洛陽洛南新區(qū)雅安新城結構設計

Word版本，下載可自由編輯洛陽洛南新區(qū)雅安新城結構設計1工程概況

雅安新城為洛陽洛南新區(qū)第一家五星級賓館。其建造面積為33248m2,其功能為賓館客房及其附屬設施,地下一層,地上二十三層,總高度79.60m。建造獨特,平面布局在標準層兩端為圓弧形,屋頂采納皇冠型造型。效果如圖1所示。

圖1雅安新城效果圖

洛陽基本風壓值為0.45kN/m2(100年),地面粗糙度為B類;基本雪壓值為0.35kN/m2,抗震設防烈度為7度第一組,設計基本地震加速度值為0.10g。建造場地為ò類。基礎采納筏板基礎。結構形式采納帶轉換層的高層建造結構,轉換層設在4層樓面,受建造功能的限制,轉換層以下為框架-剪力墻結構,轉換層以上為剪力墻結構,抗震等級六層以上為三級;六層及六層以下剪力墻及框支柱為一級;框架為二級。為滿足建造功能和造型要求,結構必需處理好以下幾個難題:一是轉換層結構轉換形式的挑選及剪力墻如何布置;二是如何解決建造層高與結構梁高的沖突;三是如何實現(xiàn)建造屋頂造型。

2結構計劃與結構布置

2.1轉換結構選型與布置

帶轉換層高層建造結構有其自身的結構弱點和缺陷,因此5建造抗震設計規(guī)范6(GB50011-2023)和5高層建造混凝土結構技術規(guī)程6(JGJ3-2023)對其作出了嚴格的規(guī)定。因為總體結構豎向傳力構件的不延續(xù),造成結構上部荷載不能直接傳給下部的對應構件,而是利用轉換結構的內力重分配,再向下傳遞。因此,轉換構件相當重要而且受力比較復雜,必需保證轉換結構牢靠有效的工作。常見的結構轉換構件有梁、斜撐、箱形結構、空腹桁架、厚板等等,其中梁式轉換受力明確,傳力簡潔,計算模型容易,計算軟件比較成熟。因此本工程設計選用梁式轉換,并采納適當構造措施,加強整體性,以符合剛性樓板假定。

因為轉換層上下結構形式不同,使得總體結構側向剛度在轉換層上下形成差異,當轉換層上、下樓層的結構側向剛度相差較大時,會導致轉換層上、下部結構構件內力突變,促使部分構件提前破壞。因此在設計時要嚴格控制轉換層上、下樓層的結構側向剛度比,以避開結構剛度在轉換層處形成突變。為此,一方面應保證下部剛度的大小,保證落地剪力墻的數(shù)量,適當增強底部墻肢數(shù)量,以加強底部剛度;另一方面應盡量減小上部剛度,加大上部剪力墻的間距,減小墻肢長度和數(shù)量,調節(jié)轉換層上、下樓層的結構側向剛度,使其變化勻稱,平緩過渡,盡量臨近。

在我公司舉行施工圖設計前已有上海某甲級設計院完成初步設計工作。初步設計時標準層剪力墻布置較多,轉換層混凝土C45,框支梁截面最大為700mm@2600mm,框支柱截面為1200mm@1800mm~1200mm@1400mm。在施工圖設計中按上文所述的設計理念舉行了適當優(yōu)化,削減了上部剪力墻的布置,降低了框支層的截面尺寸,同時也滿足規(guī)范要求。也更好的實現(xiàn)了建造功能要求。

轉換層結構布置如圖2,標準層結構布置如圖3所示,各主要構件混凝土強度等級和截面尺寸調節(jié)如下:混凝土C45,框支柱截面1350mm@1350mm~1000mm@1000mm,框支梁截面最大為750mm@2000mm,轉換層下剪力墻厚350mm,轉換層上剪力墻厚200mm~240mm。

圖2轉換層結構布置圖

利用以上剪力墻的設置即滿足了結構剛度的要求又滿足了五星級賓館復雜的建造功能要求,制造出了下部三層的底部大空間(柱距為8.4m@7.2m),上部剪力墻徹低與客房建造隔墻重合而不影響建造功能實現(xiàn)。

圖3標準層結構布置圖

2.2建造層高的實現(xiàn)

因本工程為五星級賓館,建造在功能使用要求上,走廊吊頂凈高要不小于2.4m,公用專業(yè)還有集中空調、通風排煙風管、消防噴淋、電纜橋架等一系列管道從走廊利用。

建造為實現(xiàn)立面造型要求,將轉換層以上標準層層高定為3.2m。如增大層高將影響建造立面效果,并且增強建設投資。因此終于打算在結構設計時實行處理措施以達到各專業(yè)對結構設計要求。

