6斗智斗勇结构设计初步说明书

1、目录一、工程概况3二、设计依据4三、结构等级4四、主要荷载作用取值44.1 永久荷载标准值44.2 可变荷载标准值54.3 标准层楼面板荷载计算5五、上部结构设计9六、地础设计106.1 基础选型106.2 桩基设计106.2.1 桩设计106.2.2 承台设计136.2.3 承台验算186.2.4 承台受弯承载能力计算216.2.5 承台沉降计算23七、结构分析267.1 结构周期及振型方向267.2 各方向参与振型的有效质量系数277.3作用下结构剪重比及其调整27材料31八、主九、其他31一、工程概况1、本工程地处江苏扬州宝应安宜镇，为宝应粤海水务拟在水厂厂区内进行深度处理及完善的改造工

2、程。该工程综合楼地上 6 层，地下 0 层，高度 23.95 米；主2、本工程形式为钢筋混凝土框架结构。设计使用年限为 50 年，设计基准期为 50 年；本工程工程重要性等级为二级，地础设计等级乙级；根据工程抗震设防标准GB50223-2008，本工程等级 2 级。3、本工程±0.000m 标高相当于绝对标高 4.95m；抗浮设计水位采用室外地坪标高 4.5m，防水设计水位 5m。抗震设防类别丙类（标准设防类）；本工程耐火4、本单体设计图中的除注明者外，均以毫米（mm）为；标高以米（m）为；角度以度（o）为。5、本工程场地处于亚热带季风气候区，具有寒暑变化显著、四季分明的气候特征，降

3、雨年际差异较大，梅雨、台风等自然灾害频频发生。本地区年平均风速 3.1m/s，台风活动频繁。场地地貌分区为里下河浅洼平原区，地貌类型为水网平原中的微斜水网平原，地面标高 3.611.1m。场地位于华北准地台和地台的衔接部位，属新华第二隆起带与淮阳山字型东翼反射弧及秦岭东西向复杂构造带的复合地带，场地处于相对的地块中。场地处于带北部，主要受构造，多集中在南部，具有震中原地重复等特征。场地历史最高地下水位 4.00m 左右，常年平均水位 3.00m。场地地势较平坦，区域地质性较好，无液化土层分布，为对抗震不利地段，场地整体性。二、设计依据1、相关文件建设提供的地形图2、相关规范、规程：结构可靠度设

4、计统一标准 （GB50068-2001）地础设计规范 （GB50007-2011）结构荷载规范 （GB50009-2012）混凝土结构设计规范 （GB50010-2010）屋面工程技术规范 （GB50345-2012）抗震设计规范 （GB50011-2010）抗震设防标准 （GB50223-2008）桩基技术规范 （JGJ94-2008）3、地址勘察资料三、结构等级抗震等级为三级；工程重要性等级为乙级；地础设计等级为乙级；绿色一星；耐火等级为二级。四、主要荷载作用取值4.1 永久荷载标准值钢筋混凝土重力密度：25 kN/m3水泥砂浆容量：20 kN/m3纸浆灰：16 kN/m3灰泥批挡）：0.

5、20 kN/m2楼面板（底面 12外墙混凝土空心小砌块：11.8 kN/m3内墙加气混凝土墙体：7.5 kN/ m3木门：0.20 kN/m2木窗：0.30 kN/m2钢框窗：0.45 kN/m2铝合金框窗：0.40 kN/m2钢框窗：0.45 kN/m2天面 25 厚防水砂浆：0.50 kN/m2天花抹灰及吊顶：0.45 kN/m2浴室、厨厕另加恒载：3.00 kN/m2厕所蹲位及隔墙板自重：3.00 kN/m2阳台拦河：3 kN/m4.2 可变荷载标准值室、仓库：5.0 kN/ m2天面（不上人）：0.7 kN/m2接待室、小会议室、天面（上人）：2.0 kN/m2浴室、厕所：2.5 kN

