初步设计范例

1、初步设计说明范例第三章结构设计说明一、工程概况1.工程地点本工程位于温州市高新技术发开区，地块东侧为文昌路、南侧为规划兴平路、西侧为上江河、北侧为兴国路。2.工程分区、主要功能本工程地上建筑由1栋26层主楼和1栋5层裙房组成，主楼与裙房在主楼5层处设置1层连接体，地下室由2层地下车库、自行车库及附属设备用房等组成。总建筑面积约51020平方米，其中地上建筑面积38140平方米，地下建筑面积12880平方米。主楼主要为产品检测中心、技术研发中心、学术交流中心、中介机构等组成，裙房主要为多功能厅、会议室、员工餐厅、学术报告厅等组成。结构概况如下：地下层数地上层数结构长结构宽房屋高度主要楼层层高主要

2、结构跨度主楼22649.0m27.4m99.300m3.6m4.0m裙房2535.3m41.7m23.350m4.2m4.7m二、设计依据1建筑结构设计使用年限为50年。2自然条件风荷载：根据建筑结构荷载规范GB 50009-2012中全国基本风压分布图，温州市基本风压（50年一遇）为0.60KN/m2。雪荷载：根据建筑结构荷载规范GB 50009-2012中全国基本雪压分布图，温州市基本雪压（50年一遇）为0.35KN/m2。抗震设防烈度：根据中国地震动参数区划图，温州市地震基本设防烈度6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组。3工程地质勘察报告：由浙江省工程勘察院提供的

3、中国（温州）国际激光与光电产业联合研究院建设工程岩土工程勘察报告（初步勘察阶段）(2013.7)。4根据我国现行规范、规定并参照浙江省有关规范及标准，主要有：建筑结构可靠度设计统一标准 GB 50068-2001建筑工程抗震设防分类标准 GB 50223-2008建筑结构荷载规范 GB 50009-2012建筑抗震设计规范 GB 50011-2010混凝土结构设计规范 GB 50010-2010高层建筑混凝土结构技术规范 JGJ 3-2010建筑地基基础设计规范 GB 50007-2011建筑桩基技术规范 JGJ 94-2008钢结构设计规范 GB 50017-2003砌体结构设计规范 GB

4、50003-2011人民防空地下室设计规范 GB 50038-2005地下工程防水技术规范 GB 50108-2008浙江省建筑地基基础设计规范 DB 33/1001-2003三、建筑分类等级1建筑结构安全等级为二级。结构重要性系数01.0。2本工程抗震重要性类别为丙类。3地下室防水等级：二级（变配电用房防水等级为一级），地下室顶板防水等级为一级。4人防等级：地下2层为核6级常6级防空地下室。5本工程为一类高层建筑，耐火等级为一级。6地基基础设计等级为甲级，桩基设计等级为甲级。四、主要荷载取值1.楼、屋面活荷载：根据建筑结构荷载规范GB 50009-2012选用楼、屋面活荷载标准值，特殊要求处

5、根据实际使用荷载选取，由相关专业设计提供。类别办公室技术研发产品检测会议室入口门厅标准值2.54.04.02.53.5类别展厅中心中介机构健身房活动室储藏室标准值4.02.54.04.05.0类别厨房餐厅图书阅览室电子阅览室报告厅标准值4.02.55.05.03.5类别密集架档案室消防疏散楼梯走廊人员密集走廊卫生间标准值12.03.52.53.52.5类别自行车库停车库消防监控室钢瓶间电梯机房标准值2.54.010.012.07.0类别空调机房设备机房上人屋面不上人屋面屋顶花园标准值7.010.02.00.53.0注：表中使用活荷载单位均为KN/m2。2风荷载：本工程基本风压选取50年重现期的

6、风压值的0.60KN/m2进行计算，对高度大于60m建筑承载力计算时取1.1倍。地面粗糙度类别为B类，按荷载规范选取风荷载体型系数及高度变化系数等进行计算。3雪荷载：本工程基本雪压（50年一遇）按0.35KN/m2进行计算，雪压与屋顶使用活载不同时考虑。4地震作用：本工程地震基本设防烈度6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组，场地类别为4类，场地特征周期为0.65s，结构阻尼比为0.05，多遇地震下水平地震影响系数为0.04。5人防荷载：本工程地下二层局部为平战结合的核6级常6级防空地下室，按人民防空地下室设计规范GB50038-2005规定选取地下室外墙、底板、顶板、口

