合计：2.22kN/m

柱自重

bXh=450mmX450mm

自重：25X0.45X0.45=5.06kN/m

抹灰层：10厚混合砂浆0.01X0.45X4X17=0.31kN/m

合计:5.37kN/m

横墙自重:

底层:(5.25-0.5-0.4)X0.24X18=18.79kN/m

水刷石外墙面:(4.3-0.5)X0.5=1.9kN/m

水泥粉刷内墙面:(4.3-0.5)X0.36=0.68kN/m

合计:21.37kN/m

标准层:(3.9-0.5)X0.2418=14.69kN/m

水刷石外墙面;(3.9-0.5)X0.5=1.7kN/m

水泥粉刷内墙面:(3.9-0.5)X0.36=1.22kN/m

合计:17.16kN/m

走廊外横墙自重

标准层:0.9X0.24X18=3.89kN/m

铝合金窗:0.35X(3.9-0.9-0.35)=0.93kN/m

水刷石外墙面:0.5X0.9=0.45kN/m

水泥粉刷内墙面:0.9X0.36=0.32kN/m

合计:5.59kN/m

外纵墙自重

底层:0.9X0.24X18=3.89kN/m

铝合金窗：0.35X(4.3-0.9-0.45)=1.03kN/m

水刷石外墙面:0.5X0.9=0.45kN/m

水泥粉刷内墙面:0.9X