建筑结构初步设计说明文本.doc

普陀区长风地区3D地块商业办公楼综合项目 结构初步设计说明一、 工程概况普陀区长风地区3D地块商业办公楼综合项目地上部分包含“会展”及“写字楼”两个结构单体。本工程总建筑面积约14.5万m2, 其中地上约9.6万m2（会展约4.4万m2，写字楼约5.2万m2），地下约4.9万m2。会展上部结构采用框架剪力墙结构，结构6层，屋顶设置平板钢结构网架，结构高度约40米，属于A级高度高层建筑。写字楼上部结构为双塔结构，采用框架剪力墙结构，双塔分别为17层(2#楼)和20层(3#楼)，结构高度分别约为73.8米和86.4米，属于A级高度高层建筑。本工程设统一地下室，地下室为一整体不设缝，地下室顶板作为上部结构的嵌固端进行结构计算分析。地下共2层，平时为车库，战时地下二层局部设人防，人防设计另详。二、 设计依据、资料1.经认可的建筑设计资料。2.采用的主要规范、规程：l 建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）l 建筑抗震设防分类标准（GB50223-2008）l 中国地震动参数区划图（GB18306-2001）l 建筑结构荷载规范（GB50009-2001）(2006年版)l 建筑抗震设计规范（GB50011-2001）(2008局部修订版)l 混凝土结构设计规范（GB50010-2002）l 钢结构设计规范（GB50017-2003）l 高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）l 冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程(JGJ 95-2003)l 建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）l 建筑基桩检测技术规范（JGJ106-2003）l 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）l 地下工程防水技术规范（GB50108-2008）l 地基基础设计规范（上海市工程建设规范DGJ08-11-1999）l 建筑抗震设计规程（上海市工程建设规范DGJ08-9-2003）l 业主提供的由上海岩土工程勘察设计研究院有限公司施工的本工程岩土工程勘察报告（工程编号:2009-G-074）3设计荷载荷载取值除特别要求外均按建筑结构荷载规范（GB50009-2001）(2006年版)（1）风荷载根据建筑结构荷载规范（GB50009-2001），会展的基本风压按50年一遇标准取值，基本风压为W0=0.55kN/m2，写字楼的基本风压按100年一遇标准取值，基本风压为W0=0.60kN/m2，本工程的地面粗糙度取C类。（2）雪荷载根据建筑结构荷载规范（GB50009-2001），上海地区50年一遇的基本雪压为S0=0.20kN/m2，屋面的基本雪压与均布活荷载不同时组合。（3）地震作用根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）(2008局部修订版)及建筑抗震设计规程（上海市标准DGJ08-9-2003），上海市的建筑抗震设防烈度为7度，第一组，设计特征周期为0.9秒，设计基本地震加速度值为0.10g，类场地。