洛陽洛南新區(qū)雅安新城結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

Word版本，下載可自由編輯洛陽洛南新區(qū)雅安新城結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1工程概況

雅安新城為洛陽洛南新區(qū)第一家五星級(jí)賓館。其建造面積為33248m2,其功能為賓館客房及其附屬設(shè)施,地下一層,地上二十三層,總高度79.60m。建造獨(dú)特,平面布局在標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)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(shè)防烈度為7度第一組,設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g。建造場(chǎng)地為ò類?；A(chǔ)采納筏板基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)形式采納帶轉(zhuǎn)換層的高層建造結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)換層設(shè)在4層樓面,受建造功能的限制,轉(zhuǎn)換層以下為框架-剪力墻結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)換層以上為剪力墻結(jié)構(gòu),抗震等級(jí)六層以上為三級(jí);六層及六層以下剪力墻及框支柱為一級(jí);框架為二級(jí)。為滿足建造功能和造型要求,結(jié)構(gòu)必需處理好以下幾個(gè)難題:一是轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)梁高的沖突;三是如何實(shí)現(xiàn)建造屋頂造型。

2結(jié)構(gòu)計(jì)劃與結(jié)構(gòu)布置

2.1轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)選型與布置

帶轉(zhuǎn)換層高層建造結(jié)構(gòu)有其自身的結(jié)構(gòu)弱點(diǎn)和缺陷,因此5建造抗震設(shè)計(jì)規(guī)范6(GB50011-2023)和5高層建造混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程6(JGJ3-2023)對(duì)其作出了嚴(yán)格的規(guī)定。因?yàn)榭傮w結(jié)構(gòu)豎向傳力構(gòu)件的不延續(xù),造成結(jié)構(gòu)上部荷載不能直接傳給下部的對(duì)應(yīng)構(gòu)件,而是利用轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分配,再向下傳遞。因此,轉(zhuǎn)換構(gòu)件相當(dāng)重要而且受力比較復(fù)雜,必需保證轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)牢靠有效的工作。常見的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換構(gòu)件有梁、斜撐、箱形結(jié)構(gòu)、空腹桁架、厚板等等,其中梁式轉(zhuǎn)換受力明確,傳力簡潔,計(jì)算模型容易,計(jì)算軟件比較成熟。因此本工程設(shè)計(jì)選用梁式轉(zhuǎn)換,并采納適當(dāng)構(gòu)造措施,加強(qiáng)整體性,以符合剛性樓板假定。

因?yàn)檗D(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)形式不同,使得總體結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度在轉(zhuǎn)換層上下形成差異,當(dāng)轉(zhuǎn)換層上、下樓層的結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度相差較大時(shí),會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)換層上、下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力突變,促使部分構(gòu)件提前破壞。因此在設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)換層上、下樓層的結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比,以避開結(jié)構(gòu)剛度在轉(zhuǎn)換層處形成突變。為此,一方面應(yīng)保證下部剛度的大小,保證落地剪力墻的數(shù)量,適當(dāng)增強(qiáng)底部墻肢數(shù)量,以加強(qiáng)底部剛度;另一方面應(yīng)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(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換層上、下樓層的結(jié)構(gòu)側(cè)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(shè)計(jì)前已有上海某甲級(jí)設(shè)計(jì)院完成初步設(shè)計(jì)工作。初步設(shè)計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)層剪力墻布置較多,轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)中按上文所述的設(shè)計(jì)理念舉行了適當(dāng)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(shí)也滿足規(guī)范要求。也更好的實(shí)現(xiàn)了建造功能要求。

轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置如圖2,標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置如圖3所示,各主要構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)和截面尺寸調(diào)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(zhuǎn)換層下剪力墻厚350mm,轉(zhuǎn)換層上剪力墻厚200mm~240mm。

圖2轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置圖

利用以上剪力墻的設(shè)置即滿足了結(jié)構(gòu)剛度的要求又滿足了五星級(jí)賓館復(fù)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(shí)現(xiàn)。

圖3標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置圖

2.2建造層高的實(shí)現(xiàn)

因本工程為五星級(jí)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(diào)、通風(fēng)排煙風(fēng)管、消防噴淋、電纜橋架等一系列管道從走廊利用。

建造為實(shí)現(xiàn)立面造型要求,將轉(zhuǎn)換層以上標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)建設(shè)投資。因此終于打算在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)行處理措施以達(dá)到各專業(yè)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。