6、/m2办公室、文印室、阳台：2.5 kN/m24.3 标准层楼面板荷载计算（1）办公室楼面均布荷载计算恒载：100 厚钢筋混凝土楼板：防滑地砖楼地面（水泥砂浆打底 20 厚）：25´ 0.1=2.50kN/m20.70kN/m2楼面板（底面 12天花抹灰及吊顶：灰泥批挡）：0.20kN/m20.45kN/m2合计：3.85kN/m2活载：楼面活载：2.50kN/m2（2）楼面均布荷载计算恒载：100 厚钢筋混凝土楼板：防滑地砖楼地面（水泥砂浆打底 20 厚）：25´ 0.1=2.50kN/m20.70kN/m20.20kN/m2楼面板（底面 12天花抹灰及吊顶：灰泥批挡）：

7、0.45kN/m2合计：3.85kN/m2活载：楼面活载：2.00kN/m2（3）仓库、室楼面荷载计算恒载：120 厚钢筋混凝土楼板：防滑地砖楼地面（水泥砂浆打底 20 厚）：25´ 0.12=3.00kN/m20.70kN/m20.20kN/m2楼面板（底面 12天花抹灰及吊顶：灰泥批挡）：0.45kN/m2合计：4.35kN/m2活载：楼面活载：5.00kN/m2（4）阳台楼面荷载计算恒载：100 厚钢筋混凝土楼板：25´ 0.1=2.50kN/m2防滑地砖楼地面（水泥砂浆打底 20 厚）：0.70kN/m2楼面板（底面 12天花抹灰及吊顶：灰泥批挡）：0.20kN/m

8、20.45kN/m2合计：3.85kN/m2活载：活载：2.50kN/m2（5）厕所楼面荷载计算恒载：100 厚钢筋混凝土楼板：防滑地砖楼地面（水泥砂浆打底 20 厚）：25´ 0.1=2.50kN/m20.70kN/m2楼面板（底面 12天花抹灰及吊顶：灰泥批挡）：0.20kN/m20.45kN/m23.00kN/m2浴室、厨厕楼面荷载计算：合计：6.85kN/m2活载：楼面活载：2.00kN/m2（6）楼梯间楼面荷载：由图可知：二层楼梯共 11 阶，每阶宽 250mm，总高为 1900mm。即为：梯段高度：1900mm水平投影总长： 250´11=2750mm27=33

9、43mm楼梯板长度：梯段倾角： cosa = 2750 3343=0.823则楼梯间楼面荷载为：恒载：200 厚钢筋混凝土楼板：水磨石地面（水泥砂浆打底 20 厚面层 10 厚）：0.2´ 2.5=5.00kN/m20.70kN/m2楼面板（底面 12天花抹灰及吊顶：灰泥批挡）：0.20kN/m20.45kN/m2合计（水平投影）：6.35 / cosa = 7.71 » 8.00KN/m2活载：楼面活载：2.00kN/m2（7）天面荷载计算：恒载：120 厚钢筋混凝土楼板：天面 25 厚防水砂浆： 天花抹灰及吊顶：0.2´ 2.5=5.00kN/m20.50kN

10、/m20.45kN/m2合计：5.55kN/m2活载：天面（上人）活载：五、上部结构设计层号层高累 计层高面积形心 X,Y等效 宽 B等效 高 H最大 宽 BMAX最小 宽 BMIN74.00027.50032.7021.30,10.515.456.006.005.4563.80023.500306.0033.57,8.4130.0010.2030.0010.2053.80019.700576.0029.66,5.8337.6815.3837.6915.3743.80015.900494.2530.26,6.6239.8514.7539.8514.7433.80012.100576.0029.