（4）楼面活荷载办公室、会议室、阅览室2.0 kN/m2食堂、餐厅2.5 kN/m2门厅、大堂3.0 kN/m2会展（1层）15.0 kN/m2会展（2层、3层）5.0 kN/m2楼梯（非疏散）、走廊、卫生间2.5 kN/m2疏散楼梯、疏散性走廊3.5 kN/m2电梯机房、网络机房、空调机房7.0 kN/m2配电间10.0 kN/m2上人屋面2.0 kN/m2屋顶花园3.0 kN/m2不上人屋面0.5 kN/m2车库（客车）4.0 kN/m2未注明荷载均按有关规定、规范取值。4设计标准建筑结构安全等级为二级；结构设计使用年限为50年；会展抗震重要性类别为乙类，写字楼抗震重要性类别为丙类；地基基础设计等级为甲级；基础设计安全等级为二级。结构抗震等级：会展：会展：框架抗震等级为二级，剪力墙抗震等级为一级。写字楼：框架抗震等级为二级，剪力墙抗震等级为二级。地下室一层有上部结构部分构件抗震等级同相应地上结构构件的抗震等级，地下室一层超出上部主楼范围且无主部结构的部分抗震等级为三级，地下二层抗震等级为三级。三、 地质情况1土层分布情况根据本工程岩土工程勘察报告，本场地处于古河道区域，第层厚度较厚，有次生硬层4 层分布、第层层顶埋深有一定起伏。拟建场地地基土分布有以下特点：（1）第1层杂填土，上部约1.8m（最深为7.5m）含大量碎砖、碎石、小石子等建筑垃圾，下部以粘性土为主，含有机质条纹及少量贝壳碎屑等杂质，土质松散，局部表层为厚约10cm砼地坪。其中场地北部大部分范围内受堆土影响，填土厚度较大。第2层浜填土，以粘性土为主，含多量黑色有机质及腐植物等，土质软弱。（2）第1层褐黄灰黄色粘质粉土夹粉质粘土，含云母及氧化铁条纹，土质不均，局部缺失。第3-1层灰色砂质粉土，含云母、有机质条纹，夹薄层粘性土，局部夹粘质粉土及薄层粘性土，土质不均。第3-2层灰色粉砂，含云母及有机质条纹，夹薄层粘性土，土质不均。（3）第1层灰色粉质粘土，含云母、有机质条纹，局部夹少量钙质结核、腐植质等，夹少量薄层粉性土，局部以粘土为主。第1层具有高含水量、高压缩性、高灵敏度、低强度的特性。（4）第3层灰色粉质粘土，含云母、有机质及少量半腐植物根茎及泥钙质结核，局部夹多量粉性土，土质不均匀。（5）第4层暗绿灰绿色粉质粘土（上海地区俗称“次生硬土层”），含氧化铁条纹及铁锰质结核，夹少量薄层粉性土，土质不均。（6）第1层粉砂，含云母，颗粒成分以石英、长石为主，夹较多薄层粘性土，局部缺失。（7）第2层粉细砂，颗粒成分以石英、长石、云母为主，土质均匀致密。该层在场地东北部底部有第2t层粘土呈透镜体状分布。（8）第1-1 层粉质粘土，含云母、有机质，局部夹少量薄层粉砂，土质较均匀。第1-2层粉质粘土，含云母、有机质，局部夹较多薄层粉砂，土质不均。（9）第2层粉质粘土、粉砂互层，含云母及有机质条纹，夹薄层粉砂，具有随深度增加夹砂渐多、土性渐好的特点，下部局部以粉砂为主，土质不均。（10）第1层灰色粉细砂，颗粒成分以石英、长石、云母为主，夹薄层粘性土及粉性土。第2层灰色含砾中粗砂，颗粒成分以石英、长石、云母为主，局部为砾砂，至95.34m未穿。土层的桩侧极限摩阻力标准值fs 值和桩端极限端阻力标准值fp值，详见下表：土层的的压缩模量下表：根据本工程岩土工程勘察报告，本场工程地处于古河道区域，第3层及以上各土层土质软弱或埋深较浅，均不宜作为本工程的桩基持力层。第4层粉质粘土，层顶埋深起伏较大且局部缺失，不宜作为本工程的桩基持力层。第1层粉砂，在场地北侧局部分布，比贯入阻力为5.27MPa，平均标准贯入击数36.5击，土性较佳。第2层粉细砂，该层层位分布稳定，比贯入阻力为11.62MPa，平均标准贯入击数41.3击，土性佳。第1-1层粉质粘土，其土性相对较差，一般不宜作为高层建筑桩基持力层。第1-2层粉质粘土，层顶标高约为-49.04-51.14m，层位分布稳定，比贯入阻力为2.46MPa，土性尚可。