7、部及临空墙等效静荷载标准值进行计算，并根据规范规定采取相关构造措施。6地下室水浮力：根据本工程岩土工程勘察资料，抗浮水位按室外道路地坪下0.5m考虑。五、上部及地下室结构设计1.结构缝本工程主楼和裙房长宽分别均满足规范要求，不设缝。主楼和裙房在5层处设置1层连廊，连廊采用一端固接一端铰接的做法，其中与主楼采用固接，与裙房采用铰接，铰接处拟采用双向滑动支座。本工程满布设置2层地下室，由于使用功能要求不设伸缩缝，为防止结构超长导致结构材料收缩、温差等变形应力过大以及主楼与地下车库的沉降差引起结构裂缝的产生，拟采取设置多道施工后浇带、加强应力较大处的配筋、外墙水平配筋采取“细而密”的原则、采用微膨胀

8、混凝土并加强养护等措施，将裂缝控制在规范允许的范围内。2.上部结构本工程由1栋26层高层办公楼及1栋5层裙房组成，设满布二层地下室。上部结构的嵌固端为地下室顶板（1层楼面）。主楼长约为49.000m，宽约为27.400m，主要屋面高度为99.300m，主要柱跨为8.4m×9.0m，标准层层高为3.6m4.0m，拟采用全现浇钢筋混凝土框架核心筒结构体系。剪力墙厚度为400mm250mm，局部区域由于受力较大，且较为复杂，剪力墙厚度为700mm400mm；框架柱大小自下而上为900×1400600×600；主要柱间跨度为8.400m×9.0m，主要框架梁截面

9、为600×600。楼面结构采用全现浇钢筋混凝土梁板式结构。主楼框架抗震等级为三级，剪力墙抗震等级为二级。裙房长约为41.700m，宽约为35.300m，主要屋面高度为23.350m，主要柱跨为8.1m×9.0m，主要层高为4.2m4.7m，拟采用全现浇钢筋混凝土框架结构体系。框架柱大小为800×800600×600；主要柱间跨度为8.1m×9.0m，主要框架梁截面为400×700。楼面结构采用全现浇钢筋混凝土梁板式结构。框架抗震等级为四级。由于主楼和裙房在5层处设置1层连廊，连廊跨度约为28.150m32.350，采用一端固接一端铰接

10、的做法。连廊拟采用钢结构，主钢梁截面为箱型截面1300×600×24×60，在两端设置2排水平支撑，楼板采用压型钢板组合楼板。主钢梁与主楼连接处由于采用固接连接，相应的柱和梁中均设置型钢，采用型钢柱和型钢梁。钢材：水平支撑采用Q235B，其余均采用Q345B。由于该处结构较为复杂，拟采用如下的加强、构造措施：（1）严格控制层间刚度比、受剪承载力比，避免出现软弱层、薄弱层。（2）严格控制层间位移角满足规范要求。（3）与连廊相连的框架柱（地下一层至连廊以上一层）抗震等级提高一级，为二级。（4）与连廊相连的框架柱和梁中均设置型钢，采用型钢柱和型钢梁。（5）与连廊相连的框

11、架柱（地下一层至连廊以上一层）箍筋全长加密，并加强纵向配筋。（6）与连廊相连主楼板厚加厚至150mm，双层双向配筋。（7）采用带连廊与不带连廊分别计算，进行包络设计。（8）采用SATWE、PMSAP、MADIS等多个计算软件计算比较。3.主楼规则性判断主楼规则性判断如下：（1）考虑偶然偏心时，在规定水平力作用下，楼层的最大弹性层间位移比为1.354，为扭转不规则。（2）主楼顶部2层局部缩进一跨，凹进尺寸大于相应投影方向总尺寸的30。本工程主楼共26层，顶部局部凹进，考虑不作为凹凸不规则。（3）主楼2层南侧局部一跨开洞，有效楼板宽度大于该层楼板典型宽度的50，开洞面积小于该层楼面面积的30，不是