11、66,5.8337.6815.3837.6915.3723.8008.300576.0029.66,5.8337.6815.3837.6915.3714.5004.500576.0029.66,5.8337.6815.3837.6915.37六、地础设计6.1 基础选型由于场地土层的不均匀性，且上部土层压缩性较高，故此次设计采用的基础形式为桩基础。在前期地质勘察中，未发现地下、临空面等不良地质现象，适宜进行桩基施工。此外，第 8 层土力学强度较高，厚度相对较厚，适宜作为桩端持力层。6.2 桩基设计6.2.1 桩设计1、桩型根据场地邻近工程的桩基施工经验，此次设计桩型采用预应力管桩。选用PHC4

12、00A95 管桩，经资料查阅，其外径 D 为 400mm，壁厚 t 为 95mm，则内径d 为 210mm，混凝土强度 C80，𝑓𝑐 = 35.9𝑁/𝑚𝑚2。2、桩长根据拟建上部结构荷载、场地土层土质及邻近工程桩基施工情况，考虑以第 7、8 层土为桩端持力层。这层土力学强度较高，厚度相对较厚，适宜作为桩端持力层。初选桩长 15 米，嵌入第 8 层土 4.8 米。初选桩长 10 米，嵌入第 7 层土 1.8 米。图 3-1 桩长3、单桩竖向承载力特征值表 3-2 桩端、装侧阻力特征值桩周长及底面积计算：uү

13、01; =0.4000* =1.2566m Ap1=0.1050*0.1050* =0.0346m2Ap= (0.2000*0.2000-0.1050*0.1050)* =0.0910m26土层计算厚度(m)li桩侧阻力(kPa) 𝑞𝑠𝑖𝑎桩端阻力(kPa)𝑞𝑝𝑎10.1024.0021.0048.0031.5022.0041.4048.0050.7058.0062.3088.002500.0071.2072.001700.0082.0070.002500.0094.8078.002

14、800.0010 米桩长：𝑅𝑎= 𝑞𝑝𝑎𝐴𝑝 + 𝑢𝑝 𝑞𝑠𝑖𝑎𝑙𝑖= 2800.00 0.09 + 1.26 (24.00 0.10 +48.00 1.00 + 22.00 1.50 + 48.00 1.40 + 58.00 0.70 + 88.00 2.30 +72.00 1.20 + 70.00 1.8) = 1033 𝑘⻓

15、3;取 Ra=1000 kN15 米桩长：𝑅𝑎= 𝑞𝑝𝑎𝐴𝑝 + 𝑢𝑝 𝑞𝑠𝑖𝑎𝑙𝑖= 2800.00 0.09 + 1.26 (24.00 0.10 +48.00 1.00 + 22.00 1.50 + 48.00 1.40 + 58.00 0.70 + 88.00 2.30 +72.00 1.20 + 70.00 2.00 + 78.00 4.80) =

16、 1582.07取 Ra=1300 kN𝑘𝑁4、单桩水平承载力特征值桩类型：预应力混凝土管桩桩长：l=15.00m桩径：d=0.40m桩高：bg=-1.50m桩身配筋率：g=0.40%钢筋弹性模量：Es=186300.00MPa 混凝土弹性模量：Ec=38000.00MPa桩身混凝土抗拉强度设计值：ft=2.22N/mm2桩身混凝土保护层厚度：Pc=35mm桩顶水平位移：0a=6.0mm桩顶竖向力：Nk=1300.00kN地基土水平抗力系数的比例系数：m = 1.00预制桩、钢桩、桩身配筋率不小于 0.65%的灌注桩的单桩水平承载力特征值可按下列公式估算：Rha

17、= 0.753EIx0a其中：（1-1）桩身换算截面受拉边缘的截面模量： W0 =d32d2+2( E-1) gd02= 49.87063m3桩身抗弯刚度：EI = 0.85EcI0= 322164.25MN/m2桩身的计算宽度：b0= 0.9(1.5d+0.5)= 0.99m桩的水平变形系数：=5mb0EI=0.07898m-1桩身最大弯矩系数：查桩基规范表 5.7.2 得x=3.53 将上述参数带入式(1-1)中，得 Rah= 202.55kN结合地区经验，取单桩水平承载力特征值为：100kN6.2.2 承台设计1、承台桩数由公式：n 𝐹𝑘 + Ү

