土木工程框架核心筒结构毕业设计说明书

'毕业设计说明书设计题目：太原刚玉五一广场36层写字楼建筑与结构设计学院：建筑与土木工程专业：土木工程1101班姓名：李桃桃学号：2010001504129 2011级土木工程专业毕业设计任务书题目某36层写字楼建筑与结构设计（钢管混凝土框架—钢筋混凝土核心筒混合结构体系）指导教师雷一彬张旭红太原理工大学建筑与土木工程学院二○一五年二月二十六日129 第一部分毕业设计总体安排毕业设计是土木工程专业本科培养计划中最后一个主要教学环节，也是最重要的综合性实践教学环节，目的是通过毕业设计这一时间较长的专门环节，培养土木工程专业本科生综合应用所学基础课、专业基础课及专业课知识和相应技能，解决具体的土木工程设计问题所需的综合能力和创新能力。一、毕业设计宗旨（要求）通过本次毕业设计，综合运用和深化所学理论知识，使学生受到结构工程设计的基本训练，达到以下能力：1.掌握建筑与结构设计全过程的基本方法与步骤；2.具有一定的独立分析问题和解决问题的能力；3.有一定收集资料、查阅资料及阅读中、外文献的能力；4.了解和掌握与本设计有关的设计规范和规定，并能在设计中正确运用；5.能进行结构选型、方案确定、综合技术经济分析比较的能力；6.掌握结构受力的理论分析及设计运算的能力；7.掌握高层建筑的基本构造要求；8.能够使用各种设计规范及标准图集；9.掌握编写设计说明书、计算书以及绘制施工图纸的能力；10.有一定的应用计算软件分析计算和绘图的能力。二、进度安排本次毕业设计包括建筑设计与结构设计两大部分内容，设计分三个阶段进行，具体安排如下：第一阶段（建筑设计阶段，一至六周）：熟悉设计任务书，搜集相关资料，了解高层建筑一般消防与节能要求，了解建筑图上各种工程作法和建筑构造，确定建筑设计方案，绘制建筑设计图（平面、立面、剖面图和楼梯图，要求绘制不少于六张1号图）。第二阶段（结构设计阶段，七至十五周）：搜集结构设计相关资料，熟悉各种相关结构设计规范，学会一种结构设计软件（PKPM或盈建科或者其他）。结构体系选型与构件布置，对初选方案进行结构计算机建模和初步计算，调整并最终确定结构方案；对结构进行各种荷载组合计算，根据计算结果进行各种结构构件设计计算和节点设计计算。编制结构计算书。绘制结构施工图（包括柱、墙、梁、板布置图与配筋图、梁柱节点图绘制）根据地质资料进行基础设计计算（编制基础设计计算书，绘制基础施工图）。结构施工图数量不少与十张一号图。第三阶段（答辩阶段，十六周）：施工图校对与整理；毕业设计说明书校对、整理及装订；参加毕业答辩。三、过程控制129 毕业设计过程包括设计准备、正式设计、毕业答辩三个阶段。设计准备阶段主要任务就是根据设计任务书的要求，明确工程特点和设计要求，收集有关资料，拟订设计计划。正式设计阶段是设计的关键，各阶段有具体的任务要求，如果不能按时完成任务，就会影响下一阶段的正常进行。因此，要求同学们遵守如下的要求：1．设计期间严格遵守正常作息制度及学习纪律，实行每日签到制。2．有事履行请假、销假制度，有违纪现象视情况轻重给予扣分。3．每位同学在指导老师辅导和查阅有关资料情况下，独立完成。发现有雷同设计者，雷同各方毕业设计成绩均按不及格处理。4．每周五指导老师检查同学们本周完成的情况。第二部分设计内容一、毕业设计题目本次毕业设计题目：某36层写字楼建筑与结构设计（钢管混凝土框架—钢筋混凝土核心筒混合结构体系）二、设计题目的相应工程资料1.设计依据（1）有关使用功能要求和通过确定的建筑设计方案。（2）国家现行有关建筑结构设计规范。2．工程概况（1）本工程位于山西省太原市。（2）本建筑地下二层，地上三十六层，各层平面及层高详见建筑图。（3）本工程耐火等级为一级，抗震设防烈度为8度，建筑耐久年限为二级。（4）结构形式为钢管混凝土框架—钢筋混凝土核心筒混合结构体系，填充墙为加气混凝土砌块。3.工程地质条件（详见岩土工程勘察报告）（1）本工程地质场地类别为Ⅱ类，场地卓越周期0.40s。（2）该场地具有Ⅰ级非自重湿陷性。根据地质资料，该地区地下水埋深在15米以下。（3）最大冻土深度为1.10米。（4）基本风压为0.4kN/m2，基本雪压为0.35kN/m2。三、毕业设计内容1．建筑设计包括以下内容：搜集相关资料，根据建筑使用功能，按照高层建筑一般消防与节能要求，确定建筑图上各种工程作法与建筑构造，编写建筑设计说明书；对建筑进行平、立、剖设计，绘制建筑设计施工图，包括平面、立面、剖面图和楼梯图，要求绘制不少于八张1号图。2．结构设计包括以下内容：129 （1）根据相关设计规范和有关资料，进行结构体系选型与构件布置，对初选结构方案进行计算机建模和初步计算，调整并最终确定结构方案。（2）根据相关设计规范和有关资料，对结构体系进行各种荷载组合计算，根据计算结果进行各种结构构件设计计算和节点设计计算。编制结构计算书。（3）绘制结构施工图（包括柱、墙、梁、板布置图与配筋图、梁柱节点图和楼梯结构图绘制）。（4）根据工程地质资料进行基础设计计算（编制基础设计计算书，绘制基础施工图）。（5）结构施工图数量不少与十张一号图。2．编写毕业设计书（1）建筑设计总说明。（2）结构设计总说明。包括设计依据（各种规范和相关工程数据）、计算工具（计算软件）、材料选择、构造要求、施工要求及其他。（3）结构设计计算书。包括结构整体计算（地震作用计算、风作用计算及竖向荷载计算）、各种结构构件设计计算（钢筋混凝土墙、钢管柱、型钢梁和压型钢板与混凝土组合楼板）、截面设计与各种节点构造措施等。毕业设计说明书不少于20000字，书写应力求整洁、清楚无误。毕业设计要结合课题方向，翻译完成1万词的外文文献或资料。3．绘制结构施工图建筑施工图共计八张一号图，结构施工图共计十张一号图，要求同学合理按排每张图纸的内容，图纸应按施工图要求画。图面要求布置均匀，整齐洁净；字体求书写工整；线条要求粗细分明，准确无误。4．未尽事宜参照《建筑与土木工程学院土木工程专业毕业设计（论文）实施细则》(附件一)严格执行。第三部分设计成果要求及参考资料一、设计成果要求毕业答辩阶段主要任务是总结毕业设计过程和成果，准确清晰地反映设计工作。具体的毕业设计成果如下：1．设计说明书（一本）（1）中英文摘要（包括关键词）（必须打印）（2）目录（3）建筑设计概况；结构设计概况（4）建筑设计内容和结构计算内容（5）外文参考资料翻译（必须打印）2．施工图施工图均为1号图；有三分之一的图可以采用计算机打印。（1）建筑设计总说明1张（1：100）；（2）建筑底层平面图、标准层平面图和屋顶平面图各1张（1：100）；（3）建筑立面图、剖面图各1张（1：100）；129 （4）建筑楼梯图1张（1：100）（5）基础施工图1张（1：100）（6）墙与边缘构件、钢管混凝土柱施工图3张（1：100）（7）型钢梁平面布置图2张（1：100）；（6）楼板平面布置及配筋图2张（1：100）；（7）梁柱节点图1张（1：100）；（8）楼梯平、立、剖图及配筋图1张（1：100和1：30）。以上提供的比例仅供参考，同学们根据实际情况具体采用合适的比例进行绘制。二、结构设计参考资料1.东南大学、天津大学、同济大学合编：混凝土结构(上、中、下)。中国建筑工业出版社2.砌体结构中国建筑工业出版社3.土力学地基与基础武汉工业大学出版社4.建筑结构抗震设计高等教育出版社5.建筑结构荷载规范GB50009-2013中国建筑工业出版社2013北京6.混凝土结构设计规范GB50010-2010中国建筑工业出版社20107.建筑设计防火规范GB50016-2014中国建筑工业出版社2014北京8.高层建筑设计防火规范GB50045-95（2005年版）中国建筑工业出版社北京9.建筑地基基础设计规范GB50007-2012中国建筑工业出版社200210.建筑抗震设计规范GB50011-2010中国建筑工业出版社北京11.高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010中国建筑工业出版社北京12.高层民用建筑钢混技术规程JGJ99-98中国建筑工业出版社北京13.钢混设计规范GB50017-2003中国建筑工业出版社北京14.钢管混凝土结构技术规范GB50936-2014中国建筑工业出版社北京15.有关标准构件图集16.有关结构设计的教材及刊物等17.房屋建筑制图统一标准18.建筑结构制图标准129 毕业设计成果1.设计说明书（一本）（1）中英文摘要（2）目录（3）建筑设计概况；结构设计概况（4）建筑设计内容和结构计算内容（5）外文参考资料翻译2.设计施工图（1）建筑设计总说明、结构设计总说明各1张（A1）；（2）建筑底层、首层、标准层平面图平面图各1张（A1）；（3）建筑立面图、剖面图各1张（A1）；（4）建筑墙体、楼梯大样图1张（A1）（5）筏板基础施工图1张（A1）（6）墙与边缘构件、钢管混凝土柱施工图3张（A1）（7）剪力墙暗柱布置图表3张（A1）（8）地下二层、首层、标准层楼板平面布置图3张（A1）；（9）地下二层、首层、标准层楼板配筋图3张（A1）；（10）地下二层、首层、标准层梁柱节点图6张（A1）；（11）首层、标准层、顶层楼梯平、剖图及配筋图1张（A1）。专业班级：学生：要求设计(论文)工作起至日期：指导教师签字：日期：教研室主任审查签字：日期：系主任批准签字：日期：129 绪论钢和混凝土混合结构体系是近年来在我国迅速发展的一种新型结构体系，由于其在降低结构自重、减少结构断面尺寸、加快施工进度等方面的明显优点，已引起工程界和投资商的广泛关注，目前已经建成了一批高度在150m～200m的建筑，如上海森茂大厦、国际航运大厦、世界金融大厦、新金桥大厦、深圳发展中心、北京京广中心等，还有一些高度超过300m的高层建筑也采用或部分采用了混合结构型钢混凝土(钢管混凝土)框架可以是型钢混凝土梁与型钢混凝土柱(钢管混凝土柱)组成的框架，也可以是钢梁与型钢混凝土柱(钢管混凝土柱)组成的框架，外周的筒体可以是框筒、桁架筒或交叉网格筒。外周的钢筒体可以是钢框筒、桁架筒或交叉网格筒。本建筑占地面积4633.2m²，建筑面积67250.04m²（地上建筑面积约为，地上建筑面积约为）地下1层至2层建筑面积4633.2m²，地上1至3层每层建筑面积4633.2m²，标准层每层建筑面积1335.88m²。地下一层为车库，首层为对外商铺，2至12层为公司写字楼。结构采用钢管混凝土框架—钢筋混凝土核心筒结构，抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度0.20g，基本风压0.40KN/m2，地面粗糙度为C类。建筑设计主要是依据安全、适用、经济、美观的原则，完成建筑使用功能的设计。建筑地下1层、2层为车库；地上1层至3层为商场。4至36层为公司写字楼。结构设计部分，主要注重概念设计，注重结构布局的合理性。通过控制结构的轴压比、剪重比、刚度比、位移比/层间位移角、周期比、层间受剪承载力比和刚重比等控制指标合理布置框架柱、剪力墙及梁。通过墙、柱、梁的调整使结构的各项指标满足规范要求。结构计算主要采用PKPM电算。第一步进行构件截面尺寸的设计；第二步对结构进行荷载统计，布置楼面荷载及梁间荷载，完成整楼建模；第三步为SATWE参数选定及内力、配筋计算，并将PKPM电算结果与规范规定的控制指标对比，不断调整结构布置直至合理。基础设计部分，根据地质条件和楼层条件采用平板式筏板基础。首先进行筏板厚度的估算，然后将设计参数输入JCCAD，采用有限元的方法进行内力及配筋计算，并对核心筒及柱进行抗冲切验算。本设计的重点在于不断的调整结构模型，使结构受力合理，从而在各种荷载作用下能够表现出良好的性能。129 某36层写字楼建筑与结构设计（钢管混凝土框架—钢筋混凝土核心筒混合结构体系）摘要设计概况：该项目位于山西省太原市五一广场，占地面积4633.2m2，建筑面积67250.04m2。本项目为超高层写字楼，地上36层，层高3.8m，其中1-3层为商场，4-36层为写字楼.地下室二层，层高3.8m。结构体系为钢管混凝土框架—钢筋混凝土核心筒混合结构体系。基础采用筏板基础。本设计分为建筑设计和结构设计两部分。建筑设计主要是依据安全、适用、经济、美观的原则，完成建筑使用功能的设计。建筑地下1层、2层为车库；地上1层至3层为商场。4至36层为公司写字楼。结构设计部分，主要注重概念设计，注重结构布局的合理性。通过控制结构的轴压比、剪重比、刚度比、位移比/层间位移角、周期比、层间受剪承载力比和刚重比等控制指标合理布置框架柱、剪力墙及梁。通过墙、柱、梁的调整使结构的各项指标满足规范要求。结构计算主要采用PKPM电算。第一步进行构件截面尺寸的设计；第二步对结构进行荷载统计，布置楼面荷载及梁间荷载，完成整楼建模；第三步为SATWE参数选定及内力、配筋计算，并将PKPM电算结果与规范规定的控制指标对比，不断调整结构布置直至合理。关键词钢管混凝土框架，核心筒，压型钢板组合楼板，筏型基础129 architecturalandstructuraldesignofa36storyofficebuilding(CFSTframe-reinforcedconcretecoretubehybridstructuresystem)AbstractProjectprofile:TheprojectislocatedinTaiyuan,ShanxiProvinceWuyiSquare,coversanareaof4633.2m²andabuildingareaof67250.04m².Thisprojectisasuperhigh-riseofficebuilding,ontheground36floors,theheightof3.8m,ofwhich1-3forshoppingmalls,4-36layerforoffice.Basementfloor,theheightof3.8m.Thestructuresystemisaconcretefilledsteeltubeframe,thereinforcedconcretecoretubemixedstructuresystem.Basisuseraftfoundation.Thedesignisdividedinto,whicharearchitecturaldesignandstructuraldesign.Thefirstpartisarchitecturaldesign.Thisdesignisdonetomeetwiththeneedsofapplyingfunctionsinconstructionaccordingtotheprincipleofsafe,applicable,savingandbeautiful.Theundergroundfloorofthebuildingisusedasgarage.The1stto3rdfloorofthebuildingisusedasmarketandcompanylobby.The4thto36thfloorofthisbuildingareusedasscriptoriums.Thesecondpartisstructuraldesign.Thefocusofstructuraldesignisthewholestructurearrangement.WhatIneedtodoistoarrangetheframecolumn,beamandtheshearwalllegitimatelybycontroltheaxialcompressionratio,shearweightratio,stiffnessratio,displacementratio/storydriftangle,periodicratio,interlaminarshearcapacityratio,stiffnessweightratioandotherindicators.IusePKPMsoftwaretocalculatetheforceandreinforcementofthestructure.Thefirststepistoestimatethedimensionsoftheframecolumn,shearwallsandbeams.Thesecondstepisloadinflux,consistingofthecalculationofinternalload,liveload,windloadandseismicload.Thelastisinternalforcecalculationandreinforcementcalculation.ThenIcomparethehandcalculationresultwiththePKPM’sandPKPM’scalculationresultwithspecification.KeyWords：Concretefilledtubeframe；Coretube;PKPM；raftfoundation129 