12、楼板局部不连续。（4）主楼和裙房在6层处设置1层连廊，为避免连体结构，采用一端固接一端铰接的做法，其中与主楼采用固接，与裙房采用铰接，铰接处拟采用双向滑动支座。从以上判断可知，本工程主楼不属于超限高层建筑。4.地下室结构本工程设满布二层地下室，底板面标高为-9.400m，地下1层面标高为-5.450m，采用现浇钢筋混凝土框架结构，普通梁板结构体系。周边设置现浇钢筋混凝土挡土墙，地下2层消防水池等处墙厚为450mm，其余墙厚为400mm；地下1层墙厚均为350mm。地下一层抗震等级：主楼及相关范围框架抗震等级为三级，剪力墙抗震等级为二级；裙房等其余部分框架抗震等级为四级。地下二层抗震等级：框架抗

13、震等级为四级，剪力墙抗震等级为三级。5.抗浮措施根据本工程岩土工程初步勘察报告，抗浮水位按室外道路地坪下0.5m考虑。地下室底板底标高为-10.000m，底板底抗浮水头9.200m。无上部结构部分拟采取如下抗浮措施：（1）顶板通过覆土增加配重，覆土厚度约1.200m；（2）采用抗拔桩。裙房部分拟采取如下抗浮措施：采用抗拔桩。六、地基基础设计1.工程地质概况根据本工程勘察报告，本工程场地地貌属冲海积平原地貌类型，地形平坦，地面标高在4.45m4.69m之间。各土层从上而下依次为：0层：素填土（meQ），杂色，松散，成份杂，主要由碎石、砾石、粘性土、砂和少量块石等组成，均匀性差，为近期回填塘渣。该

14、层场地内均有分布，层厚0.901.20m。层：粘土（al-lQ43），灰黄色，软可塑，厚层状，中等偏高压缩性，含少量铁锰质氧化斑点，有光泽，干强度高，韧性高，土质不均，往下土质渐变灰变软。该层场地内均有分布，层厚1.401.60m，顶板埋深0.901.20m，顶板标高3.433.63m。1层：淤泥（mQ42），灰色，流塑，厚层状，高压缩性，含少量贝壳碎屑及粉土、粉砂团块，有光泽，干强度高，韧性高，土质不均，局部为淤泥质粘土。该层场地内均有分布，层厚14.7015.30m，顶板埋深2.502.70m，顶板标高1.952.19m。2层：淤泥（mQ42），灰色，流塑，鳞片状，片径一般24mm，高压缩

15、性，含少量贝壳碎屑，局部偶见粉砂团块，有光泽，干强度高，韧性高。该层场地内均有分布，层厚14.9016.50m，顶板埋深17.2017.80m，顶板标高-13.17-12.65m。1层：淤泥质粘土（mQ41），灰色，流塑，细鳞片状，片径一般13mm，高压缩性，含少量贝壳碎屑及粉土、粉砂团块，土质不均，局部为粘土，有光泽，干强度高，韧性高。该层场地内均有分布，层厚9.4011.10m，顶板埋深32.6034.00m，顶板标高-29.37-28.02m。表1 地基土承载力参数层号土层名称预制桩钻孔灌注桩地基承载力特征值fak（kPa）侧阻力特征值qsia(KPa)端阻力特征值qsia(KPa)侧阻

16、力特征值qsia(KPa)端阻力特征值qsia(KPa)粘土109701淤泥54.5402淤泥65451淤泥质粘土98552粘土1513902含粘性土贝壳17151101粘土26231502粘土21191301粉质粘土291000254001703卵石4535004014003503粉质粘土281100254501702层：粘土（mQ32-2），灰色，软塑，厚层状，高压缩性，含少量粉土团块及植物腐殖质，有光泽，干强度高，韧性高。该层场地内均有分布，层厚10.0011.50m，顶板埋深43.0043.80m，顶板标高-39.27-38.35m。2层：含粘性土贝壳（mQ32-2），灰色，稍密，无层

17、理，无摇震反应，粘性土含量约3040%，贝壳片径一般0.51.5cm，土质不均。该层场地内均有分布，层厚1.002.10m，顶板埋深53.4055.10m，顶板标高-50.57-48.75m。1层：粘土（al-lQ32-1），灰兰色，局部灰黄色，可塑，厚层状，中等压缩性，含少量粉土团块，有光泽，干强度高，韧性高。该层场地内均有分布，层厚1.303.80m，顶板埋深55.5057.20m，顶板标高-52.67-50.82m。2层：粘土（mQ32-1），灰色浅灰色，软可塑，厚层状，中等偏高压缩性，含少量粉土团块，有光泽，干强度高，韧性高。该层场地内均有分布，层厚9.7012.30m，顶板埋深57.