為盡量降低管線所占空間,在施工圖設計時利用與公用專業(yè)密切協(xié)作,將各種管線分層分列交叉排放。終于確定結構在走廊部分梁高最大僅能做到350mm。如采納常規(guī)辦法設計必需在走廊兩側設置豎向承力構件,否則將無法滿足凈高要求。經(jīng)反復計算及論證,終于設計中采納豎向承力構件(剪力墻)向走廊方向延長至管道井處,框架梁在管道井內做加腋處理,此位置梁總高度為800mm,走廊上方梁高為350mm,走廊兩側次梁支撐在框架梁加腋部分。如圖4所示。走廊部分樓板適當加大板厚及配筋,以提升平面上下兩部分銜接剛度,增加抗震性能。按此種計劃處理后在走廊部分凈高為2.4m,達到了建造層高、設備管線及結構平安的和睦統(tǒng)一。

圖4標準層局部梁布置圖

2.3建造屋頂造型設計

本工程屋頂設計為一獨特的/皇冠0造型,結構設計的主要難點是:高度大,建造屋面高度為79m,在屋面上直立高度約為10m高的構架的狀況下,如何保證其在風荷載作用下的穩(wěn)定性。造型復雜,建造造型為空間三維造型,如何用容易牢靠的計劃來實現(xiàn)建造師的設計意圖。

結構選型:因為建造造型為空間三維造型,如采納現(xiàn)澆混凝土結構則模板制作難度大,混凝土澆筑很難保證質量,并且砼結構自重大,抗震不利。而鋼結構具有強度高,自重小,受力明確,且構件制作和安裝較為便利的優(yōu)點。因此經(jīng)反復論證最后打算采納鋼結構做骨架局部協(xié)作裝點設計的計劃。

結構布置:如僅在外側布置鋼構架則因為單榀框架剛度小且風荷載很大不能滿足變形要求。因此本設計計劃為沿建造物外圍結合建造造型設置鋼框架,在內側亦設置鋼框架,內外兩榀框架之間用連系梁銜接,使囫圇構架具有足夠的剛度以反抗風荷載和地震作用。結構布置平面如圖5所示。并且因為兩榀框架相連在屋面上形成了一個自然的走廊,有利于人們沿囫圇走廊漫步?????觀光,達到了美觀與有用的和睦統(tǒng)一。

圖5屋頂造型結構布置平面

構件設計:因為結構布置合理每根構件的實際受力很小,構件的截面尺寸取決于立面造型的要求。此種狀況下如采納焊接H型鋼或國標H型鋼則不太經(jīng)濟,并且因為H型鋼截面較大很難在空中舉行對接以滿足建造三維造型要求。因此本次設計鋼構件(除柱外)均采納國標角鋼組合截面。其優(yōu)點是用料省,安裝便利。并可按照現(xiàn)場實際狀況調節(jié)截面幾何外形以滿足建造造型要求。

3結構計算與設計優(yōu)化

整體結構計算分析采納中國建造科學討論院編制的多層及高層建造結構空間有限元分析軟件SATWE舉行整體分析計算。按總剛分析法,考慮扭轉耦連、偶然偏心、雙向地震計算。計算結果略。

計算分析表明:

第一振型處于合理范圍說明結構剛度適中;|剛重比滿足規(guī)范要求,說明結構側向剛度能滿足結構穩(wěn)定要求;

底部剪力墻擔當傾覆力矩大于90%說明底部落地剪力墻數(shù)量合適,主要水平力均由剪力墻擔當,符合規(guī)范及設計意圖;

轉換層上部與下部結構的等效側向剛度比均滿足規(guī)范要求,表明轉換層過渡平穩(wěn),說明結構豎向剛度布置均勻,剛度變化適度;

結構位移均符合規(guī)范要求,說明結構整體剛度較好,能滿足抗側力要求;結構位移比均在規(guī)范限值以內,說明結構扭轉效應較小,平面布置較規(guī)章合理,質心與剛心吻合較好。

在施工圖設計階段利用細心設計,仔細分析,做好概念設計,達到了結構布局合理,平安牢靠,節(jié)省造價(主體結構含鋼量僅為62kg/m2)的目的。施工圖設計順當利用河南省施工圖審查中心的審查,目前主體結構完成施工,正在舉行后期裝修。