目录毕业设计任务书1毕业设计成果6摘要8第一篇建筑设计说明书15第一章建筑设计151.1设计资料151.1.1工程概况151.1.2具体参数151.2建筑设计原理151.2.1建筑平面设计161.2.2建筑立面设计181.2.3建筑剖面设计201.3建筑构造设计211.3.1墙体工程211.3.2门窗工程211.3.3上人屋面做法221.3.4女儿墙做法231.4楼梯设计231.5其他施工注意事项24第二篇结构设计说明书25第一章结构选型与分析251.1设计资料251.2结构选型251.2.1结构体系选型251.2.2其它结构选型26129 1.3结构分析26第二章结构布置及计算简图282.1梁、柱、剪力墙的选用282.1.1梁的选用282.1.2柱的选用282.1.3剪力墙的选用302.2结构布置302.2.1结构布置一般规定302.2.2结构布置312.3荷载计算322.3.1恒荷载标准值332.3.2活荷载标准值332.3.3基本风压标准值332.3.4雪荷载标准值332.3.5地震荷载33第三章地震作用和风荷载的计算343.1地震作用计算规定及方法343.1.1地震作用计算一般规定343.1.1地震作用计算方法343.1.3地震信息及计算结果353.2风荷载下的内力413.2.1风载计算的一般规定413.2.2风载信息及计算结果41第四章结构总的计算444.1各种荷载的组合方法454.2结构的工况类别和总的设计信息：46129 4.2.1结构的各种工况464.2.2总的设计信息474.3结构的整体验算：474.3.1主要参数验算474.3.2其他验算49第五章柱的设计计算525.1一般要求、构造要求及计算方法525.2柱的计算535.2.1基本信息535.2.2计算信息及结果54第六章梁的设计计算586.1一般要求、计算方法586.1.1一般要求586.1.1计算方法586.2梁的计算596.2.1基本信息596.2.2计算信息及结果60第七章组合楼盖设计计算647.1一般要求、构造要求及计算方法647.1.1一般要求647.1.2压型钢板组合楼板设计657.1.3组合板的构造要求677.2楼板计算68第八章剪力墙的设计计算728.1一般规定与计算方法728.1.1一般规定72129 8.1.2计算方法748.2剪力墙计算75第九章节点设计799.1一般规定799.1.1节点设计的一般规定799.2节点计算809.2.1柱与梁的拼接节点计算809.2.2主次梁的拼接829.2.3主梁与剪力墙的拼接计算849.2.4柱脚的设计85第十章基础的设计8810.1一般规定8810.2基础的计算8910.1.1柱冲切计算8910.1.2平板基础的内筒进行抗冲切和抗剪柱冲切计算89第十一章楼梯的设计9111.1设计参数9111.2楼梯板计算9111.3平台板计算9111.4平台梁计算92第十二章PKPM的简介与建模9412.1PKPM软件简介9412.2PMCAD建模95参考文献96心得97外文翻译99129 致谢128129 第一篇建筑设计说明书第一章建筑设计本工程建设地点：山西太原设计依据：1、太原刚玉五一广场36层写字楼建筑与结构设计任务书及设计资料。2、有关建筑、结构设计规范和标准。3、国家工程建设标准强制性条文房屋建筑部分。建筑设计是任何建筑的直观形式，是一种有目的的空间环境建构过程，与其它任何一项设计不同，建筑设计的最终产品是为人类创造一个适宜的空间环境。“空间环境”自始至终都成为意愿的起点，又是所要追求的最终目标。一切的设计均紧紧围绕着空间建构而展开。建筑设计最大的问题所在是使用空间和建筑美感的矛盾，在建筑设计中不但要考虑建筑空间与环境空间的适应问题，还需妥善处理建筑内部各组成空间相互之间的内在必然联系，直至推敲单一空间的体量、尺度、比例等细节，全面考虑并协调人、建筑、环境三大系统的内在有机联系。1.1设计资料1.1.1工程概况1、此工程位于于太原市五一广场，该工程为高层钢混核心筒写字楼，设计为地上36层，地下2层钢混，建筑物耐久年限为50年。2、本工程相对标高为±0.000，室内外高差450mm。3、住宅总建筑面积为67250.04m²，层数地下2层，地上36层。4、本工程建筑耐火等级为一级，抗震设防烈度为八度。5、本工程1-3层外墙采用钢筋混凝土，4-36位玻璃幕墙和外挂石材相间的墙，内墙采用加气混凝土砌块，楼板采用压型钢板混凝土组合楼板。1.1.2具体参数1、工程用地总面积为4633.2m²，建筑面积67250.04m²。2、写字楼设有地下停车场，周边有公园，广场等休憩场所。3、本写字楼共设有9部电梯，其中1部消防电梯，4部低区电梯，4部高区电梯，低区电梯为1-19层，高区为1-36层。4、本写字楼设有两个避难层，低区避难层为12层，高区避难层为23层，避难层设有新风机房，水泵房，水箱间。1.2建筑设计原理设计应满足建筑使用功能的需要，并需考虑防火、通风、内部交通组织、外部交通组织、使用功能分区、采光等诸多因素，并应该注意结构布置的可行性、合理性。首先从建筑平面设计分析着手，超高层办公楼总平面设计涉及景象、朝向、通风、出入口、交通、消防、供电等多方面的问题，是一向十分复杂的系统工程。平面设计中,充分考虑了129 建筑整体空间组合的效果、经济性、内部交通组织、采光以及结构合理性等因素，确定了回廊型平面，即将楼梯、电梯间及卫生间布置在建筑物中部，四周布置大型写字间的平面设计方案。总平面设计应注意建筑外部和内部各种设备的噪声、烟尘、废气等对公共环境的影响，同时尽可能使得建筑物地下车库及地上停车场与公共交通更高效紧密的联系，提高交通效率。使用部分的平面设计主要考虑首层对外商铺及标准层写字间等的使用要求。对外商铺的设计原则是安全、空间开阔、结构规则易于布置等，写字间的设计原则是安全、经济、布置灵活，且需满足一定程度的舒适性。交通联系部分的平面设计是建筑设计的重点之一，首先需根据相关的规范具体确定走廊、楼梯等通行疏散要求的宽度，确定门厅、过厅等人们停留和通行所必需的面积，然后结合平面布局考虑交通联系部分在建筑平面中的位置，以及空间组合等设计问题。建筑外部形象的设计包括体型设计和立面设计两个部分，其主要内容是研究建筑物群体关系、体量大小、组合方式、立面形式及细部比例关系、色彩与质感的运用等。建筑物体型和立面的外部形象也是设计者根据自然与基地条件、周围环境、地方建筑特色、城市规划要求、运用建筑构图法则，使建筑的功能要求、平面构思、剖面构思、经济因素、结构形式等要求不断统一，进而反复修改、调整的结果。建筑立面设计，根据初步确定的房屋内部空间组合的平面关系，例如房屋的大小、高低、门窗位置、构件的排列方式等，描绘出房屋各个立面的基轮廓，作为进一步调整统一，进行立面设计的基础。设计时首先需推敲立面各部分的比例关系，相邻立面间的连接和协调，之后着重分析各立面上墙面的处理、门窗的调整安排等，最后对入口门廊、建筑装饰等做重点及细部处理。下面针对工程具体情况一一阐述。1.2.1建筑平面设计建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系。建筑物的整体设计首先从建筑的平面设计分析开始。在平面设计中，需从建筑整体空间组合的效果考虑，紧密联系建筑的剖面和立面，分析剖面、立面的可能性和合理性，不断调整修改平面，反复深入，以达到较为理想的效果。进行平面设计，主要考虑使用部分和交通联系部分两方面。在进行使用部分的平面设计时，主要考虑客房及其他一些服务性用房的使用要求，分析房间面积的大小、形状和尺寸，门窗在房间平面的位置，满足相应的采光要求等。交通联系部分的平面设计首先需具体确定走廊、楼梯等通行疏散要求的宽度，具体确定门厅、过厅等人们停留和通行所必需的面积，单独进行电梯间的设计，考虑电梯间门厅、电梯运力、电梯设备的型号以及是否经济等要求，之后再结合平面布局考虑交通联系部分在建筑平面种的位置以及空间组合等设计问题。本工程平面设计要求较为严格，工程为超高层写字间，人流密集，需重点考虑防火疏散要求，同时还需满足写字间使用功能所需要的房间布置规则、大开间、采光优良等要求以适宜工作人员办公需求。同时本工程地上为36层（含一层顶部设备层），地下2层，建筑高度为136.8m，建筑占地面积4633.2m²，建筑面积67250.04m²。因为建筑物高度为136.8m，建筑结构形式拟采用框架—核心筒结构形式。（1）标准层写字间设计129 本工程4至36层为标准层，标准层设有会议室、办公室、休息室、咖啡厅等，横向柱距分别为10m、7.7m、9m、10m，纵向柱距分别为10m、7.9m、8.5m、10m。标准层平面布置图如图1.1。图1.1标准层平面布置图（2）地下车库根据建筑面积要求，地下车库及1至3层的裙房需在标准层基础上进行外扩。地下室平面布置图如图1.2。,图1.2地下室平面布置图129 （3）首层商场设计首层设置了南、北两个主出入口，东、西两侧出入口共四个逃生通道，以满足建筑内大量人流的逃生需求满足规范所需的疏散要求。首层商场平面布置图如图1.3。图1.3首层平面布置图1.2.2建筑立面设计建筑不仅要满足人们生产、生活等物质功能的要求，还需满足人们精神文化方面的要求。为此，不仅要赋予建筑实用属性，同时也要赋予它美的属性，强调建筑美是客观存在的，建筑的审美价值在于其包含的社会伦理和生活内容的价值。建筑的美观主要是通过内部空间及外部造型的艺术处理来体现，同时也涉及到建筑的群体空间布局，而其中建筑物的外观形象广泛地为人们所接触，对人们的精神感受产生深刻的影响。129 体型和立面设计着重研究建筑物的体量大小、体型组合、立面及细部处理等。在满足使用功能和经济合理的前下，运用不同的材料、结构形式、装饰细部、构图手法等创造出预想的意境，从而不同程度地给人以庄严、挺拔、明朗、轻快、简洁、朴素、大方、亲切的印象，因此具有独特的表现力和感染力。外部体型和立面反映内部空间的特征，但绝不能简单地理解为体型和立面设计只是内部空间的最后加工，是建筑设计完成后的最后处理，而应与平、剖面设计同时进行，并贯穿于整个设计的始终。外部体形是内部空间的反映，要考虑建筑个性与性格特征的表现，体量组合与立面处理（主从分明、有机结合、对比与变化、稳定与均衡、比例与尺度、虚实凹凸、色彩与质感、装饰与细部）。建筑物的外部形象，在很大程度上要受到使用功能、材料、结构施工技术、经济条件及周围环境的制约。每一幢建筑物都具有自己独特的形式和特点。因此，立面设计是建筑设计的一个重要的方面，在很大程度上决定了建筑物的感官形象。设计应考虑各部分的比例关系、立面的统一、门窗的安排、出入口位置等内容，通过建筑装修、材料的质地和色彩的选择、虚实对比等手法，使建筑物具有一定的音乐韵律。立面的设计应从以下几点着手考虑：（1）统一和变化建筑形式美的最基本的要求，它包含两方面含义——统一与变化：统一相对于杂乱无章而言；变化相对于单调而言。建筑物的立面及不可以过于简单，给人感觉单调而死板，同时又要防止修饰过于复杂，给人感觉烦乱。本工程在底部三层设置裙房，与主体结构形成凸显，正视建筑时前后凹凸有致，而竖向线条从底部通长上去，给人简介大气的感觉。（2）均衡与稳定由于建筑物的各部分体量表现出不同的重量感，因而几个不同体量组合在一起时，必然会产生一种轻重关系，均衡是前后左右的轻重关系，稳定则是指上下之间的轻重关系。关于稳定，通常上小下大、上轻下重的处理能获得稳定感。本工程设计时便采用这种设计思路，下部设置裙房，体量相较上部结构较大，给人一种基础坚实的稳定感，裙房立面采用深褐色的干挂石材，主体塔楼采用黄色干挂石材，上浅下深的颜色搭配使得建筑物立面效果给人一种沉稳，值得信赖的感觉，尤其适用于办公楼写字间这类建筑。（3）对比与微差对比可以借相互之间的烘托、陪衬而突出各自的特点以求得变化；微差可以借彼此之间的连续性以求得和谐。底部层的裙房与主体相连，与主体高低错落，首层采用玻璃幕墙，与上部结构的干挂石材相比显得更加现代，这种对比有效地改变了建筑物立面单调死板的形象。（4）韵律在建筑立面上窗、窗间墙、柱等构件的形状、大小不断重复出现和有规律变化。韵律是任何物体各要素重复或渐变出现所形成的一种特性，这种有规律的变化和有秩序的重复所形成的节奏，能产生具有条理性、重复性、连续性为特征的韵律感，给人以美的享受。本工程为高层写字间，采光需求较高，南向的窗户设置为较大的窗扇，北向的则设置为较窄的窗扇，既满足了采光的需求，同时使建筑物南北两侧形成不同的风格和韵律，使整个建筑更有味道。（5）比例和尺度比例是指长、宽、高3个方向之间的大小关系。无论是整体、局部、整体与局部之间或局部与局部之间都存在着一定的比例关系。良好的比例能给人以和谐、完美的感受，反之则给人一种异样的感受。设计建筑物正面的高宽比接近于1:1，会给人造成厚重压抑的感觉，因此，在设计中通常将建筑物的四角对称缩进以形成凹凸，活跃建筑形体。尺度则指的是建筑物整体或局部与人之间的比较关系。良好的尺度会给人一种舒适的视觉体验。本工程主要立面设计见图1.4。129 图1.4正立面图1.2.3建筑剖面设计剖面设计主要分析建筑物各部分应有的高度、建筑层数、建筑空间的组合与利用以及建筑物剖面图中各结构构件之间的相互关系。建筑剖面不是独立存在的，它必需依赖于平面和立面。设计中，本工程地下室层高3.8m，首层层高3.8m，标准层及顶层层高3.8m，室内外高差为0.45m。为尽可能展示建筑物自身，剖切位置通过电梯间。本工程主要立面设计见图1.5。129 图1.5主要剖面图1.3建筑构造设计1.3.1墙体工程1、建筑1-3层外墙采用钢筋混凝土，4-36位玻璃幕墙和外挂石材相间的墙，内墙采用加气混凝土砌块。屋面做法SBS改良型沥青防水卷材，1:3水泥加气混凝土板砂浆找平，150mm厚水泥石保温层，压型钢板混凝土组合楼板，V型轻钢龙骨吊顶。2、楼面做法水磨石地面，压型钢板混凝土组合楼板，V型轻钢龙骨吊顶3、所有防火隔墙与墙体柱梁和其他构件及部位交接处，应做到密封保证防火要求。1.3.2门窗工程1、建筑外门窗抗风压性能分级≥4级，气密性能分级≥3级，水密性能分级≥3级，隔声性能分级≥3级，外窗传热系数K≥4.7W/（mK）²。