第2层粉质粘土、粉砂互层，层顶标高约为-57.02-59.63m，层位分布稳定，比贯入阻力平均值为8.10MPa，土性较好，且具有随深度增加夹砂渐多、土性渐好的特点。2地下水情况根据本工程岩土工程勘察报告，地下水高水位埋深取0.5m，低水位埋深取1.5m。拟建场地浅部地下水及土对混凝土无腐蚀性，地下水对钢结构有弱腐蚀性，在长期浸水环境下，地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性。3地基土液化判断情况根据本工程岩土工程勘察报告，拟建场地在深度20.0m范围内有第3-1层砂质粉土及第3-2层粉砂分布，经判别第3-1层为可液化土层，第3-2层为不液化土层。拟建场地为可液化场地，液化等级为轻微，平均液化指数为2.72，液化强度比为0.97，第3-1层桩基液化折减系数le为2/3。但液化土层第3-1层埋深较浅，均分布在承台上方。4不良地质情况根据本工程岩土工程勘察报告，拟建工程有影响的不良地质现象主要有以下几个方面：暗浜、厚层填土和地下障碍物。四、 结构体系及计算依据1基础及地下室设计上海的大部分地区地基较为软弱，地基基础设计将根据总荷载及结构对沉降敏感性的不同而采取不同的基础形式，根据本工程的特点，采用桩筏板基础方案。从基础经济造价、质量控制等方面分析，预制桩较钻孔灌注桩有较大的优势，在做好对邻近建构筑相关保护措施的前提下，本工程初步设计优先采用预应力混凝土空心方桩方案。桩基布置详见设计图纸。2地下室基坑围护设计本工程的基坑开挖深度约10m，开挖深度较深，开挖体量较大，场地情况较复杂，需对基坑围护进行专项设计。基坑设计单位应该具有相应设计资质、熟悉同类的场地地质，经验较为丰富。3上部结构设计(1) 会展：会展楼结构6层，高约40m，由于建筑功能需要，上部结构柱网为18m18m大空间，结构上根据建筑隔墙布置，设置适当剪力墙，形成框架剪力墙结构体系。会展高层结构规则性超限情况如下：a) 楼层的最大弹性水平位移大于该楼层两端弹性水平位移平均值的1.2倍，属于扭转不规则超限。b) 结构楼层有数个夹层，夹层有效楼板宽度小于该楼层楼板典型宽度的40%（夹层上下带状分布楼板有效宽度仅为8.3m和6.3m，小于该数值），同时导致该层开洞面积达到66%，属于楼板局部不连续超限。根据上海市超限高层建筑抗震设防管理实施细则，会展结构属于超限高层建筑。(2) 写字楼：2#写字楼17层，高度约为73.8米，3#写字楼20层，高度约为86.4米，2#楼和3#楼底部2层为连体底盘，形成双塔楼结构。写字楼采用框架剪力墙结构，属于A级高度高层建筑。结构布置时对底盘13层进行了适当的加强，以提高结构的抗震性能。写字楼高层结构规则性超限情况如下：a) 楼层的最大弹性水平位移大于该楼层两端弹性水平位移平均值的1.2倍，属于扭转不规则超限。b) 写字楼2层楼板平面凹进较大，凹进方向标准楼板宽度（从抗侧力构件截面中心线算起）为36.0m，凹进宽度为10.8m，凹进正好为30%，没有大于30%，因此不属于凹凸不规则。c) 结构体系为双塔楼结构，属于复杂高层超限。根据上海市超限高层建筑抗震设防管理实施细则，写字楼结构属于超限高层建筑。(3) 针对超限的结构措施：a）会展楼框架和剪力墙的抗震等级已按乙类设防的要求提高了一级；b）采取有效措施，加强结构边框梁柱，增加结构的抗扭刚度，减小楼层水平位移比，使结构的质心和刚度中心尽量一致，以限制楼层扭转位移比。c）写字楼两个塔楼的底盘屋面楼板适当加厚，并将在施工图设计时加强楼板配筋。加大薄弱局部的楼板的厚度，并在施工图设计时采用双层双向配筋，以提高平面刚度。