18、8060.30m，顶板标高-55.77-53.15m。1层：粉质粘土（al-lQ31），浅灰色，局部灰黄色，可塑，厚层状，中等压缩性，含少量粉土团块，稍有光泽，干强度中等，韧性中等。该层场地内均有分布，层厚4.606.60m，顶板埋深68.8070.90m，顶板标高-66.21-64.15m。3层：卵石（alQ31），灰色，中密，饱和，低压缩性，母岩成分主要为凝灰岩，中风化，次圆状为主，卵石粒径一般25cm，大者达10cm以上，含量5065%不等，圆砾粒径一般0.52.0cm，含量1025%不等，其余为粘性土和砂，土质不均。该层场地内均有分布，揭示层厚12.9018.40m（未穿），顶板埋深7

19、5.3075.60m，顶板标高-70.97-70.62m。3层：粉质粘土（alQ31），浅灰色，可塑，厚层状，中等压缩性，含少量粉土团块，稍有光泽，干强度中等，韧性中等。2.水文地质概况场地分布的地下水主要为赋存于浅部粘性土层及淤泥质土层中的孔隙潜水和下部卵石层中的孔隙承压水。浅层孔隙潜水主要赋存于层粘土、层淤泥中，埋藏较浅，渗透性能弱，主要接受大气降水与地下迳流补给，以蒸发或向低洼处迳流为主要排泄方式，渗透能力差，水量贫乏，地下水受季节气候变化影响较大，勘察期间实测地下水初见水位埋深0.801.00m，相当于85国家高程3.453.83m，地下水稳定水位埋深0.700.90m，相当于85国家

20、高程3.553.93m，初见水位略低于稳定水位，其对工程影响较小，根据区域水文地质条件，场地年平均潜水位埋深一般为1.0m左右，年变幅在1.0m左右。孔隙承压水主要赋存于3层卵石中，水量较大，渗透性能力强，但中部为透水性弱的粘性土层隔开，在非开采条件下水位较稳定，根据现场观测及区域水文资料，承压水水位埋深7.0m，其对本工程影响较小。3.场地地下水和土的腐蚀性评价场地附近未见明显污染源，根据本次勘察在场地内所取的2组水样（取样深度约2.0m）分析结果（详见附表4），按岩土工程勘察规范GB50021-2001，2009年版第12.2条判定：在类环境条件下，B类地层渗透条件下，场地地下水对混凝土具

21、微腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋，长期浸水条件下具微腐蚀性，干湿交替条件下具微腐蚀性。根据地下水和土层的构成与分布特征及地区建筑经验，场地土对建筑材料的腐蚀性与地下水作用类同。本工程地下水主要有孔隙潜水和承压水，桩基设计与施工应注意地下水易导致孔壁坍塌，同时会导致混凝土离析等，从而影响桩孔质量。4.地震效应根据建筑抗震设计规范GB50011-2010、中国地震动参数区划图GB18306-2001，工程场地位于地震动峰值加速度为0.05g区内（相当于抗震设防烈度6度区）。根据本次勘察钻孔资料及区域地质资料，该场地覆盖层厚度80m，根据有关规范及同类土层的剪切波速成果，浅部土层等效剪切波速为Vs

22、e150m/s。按建筑抗震设计规范（GB50011-2010）的有关规定，本场地为软弱场地土，工程场地类别为类，属对建筑抗震不利地段，设计地震分组为第一组，地震动反应谱特征周期为0.65s。场地20m以浅不存在饱和砂质粉土、砂土层，根据建筑抗震设计规范GB50011-2010第条，本工程不存在砂土液化问题。5.不良地质作用场地内海相软土普遍分布，而且厚度较大，性质差，具有高含水量、高孔隙比、高压缩性等特点，不经处理，上部建筑物易产生较大的沉降量及不均匀沉降，且持续时间很长。当地面存在大面积堆载或地下水降低时，软土易产生固结沉降，沉降过快过大时，可能引起桩侧负摩阻力，降低桩基承载力。场地地处第四