18、66;𝑘𝑅𝑎初步确定承台下桩数、桩长如下：表 3-3 承台桩数2、承台平面布123456A2（10m）2（15m）2（15m）2（15m）2（15m）2（10m）B4（10m）4（15m）4（15m）4（15m）4（15m）4（10m）C2（10m）2（15m）2（10m）2（15m）2（15m）2（10m）图 3-2 承台平面布置图 3-3 基础平面形心与结构竖向永久荷载重心3、承台三维视图图 3-1 单桩最大竖向反力图 3-1 单桩最大水力6.2.3 承台验算对四桩承台进行桩对承台冲切验算、角柱对承台的冲切验算、受剪切验算；对两桩承台按照深受

19、弯构件进行受弯、受剪计算。四桩承台：按照最不利值来进行设计，对于柱底内力的非抗震组合，其组合值为：N = 7381kN ，Mx = 108kN×m ，My = 34kN×m ，Vx = 2kN×m ，Vy = 55kN×m对于柱底内力的抗震组合，其组合值为：N = 6926kN ， Mx= 246kN×m ， My = 169kN×m ，Vx = 44kN×m ，Vy = 84kN×m桩中心距取为 1600mm，大于 3d；承台边缘到桩中心的距离取为 400mm， 则满足桩边缘到承台边缘最小距离为 150mm 的要

20、求。承台形状为正方形，其边长则为：1600+400×2=2400mm，承台高取 1000mm，则承台的埋深 1500mm。1、单桩承载能力验算2、柱对承台的冲切承载能力验算承台混凝土强度等级 C25，𝑓𝑡 = 1100𝑘𝑃𝑎；混凝土垫层采用 C10 100mm 厚素混凝土，保护层厚度 50mm，0 = 950𝑚𝑚。柱的边缘到桩内边缘距离为： a0 x =（1200-600）/2 = 300mm， a0 y = a0 x冲垮比：= a0 y= a0 x= 300 = 0.31

21、6 ， l= 300 = 0.316l0 x0 yh950h95000冲切系数：0.840.84b= 1.628 ， b= 1.628l+ 0.20 yl+ 0.20 x0 x0 y200受冲切承载力截面高度影响系数： b= 1.0 - 0.1´= 0.983hp12002 éëb0 x (bc + a0 y ) + b0 y(hc+ a0 x )ùû bhpft h02 éë1.628 ´ (600 + 300)´ 2ùû ´ 0.983´ 0.95 ´

22、1100= 6020kN>Fl = F - å Ni3、角桩对承台的冲切由图 9-2 可知，由桩的内边缘的 45 冲切虚线，柱的全部都位于冲切锥的范围内。因而冲切锥取为桩内边缘到相应桩顶边缘连线的椎体。将圆桩按等周长原则换算成为方桩： b = p ´ 400 = 314mm4= 343mm， a1y = 343mm柱边缘到桩内边缘的距离为： a1x冲垮比：= a1y= 343 = 0.36= a1x= 343 = 0.36 ， ll1y1xh950h95000冲切系数：0.560.56b= 0.998 ， b= 0.998l + 0.21xl + 0.21y1x1y2

23、00受冲切承载力截面高度影响系数： b= 1.0 - 0.1´= 0.983hp1200ébæ cöùaæ caö1y+ bbf h+1xê1x ç 2÷÷ú hp t 01y ç 12è2øûèøë= é0.998´æ 514 + 343 ö´ 2ù ´ 0.983´ 0.95´1100ç÷

24、34;úè2øëû= 1385kN>Nmax4、承台受剪切验算=(800)1 4 = (800 950)1 4 = 0.958受剪切承载力截面高度影响系数： bhhs0剪跨比：= a1y0= ax= 300 = 0.316 ， ll= 0.316x1yh950h0剪切系数：1.751.75b = 1.33 ， b= 1.33l +1.0yl +1.0xxybhs bx ftb0h0满足要求= 0.958´1.33´1100´ 2400´ 950 = 3196kN > V = 2Nmax5、承台