另外，针对楼板开洞较多，开洞面积大，局部楼板宽度小、连接薄弱的情况，加大楼板厚度，并在结构内力计算时采用弹性板，进行了地震作用下的全楼楼板应力分析，复核薄弱连接处楼板的应力水平。拟在施工图阶段将根据中震弹性分析的内力结果对连接处楼板进行配筋，构造上也适当加强。针对结构局部少量梁上立柱的情况，计算时将梁上立柱的梁设置为转换梁，该处梁柱结构施工图设计时截面和配筋都适当加强。4超长楼板设计地下室部分为超长结构，会展上部亦为超长结构，为防止楼面因温度和混凝土收缩而导致的开裂，拟采用以下技术措施。（1） 设置后浇带：通过在超长楼板适当位置处设置后浇带来减小混凝土结构的早期自身收缩，浇捣时采用强度高一级的膨胀混凝土；（2） 适当加强楼板配筋：通过计算确定楼板在温度变化下所产生的板内拉压力，并通过相应的抗裂筋加强来避免温差开裂；（3） 加强养护保温，做好混凝土浇捣后的保湿养护工作，通过施工组织措施将超长楼板的浇筑时间安排在气温较低的时候进行；（4） 合理控制混凝土水灰比等材料配置参数，减小混凝土自身的材性收缩，并在混凝土中添加聚丙烯纤维及微膨胀剂。5计算分析主体结构采用中国建研院PKPM系列软件中SATWE程序的计算结果作为结构主要的设计及配筋依据。对于不规则平面，进行平动-扭转藕联计算分析，会展计算时楼板按弹性楼板考虑，写字楼计算时楼板按刚性楼板考虑。会展部分的计算结果如下：计算程序SATWE自振周期(秒)（平动系数X+Y+扭转系数）10.7114(0.99+0.00+0.00)20.6888(0.00+0.99+0.01)30.5211(0.01+0.21+0.77)40.2325(0.00+0.93+0.06)50.1960(1.00+0.00+0.00)60.1704(0.01+0.30+0.69)周期比Tt/T10.732地震作用下最大层间位移X向1/1287Y向1/ 1315平面扭转位移比（层最大位移与平均位移的比值 & 最大层间位移与平均层间位移的比值）X向1.05 & 1.28X5向1.07 & 1.30X5向1.04 & 1.26Y向1.24 & 1.36Y5向1.11 & 1.33Y5向1.39 & 1.49风荷载作用下最大层间位移X向1/9999Y向1/9999有效质量系数X向99.51%Y向99.59%剪重比X向7.43%Y向7.13%底层框架的倾覆力矩百分比X向33.49%Y向25.31%写字楼部分的计算结果如下：计算程序SATWE塔2(2#楼，17层结构)塔1(3#楼，20层结构)自振周期(秒)（平动系数X+Y+扭转系数）11.6376(0.21+0.49+0.30)2.0215(0.38+0.61+0.01)21.5498(0.70+0.28+0.02)1.9844(0.62+0.38+0.00)31.3883(0.02+0.00+0.97)1.7087(0.07+0.24+0.69)40.4679(0.17+0.78+0.05)0.5757(0.80+0.19+0.02)50.4368(0.29+0.12+0.59)0.5602(0.20+0.70+0.10)60.4233(0.55+0.06+0.39)0.5268(0.00+0.14+0.86)周期比Tt/T10.8480.845地震作用下最大层间位移X向1/12121/ 858Y向1/12221/ 864平面扭转位移比（层最大位移与平均位移的比值 & 最大层间位移与平均层间位移的比值）X向1.15 & 1.161.15 & 1.16X5向1.15 & 1.161.17 & 1.21X5向1.18 & 1.181.18 & 1.18Y向1.16 & 1.161.16 & 1.16Y5向1.20 & 1.191.20 & 1.20