2、门窗玻璃的选用应遵照《建筑玻璃应用技术》和《建筑安全玻璃管理制度》发改运行【2003】2116号及地方主管部门的有关规定。129 3、门窗立面均表示洞口尺寸、门窗加工尺寸要按要求装修面厚度由承包商给予调整承建商须核对所有门窗尺寸及数量，应安装实际量算，并保证提供的门窗符合规范和设计有关最小尺寸及采光通风面积和防火之规定，承建商对所有变更设计，应核对各门窗型号后，方可施工。4、防火门、窗及附件小五金等均须符合制定的耐火等级，并提交国家鉴定证明，其构造配件等均须与检验报告相符，如门窗表中所列耐火极限与国家规范不同，应以要求严格者为准，并及时通知建筑师。5、防火墙和公共交通疏散的平开防火门应设密门器，双扇平开防火门应设密门器和顺序器，常开的防火门须安装信号控制关闭和反馈装置。6、开启窗扇凡其开启部位处高度不足900mm处，均设置距室内地面900mm高防护栏杆，外窗固定扇部位其窗台高度不足900mm时，均应采用安全玻璃。7、有关门窗所需的预埋件由幕墙承包方提出要求，并在土建施工时预埋到位。表1-1门窗表1.3.3上人屋面做法本工程第三层裙房屋面及十二层屋面为上人屋面，考虑建筑物位于辽宁省大连市，冬季气温较低且有降雪，需设置防滑保温屋面，具体屋面做法如下：表1-2防滑地砖有保温上人屋面1.10厚防滑地砖，防水砂浆勾缝2.20厚聚合物砂浆铺卧3.10厚低强度等级砂浆隔离层4.防水卷材5.20厚1:3水泥砂浆找平层6.40厚LC5.0轻集料混凝土2%找坡层7.专用胶粘贴80厚EPS板保温层8.120厚现浇钢筋混凝土屋面板129 9.V型轻钢龙骨吊顶1.3.4女儿墙做法本工程第三层裙房屋面及第十二层屋面为上人屋面，需设置女儿墙。女儿墙高，墙体采用厚钢筋混凝土结构。女儿墙根据梁、柱的布置合理布置，设置斜坡，不设置压顶。1.4楼梯设计本工程共设置两部防烟楼梯间，两部楼梯间成镜像对称。楼梯采用混凝土现浇板式双跑楼梯。层高为3.8m。楼梯详细设计内容如下：（1）地下二层楼梯地下二层层高为3.8m，楼梯踏步每阶高度取158mm，每阶宽度取270mm，每一梯段踏步数12，梯段长度为270×12=3240。楼梯井宽度为120mm，梯段宽度为1800mm，中间休息平台宽度为1200mm。地下一层楼梯平面布置见图1.6。图1.6地下二层楼梯平面图（2）标准层楼梯标准层层高为3.8m，楼梯踏步每阶高度取158mm，每阶宽度取270mm，每一梯段踏步数12，梯段长度为270×12=3240。楼梯井宽度为120mm，梯段宽度为1800mm，中间休息平台宽度为1200mm。地下一层楼梯平面布置见图1.7。图1.7标准层楼梯平面图129 （3）楼梯构造根据防火疏散要求，选取1m高不锈钢方管栏杆，扶手采用原木扶80mm×40mm扶手。楼梯梯段板和平台板表面均采用现浇水磨石面层，梯段板和平台板板底为20mm厚水泥砂浆抹灰找平。1.5其他施工注意事项1、本图所标注的各种留洞与预埋件应与各工种密切配合后，确认无误方可施工。2、预埋木砖及贴邻墙体的木质面均做防腐处理，露明铁件均做防锈处理3、管道井在管道安装后，各层里一般用混凝土封严，以满足防火要求。4、各种风道内壁无二次抹灰条件的应随砌随抹光。5、施工中应严格执行国家各项施工质量验收规范。6、为保证建筑物整体效果良好，所有建筑装饰材料、油漆色彩、配件均需实现提供小样或样品，经建设方、设计人员认可后，方可订货加工，进行大面积施工。7、本工程较复杂，施工前各工种应事先熟悉图纸，还应与结构、给排水、电气、暖通等专业设计图纸互相密切配合，对照施工，如遇图中不详尽或矛盾处，应及时与建设方、设计方联系、磋商，未经许可，不得随意修改设计。129 第二篇结构设计说明书第一章结构选型与分析1.1设计资料（1）本工程位于山西省太原市。（2）本建筑地下二层，地上三十六层，各层平面及层高详见建筑图。（3）本工程耐火等级为1级，抗震设防烈度为8度，建筑耐久年限为二级。（4）本工程地质场地类别为Ⅱ类，地面粗糙类型为C类,场地卓越周期0.40s。（5）该场地具有Ⅰ级非自重湿陷性。根据地质资料，该地区地下水埋深在15米以下。（6）最大冻土深度为1.10米。（7）基本风压为0.30kN/m2，基本雪压为0.40kN/m2。1.2结构选型1.2.1结构体系选型钢-混凝土混合结构体系通常指的是钢框架-混凝土核心筒或剪力墙体系，抗侧移刚度很大的混凝土核心筒或剪力墙主要抵抗风荷载和地震作用，而钢框架主要承受竖向荷载。高层建筑钢-混凝土组合结构利用钢材抗拉强度高而混凝土抗压强度高的特点，在一个构件中将两种材料有机地组合起来，发挥各自优点，并且钢-混凝土结构有如下经济效益及社会效益：1)与钢筋砼结构、钢混比较，钢—砼组合结构的造价较低，经济性较好2)建筑物的使用面积增大，房屋使用面积可增加3%～5%3)楼层层高降低，空间使用率提高4)环境污染小，可再次利用5)施工周期短，基础受荷小，基础的工程量下降，相应成本降低，工期缩短6)抗震性好故该工程采用钢管混凝土框架—钢筋混凝土核心筒混合结构体系。对于三十六层的超高层综合体，抵抗水平力成为设计的主要矛盾。抗侧力结构体系的确定和设计成为结构设计的关键问题。高层建筑中的基本抗侧力单元是框架、剪力墙、框筒及支撑。常用的高层建筑结构体系主要有：框架结构体系、框架-支撑结构体系及筒体体系。129 框架结构的抗侧刚度小，侧向位移大。框架结构的侧移由两部分组成：第一部分侧移由柱和梁的弯曲变形产生；第二部分侧移由柱的轴向变形产生。在框架结构中布置一定数量的剪力墙可以组成框架-剪力墙结构体系，结构以剪力墙作为抗侧力结构，既具有框架结构平面布置灵活、使用方便的特点，又具有框架结构大的刚度，可以用于比框架体系更高的房屋。框架核心筒结构体系，房屋为矩形、圆形、多边形等较为规则平面时，为实现建筑使用功能的合理分区，多采用核心式建筑平面布局。结构方面则将框架支撑结构体系中的各片竖向支撑沿核心区的周边布置或将框架剪力墙结构体系中的剪力墙结构设置于内筒的四周形成封闭的核心筒体，而外围钢框架柱的柱网较密，就形成了框架核心筒体系。框架-核心筒结构这结构形式近年来被大量采用，中心筒体即可用钢混亦可采用钢筋混凝土结构及混合结构。核心筒体承担全部或大部分水平力及扭转力，楼面多采用钢梁、压型钢板与现浇混凝土组合的组合结构，与内外筒均有较好的连接，水平荷载将通过刚性楼面传递到核心筒。层间侧移角要比框架体系减小很多。1.2.2其它结构选型（1）屋面结构：采用压型钢板，屋面板按上人屋面荷载选用。（2）楼层结构：所有楼面均采用压型钢板与现浇混凝土组合的组合结构。（3）楼梯结构：采用钢筋混凝土板式楼梯。（4）天沟：采用结构找坡形成的高差的内天沟。（5）过梁：窗过梁以及门的过梁均采用钢筋混凝土梁，并采用可兼做过梁的框架梁做窗过梁。（6）基础：因地基承载力较大，采用平板式筏板基础（暗梁）。1.3结构分析一、在弹性阶段，楼板对钢梁刚度的加强作用不可忽视。从国内外工程经验看，作为主要抗侧力构件的框架梁支座处尽管有负弯矩，但由于楼板钢筋的作用，其刚度增大作用仍然很大，故在整体结构计算时宜考虑楼板对钢梁刚度的加强作用。框架梁承载力设计时一般不按照组合梁设计。次梁设计一般由变形要求控制，其承载力有较大富余，故一般也不按照组合梁设计，但次梁及楼板作为直接受力构件的设计应有足够的安全储备，以适应不同使用功能的要求，其设计采用的活载宜适当放大。二、在进行结构整体内力和变形分析时，型钢混凝土梁、柱及钢管混凝土柱的轴向、抗弯、抗剪刚度都可按照型钢与混凝土两部分刚度叠加方法计算。三、129 外柱与内筒的竖向变形差异宜根据实际的施工工况进行计算。在施工阶段，宜考虑施工过程中已对这些差异的逐层进行调整的有利因素，也可考虑采取外伸臂桁架延迟封闭、楼面梁与外周柱及内筒体采用铰接等措施减小差异变形的影响。在伸臂桁架永久封闭以后，后期的差异变形会对伸臂桁架或楼面梁产生附加内力，伸臂桁架及楼面梁的设计时应考虑这些不利影响。四、混凝土筒体先于钢框架施工时，必须控制混凝土筒体超前钢框架安装的层次，否则在风荷载及其他施工荷载作用下，会使混凝土筒体产生较大的变形和应力。根据以往的经验，一般核心筒提前钢框架施工不宜超过14层，楼板混凝土浇筑迟于钢框架安装不宜超过5层。五、影响结构阻尼比的因素很多，因此准确确定结构的阻尼比是一件非常困难的事情。试验研究及工程实践表明，一般带填充墙的高层钢混的阻尼比为0.02左右，钢筋混凝土结构的阻尼比为0.05左右，且随着建筑高度的增加，阻尼比有不断减小的趋势。钢-混凝土混合结构的阻尼比应介于两者之间，考虑到钢-混凝土混合结构抗侧刚度主要来自混凝土核心筒，故阻尼比取为0.04，偏向于混凝土结构。风荷载作用下，结构的塑性变形一般较设防烈度地震作用下为小，故抗风设计时的阻尼比应比抗震设计时为小，阻尼比可根据房屋高度和结构形式选取不同的值；结构高度越高阻尼比越小，采用的风荷载回归期越短，其阻尼比取值越小。一般情况下，风荷载作用时结构楼层位移和承载力验算时的阻尼比可取为0.02～0.04，结构顶部加速度验算时的阻尼比可取为0.01～0.015。六、对于设置伸臂桁架的楼层或楼板开大洞的楼层，如果采用楼板平面内刚度无限大的假定，就无法得到桁架弦杆或洞口周边构件的轴力和变形，对结构设计偏于不安全。129 第二章结构布置及计算简图2.1梁、柱、剪力墙的选用2.1.1梁的选用H型钢是一种新型经济建筑用材。H型钢截面形状经济合理，力学性能好，轧制时截面上各点延伸较均匀、内应力小，与普通工字钢比较，具有截面模数大、重量轻、节省金属的优点，可使建筑结构减轻30-40%；又因其腿内外侧平行，腿端是直角，拼装组合成构件，可节约焊接、铆接工作量达25%。常用于要求承截能力大，截面稳定性好的大型建筑（如厂房、高层建筑等），以及桥梁、船舶、起重运输机械、设备基础、支架、基础桩等。因此，该结构的所有承重梁都选用H型钢。（1）主梁h=（～）L=(～)×10000=667～1000mm取h=850mm查阅《热轧H型钢和部分T形钢》（GB/T11263-2010）,选用HN850×400（2）次梁h=（～）L=(～)×10000=555～833mm，取h=650mm查阅《热轧H型钢和部分T形钢》（GB/T11263-2010）,选用HN650×300梁截面尺寸见表1.1表2-1梁截面尺寸层次梁规格梁截面尺寸（H×B××）-2～36HN850×400850×400×30×30HN650×300650×300×25×202.1.2柱的选用钢管混凝土结构是由混凝土填充薄壁钢管而形成的组合结构。钢管混凝土结构中的钢管和混凝土两者在受力过程中的相互作用，即钢管对其核心混凝土的约束作用，使混凝土处于三向受压状态，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能得以提高；反过来，由于混凝土的存在，可以延缓或避免钢管过早发生局部屈曲或整体失稳，从而保证了两种材料性能的充分发挥，弥补了两种材料各自的缺点，正是由于钢管和混凝土的完美结合，使钢管混凝土成为性能优良的结构材料。钢管混凝土结构具有承载力、高塑性和韧性好、施工方便、耐火性能好及经济效益显著等显著的优点。故选用钢管混凝土作为承重结构。一、柱截面尺寸的确定钢管混凝土柱截面尺寸根据柱的轴压比限制确定，可按下列公式计算：（一）柱截面面积：式中：Un---轴压比限值　　fc---砼轴心抗压强度设计值129 fs---钢管的抗压、抗拉强度设计值　　Nc---柱轴力设计值A---柱截面面积As---钢管截面面积（二）柱轴力设计值：Nc=1.25CβN式中：N---竖向荷载作用下柱轴力标准值（包含活载）β---水平力作用对柱轴力的放大系数，七度抗震：β=1.05、八度抗震：β=1.10C---系数：中柱C＝1、边柱C＝1.1、角柱C＝1.2（三）竖向荷载作用下柱轴力标准值：N=nAq式中：n---柱承受楼层数　　A---柱子从属面积　　q---竖向荷载标准值（包含活载）（四）查《建筑抗震设计规范》可确定本工程筒体结构的抗震等级为一级，柱的轴压比限值为0.75对于底层写字楼下的中柱A=0.5×（8.5+7.9）×7.7=63.14㎡N=35×63.14×16=35358.4kNNc=1.25×1.0×1.10×35358.4=48617.8kN假设钢管的外径为1200mm，内径为1130mm。钢管截面积As=128033.5mm²Ac≥（48617800-0.75×295×128033.5)/（0.75×23.1）=1925637.1mm²a=1082mm对于底层裙房下的中柱A=0.5×（8.4+8.4）×8.4=70.56㎡N=4×70.56×16=4515.84kNNc=1.25×1.0×1.10×4515.84=6209.28kNAc≥6209280/（0.75×23.1）=358400mm²a=598mm根据上述结果，综合考虑，取钢管混凝土柱的截面尺寸下表柱截面尺寸见表1.2表2-2柱截面尺寸表层次柱规格柱截面尺寸（H×B×t）-2～3层裙房部分矩形钢管混凝土截面800×800800×800×35-2～12层写字楼部分矩形钢管混凝土截面1200×12001200×1200×3513～21层矩形钢管混凝土截面1150×11501150×1150×3522～36层矩形钢管混凝土截面1100×11001100×1100×35129 2.1.3剪力墙的选用剪力墙墙体既承担水平构件传来的竖向荷载，同时承担风力或地震作用传来的水平地震作用；剪力墙结构体系，有很好的承载能力，而且有很好的整体性和空间作用，比框架结构有更好的抗侧力能力；剪力墙结构的优点是侧向刚度大，在水平荷载作用下侧移小；还有剪力墙结构的楼盖结构一般采用平板，可以不设梁，所以空间利用比较好，可节约层高。表2-3剪力墙截面尺寸层次外墙厚内墙厚-2～1245035013～2140030022～363503002.2结构布置2.2.1结构布置一般规定混合结构房屋的结构布置除应下列的规定一、混合结构的平面布置应符合下列规定：1、平面宜简单、规则、对称、具有足够的整体抗扭刚度，平面宜采用方形、矩形、多边形、圆形、椭圆形等规则平面，建筑的开间、进深宜统一；2、筒中筒结构体系中，当外围钢框架柱采用H形截面柱时，宜将柱截面强轴方向布置在外围筒体平面内；角柱宜采用十字形、方形或圆形截面；3、楼盖主梁不宜搁置在核心筒或内筒的连梁上。二、混合结构的竖向布置应符合下列规定：1、结构的侧向刚度和承载力沿竖向宜均匀变化、无突变，构件截面宜由下至上逐渐减小。2、混合结构的外围框架柱沿高度宜采用同类结构构件；当采用不同类型结构构件时，应设置过渡层，且单柱的抗弯刚度变化不宜超过30％。3、对于刚度变化较大的楼层，应采取可靠的过渡加强措施。4、钢框架部分采用支撑时，宜采用偏心支撑和耗能支撑，支撑宜双向连续布置；框架支撑宜延伸至基础。三、度抗震设计时，应在楼面钢梁或型钢混凝土梁与混凝土筒体交接处及混凝土筒体四角墙内设置型钢柱；7度抗震设计时，宜在楼面钢梁或型钢混凝土梁与混凝土筒体交接处及混凝土筒体四角墙内设置型钢柱。四、混合结构中，外围框架平面内梁与柱应采用刚性连接；楼面梁与钢筋混凝土筒体及外围框架柱的连接可采用刚接或铰接。五、楼盖体系应具有良好的水平刚度和整体性，其布置应符合下列规定：1楼面宜采用压型钢板现浇混凝土组合楼板、现浇混凝土楼板或预应力混凝土叠合楼板，楼板与钢梁应可靠连接；2机房设备层、避难层及外伸臂桁架上下弦杆所在楼层的楼板宜采用钢筋混凝土楼板，并应采取加强措施；129 3对于建筑物楼面有较大开洞或为转换楼层时，应采用现浇混凝土楼板；对楼板大开洞部位宜采取设置刚性水平支撑等加强措施。