25、局部受压承载能力验算承台混凝土强度 C25，框架底层柱的混凝土强度 C35，桩混凝土强度C80。验算柱的局部受压承载能力：A = (600 + 2´ 600)2 = 3240000mm2bA = 600´ 600 = 360000mm2lnAbb = 3tA1bc = 11.35bc b1 fc A1n = 1.35´验算桩的局部受压承载能力：p (d + 2c)2p ´(Ab =4p d.14´ 4002A1 = 1256644Abb = 2.99cA11.35bc b1 fc A1n = 1.35´故承台的局部承压承载能力满足要求

26、。6.2.4 承台受弯承载能力计算承台混凝土级别：C25承台受拉压钢筋级别：HRB400承台受拉区构造配筋率(0 为自动计算): 0.15承台混凝土保护层厚(MM): 50.0承台底(B/2 深)土极限阻力标准值 KPA: 60.0桩混凝土级别: 80.0桩钢筋级别: 3.0两桩承台按受弯构件计算承台配筋如下图所示：图 3-1 承台配筋图6.2.5 承台沉降计算1、上部结构荷载(kN):2170.342、桩基技术规范 JGJ94-2008应力公式3、考虑基础相互影响示例：7 号承台计算桩号：1桩顶的附加荷载(kN):1082.00桩高(m):-1.5015.00-16.50桩身长度(m):桩底

27、标高(m):桩身截面面积(m*m):0.16桩身混凝土的弹性模量(MPa):30000.00 压缩层范围高(m): -16.50压缩层范围底标高(m): -17.60压缩层厚度(m):1.10计算沉降量(mm):40.51沉降经验系数: 1.00桩身压缩(mm): 2.04桩号：2桩顶的附加荷载(kN):1082.00桩高(m):-1.5015.00-16.50桩身长度(m):桩底标高(m):桩身截面面积(m*m):0.16桩身混凝土的弹性模量(MPa):30000.00压缩层范围高(m): -16.50压缩层范围底标高(m): -17.60压缩层厚度(m):1.10计算沉降量(mm):40.

28、24沉降经验系数: 1.00桩身压缩(mm): 2.04沉降调整系数: 1.00最终沉降量(mm):42.55基础沉降量如下图所示：图 3-2 基础沉降七、结构分析7.1 结构周期及振型方向作用的最不利: 0.03 度表 7-1 结构周期及振型方向振型号周期(s)(度)类型扭振成份X 侧振成份Y 侧振成份总侧振成份阻尼比11.2592174.26X2%97%1%98%5.00%21.217283.27Y3%1%96%97%5.00%31.1065117.01T91%2%7%9%5.00%40.4602168.72X1%94%5%99%5.00%50.449477.26Y2%5%93%98%5.

29、00%60.400392.04T87%1%12%13%5.00%70.3010131.05Y24%31%45%76%5.00%80.283232.55X5%66%29%95%5.00%90.249997.28T50%4%46%50%5.00%100.22295.81X11%88%1%89%5.00%110.2072100.90Y41%12%47%59%5.00%120.19724.48X11%71%18%89%5.00%130.1837110.56T52%10%38%48%5.00%140.1773101.12Y45%3%52%55%5.00%150.160126.21T64%28%8%36%5.00%160.15310.55X11%88%1%89%5.00%170.133489.13Y8%0%92%92%5.00%180.1293100.30T91%1%8%9%5.00%图 7-1 1-8 振型周期简图注: 图中蓝色表示侧振成份,红色表示扭振成份.7.2 各方向参与振型的有效质量系数表 8-2 各方向参与振型的有效质量系数第12方向 EX的有效质量系数为 99.86%,参与振型足够方向 EY的有效质量系数为 99.83%,参与振型足够第7.3作用下结构剪重比及其调整Vx(kN): RSW:Coef1:X 向作用下结构楼层的剪力剪重比用