為盡量降低管線所占空間,在施工圖設(shè)計(jì)時(shí)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(jié)構(gòu)在走廊部分梁高最大僅能做到350mm。如采納常規(guī)辦法設(shè)計(jì)必需在走廊兩側(cè)設(shè)置豎向承力構(gòu)件,否則將無法滿足凈高要求。經(jīng)反復(fù)計(jì)算及論證,終于設(shè)計(jì)中采納豎向承力構(gòu)件(剪力墻)向走廊方向延長至管道井處,框架梁在管道井內(nèi)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(cè)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(dāng)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(jì)劃處理后在走廊部分凈高為2.4m,達(dá)到了建造層高、設(shè)備管線及結(jié)構(gòu)平安的和睦統(tǒng)一。

圖4標(biāo)準(zhǔn)層局部梁布置圖

2.3建造屋頂造型設(shè)計(jì)

本工程屋頂設(shè)計(jì)為一獨(dú)特的/皇冠0造型,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要難點(diǎn)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(gòu)架的狀況下,如何保證其在風(fēng)荷載作用下的穩(wěn)定性。造型復(fù)雜,建造造型為空間三維造型,如何用容易牢靠的計(jì)劃來實(shí)現(xiàn)建造師的設(shè)計(jì)意圖。

結(jié)構(gòu)選型:因?yàn)榻ㄔ煸煨蜑榭臻g三維造型,如采納現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)則模板制作難度大,混凝土澆筑很難保證質(zhì)量,并且砼結(jié)構(gòu)自重大,抗震不利。而鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高,自重小,受力明確,且構(gòu)件制作和安裝較為便利的優(yōu)點(diǎn)。因此經(jīng)反復(fù)論證最后打算采納鋼結(jié)構(gòu)做骨架局部協(xié)作裝點(diǎn)設(shè)計(jì)的計(jì)劃。

結(jié)構(gòu)布置:如僅在外側(cè)布置鋼構(gòu)架則因?yàn)閱伍蚣軇偠刃∏绎L(fēng)荷載很大不能滿足變形要求。因此本設(shè)計(jì)計(jì)劃為沿建造物外圍結(jié)合建造造型設(shè)置鋼框架,在內(nèi)側(cè)亦設(shè)置鋼框架,內(nèi)外兩榀框架之間用連系梁銜接,使囫圇構(gòu)架具有足夠的剛度以反抗風(fēng)荷載和地震作用。結(jié)構(gòu)布置平面如圖5所示。并且因?yàn)閮砷蚣芟噙B在屋面上形成了一個(gè)自然的走廊,有利于人們沿囫圇走廊漫步?????觀光,達(dá)到了美觀與有用的和睦統(tǒng)一。

圖5屋頂造型結(jié)構(gòu)布置平面

構(gòu)件設(shè)計(jì):因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)布置合理每根構(gòu)件的實(shí)際受力很小,構(gòu)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(biāo)H型鋼則不太經(jīng)濟(jì),并且因?yàn)镠型鋼截面較大很難在空中舉行對(duì)接以滿足建造三維造型要求。因此本次設(shè)計(jì)鋼構(gòu)件(除柱外)均采納國標(biāo)角鋼組合截面。其優(yōu)點(diǎn)是用料省,安裝便利。并可按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況調(diào)節(jié)截面幾何外形以滿足建造造型要求。

3結(jié)構(gòu)計(jì)算與設(shè)計(jì)優(yōu)化

整體結(jié)構(gòu)計(jì)算分析采納中國建造科學(xué)討論院編制的多層及高層建造結(jié)構(gòu)空間有限元分析軟件SATWE舉行整體分析計(jì)算。按總剛分析法,考慮扭轉(zhuǎn)耦連、偶然偏心、雙向地震計(jì)算。計(jì)算結(jié)果略。

計(jì)算分析表明:

第一振型處于合理范圍說明結(jié)構(gòu)剛度適中;|剛重比滿足規(guī)范要求,說明結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度能滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定要求;

底部剪力墻擔(dān)當(dāng)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(dān)當(dāng),符合規(guī)范及設(shè)計(jì)意圖;

轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比均滿足規(guī)范要求,表明轉(zhuǎn)換層過渡平穩(wěn),說明結(jié)構(gòu)豎向剛度布置均勻,剛度變化適度;

結(jié)構(gòu)位移均符合規(guī)范要求,說明結(jié)構(gòu)整體剛度較好,能滿足抗側(cè)力要求;結(jié)構(gòu)位移比均在規(guī)范限值以內(nèi),說明結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)較小,平面布置較規(guī)章合理,質(zhì)心與剛心吻合較好。

在施工圖設(shè)計(jì)階段利用細(xì)心設(shè)計(jì),仔細(xì)分析,做好概念設(shè)計(jì),達(dá)到了結(jié)構(gòu)布局合理,平安牢靠,節(jié)省造價(jià)(主體結(jié)構(gòu)含鋼量僅為62kg/m2)的目的。施工圖設(shè)計(jì)順當(dāng)利用河南省施工圖審查中心的審查,目前主體結(jié)構(gòu)完成施工,正在舉行后期裝修。