六、当侧向刚度不足时，混合结构可设置刚度适宜的加强层。加强层宜采用伸臂桁架，必要时可配合布置周边带状桁架。加强层设计应符合下列规定：1、伸臂桁架和周边带状桁架宜采用钢桁架。2、伸臂桁架应与核心筒墙体刚接，上、下弦杆均应延伸至墙体内且贯通，墙体内宜设置斜腹杆或暗撑；外伸臂桁架与外围框架柱宜采用铰接或半刚接，周边带状桁架与外框架柱的连接宜采用刚性连接。3、核心筒墙体与伸臂桁架连接处宜设置构造型钢柱，型钢柱宜至少延伸至伸臂桁架高度范围以外上、下各一层。4、当布置有外伸桁架加强层时，应采取有效措施减少由于外框柱与混凝土筒体竖向变形差异引起的桁架杆件内力。2.2.2结构布置本写字楼1-3层横向柱距分别为8.4m×3、10m、7.7m、9m、10m、8.4m×3，纵向柱距分别为8.4m、10m、7.9m、8.5m、10m、8.4m；4-36层横向柱距分别为10m、7.7m、9m、10m，纵向柱距分别为10m、7.9m、8.5m、10m。各层层高由建筑层高确定，其中底层结构层高从基础顶面算起，故各层的结构层高都为3.8m。地下2层结构布置图如图2.1所示：图2.1地下2层结构布置图标准层结构布置图如图2.2所示：129 图2.2标准层结构布置图整楼模型如图2.3图所示：图2.3整楼模型129 2.3荷载计算2.3.1恒荷载标准值楼面采用压型钢板现浇混凝土楼板，采用轻钢龙骨吊顶，水磨石地面。（1）楼面表2-4楼面、屋面荷载计算表荷载项目商场办公卫生间楼、屋做法KN/m2)1.751.752.3150mm现浇混凝土（KN/m2)2.532.532.53YX-75-230-690（I)-1.6压型钢板0.190.190.19恒荷载标准值（KN/m2)4.674.675.22（2）构件自重根据所选截面计算。2.3.2活荷载标准值根据《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001），楼面活荷载标准值列于下表。考虑内隔墙的布置灵活性，故附加活荷载取永久荷载1.0KN/㎡，不上人屋面为0.5KN/㎡。表2-5楼面活荷载标准值列表类别标准值（KN/㎡)办公楼2商店3.5卫生间2.5走廊门厅（办公楼）2.5楼梯3.5电梯机房7停车场4.02.3.3基本风压标准值根据《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001），该建筑建设地点为山西省太原市，地面粗糙程度为C类，基本风压为0.4KN/㎡。2.3.4雪荷载标准值根据《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001），该建筑建设地点为山西省太原市，50年一遇的基本雪压为0.35KN/㎡，该值小于活荷载0.5KN/㎡，在荷载组合时不必考虑雪荷载，直接取活荷载进行组合。2.3.5地震荷载本工程建设地点为山西省太原市，抗震设防烈度为8度，场地类别为二类场地，设计分组为一组，具体计算过程见水平地震作用计算。129 第三章地震作用和风荷载的计算3.1地震作用计算规定及方法3.1.1地震作用计算一般规定各抗震设防类别高层建筑的地震作用，应符合下列规定：甲类建筑：应按批准的地震安全性评价结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定；乙、丙类建筑：应按本地区抗震设防烈度计算。高层建筑结构的地震作用计算应符合下列规定：(1)一般情况下，应至少在结构两个主轴方向分别计算水平地震作用；有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15°时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。(2)质量与刚度分布明显不对称的结构，应计算双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况，应计算单向水平地震作用下的扭转影响。(3)高层建筑中的大跨度、长悬臂结构，7度(0.15g)、8度抗震设计时应计入竖向地震作用。度抗震设计时应计算竖向地震作用。计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响。每层质心沿垂直于地震作用方向的偏移值可按式：ei=±0.05Li采用。式中：ei—第i层质心偏移值（m），各楼层质心便宜方向相同；Li—第i层垂直于地震作用方向的建筑物总长度（m）。3.1.1地震作用计算方法该结构高层建筑结构宜采用振型分解反应谱法；对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过100m的高层建筑结构应采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法。本条规定了抗震计算中，不同于钢筋混凝土结构的要求：1混合结构的阻尼比，取决于混凝土结构和钢混在总变形能中所占比例的大小。采用振型分解反应谱法时，不同振型的阻尼比可能不同。必要时，可参照本规范第10章关于大跨空间钢混与混凝土支座综合阻尼比的换算方法确定，当简化估算时，可取0.045。2根据多道抗震防线的要求，钢框架部分应按其刚度承担一定比例的楼层地震力。按美国IBC2006规定，凡在设计时考虑提供所需要的抵抗地震力的结构部件所组成的体系均为抗震结构体系。其中，由剪力墙和框架组成的结构有以下三类：①双重体系是“抗弯框架(momentframe)具有至少提供抵抗25％设计力(designforces)的能力，而总地震抗力由抗弯框架和剪力墙按其相对刚度的比例共同提供”；由中等抗弯框架和普通剪力墙组成的双重体系，其折减系数R＝5.5，不许用于加速度大于0.20g的地区。②在剪力墙—框架协同体系中，“每个楼层的地震力均由墙体和框架按其相对刚度的比例并考虑协同工作共同承担”；其折减系数也是R＝5.5，但不许用于加速度大于0.13g的地区。③当设计中不考虑框架部分承受地震力时，称为房屋框架(buildingframe)体系；对于普通剪力墙和建筑框架的体系，其折减系数R＝5，不许用于加速度大于0.20g的地区。129 关于双重体系中钢框架部分的剪力分担率要求，美国UBC85已经明确为“不少于所需侧向力的25％”，在UBC97是“应能独立承受至少25％的设计基底剪力”。我国在2001抗震规范修订时，第8章多高层钢混房屋的设计规定是“不小于钢框架部分最大楼层地震剪力的1.8倍和25％结构总地震剪力二者的较小值”。考虑到混凝土核心筒的刚度远大于支撑钢框架或钢筒体，参考混凝土核心筒结构的相关要求，本条规定调整后钢框架承担的剪力至少达到底部总剪力的15％。3.1.3地震信息及计算结果一、地震总信息振型组合方法(CQC耦联;SRSS非耦联):是设计地震分组:第一组设防烈度:8(0.2g)场地类别:II类砼框架的抗震等级:1剪力墙的抗震等级:1钢框架的抗震等级:1抗震构造措施的抗震等级:提高一级中震(或大震)设计:否按主振型确定地震内力符号:否按抗规(6.1.3-3)降低嵌固端以下抗震构造措施的抗震等级:否自动考虑最不利水平地震作用:否斜交抗侧力构件方向的附加地震数:0是否考虑偶然偏心:否是否考虑双向地震扭转效应:否计算振型数:15重力荷载代表值的活载组合值系数:0.50周期折减系数:1.00结构的阻尼比(%):5.00特征周期:TG=0.35多遇地震影响系数最大值:0.1612层以下规则砼框架结构薄弱层验算地震影响系数最大值:0.90二、各层地震力信息F-x-x、F-y-x：X、Y方向的耦联地震力在X方向的分量F-x-y、F-y-y：X、Y方向的耦联地震力在Y方向的分量F-x-t、F-y-t：X、Y方向的耦联地震力的扭矩振型1:X、Y向地震作用时的地震力如表3-1、3-2表3-1X向地震作用时的地震力表层号塔号F-x-x(KN)F-x-y(KN)F-x-t(KN.m)4010.09-5.15-0.013910.08-5.04-0.033810.21-13.04-0.093710.21-12.73-0.09129 3610.20-12.32-0.093510.19-11.98-0.083410.19-11.64-0.083310.18-11.28-0.083210.17-10.91-0.073110.17-10.53-0.073010.16-10.14-0.072910.15-9.75-0.062810.15-9.34-0.062710.14-8.92-0.062610.13-8.50-0.062510.12-8.07-0.062410.12-7.64-0.052310.11-7.21-0.052210.11-6.94-0.052110.10-6.47-0.052010.09-6.00-0.041910.08-5.56-0.031810.08-5.12-0.031710.07-4.68-0.021610.06-4.25-0.021510.06-3.83-0.011410.05-3.500.001310.05-3.080.001210.04-2.690.001110.03-2.300.001010.03-1.940.00910.02-1.590.00810.02-1.270.01710.01-0.970.01610.01-0.700.01510.02-1.190.06410.01-0.750.07310.01-0.340.05210.00-0.070.03110.00-0.02-0.01表3-2Y向地震作用时的地震力层号塔号F-y-x(kN)F-y-y(kN)F-y-t(kN-m)401-5.46329.090.41391-5.30322.391.66381-13.61833.435.96371-13.20813.475.78361-12.69787.085.62351-12.27765.745.43341-11.85743.645.21331-11.43720.824.98129 321-11.00697.294.75311-10.57673.094.52301-10.14648.254.31291-9.71622.804.11281-9.27596.803.94271-8.83570.293.77261-8.39543.343.64251-7.95516.013.52241-7.51488.363.43231-7.07460.493.36221-6.79443.323.36211-6.32413.443.22201-5.86383.722.46191-5.40355.322.07181-4.95327.101.72171-4.51299.181.36161-4.07271.650.97151-3.65244.610.55141-3.32223.480.24131-2.92197.140.13121-2.54171.650.04111-2.18147.15-0.08101-1.84123.77-0.2191-1.51101.68-0.3181-1.2181.03-0.4271-0.9462.02-0.4961-0.6944.84-0.4551-1.1876.14-3.9441-0.7748.12-4.1731-0.3821.62-3.0121-0.134.64-2.0511-0.041.290.38三、15种振型下质心振动简图如图3.1所示129 图3.115种振型下质心振动简图四、地震作用下各层侧移简图1、地震作用下最大反应力图3.2地震作用下最大反应力图129 2、地震作用下最大层剪力图图3.3地震作用下最大层剪力图3、地震作用下最大层弯矩图图3.4地震作用下最大层弯矩图129 4、地震作用下最大层位移图图3.5地震作用下最大层位移图5、地震作用下最大层间位移角图图3.6地震作用下最大层间位移角图129 3.2风荷载下的内力3.2.1风载计算的一般规定一、垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下列规定确定：1、计算主要受力结构时，应按下式计算：Wk=βzμsμzw0   式中：Wk——风荷载标准值（kN/m2）；βz——高度z处的风振系数；μs——风荷载体型系数；μz——风压高度变化系数；w0——基本风压（kN/m2）。2、计算围护结构时，应按下式计算：Wk=βgzμslμzw0   式中：βgz——高度z处的阵风系数；μsl——风荷载局部体型系数。二、基本风压应采用按本规范规定的方法确定的50年重现期的风压，但不得小于0.3kN/m2。对于高层建筑、高耸结构以及对风荷载比较敏感的其他结构，基本风压的取值应适当提高，并应符合有关结构设计规范的规定。三、全国各城市的基本风压值应按规范附录E中表E.5重现期R为50年的值采用。当城市或建设地点的基本风压值在规范表E.5没有给出时，基本风压值应按本规范附录E规定的方法，根据基本风压的定义和当地年最大风速资料，通过统计分析确定，分析时应考虑样本数量的影响。当地没有风速资料时，可根据附近地区规定的基本风压或长期资料，通过气象和地形条件的对比分析确定；也可比照本规范附录E中附图E.6.3全国基本风压分布图近似确定。四、风荷载的组合值系数、频遇值系数和准永久值系数可分别取0.6、0.4和0.0。3.2.2风载信息及计算结果一、风载信息地面粗糙度类别:C类修正后的基本风压(kN/m2):0.40结构X向基本周期（秒）:1.07结构Y向基本周期（秒）:1.07风荷载作用下结构的阻尼比(%):2.00承载力设计时风荷载效应放大系数:1.00结构底部距离自然地面高度:0.0用于舒适度验算的风压(kN/m2):WOC=0.35用于舒适度验算的阻尼比(%):WDAMPC=2.00是否考虑顺风向风振:是是否考虑横风向风振:否是否考虑扭转风振:否体形变化分段数:1第一段:最高层号:38129 X向体形系数:1.30Y向体形系数:1.30设缝多塔背风面体型系数:0.50是否考虑特殊风:否二、风载作用下各层侧移简图1、风载作用下最大反应力图图3.7风载作用下最大反应力图2、风载作用下最大层剪力图图3.8风载作用下最大层剪力图129 3、风载作用下最大层弯矩图图3.9风载作用下最大层弯矩图4、风载作用下最大层位移图图3.10风载作用下最大层位移图129 5、风载作用下最大层间位移角图图3.11风载作用下最大层间位移角图129 第四章结构总的计算4.1各种荷载的组合方法一、荷载组合和地震作用组合的效应持久设计状况和短暂设计状况下，当荷载与荷载效应按线性关系考虑时，荷载基本组合的效应设计值应按下式确定：式中：—荷载组合的效应设计值；—永久荷载分项系数；—楼面活荷载分项系数；—风荷载分项系数；—考虑结构设计使用年限的荷载调整系数，设计使用年限为50年时取1.0，设计使用年限为100年时取1.1:；—永久荷载效应标准值；—楼面活荷载效应标准值；—风荷载效应标准值；、—分别为楼面活荷载组合值系数和风荷载组合值系数，当永久荷载效应起控制作用时应分别取0.7和0.0；当可变荷载效应起控制作用时应分别取1.0和0.6或0.7和1.0.注：对书库、档案库、储藏室、通风机房和电梯机房，本条楼面活荷载组合系数取0.7的场合应取为0.9。二、持久设计状况和短暂设计状况下，荷载基本组合的分项系数应按下列规定采用：1永久荷载的分项系数；当其效应对结构承载力不利时，对由可变荷载效应控制的组合应取1.2，对由永久荷载效应控制的组合应取1.35；当其效应对结构承载力有利时，应取1.0。