结构专业重点、难点及设计要点

、结构专业重点、难点及设计要点根据本工程建筑方案特点，结合吴江区当地自然条件，选择合 理的结构体系是本项目施工图阶段设计的关键内容，也是为业主节约 造价，缩短工期的核心问题。服务用房为多层房屋采用框架结构比较合理，根据现有建筑方 案 功能要求，合理布置柱网，使结构平面质量，刚度尽量对称，避 免造成扭转影响。建筑长向长度为70m,超过规范允许要求，应采取 措施避免砼收缩的不利影响。在适当位置设置施工后浇带或在砼中掺 入外加剂,同时结构计算时应考虑温度作用的影响。1#、2#楼为高层建筑,也是本次工程中占整个造价比重较大的部分，合理造型非常重要。建筑方案平面尺寸为69.6mX13.2m，长 宽比为 5.3,接近规范限值 6,为长矩形平面。采用框架结构方案无 疑是最为经济的结构方案，但设计中重点需要解决框架结构扭转刚度 比较弱的弱点。控制层间位移角 ，满足规范要求。方案中 1#、2#公寓楼同服务用房间二层人性化的用连廊连接， 设计上要处理好各单体与连廊的关系，应设置伸缩缝断开。由于连廊 仅二层，同1#、2# 相比，竖向荷载相差较大，基础设计时应注意采 取措施减小不均匀沉降的影响。基础设计时，应考虑服务楼下人防地下室深基坑给连廊、 1#、 2#高层公寓带来的影响，尽量减小土方开挖，以节约投资。 1#、2# 高层下未设地下室，应注意基础埋深满足高规要求，保证水平荷 载作用下，剪力的有效传递。本次工程是一项人的福利工程，体现了政府对人民的关怀，对 设计人来说一定要非常细致，精心设计，任何微小的失误都会给使用 者带来不便。设计时一定要制定周密的技术措施，保证各项指标达到、 优于规范要求。设计前要注重合理优择结构方案，设计时精确计算分析，不断 优化完善。以使结构在满足建筑使用功能的前提下，达到最节约投资， 所以控制工程造价是在结构设计工作中自始至终的一条主线。 二、结构的优化1. 结构优化思想结构专业非常重要，结构设计方案的优劣的整个工程造价和质 量品质起着决定性作用。本工程结构设计中应注重“概念设计”原则， 结合吴江区自然条件、场地条件，处理好结构与结构、结构与构件间 的关系，充分发挥结构构件的最理想受力状态，使结构具有足够的承 载力、刚度和延性。因地制宜，选择安全合理、经济适用的结构方案， 这是施工图优化方面要解决的首要问题。2. 主要技术条件本工程主要分成两个部分：服务用房和1#、2#高层(A级高度)公寓 。主要技术条件如下：(1) 本工程安全等级为二级，结构使用年限为50年。(2) 抗震：本工程抗震设防类别为丙类；基本设防烈度为6度； 基本地震加速度为0.05g；设计地震分组为第一组。(3) 荷载：基本风压：0.45KN/F；基本雪压：0.4KN/F；楼(层)面活载：按荷载规范取值。(4) 材料：砼：C30 (C40)；钢筋：HRB400 级。(5) 结构类型：框架结构。(6) 地基与基础设计等级：乙级；柱基础设计等级：乙级；地 基基础：桩基础或筏板基础。3. 结构设计的原则和主要的技术参数3.11#、2#楼在本工程土建造价中比重较大，方案阶段我们主要针对 1#、2#楼进行了结构计算，计算分析采用了中国建筑科学研究院PKPM工程部制作的PKPM结构分析计算软件（2012年6月30 日版）。3.2 主要计算原则和控制指标如下：（1）考虑双向地震作用影响；（2）考虑结构扭转藕联的影响；（3）考虑偶然偏心的影响；（4）对1#、2#楼框架方案考虑重力二阶效应；（5）位移比控制：规定水平力作用下，楼层最大弹性力水平位 移（或层间位移）同该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值 比一般W1.2,最大不超过1.4；（6）侧面刚度比控制：各层侧面刚度不小于上一层的70%，同 时满足不小于相邻3层侧面刚度平均值的80%；（7）楼层抗剪承载力控制：楼层层间受剪承载力不小于相邻上一楼层的80%；（8）周期比的控制：结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动 为主的第一周期T1之比不应大于0 .9；（9）振型质量参与系数控制$90%；（10）最小剪重比控制$0. 8%；（11 ）层间位移角控制：框架W 1 / 5 5 0；框架一剪力墙W1 / 8 0 0；剪力墙W 1 / 1 0 0 0。4. 结构体系和经济合理性比较：我院为了将1#（2#）高层公寓楼结构体系最优化,对1#楼分别作了3种结构方案：剪力墙结构、框架一剪力墙结构和框架结构。并 通过平面布置调整，使各方案均满足3. 2条中各项指标要求，为经 济性比较提供对比基础抗侧力构件。