23、纪海积平原，平坦开阔，不存在滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害。周边上江河岸坡为主要为泥质岸坡，河流缓慢，岸坡自然基本稳定，工程建设应注意对其的影响。6.场地稳定性和适宜性评价根据场地不良地质作用发育程度、地震效应及土层构成与分布特征，结合拟建建筑物性能分析，本场地稳定性总体较好，适宜本工程建筑。7.基础选型根据本工程上部主体结构荷载情况及场地土层情况，经优化比选，拟采用钻孔灌注桩基础+独立承台+双向地梁的基础形式，桩直径为700800，桩端持力层为第6-3层卵石层，桩端进入持力层深度不小于1.0m，最小桩长71米，桩身混凝土强度等级为C30C35，为水下浇注混凝土。其中主楼下灌注桩采用桩底注浆，桩

24、底注浆的水泥采用新鲜的32.5以上普通硅酸盐水泥。由于本工程岩土工程详细勘察尚未全部完成，以上基础结构形式为暂定方案。需待勘察工作全部完成，勘察单位出具正式的岩土工程勘察报告后，才能最终确定本工程的基础结构形式。七、结构分析1.结构分析程序平扭耦连模式的振型分解反应谱法结构整体分析计算采用中国建筑科学研究院编制的PKPM系列程序（2012年版），主要有PMCAD、SATWE、PMSAP。采用SATWE、PMSAP两个不同计算模式的多、高层建筑结构三维有限元分析与设计软件分别进行计算，互相校核对比验算。2.主要计算结果（1）多遇地震结构整体分析计算结果项目计算软件规范限值PMSAP周期数值（s）

25、扭转系数T13.63980.02T22.75320.97T33.04400.00Tt /T10.8360.90最大层间位移角数值所在楼层X向风1/2833111/800Y向风1/82516X向地震1/124031X+5%地震1/121031X-5%地震1/128331Y向地震1/145731Y+5%地震1/131931Y-5%地震1/139631双向地震（0度）1/122731双向地震（90度）1/135531X向规定水平力1/256031X向规定水平力（正偏心）1/236931X向规定水平力（负偏心）1/258310Y向规定水平力1/187915Y向规定水平力（正偏心）1/163314Y向规

26、定水平力（负偏心）1/173215最大位移比数值所在楼层X向风1.04130Y向风1.0909X向地震1.262321.5X+5%地震1.32132X-5%地震1.19332Y向地震1.2149Y+5%地震1.3769Y-5%地震1.12034双向地震（0度）1.26532双向地震（90度）1.2149X向规定水平力1.145321.5X向规定水平力（正偏心）1.24732X向规定水平力（负偏心）1.07129Y向规定水平力1.0929Y向规定水平力（正偏心）1.2739Y向规定水平力（负偏心）1.2523最大层间位移比数值所在楼层X向风1.11735Y向风1.1948X向地震1.270311

27、.5X+5%地震1.32931X-5%地震1.20132Y向地震1.3008Y+5%地震1.4368Y-5%地震1.19934双向地震（0度）1.27231双向地震（90度）1.3008X向规定水平力1.155321.5X向规定水平力（正偏心）1.25731X向规定水平力（负偏心）1.07729Y向规定水平力1.2058Y向规定水平力（正偏心）1.3548Y向规定水平力（负偏心）1.2523一层剪重比X向1.026%>0.8%Y向0.911%计算振型数21最不利地震方向角8.7结构总质量96089 t有效质量系数X向95.5%>90%Y向93.1%刚度比X向5.98>1.4满

28、足稳定要求>2.7可不考虑P-效应Y向4.01（2）裙房多遇地震结构整体分析计算结果项目计算软件规范限值SATWE周期数值（s）扭转系数T11.36390.15T21.27710.01T31.04140.79Tt /T10.7630.90最大层间位移角数值所在楼层X向风1/247941/800Y向风1/21264X向地震1/10484X+5%地震1/11264X-5%地震1/9794Y向地震1/9894Y+5%地震1/9274Y-5%地震1/10594双向地震（0度）1/9514双向地震（90度）1/9214最大位移比数值所在楼层X向风1.115Y向风1.078X向规定水平力1.1551