2楼面活荷载的分项系数；一般情况下应取1.4。3风荷载的分项系数应取1.4。三、地震设计状况下，当作用于作用效应按线性关系考虑时，荷载和地震作用基本组合的效应设计值应按下式确定：式中：—荷载和地震作用组合的效应设计值；—重力荷载代表值得效应；—水平地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数、调整系数；—竖向地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数、调整系数；—重力荷载分项系数；—风荷载分项系数；—水平地震作用分项系数；—竖向地震左右分项系数；—风荷载的组合值系数，应取0.2。129 地震设计状况下，荷载和地震作用基本组合的分项系数应按表采用。当重力荷载效应对结构的承载力有利时，表4-1中不应大于1.0。表4-1地震设计状况时荷载和作用的分项系数参与组合的荷载和作用说明重力荷载及水平地震作用1.21.3——抗震设计的高层建筑结构均应考虑重力荷载及竖向地震作用1.2—1.3—9度抗震设计时考虑；水平悬臂和大跨度结构7度（0.15g）、8度、9度抗震设计时考虑重力荷载、水平地震及竖向地震作用1.21.30.5—9度抗震设计时考虑；水平悬臂和大跨度结构7度（0.15g）、8度、9度抗震设计时考虑重力荷载、水平地震作用及风荷载1.21.3—1.460m以上的高层建筑考虑重力荷载、水平地震作用、竖向地震作用及风荷载1.21.30.51.460m以上的高层建筑，9度抗震设计时考虑；水平悬臂和大跨度结构7度（0.15g）、8度、9度抗震设计时考虑1.20.51.31.4水平悬臂和大跨度结构7度（0.15g）、8度、9度抗震设计时考虑注：1---g为重力加速度；2---表示组合中不考虑该项荷载或作用组合。根据以上要求该工程的荷载组合系数列表4.2结构的工况类别和总的设计信息：4.2.1结构的各种工况表4-2结构工况工况号工况类别129 1X方向地震作用下的标准内力2Y方向地震作用下的标准内力3X方向风荷载作用下的标准内力4Y方向风荷载作用下的标准内力5恒载作用下的标准内力6活载作用下的标准内力4.2.2总的设计信息结构材料信息:钢和混凝土结构结构类别:框筒结构水平力的夹角(度):0.0混凝土容重(KN/m3):25.00钢材容重(KN/m3):78.00裙房层数:0转换层所在层号:0嵌固端所在层号:3地下室层数:2墙元细分最大控制长度(m):1.00弹性板细分最大控制长度(m):1.00恒活荷载计算信息:模拟施工加载1风荷载计算信息:计算水平风荷载地震力计算信息:计算水平地震作用结构所在地区:全国“规定水平力”的计算方法:楼层剪力差方法（规范方法）转换层指定为薄弱层:是强制刚性楼板假定:否墙元侧向节点信息:出口弹性板与梁变形是否协调:是地下室是否强制采用刚性楼板假定:否墙梁跨中节点作为刚性楼板的从节点:是计算墙倾覆力矩时只考虑腹板和有效翼缘:否采用自定义构件施工次序:否4.3结构的整体验算：4.3.1主要参数验算（1）轴压比限制结构的轴压比，主要为保证结构的延性要求，规范对墙肢和框架柱均有相应限值要求。本结构框架抗震等级为二级，剪力墙抗震等级为一级。墙、柱轴压比指墙、柱的轴心压力设计值与墙的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值。由抗震规范和高层规范可知，二级框架柱在重力荷载代表值作用下柱轴压比不宜大于0.8，一级抗震墙在重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比不宜大于0.5。本结构墙、柱轴压比均满足规范要求。（2）剪重比129 剪重比主要为限制各楼层的最小水平地震剪力，确保周期较长结构的安全。由抗震规范可知，抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求：式中，为第层对应于地震作用标准值的楼层剪力；为剪力系数，不应小于规范规定的楼层最小地震剪力系数值，对竖向不规则结构的薄弱层，尚应乘以1.15的增大系数；为第层的重力荷载代表值。剪重比是反映地震作用大小的重要指标，它可以由“有效质量系数”来控制，当“有效质量系数”大于时，可以认为地震作用满足规范要求，此时，再考察结构的剪重比是否合适，否则应修改结构布置、增加结构刚度，使计算的剪重比能自然满足规范要求。“有效质量系数”与“振型数”有关，如果“有效质量系数”不满足，则可以通过增加振型数来满足。该工程X方向的有效质量系数:93.89%，最小剪重比为3.48%Y方向的有效质量系数:96.60%，均满足规范要求的有效质量系数大于90%及最小剪重比大于4.26%的要求。（3）刚度比刚度比主要为限制结构竖向布置的不规则性，避免结构刚度沿竖向突变，形成薄弱层，对于形成的薄弱层则按高层规范予以加强。对框架—剪力墙结构，楼层与其相邻上层的侧向刚度比可按下式计算：规范要求本层与相邻上层的比值不宜小于0.9；当本层层高大于相邻上层层高的1.5倍时，该比值不宜小于1.1；对结构底部嵌固层，该比值不宜小于1.5。本工程各层均满足规范要求。该结构层高不变，经PKPM计算该结构X方向最小刚度比:1.00≧0.9，Y方向最小刚度比:1.00≧0.9，结构底部嵌固层刚度比为2.1484≧1.5，满足规范要求。（4）位移比和层间位移角位移比和层间位移角主要为限制结构平面布置的不规则性及正常使用条件下的水平位移，以避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。在考虑偶然偏心影响的规定水平地震作用下，楼层竖向构件最大的水平位移和层间平均位移的比值，A级高度高层建筑不宜大于1.2，B级高度高层不应大于1.5。框架—剪力墙结构层间位移角限值不宜大于1/800。当楼层的最大层间位移角不大于高层规范规定的限值的40%时，该楼层竖向构件的最大水平位移和层间平均位移的比值可适当放松，但不应大于1.6。本工程X方向最大层间位移角为1/770（略小于1/800），Y方向最大层间位移角为1/1221；X方向最大层间位移与平均层间位移的比值为1.02，Y方向最大层间位移与平均层间位移的比值为1.02，均满足规范要求。（5）周期比129 规范规定第一周期不得为扭转周期，第二周期宜为平动周期，第一扭转周期宜出现在第三周期或之后，且需满足周期比限值。周期比限值主要为使结构具有必要的抗扭刚度，避免结构抗扭刚度过弱，以减小扭转对结构产生的不利影响。规范规定A类高度高层第一扭转周期和第一平动周期的比值不得大于0.9，B类高度高层第一扭转周期和第一平动周期的比值不得大于0.85。周期比不满足要求，说明结构的抗扭刚度相对于侧移刚度较小，扭转效应过大，结构抗侧力构件布置不合理。若周期比不满足，可通过改变结构布置来提高结构的抗扭刚度，总的调整原则如下：加强结构外围墙、柱或梁的刚度，适当削弱结构中间墙、柱的刚度；利用结构刚度与周期的反比关系，合理布置抗侧力构件，加强需要减小周期方向（包括平动方向和扭转方向）的刚度，或削弱需要增大周期方向的刚度。本工程第一扭转周期为1.5146s，第一平动周期为2.5984s，周期比为0.58，满足周期比限值要求。（6）刚重比主要是控制在风荷载或水平地震作用下，重力荷载产生的二阶效应不致过大，避免结构的失稳倒塌。刚重比不满足要求，说明结构的刚度相对于重力荷载过小；刚重比过大，则说明结构的经济技术指标较差，宜适当减少墙、柱等竖向构件的截面面积。本工程整体稳定验算结果如下：X向刚重比：Y向刚重比:该结构X、Y向刚重比均大于1.4，能够通过高规(5.4.4)的整体稳定验算；该结构X、Y向刚重比均大于2.7，可以不考虑重力二阶效应。结构整体抗倾覆验算结果（7）最小楼层抗剪承载力比最小楼层抗剪承载力比主要为限制结构竖向布置的不规则性，避免楼层抗侧力结构的受剪承载能力沿竖向突变，形成薄弱层。对于形成的薄弱层应按高层规范要求将该楼层地震剪力放大1.25倍。A级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的最小楼层抗剪承载力比不宜小于其相邻上一层受剪承载力的80%，不应小于其相邻上一层受剪承载力的65%。本工程X、Y方向最小楼层抗剪承载力之比均为0.99，满足规范要求，没有形成薄弱层。4.3.2其他验算一、各工况下的结构变形简图地震作用下结构变形简图如图4.1129 图4.1震作用下结构变形简图129 风荷载作用下结构变形简图如图4-2图4.2风荷载作用下结构变形简图129 第五章柱的设计计算5.1一般要求、构造要求及计算方法一、矩形钢管混凝土柱应符合下列构造要求：1钢管截面短边尺寸不宜小于400mm；2钢管壁厚不宜小于8mm；3钢管截面的高宽比不宜大于2，当矩形钢管混凝土柱截面最大边尺寸不小于800mm时，宜采取在柱子内壁上焊接栓钉、纵向加劲肋等构造措施；4柱的长细比不宜大于805矩形钢管混凝轴压比按式计算，并不宜大于下表限值。表5-1矩形钢管混凝轴压限值一级二级三级0.700.800.906钢管的外直径或最小外边长不宜小于100mm，焊接钢管的壁厚不宜小于4mm。不设纵向加劲肋时钢管的外直径或最大外边长D与壁厚t之比不得大于无混凝土时相应限值的1.5倍，即圆管：；矩形管：。当超过此限值时，可在钢管内壁设置纵向加劲肋形成带肋薄壁钢管混凝土。带肋薄壁钢管混凝土的加劲肋的惯性矩应满足：式中，----单个加劲肋截面绕自身平行于管壁的形心轴的惯性矩；----被加劲肋分割后的子板件宽度；----钢管壁厚；----钢管钢材屈服强度带肋薄壁钢管混凝土的加劲肋间及加劲肋与钢板间的平板其宽厚比应满足式中，----系数。对于本工程，取值为50。二、承载力验算受压弯构件承载力计算：钢管混凝土构件在一个平面内承受压弯荷载共同作用是，强度承载力应按下列公式计算：当时当时129 式中：对于圆形钢管混凝土：式中----所计算构件段范围内的最大弯矩----等效弯矩系数，按《刚结构设计规范》GB50017的规定取值----约束效应系数，----钢材屈服强度标准值----混凝土抗压强度标准值式中----混凝土轴心抗压强度设计值----构件截面的约束效应系数设计值----构件截面含钢率----分别为钢管和混凝土的横截面面积---钢管混凝土构件的组合截面面积式中----构件的极限弯矩值----构件截面抗弯塑形发展系数圆形钢管混泥土：----钢管混凝土构件弯矩作用平面内截面抗弯模量。圆形钢管混凝土5.2柱的计算5.2.1基本信息对于本工程，拟选矩形不带加劲肋钢管混凝土，其中钢材型号为Q345，混凝土选用C40，钢管壁厚35mm。由于该工程属超高层，故柱的截面从上到下不同。选取第六层其中一个柱子来进行计算和验算。第六层柱子的截面面积为1200mm截面验算129 因此截面符合规范。6层柱横截面如图所示：5.2.2计算信息及结果一、构件几何材料信息1.层号IST=62.单元号IELE=33.构件种类标志(KELE)：柱4.上节点号J1=42335.下节点号J2=37466.构件材料信息(Ma):方钢管砼7.构件两端约束标志(IE)：两端刚接8.构件属性信息(KE)：普通柱9.长度(m)DL=3.8010.截面类型号Kind=1411.截面参数(m)　B×H×U×T×D×F=1.200×1.200×1.200×　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1.200×0.35×0.03512.保护层厚度(mm)Cov=40.013.箍筋间距(mm)SS=100.014.混凝土强度等级RC=50.015.主筋强度(N/mm2)FYI=360.016.箍筋强度(N/mm2)FYJ=270.0129 17.钢号FY=34518.抗震构造措施的抗震等级NF=019.计算长度系数CX=6.0020.计算长度系数CY=4.5721.内力计算截面数nSect1=222.配筋计算截面数nSect2=223.第1个计算截面距J1节点的距离Di=0.00024.第2个计算截面距J1节点的距离Di=3.800以下输出信息的单位：轴力和剪力为KN，弯矩为KN.m钢筋面积为mm2二、标准内力信息荷载工况=(1)---X方向地震作用下的标准内力荷载工况=(2)---Y方向地震作用下的标准内力荷载工况=(3)---X向风力的工况号荷载工况=(4)---Y向风力的工况号荷载工况=(5)---恒载作用下的标准内力荷载工况=(6)---活载作用下的标准内力Axial---表示柱、支撑轴力SHEAR-X(Y)---表示柱、支撑底部x,y方向的剪力MX(Y)-BTM---表示柱、支撑底部x,y方向的弯矩MX(Y)-TOP---表示柱、支撑顶部x,y方向的弯矩表5-26层3号柱子内力表荷载工况AxialSHEAR-XSHEAR-YMX-BTMMY-BTMMX-TOPMY-TOP(1)-222.8-366.45.6-23.8-999.53.1407.2(2)3710.110.6-229.2995.826.8-176.2-13.6(3)-93.8-65.00.3-1.6-177.40.569.5(4)1236.31.5-61.0263.43.5-31.4-2.3(5)-16132.27.464.1-150.411.1-93.1-16.9(6)-2913.61.125.2-64.20.4-31.5-3.9三、构件设计验算信息Uc---轴压比Nu---计算轴压比的控制轴力JUc---轴压比超限标志(0/1表示不超限/超限)JCJC---配筋超限标志(0/1表示不超限/超限)N-C=3(14)B×H×U×T×D×F(mm)=1200×1200×1200×1200×35×35Cx=6.00Cy=4.57Lc=3.800(m)Nfc=1Nfc_kzgz=0Rcc=50.0Rsc=345Fy=360.Fyv=270.RLIVEC=1.00方钢管混凝土柱矩形钢管混凝土柱,按规程CECS159:2004、JGJ3-2010129 (31)Nu=-26276.Uc=0.339(11)Mx=-492.My=11.N=-24476.R_F1=0.33(11)Mx=-492.My=11.N=-24476.R_F2=0.40(11)Mx=-492.My=11.N=-24476.R_F3=0.37(29)Sx=988.R_F4=0.06(31)Sy=798.R_F5=0.05长细比:Rmdx=47.87Rmdy=36.43宽厚比,b/tf=32.29b/tf_max=61.00高厚比,h/tw=32.29h/tw_max=61.00抗剪承载力:CB_XF=20076.9CB_YF=20076.9f---方钢管混凝土构件的允许应力F1---方钢管混凝土构件的正截面强度验算应力F2---方钢管混凝土构件的平面内稳定验算应力F3---方钢管混凝土构件的平面外稳定验算应力JCJC=0JUc=0.00四、荷载组合分项系数说明，其中：Ncm---组合号V-D,V-L---分别为恒载、活载分项系数X-W,Y-W---分别为X向、Y向水平风荷载分项系数X-E,Y-E---分别为X向、Y向水平地震荷载分项系数Z-E---为竖向地震荷载分项系数R-F---为人防荷载分项系数TEM---为温度荷载分项系数CRN---为吊车荷载分项系数SW1～SW5---分别为第1组到第5组特殊风荷载分项系数表5-3荷载组合系数表NcmV-DV-LX-WY-WX-EY-EZ-E11.350.980.000.000.000.000.0021.201.400.000.000.000.000.0031.001.400.000.000.000.000.0041.200.001.400.000.000.000.0051.200.00-1.400.000.000.000.0061.200.000.001.400.000.000.0071.200.000.00-1.400.000.000.0081.201.400.840.000.000.000.0091.201.40-0.840.000.000.000.00101.201.400.000.840.000.000.00111.201.400.00-0.840.000.000.00121.200.981.400.000.000.000.00131.200.98-1.400.000.000.000.00129 