4.1剪力墙结构方案：工程实践中，设计经验表明短肢墙较一般剪力墙经济性上并未取得优势，且抗震性能上已被业界否定，故在本方案结构布置时，尽量采用了一般剪力墙结构，结构标准层平面布置详见图一，计算结果详见表图一：璋這肩结构平直圏1:仗丽埔方秦IrilAHUm 址忤表一：剪力墙方案电算结果信息汇总表周期周期平动 系数扭转 系数T11.92791.000.00T21.44790.970.03T31.09440.030.97扭转与平动第一自振周期之比T3/T10.567有效质量系数X方向99.49%Y方向97.94%本层与上一层抗剪承载力比最小 值X方向0.88Y方向0.94规定水平力下结构底层框架部分 承受的倾覆力矩与结构总地震倾 覆力距的比值X方向2.45%Y方向0.87%最小地震剪力系数（剪重比）X方向1.47%Y方向1.74%刚重比X方向4.31Y方向6.24风荷载作用下最大层间位移角X方向1/5173Y方向1/1590地震作用下最大层间位移角X方向1/1418Y方向1/1736风荷载作用下各楼层最大水平位 移与该层平均值之比最大值X方向1.05Y方向1.15地震作用下各楼层最大水平位移 与该层平均值之比最大值X方向1.05Y方向1.294.2框架-剪力墙结构方案:为满足建筑物功能方面的要求，剪力墙结合楼梯间，电梯间布 置，按“、对称”的原则，并尽量抗震墙厚，以使经济性最优化，框 架-剪力墙方案，标准层平面布置详见图二，计算结果详见表二。图二：标准晟詰构平底国:価扛架-剪力捲方翌IjU4U4I31表二：框架-剪力墙方案电算结果信息汇总表周期转角周期平动 系数扭转系数T1149.591.41160.960.04T257.471.34770.970.03T3100.261.04240.130.87扭转与平动第一自振周期之比T3/T10.74有效质量系数X方向97.34%Y方向94.55%本层与上一层抗剪承载力比最小 值X方向0.88Y方向0.91规定水平力下结构底层框架部分X方向30.66%10.85%承受的倾覆力矩与结构总地震倾 覆力距的比值Y方向23.94%17.089%最小地震剪力系数（剪重比）X方向1.91%Y方向1.75%刚重比X方向7.93Y方向7.01风荷载作用下最大层间位移角X方向1/9999Y方向1/1305地震作用下最大层间位移角X方向1/2067Y方向1/1566风荷载作用下各楼层最大水平位 移与该层平均值之比最大值X方向1.03Y方向1.22地震作用下各楼层最大水平位移 与该层平均值之比最大值X方向1.04Y方向1.214.3框架结构方案:本工程建筑平面为长矩形，长向长度约为70m,长宽比为5.3. 经结构计算，需在中间设缝断开，分成两个抗震单元（左塔和右塔） 本方案同时也解决了因砼框架超长需要采取附加措施造价增加的问 题。框架方案,标准层平面布置详见图三,计算结果详见表三。图三：垛注虽结梅亚直图1：KB拆架方冥 4昭吐皿表三：框架方案电算结果信息汇总表（表中信息:左塔/右塔）周期转角周期平动 系数扭转 系数T185.77/98.342.25/2.21.00/1.000.00/0.00T2175.30/7.912.14/2.10.77/0.920.23/0.88T3177.33/1.831.999/6.770.24/0.10.76/0.9扭转与平动第一自振周期 之比T3/T10.89/0.83有效质量系数X方向98.699/98.65%Y方向95.53、98.39%本层与上一层抗剪承载力 比最小值X方向0.83/0.87Y方向0.87/0.87最小地震剪力系数(剪重 比)X方向1.03%/1.04%Y方向1.02%/1.04%刚重比X方向13.47/14.09Y方向13.75/14.86风荷载作用下最大层间位 移角X方向1/2370/1/1680Y方向1/664/695地震作用下最大层间位移 角X方向1/1590/1524Y方向1/1621/1605风荷载作用下各楼层最大 水平位移与该层平均值之 比最大值X方向1.05/1.04Y方向1.13/1.15地震作用下各楼层最大水 平位移与该层平均值之比 最大值X方向1.04/1.05Y方向1.07/1.12在同样满足规范和安全性要求下，我院对以上三种结构方案计 算配筋结构进行了经济指标的分析计算，详见表四。表四：1#2#楼结构方案经济性比较楼号估算钢筋含量(kg/m2)估算混凝土含量m3/m2结构力案1#(2#)楼剪力墙结构框架-剪力墙 结构框架结构结论：由上述可知，1# (2#)公寓采用框架结构切实可行，且能取得良好的经济性，可为业主取得较好的投资效益。5. 基础设计1#、2#楼基础类型选择应根据当地具体的地址情况确定。 方案一：采用了桩基础承台的形式，桩类型可选择造价便宜 且采购方便的预应力砼管桩，桩径500,承台高度经计算约为10m。 承台间设置联系梁，满足抗震要求，同时基础埋深应不小于 -2.400 米。经计算最大反力（标准组合）P =204kpa，若场地条件适宜。XMAX亦可以采用筏板基础，此时，基础梁埋深应不小于-2.900 米。基础设计时，应进行高层建筑沉降计算，沉降计算应按地基 基础设计规范的要求控制。6. 抗震设计要点：6.1 设缝要求：1#、2#楼按抗规要求伸缩缝应满足抗震缝的要求，缝宽$100+ 43 & X20=212，所以取缝宽为220mm。56.2 强制薄弱层：1#、2#公寓楼底部两层层高较高，设计时底部 两层定义强制薄弱层，予以加强。6.3 框架结构设计时应考虑楼梯构件的影响。6.4当场地土类别为W类时，柱轴压比限制应低于0.85