141.200.980.001.400.000.000.00151.200.980.00-1.400.000.000.00161.000.001.400.000.000.000.00171.000.00-1.400.000.000.000.00181.000.000.001.400.000.000.00191.000.000.00-1.400.000.000.00201.001.400.840.000.000.000.00211.001.40-0.840.000.000.000.00221.001.400.000.840.000.000.00231.001.400.00-0.840.000.000.00241.000.981.400.000.000.000.00251.000.98-1.400.000.000.000.00261.000.980.001.400.000.000.00271.000.980.00-1.400.000.000.00281.200.600.280.001.300.000.00291.200.60-0.280.00-1.300.000.00301.200.600.000.280.001.300.00311.200.600.00-0.280.00-1.300.00321.200.600.280.00-1.300.000.00331.200.60-0.280.001.300.000.00341.200.600.000.280.00-1.300.00351.200.600.00-0.280.001.300.00361.000.500.280.001.300.000.00371.000.50-0.280.00-1.300.000.00381.000.500.000.280.001.300.00391.000.500.00-0.280.00-1.300.00401.000.500.280.00-1.300.000.00411.000.50-0.280.001.300.000.00421.000.500.000.280.00-1.300.00431.000.500.00-0.280.001.300.00129 第六章梁的设计计算6.1一般要求、计算方法6.1.1一般要求1.弹性分析时，宜考虑钢梁与现浇混凝土楼板的共同作用，梁的刚度可取钢梁刚度的1.5～2.0倍，但应保证钢梁与楼板有可靠连接。弹塑性分析时，可不考虑楼板与梁的共同作用。2.在弹性阶段，楼板对钢梁刚度的加强作用不可忽视。从国内外工程经验看，作为主要抗侧力构件的框架梁支座处尽管有负弯矩，但由于楼板钢筋的作用，其刚度增大作用仍然很大，故在整体结构计算时宜考虑楼板对钢梁刚度的加强作用。框架梁承载力设计时一般不按照组合梁设计。次梁设计一般由变形要求控制，其承载力有较大富余，故一般也不按照组合梁设计，但次梁及楼板作为直接受力构件的设计应有足够的安全储备，以适应不同使用功能的要求，其设计采用的活载宜适当放大。本设计采用压型钢板混凝土组合楼板，框架梁和组合楼板有可靠连接，能阻止上翼缘的侧向失稳，整体稳定性能够保证，且轧制的H型钢局部稳定性能够保证，不必验算。6.1.1计算方法本设计采用压型钢板混凝土组合楼板，框架梁和组合楼板有可靠连接，能阻止上翼缘的侧向失稳，整体稳定性能够保证，且轧制的H型钢局部稳定性能够保证，不必验算。（1）梁的抗弯强度验算无震时：＜=215有震时：＜=（2）梁的抗剪强度验算腹板中部剪应力验算无震时：＜=125有震时：＜===166.67129 腹板与翼缘交界处无震时：折算应力＜=215有震时：折算应力＜=215（3）挠度验算截面最小高度：h=600mm＞视为简支梁时ω≤(4)梁板件宽厚比验算7度及以上抗震设防的高层建筑，其抗侧力框架的梁中可能出现塑性铰的区段，板件宽厚比需加以验算。H型梁翼缘悬伸部分：＜H型梁腹板部分：<(5)梁弯矩作用平面内的稳定性(6)弯矩作用平面外的稳定性6.2梁的计算6.2.1基本信息对于本工程，柱子较多，故从中选取第六层其中一个梁来进行计算和验算。一、构件几何材料信息1.层号IST=6129 2.单元号IELE=183.构件种类标志(KELE)：梁4.左节点号J1=42325.右节点号J2=42526.构件材料信息(Ma):钢7.构件两端约束标志(IE)：J2端铰接8.构件属性信息(KE)：主梁，不调幅梁9.长度(m)DL=10.0010.截面类型号Kind=211.截面参数(m)B×H×U×T×D×F=0.025×0.650×0.300×0.020×0.300×0.02012.钢号FY=34513.抗震构造措施的抗震等级NF=014.内力计算截面数nSect1=915.配筋计算截面数nSect2=916.第1个计算截面距J1节点的距离Di=0.00017.第2个计算截面距J1节点的距离Di=1.25018.第3个计算截面距J1节点的距离Di=2.50019.第4个计算截面距J1节点的距离Di=3.75020.第5个计算截面距J1节点的距离Di=5.00021.第6个计算截面距J1节点的距离Di=6.25022.第7个计算截面距J1节点的距离Di=7.50023.第8个计算截面距J1节点的距离Di=8.75024.第9个计算截面距J1节点的距离Di=10.000以下输出信息的单位：轴力和剪力为KN，弯矩为KN.m钢筋面积为mm26.2.2计算信息及结果二、标准内力信息荷载工况=(1)---X方向地震作用下的标准内力荷载工况=(2)---Y方向地震作用下的标准内力荷载工况=(3)---X向风力的工况号荷载工况=(4)---Y向风力的工况号荷载工况=(5)---恒载作用下的标准内力荷载工况=(6)---活载作用下的标准内力M---表示梁各截面上的弯矩V---表示梁各截面上的剪力N---表示该梁主平面内各截面上的轴力最大值T---表示该梁主平面内各截面上的扭矩最大值-I-,-1-,-2-,-3-,-4-,-5-,-6-,-7-,-J-表示截面号129 表6.16层18号柱子内力表荷载工况M-IM-1M-2M-3M-4M-5M-6M-7M-JNV-IV-1V-2V-3V-4V-5V-6V-7V-JT(1)-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.0(2)0.40.30.30.20.20.10.10.00.00.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0(3)-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.0(4)0.10.10.10.10.10.00.00.00.00.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0(5)-0.883.0146.1184.0196.6184.1146.483.50.00.070.960.440.420.20.1-20.1-40.2-60.3-70.80.0(6)-0.328.650.563.668.063.750.628.80.00.024.121.014.07.00.0-7.0-14.0-20.9-24.10.0三、构件设计验算信息f---钢构件的允许正应力fv---钢构件的允许正剪应力F1---梁抗弯强度验算应力F2---梁整体稳定验算应力F3---梁支座和梁跨中抗剪强度验算应力Fn---梁设计轴力N-B=18(2)B×H×U×T×D×F(mm)=25×650×300×20×300×20Lbin=10.00(m)Lbout=10.00(m)(I=4232,J=4252)Nfb=1Nfb_kzgz=0Rsb=345fy=360.fyv=270.(1)M=332F1=7.2690×104f=2.9500×105(1)V=119F3=8.7598×103fv=1.7000×105宽厚比:b/tf=6.88b/tf_max=12.38Nb/Ab/fy=0.002高厚比:h/tw=24.40h/tw_max=66.03Nb/Ab/fy=0.003、F1/f=0.25;F2/f=0.00;F3/fv=0.05Fn=0;JCJC=0四、荷载组合分项系数说明，其中：Ncm---组合号V-D,V-L---分别为恒载、活载分项系数X-W,Y-W---分别为X向、Y向水平风荷载分项系数X-E,Y-E---分别为X向、Y向水平地震荷载分项系数Z-E---为竖向地震荷载分项系数129 R-F---为人防荷载分项系数TEM---为温度荷载分项系数CRN---为吊车荷载分项系数SW1～SW5---分别为第1组到第5组特殊风荷载分项系数表6.2荷载组合系数表NcmV-DV-LX-WY-WX-EY-EZ-E11.350.980.000.000.000.000.0021.201.400.000.000.000.000.0031.001.400.000.000.000.000.0041.200.001.400.000.000.000.0051.200.00-1.400.000.000.000.0061.200.000.001.400.000.000.0071.200.000.00-1.400.000.000.0081.201.400.840.000.000.000.0091.201.40-0.840.000.000.000.00101.201.400.000.840.000.000.00111.201.400.00-0.840.000.000.00121.200.981.400.000.000.000.00131.200.98-1.400.000.000.000.00141.200.980.001.400.000.000.00151.200.980.00-1.400.000.000.00161.000.001.400.000.000.000.00171.000.00-1.400.000.000.000.00181.000.000.001.400.000.000.00191.000.000.00-1.400.000.000.00201.001.400.840.000.000.000.00211.001.40-0.840.000.000.000.00221.001.400.000.840.000.000.00231.001.400.00-0.840.000.000.00241.000.981.400.000.000.000.00251.000.98-1.400.000.000.000.00261.000.980.001.400.000.000.00271.000.980.00-1.400.000.000.00281.200.600.280.001.300.000.00291.200.60-0.280.00-1.300.000.00301.200.600.000.280.001.300.00129 311.200.600.00-0.280.00-1.300.00321.200.600.280.00-1.300.000.00331.200.60-0.280.001.300.000.00341.200.600.000.280.00-1.300.00351.200.600.00-0.280.001.300.00361.000.500.280.001.300.000.00371.000.50-0.280.00-1.300.000.00381.000.500.000.280.001.300.00391.000.500.00-0.280.00-1.300.00401.000.500.280.00-1.300.000.00411.000.50-0.280.001.300.000.00421.000.500.000.280.00-1.300.00431.000.500.00-0.280.001.300.00129 第七章组合楼盖设计计算7.1一般要求、构造要求及计算方法7.1.1一般要求一、设计组合楼板时，应符合下列要求：1、施工阶段，应对作为浇注混凝土底模的压型钢板进行强度和变形验算。此时，应考虑以下荷载：（1）、永久荷载，包括压型钢板、钢筋和混凝土的自重；（2）、可变荷载，包括施工荷载和附加荷载。当有过量冲击、混凝土堆放、管线和泵的荷载时，应增加附加荷载。2、使用阶段，应对组合楼板在全部荷载作用下的强度和变形进行验算。二、当压型钢板跨中挠度ω大于20mm时，确定混凝土自重应考虑挠曲效应，在全跨增加混凝土厚度0.7ω，或增设临时支撑。三、在局部荷载下，组合板的有效工作宽度bef（如下图）不得大于按下列公式计算的值：　　　　　　　图7.1组合板示意图1、抗弯计算时简支板连续板2、抗剪计算时式中-----组合板跨度-----荷载作用点到组合楼板渐近支座的距离-----集中荷载在组合板中的分布宽度-----荷载宽度-----压型钢板顶面上的混凝土计算厚度-----地板饰面面层厚度四、在施工阶段，压型钢板作为浇注混凝土的模板，应采用弹性方法计算。强边（顺肋）方向的正、负弯矩和挠度应按单向板计算，弱边方向不计算。129 五、在使用阶段，当压型钢板上的混凝土厚度为50mm至100mm时，宜符合下列规定：1、组合板强边（顺肋）方向的正弯矩和挠度，按承受全部荷载的简支单向板计算；2、强边方向负弯矩按固端板取值；3、不考虑弱边（垂直肋）方向的正负弯矩。六、当压型钢板上的混凝土厚度大于100mm时，板的挠度应按强边方向的简支单向板计算，板的承载力应按下列规定计算：当0.5＜λe＜2.0时，应按双向板计算；当λe≤0.5或λe≥2.0时，应按单向板计算。λe＝μｌ×ｌy式中μ——板的受力异向性系数，μ＝（Iｘ/Iy）1/4；ｌx——组合板强边（顺肋）方向的跨度；ｌy——组合板弱边（垂直肋）方向的跨度；Ｉx、Ｉy——分别为组合板强边和弱边方向的截面惯性矩（计算Iy时只考虑压型钢板顶面以上的混凝土厚度hc)。7.1.2压型钢板组合楼板设计一、压型钢板组合楼盖中，压型钢板与混凝土的联结，应符合下列形式之一：1、依靠压型钢板的纵向波槽（如图7.2a）；图7.2压型钢板的纵向波槽示意图2、依靠压型钢板上的压痕，开的小洞或冲成的不闭合孔眼（图7.2b）；3、依靠压型钢板上焊接的横向钢筋（图7.2c）。在任何情况下，均应设置端部锚固件（图7.2d）。二、组合板或非组合板（指压型钢板只作永久性模板）的设计，应符合下列要求：1、压型钢板应对施工阶段的强度和变形进行验算，验算时应计入临时支撑的影响；129 2、组合板在混凝土硬化后，应验算使用阶段的横截面抗弯能力、纵向抗剪能力、斜截面抗剪能力和抗冲剪能力；3、非组合板可按常规钢筋混凝土楼板的设计方法进行设计。三、组合板正截面抗弯承载力应按塑性设计法计算，此时应假定截面受拉区和受压区的材料均达到强度设计值。压型钢板钢材强度设计值与混凝土的弯曲抗压强度设计值，均应乘以折减系数0.8。四、组合板的承载力计算，应符合下列要求：图7.3压型钢板计算示意图（a）塑性中和轴在压型钢板顶面以上的混凝土截面内（b）塑性中和轴在压型钢板截面内1、当Apf≤fcmhcb时，塑性中和轴在压型钢板顶面以上的混凝土截面内（7.3a），组合板的弯矩应符合下式要求：2、当Apf＞fcmhcb时，塑性中和轴在压型钢板内（图7.3.3b），组合板横截面弯矩应符合下式要求：3、当压型钢板仅作为模板使用时，应在波槽内设置钢筋，并进行相应计算。五、组合板在集中荷载下的冲切力V1，应符合下式要求：六、组合板斜截面抗剪承载力应符合下式要求：七、组合板的挠度，应分别按荷载短期效应组合和荷载长期效应组合计算，不应超过计算跨度的1、360。组合板负弯矩区的最大裂缝宽度，可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GBJ10）的规定计算。八、组合板的自振频率ｆ，可按下式估算，但不得小于15Hz。129 式中ｗ——永久荷载产生的挠度（cm）。九、当用足尺试件进行试验确定构件承载力时，其设计荷载应符合下列规定之一；1、具有完全抗剪连接的构件，其设计荷载应取静力试验极限荷载的1/2；2、具有不完全抗剪连接的构件，其设计荷载应取静力极限荷载的1/3；3、挠度达跨度1/50时的荷载的一半。7.1.3组合板的构造要求一、组合板在下列情况之一时应配置钢筋：1、为组合板提供储备承载力的附加抗拉钢筋；2、在连续组合板或悬臂组合板的负弯矩区配置连续钢筋；3、在集中荷载区段和孔洞周围配置分布钢筋；4、改善防火效果的受拉钢筋；5、在压型钢板上翼缘焊接横向钢筋，应配置在剪跨区段内，其间距宜为150～300mm。二、连续组合梁或组合板在中间支座负弯矩区的上部纵向钢筋，应伸过梁的反弯点，并应留出锚固长度和弯钩。下部纵向钢筋在支座处应连续配置，不得中断。三、组合板用的压型钢板应采用镀锌钢板，其镀锌层厚度尚应满足在使用期间不致锈损的要求。四、用于组合板的压型钢板净厚度（不包括镀锌层或饰面层厚度）不应小于0.75mm，仅作模板的压型钢板厚度不小于0.5mm，浇注混凝土的波槽平均宽度不应小于50mm。当在槽内设置栓钉连接件时，压型钢板总高度不应大于80mm。五、组合板的总厚度不应小于90mm；压型钢板顶面以上的混凝土厚度不应小于50mm。此外，尚应符合高程第12.2.3条规定的楼板防火保护层厚度的要求。六、组合板端部应设置栓钉锚固件。栓钉应设置在端支座的压型钢板凹肋处，穿透压型钢板并将栓钉、钢板均焊牢于钢梁上。栓钉直径可按下列规定采用：1、跨度小于3m的板，栓钉直径宜为13mm或16mm；2、跨度为3～6m的板，栓钉直径宜为16mm或19mm；3、跨度大于6m的板，栓钉直径宜为19mm。七、组合板中的压型钢板在钢梁上的支承长度，不应小于50mm。在砌体上的支承长度不应小于75mm。八、当连续组合板按简支板设计时，抗裂钢筋的截面不应小于混凝土截面的0.2％，抗裂钢筋从支承边缘算起的长度，不应小于跨度的1/6，且应与不少于5支分布钢筋相交。抗裂钢筋最小直径应为4mm，最大间距应为150mm。顺肋方向抗裂钢筋的保护层厚度宜为20mm。与抗裂钢筋垂直的分布钢筋直径，不应小于抗裂钢筋直径的2/3，其间距不应大于抗裂钢筋间距的1.5倍。九、组合板在集中荷载作用处，应设置横向钢筋，其截面面积不应小于压型钢板顶面以上混凝土板截面面积的0.2％，其延伸宽度不应小于板的有效工作宽度（图7.1.9）。129 7.2楼板计算一、基本资料：1、边界条件（左端/下端/右端/上端：固定/固定/固定/固定/）2、荷载：　永久荷载标准值：g＝5.00kN/m2　可变荷载标准值：q＝4.00kN/m2　计算跨度Lx=7925mm；计算跨度Ly=2800mm　板厚H=150mm；砼强度等级：C40；钢筋强度等级：HPB2353、计算方法：弹性算法。4、泊松比：μ＝1/5.5、考虑活荷载不利组合。二、计算结果：　Mx=(0.00192+0.04228/5)×(1.20×5.00+1.40×2.00)×2.82=0.72kN·m　考虑活载不利布置跨中X向应增加的弯矩：　Mxa=(0.00800+0.11541/5)×(1.4×2.00)×2.82=0.68kN·mMx=0.72+0.68=1.40kN·mAsx=7920mm2，实配φ32@100(As＝8042.mm2)ρmin＝0.367%，ρ＝5.362%　My=(0.04228+0.00192/5)×(1.20×5.00+1.40×2.00)×2.82=2.94kN·m　考虑活载不利布置跨中Y向应增加的弯矩：　Mya=(0.11541+0.00800/5)×1.4×2.00)×2.82=2.57kN·mMy=2.94+2.57=5.51kN·mAsy=7920mm2，实配φ32@100(As＝8042.mm2)ρmin＝0.367%，ρ＝5.362%　Mx"=0.05580×(1.20×5.00+1.40×4.00)×2.82=5.08kN·mAsx"=240.00mm2，实配φ8@200(As＝251.mm2,可能与邻跨有关系)ρmin＝0.367%，ρ＝0.168%　My"=0.08330×(1.20×5.00+1.40×4.00)×2.82=7.58kN·mAsy"=549.79mm2，实配φ10@125(As＝628.mm2,可能与邻跨有关系)ρmin＝0.367%，ρ＝0.419%三、跨中挠度验算：Mq----按荷载效应的准永久组合计算的弯矩值(1)、挠度和裂缝验算参数：　Mq=(0.04228+0.00192/5)×(1.0×5.00+0.5×4.00)×2.82=2.34kN·mEs＝210000.N/mm2Ec＝32600.N/mm2Ftk＝2.39N/mm2Fy＝210.N/mm2(2)、在荷载效应的准永久组合作用下，受弯构件的短期刚度Bs：①、裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ，按下列公式计算：　ψ＝1.1-0.65*ftk/(ρte×σsq)（混凝土规范式7.1.2－2）σsq＝Mq/(0.87×ho×As)（混凝土规范式7.1.4－3）σsq＝2.34/(0.87×119×8042)=2.812N/mm2129 矩形截面，Ate＝0.5×b×h＝0.5×1000×150=75000.mm2ρte＝As/Ate（混凝土规范式7.1.2－4）ρte＝8042/75000=0.10723ψ＝1.1-0.65×2.39/(0.10723×2.81)=-4.062　当ψ＜0.2时，取ψ＝0.2②、钢筋弹性模量与混凝土模量的比值αE：αE＝Es/Ec＝210000/32599.8=6.442③、受压翼缘面积与腹板有效面积的比值γf"：矩形截面γf"＝0④、纵向受拉钢筋配筋率ρ＝As/b/ho＝8042/1000/119=0.06758⑤、钢筋混凝土受弯构件的Bs按公式（混凝土规范式7.2.3－1）计算:Bs=Es×As×ho2/[1.15ψ+0.2+6×αE×ρ/(1+3.5γf")]Bs＝210000×8042×1192/[1.15×0.200+0.2+6×6.442×0.06758/(1+3.5×0.00)]=7861.81kN·m2(3)、考虑荷载长期效应组合对挠度影响增大影响系数θ：按混凝土规范第7.2.5条，当ρ"＝0时，θ＝2.0(4)、受弯构件的长期刚度B，可按下列公式计算：B＝Bs/θ（混凝土规范式7.2.2）B＝7861.81/2=3930.905kN·m2(5)、挠度f＝κ×Qq×L4/Bf＝0.00261×7.0×2.804/3930.905=0.286mmf/L＝0.286/2800=1/9801.，满足规范要求！四、裂缝宽度验算：①、X方向板带跨中裂缝：裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ,按下列公式计算：　ψ＝1.1-0.65×ftk/(ρte×σsq)（混凝土规范式7.1.2－2）σsq＝Mq/(0.87×ho×As)（混凝土规范式7.1.4－3）σsq＝0.57×106/(0.87×87×8042)=0.936N/mm2矩形截面Ate＝0.5×b×h＝0.5×1000×150=75000mm2ρte＝As/Ate（混凝土规范式7.1.2－4）ρte＝8042/75000=0.107ψ＝1.1-0.65×2.39/(0.11×0.94)=-14.415　当ψ＜0.2时，取ψ＝0.2　ωmax＝αcr×ψ×σsq/Es×(1.9c+0.08×Deq/ρte)（混凝土规范式7.1.2－1）　ωmax＝1.9×0.200×0.936/210000×(1.9×20+0.08×45.71/0.10723)=2.35×10-7mm，满足规范要求②、Y方向板带跨中裂缝：裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ,按下列公式计算：　ψ＝1.1-0.65×ftk/(ρte×σsq)（混凝土规范式7.1.2－2）σsq＝Mq/(0.87×ho×As)（混凝土规范式7.1.4－3）σsq=2.34×106/(0.87×119×8042.)=2.812N/mm2129 矩形截面，Ate＝0.5×b×h＝0.5×1000×150=75000mm2ρte＝As/Ate（混凝土规范式7.1.2－4）ρte＝8042/75000=0.107ψ＝1.1-0.65×2.39/(0.11×2.81)=-4.062　当ψ＜0.2时，取ψ＝0.2　ωmax＝αc×ψ×σsq/Es×(1.9c+0.08×Deq/ρte)（混凝土规范式7.1.2－1）　ωmax＝1.9×0.200×2.812/210000×(1.9×20+0.08×45.71/0.10723)=2.78×10-6mm，满足规范要求。③、左端支座跨中裂缝：　裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ，按下列公式计算：　ψ＝1.1-0.65×ftk/(ρte×σsq)（混凝土规范式7.1.2－2）σsq＝Mq/(0.87×ho×As)（混凝土规范式7.1.4－3）σsq＝3.06×106/(0.87×131×251)=106.917N/mm2矩形截面，Ate＝0.5×b×h＝0.5×1000×150=75000mm2ρte＝As/Ate（混凝土规范式7.1.2－4）ρte＝251/75000=0.003　当ρte＜0.01时，取ρte＝0.01ψ＝1.1-0.65×2.39/(0.01×106.92)=-0.356　当ψ＜0.2时，取ψ＝0.2　ωmax＝αcr×ψ×σsq/Es×(1.9c+0.08×Deq/ρte)（混凝土规范式7.1.2－1）　ωmax＝1.9×0.200×106.917/210000×(1.9×20.+0.08×11.43/0.01000)=0.025mm，满足规范要求！④、下端支座跨中裂缝：裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ，按下列公式计算：　ψ＝1.1-0.65×ftk/(ρte×σsq)（混凝土规范式7.1.2－2）σsq＝Mq/(0.87×ho×As)（混凝土规范式7.1.4－3）σsq＝4.57×106/(0.87×130×628)=64.330N/mm2矩形截面，Ate＝0.5×b×h＝0.5×1000×150=75000mm2ρte＝As/Ate（混凝土规范式7.1.2－4）ρte＝628/75000=0.008　当ρte＜0.01时，取ρte＝0.01ψ＝1.1-0.65×2.39/(0.01×64.33)=-1.320　当ψ＜0.2时，取ψ＝0.2　ωmax＝αcr×ψ×σsq/Es×(1.9c+0.08×Deq/ρte)（混凝土规范式7.1.2－1）　ωmax＝1.9×0.200×64.330/210000×(1.9×20+0.08×14.29/0.01000)=0.018mm，满足规范要求！⑤、右端支座跨中裂缝：　裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ，按下列公式计算：　129 ψ＝1.1-0.65×ftk/(ρte×σsq)（混凝土规范式7.1.2－2）σsq＝Mq/(0.87×ho×As)（混凝土规范式7.1.4－3）σsq＝3.06×106/(0.87×131×251)=106.917N/mm2矩形截面，Ate＝0.5×b×h＝0.5×1000×150=75000mm2ρte＝As/Ate（混凝土规范式7.1.2－4）ρte＝251/75000=0.003　当ρte＜0.01时，取ρte＝0.01ψ＝1.1-0.65×2.39/(0.01×106.92)=-0.356　当ψ＜0.2时，取ψ＝0.2　ωmax＝αcr×ψ×σsq/Es×(1.9c+0.08×Deq/ρte)（混凝土规范式7.1.2－1）　ωmax＝1.9×0.200×106.917/210000×(1.9×20+0.08×11.43/0.01000)=0.025mm，满足规范要求！⑥、上端支座跨中裂缝：裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ，按下列公式计算：　ψ＝1.1-0.65×ftk/(ρte×σsq)（混凝土规范式7.1.2－2）σsq＝Mq/(0.87×ho×As)（混凝土规范式7.1.4－3）σsq＝4.57×106/(0.87×130×628)=64.330N/mm2矩形截面，Ate＝0.5×b×h＝0.5×1000×150=75000.mm2ρte＝As/Ate（混凝土规范式7.1.2－4）ρte＝628/75000=0.008　当ρte＜0.01时，取ρte＝0.01ψ＝1.1-0.65×2.39/(0.01×64.33)=-1.320　当ψ＜0.2时，取ψ＝0.2　ωmax＝αcr×ψ×σsq/Es×(1.9c+0.08×Deq/ρte)（混凝土规范式7.1.2－1）　ωmax＝1.9×0.200×64.330/210000×(1.9×20.+0.08×14.29/0.01000)=0.018mm，满足规范要求！129 第八章剪力墙的设计计算8.1一般规定与计算方法8.1.1一般规定一、抗震设计的框架-剪力墙结构，应根据在规定的水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值，确定相应的设计方法，并应符合下列规定：1框架部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的10％时，按剪力墙结构进行设计，其中的框架部分应按框架-剪力墙结构的框架进行设计；2当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的10％但不大于50％时，按框架-剪力墙结构进行设计；3当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50％但不大于80％时，按框架-剪力墙结构进行设计，其最大适用高度可比框架结构适当增加，框架部分的抗震等级和轴压比限值宜按框架结构的规定采用；4当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的80％时，按框架-剪力墙结构进行设计，但其最大适用高度宜按框架结构采用，框架部分的抗震等级和轴压比限值应按框架结构的规定采用。当结构的层间位移角不满足框架-剪力墙结构的规定时，可按有关规定进行结构抗震性能分析。二、边缘构件：对框架-核心筒结构，一、二、三级抗震等级的核心筒角部墙体的边缘构件尚应按下列要求加强：底部加强部位墙肢约束边缘构件的长度宜取墙肢截面高度的1／4，且约束边缘构件范围内宜全部采用箍筋；底部加强部位以上宜按<混凝土结构设计规范>的要求设置约束边缘构件。1、约束边缘构件剪力墙的约束边缘构件可为暗柱、端柱和翼墙，并应符合下列规定：（1）剪力墙约束边缘构件阴影部分的竖向钢筋除应满足正截面受压(受拉)承载力计算要求外，其配筋率一、二、三级时分别不应小于1.2％、1.0％和1.0％，并分别不应少于8Φ16、6Φ16和6Φ14的钢筋(Φ表示钢筋直径)；（2）约束边缘构件内箍筋或拉筋沿竖向的间距，一级不宜大于100mm，二、三级不宜大于150mm；箍筋、拉筋沿水平方向的肢距不宜大于300mm，不应大于竖向钢筋间距的2倍。（3）约束边缘构件的箍筋或拉筋沿竖向的间距，对一级抗震等级不宜大于100mm，对二、三级抗震等级不宜大于150mm。（4）一、二、三级抗震等级剪力墙约束边缘构件的纵向钢筋的截面面积，对<混凝土结构设计规范>中图11．7．18所示暗柱、端柱、翼墙与转角墙分别不应小于图中阴影部分面积1.2％、1.0％和1.0％。2、构造边缘构件剪力墙构造边缘构件的范围宜按<高规>中图7．2．16中阴影部分采用，其最小配筋应满足<高规>中表7．2．16的规定，并应符合下列规定：1竖向配筋应满足正截面受压(受拉)承载力的要求；129 2当端柱承受集中荷载时，其竖向钢筋、箍筋直径和间距应满足框架柱的相应要求；3箍筋、拉筋沿水平方向的肢距不宜大于300mm，不应大于竖向钢筋间距的2倍；4抗震设计时，对于连体结构、错层结构以及B级高度高层建筑结构中的剪力墙(筒体)，其构造边缘构件的最小配筋应符合下列要求：1)竖向钢筋最小量应比<高规>中表7．2．16中的数值提高0.001Ac采用；2)箍筋的配筋范围宜取<高规>中图7．2．16中阴影部分，其配箍特征值λv不宜小于0.1。剪力墙墙肢应满足下式的稳定要求：q-作用墙顶组合的等效竖向均布荷载设计值；Ec-剪力墙混凝土的弹性模量t-剪力墙墙肢截面厚度l0-剪力墙墙肢计算长度，剪力墙的计算长度应按下式计算：式中：β-墙肢计算长度系数h-墙肢所在楼层的层高T形剪力墙的腹板也按三边支撑板计算，但应将公式中的代以槽型和工字形剪力墙的腹板，采用四边支撑板按下式计算，当计算值小于0.2时，取0.2。-槽型和工字形剪力墙的腹板截面高度。129 当T形、L形、槽型、工字形剪力墙的翼缘截面高度或T形、L形剪力墙的腹板截面高度与翼缘截面厚度之和小于截面厚度的2倍和800mm时，尚宜按下式验算剪力墙的整体稳定：N-作用于墙顶组合的竖向荷载设计值I-剪力墙整体截面的惯性矩，取两个方向的较小值8.1.2计算方法1．相关计算基本参数构造边缘构件的纵向受力钢筋合力作用点到截面边缘的距离为：as=a"s=hc/2墙肢截面有效高度为hw0=hw-as2．墙肢的抗震受剪截面限制条件验算该墙肢截面剪跨比为：根据高层建筑混凝土结构技术规程7.2.2-1>V3．偏心受压正截面抗震承载力计算129 e=e0+hw/2-as满足混凝土结构设计规范10.5.9最小配筋率要求令x£ebhw0,根据高层建筑混凝土结构技术规程7.2.8条可得出x>2asxAsmin4．墙肢处箍筋计算根据高层建筑混凝土结构技术规程7.2.10，墙肢的剪力设计值调整V=ηvwVw根据混凝土结构设计规范11.7.15，rvmin=0.2000%>rvmin=0.2000%5．墙肢处水平分布钢筋计算该墙肢截面剪跨比为：若l<1.5，所以取l=1.5由于0.2fcbwhw≤N根据高层建筑混凝土结构技术规程式7.2.11-1rsh=Ash/(bws)>rshmin6．平面外轴心受压正截面承载力计算由混凝土结构设计规范表7.3.1，并插值得到墙肢的稳定系数，根据混凝土结构设计规范公式7.3.1[Nw]=0.9j(fcA+f"yA"s)>Nw8.2剪力墙计算一、构件几何材料信息1.层号IST=62.单元号IELE=203.构件种类标志(KELE)：墙-柱4.左节点号J1=42475.右节点号J2=4270129 6.构件材料信息(Ma):砼7.长度(m)DL=3.808.截面类型号Kind=19.截面参数(m)B*H=0.450×1.35910.墙分布筋间距(mm)SW=200.011.混凝土强度等级RC=50.012.主筋强度(N/mm2)FYI=360.013.水平分布筋强度(N/mm2)FYJH=300.014.竖向分布筋强度(N/mm2)FYJV=300.015.抗震构造措施的抗震等级NF=016.内力计算截面数nSect1=217.配筋计算截面数nSect2=218.第1个计算截面距J1节点的距离Di=0.00019.第2个计算截面距J1节点的距离Di=3.800以下输出信息的单位：轴力和剪力为kN，弯矩为kN.m钢筋面积为mm2二、标准内力信息荷载工况=(1)---X方向地震作用下的标准内力荷载工况=(2)---Y方向地震作用下的标准内力荷载工况=(3)---X向风力的工况号荷载工况=(4)---Y向风力的工况号荷载工况=(5)---恒载作用下的标准内力荷载工况=(6)---活载作用下的标准内力Axial---表示墙-柱底部的轴力SHEAR---表示墙-柱底部的剪力MOMENT-BTM(TOP)---表示墙-柱底部(顶部)的弯矩表8.16层20号墙柱内力表荷载工况AxialSHEAR-XSHEAR-YMX-BTMMY-BTMMX-TOPMY-TOP（1）2425.8136.3-45.0102.236.5138.4-33.9(2)1780.1-378.0-49.3-402.034.3164.9-36.3(3)871.226.6-15.928.612.870.6-12.1(4)642.5-129.9-17.6-137.612.364.5-13.0(5)-3723.578.282.318.6-55.5-319.062.4(6)-646.52.714.5-9.4-9.5-59.611.3三、构件设计验算信息N-WC=20(I=4247J=4270)B×H×Lwc(m)=0.45×1.36×3.80aa=40(mm)Nfw=1Nfw_kzgz=0Rcw=50.0Fy=360.Fyv=300.Fyw=300.Rwv=0.30RLIVE=1.00混凝土墙加强区Nu=-4856.Uc=0.344129 (31)M=651.V=623.Rmdw=0.792(1)M=-489.N=-5660.As=0.(31)V=997.N=-7350.Ash=360.0Rsh=0.40抗剪承载力:WS_XF=0.5WS_YF=1342.5四、荷载组合分项系数说明，其中：Ncm---组合号V-D,V-L---分别为恒载、活载分项系数X-W,Y-W---分别为X向、Y向水平风荷载分项系数X-E,Y-E---分别为X向、Y向水平地震荷载分项系数Z-E---为竖向地震荷载分项系数R-F---为人防荷载分项系数TEM---为温度荷载分项系数CRN---为吊车荷载分项系数SW1～SW5---分别为第1组到第5组特殊风荷载分项系数表8.2荷载组合系数表NcmV-DV-LX-WY-WX-EY-EZ-E11.350.980.000.000.000.000.0021.201.400.000.000.000.000.0031.001.400.000.000.000.000.0041.200.001.400.000.000.000.0051.200.00-1.400.000.000.000.0061.200.000.001.400.000.000.0071.200.000.00-1.400.000.000.0081.201.400.840.000.000.000.0091.201.40-0.840.000.000.000.00101.201.400.000.840.000.000.00111.201.400.00-0.840.000.000.00121.200.981.400.000.000.000.00131.200.98-1.400.000.000.000.00141.200.980.001.400.000.000.00151.200.980.00-1.400.000.000.00161.000.001.400.000.000.000.00171.000.00-1.400.000.000.000.00181.000.000.001.400.000.000.00191.000.000.00-1.400.000.000.00201.001.400.840.000.000.000.00211.001.40-0.840.000.000.000.00221.001.400.000.840.000.000.00231.001.400.00-0.840.000.000.00129 241.000.981.400.000.000.000.00251.000.98-1.400.000.000.000.00261.000.980.001.400.000.000.00271.000.980.00-1.400.000.000.00281.200.600.280.001.300.000.00291.200.60-0.280.00-1.300.000.00301.200.600.000.280.001.300.00311.200.600.00-0.280.00-1.300.00321.200.600.280.00-1.300.000.00331.200.60-0.280.001.300.000.00341.200.600.000.280.00-1.300.00351.200.600.00-0.280.001.300.00361.000.500.280.001.300.000.00371.000.50-0.280.00-1.300.000.00381.000.500.000.280.001.300.00391.000.500.00-0.280.00-1.300.00401.000.500.280.00-1.300.000.00411.000.50-0.280.001.300.000.00421.000.500.000.280.00-1.300.00431.000.500.00-0.280.001.300.00129 第九章节点设计9.1一般规定9.1.1节点设计的一般规定框架梁与柱刚性连接时，柱为带悬臂段的柱单元，纵向框架与柱连接时为铰接。框架梁与柱刚性连接时，在梁翼缘的对应位置设置柱的水平加劲肋，其厚度与翼缘等厚。一、高强螺栓的设计（1）弹性设计翼缘惯性矩:腹板惯性矩：翼缘分担弯矩：腹板分担弯矩：腹板螺栓受力：（2）极限承载力验算梁拼接的极限抗弯承载力梁拼接的极限受剪承载力：取螺栓拼接的极限受剪承载力、腹板的净截面极限受剪承载力和拼接板净截面极限受剪承载力中的小值。腹板高强螺栓拼接的极限受剪承载力：KN腹板净截面极限受剪承载力：拼接板净截面极限受剪承载力：129 于是：KN且同时，螺栓的极限受剪承载力尚满足承担构件屈服时内力：V=848.60KN螺栓受力：二、焊缝的设计梁翼缘焊缝抗弯能力验算：9.2节点计算9.2.1柱与梁的拼接节点计算图9.1柱与梁的拼接采用高强螺栓梁编号=5，连接端：1采用钢截面:H850X400X30X30129 连接柱截面:箱1200X1200x35x35连接设计方法：按梁端部内力设计(拼接处为等强)。箱形柱与工形梁(90)度固接连接连接类型为:一单剪连接高强螺栓连接（翼缘用对接焊缝，对接焊缝质量级别:2级，腹板用高强螺栓）梁翼缘塑性截面模量/全截面塑性截面模量:0.678精确设计法算法:翼缘和腹板共同承担弯矩，腹板还承担剪力端部设计内力信息(等强设计):设计内力组合号:9梁端作用剪力V(kN):225.39梁端作用弯矩M(kN×m):478.72腹板承受弯矩M(kN×m):-96.84翼缘承受弯矩M(kN×m):-381.88(剪力V取梁端剪力)螺栓连接验算:采用10.9级高强度螺栓摩擦型连接螺栓直径D=20mm高强度螺栓连接处构件接触面喷砂接触面抗滑移系数u=0.45高强螺栓预拉力P=155.00kN连接梁腹板和连接板的高强螺栓单面抗剪承载力设计值Nvb=62.77KN连接梁腹板和连接板的高强螺栓所受最大剪力Ns=45.6KN≦Nvb,设计满足腹板螺栓排列(平行于梁轴线的称为"行"):行数:10,螺栓的行间距:70mm,螺栓的行边距:45mm列数:2,螺栓的列间距:70mm,螺栓的列边距:40mm梁端部连接验算:采用单连接板连接梁腹板净截面最大正应力:45.80N/mm2≦f=295N/mm2,设计满足梁腹板净截面最大剪应力:14.27N/mm2≦fv=170N/mm2,设计满足　梁边到柱截面边的距离e=15mm　连接件验算：连接板尺寸B×H×T=165×720×36需要最小连接板高度H=88mm≦实际连接板高度H=720mm满足要求!连接件净截面最大正应力:50.42N/mm2≦f=295N/mm2,设计满足连接件净截面最大剪应力:13.04N/mm2≦fv=170N/mm2,设计满足连接件(或梁腹板)与柱之间的角焊缝焊脚尺寸Hf=9mm连接件(或梁腹板)与柱之间的角焊缝最大应力:80.78N/mm2≦Ffw=200N/mm2，设计满足129 按抗震规范8.2.8条进行梁柱连接的极限承载力验算:梁柱连接极限受弯承载力Mu:ηj=1.35加强前连接的极限承载力Mu=5839.038kN.m程序采用的加强方案和验算结果:连接根部梁加腋，加腋高度H:80mm翼缘的受弯极限承载力Muf=5076.000kN.m腹板的受弯极限承载力Muw=1499.059kN.mMu=Muf+Muw=6575.059KN.m>ηj×Mp=6567.009KN.m，满足　梁柱连接极限受剪承载力Vu:连接板和柱翼缘的连接焊缝抗剪极限承载力Vu1=2411.20KN梁腹板净截面抗剪极限承载力Vu2=4089.00KN连接板净截面抗剪极限承载力Vu3=4906.80KN腹板连接（螺栓或焊缝）抗剪极限承载力Vu4=2953.27KN调整后最小极限受剪承载力：取Vu1=2411.20KNVu=2411.20KN≧1.2(2Mp/ln)+Vgb(未包含竖向地震)=1259.23KN满足9.2.2主次梁的拼接主次梁拼接见图9-39.2主次梁的拼接主次梁连接固接第一种:腹板伸入主梁编号=14采用钢截面:H850X400X30X30次梁编号=35采用钢截面:H650X300X25X20次梁钢号:Q345梁翼缘塑性截面模量/全截面塑性截面模量:0.619≦0.7算法:翼缘和腹板共同承担弯矩，腹板还承担剪力翼缘验算对应的内力组合:28翼缘设计弯矩M:189.88kN.m翼缘螺栓连接验算结果：采用10.9级摩擦型高强螺栓连接129 螺栓直径D=20mm高强度螺栓连接处构件接触面处理方式:喷砂接触面抗滑移系数u=0.45高强螺栓预拉力P=155.00kN螺栓单面抗剪承载力设计值Nvb=62.77kN螺栓承受的最大剪力Ns=50.23kN