洛阳洛南新区雅安新城结构设计

Word版本，下载可自由编辑洛阳洛南新区雅安新城结构设计1工程概况

雅安新城为洛阳洛南新区第一家五星级宾馆。其建造面积为33248m2,其功能为宾馆客房及其附属设施,地下一层,地上二十三层,总高度79.60m。建造独特,平面布局在标准层两端为圆弧形,屋顶采纳皇冠型造型。效果如图1所示。

图1雅安新城效果图

洛阳基本风压值为0.45kN/m2(100年),地面粗糙度为B类;基本雪压值为0.35kN/m2,抗震设防烈度为7度第一组,设计基本地震加速度值为0.10g。建造场地为Ò类。基础采纳筏板基础。结构形式采纳带转换层的高层建造结构,转换层设在4层楼面,受建造功能的限制,转换层以下为框架-剪力墙结构,转换层以上为剪力墙结构,抗震等级六层以上为三级;六层及六层以下剪力墙及框支柱为一级;框架为二级。为满足建造功能和造型要求,结构必需处理好以下几个难题:一是转换层结构转换形式的挑选及剪力墙如何布置;二是如何解决建造层高与结构梁高的冲突;三是如何实现建造屋顶造型。

2结构计划与结构布置

2.1转换结构选型与布置

带转换层高层建造结构有其自身的结构弱点和缺陷,因此5建造抗震设计规范6(GB50011-2023)和5高层建造混凝土结构技术规程6(JGJ3-2023)对其作出了严格的规定。因为总体结构竖向传力构件的不延续,造成结构上部荷载不能直接传给下部的对应构件,而是利用转换结构的内力重分配,再向下传递。因此,转换构件相当重要而且受力比较复杂,必需保证转换结构牢靠有效的工作。常见的结构转换构件有梁、斜撑、箱形结构、空腹桁架、厚板等等,其中梁式转换受力明确,传力简洁,计算模型容易,计算软件比较成熟。因此本工程设计选用梁式转换,并采纳适当构造措施,加强整体性,以符合刚性楼板假定。

因为转换层上下结构形式不同,使得总体结构侧向刚度在转换层上下形成差异,当转换层上、下楼层的结构侧向刚度相差较大时,会导致转换层上、下部结构构件内力突变,促使部分构件提前破坏。因此在设计时要严格控制转换层上、下楼层的结构侧向刚度比,以避开结构刚度在转换层处形成突变。为此,一方面应保证下部刚度的大小,保证落地剪力墙的数量,适当增强底部墙肢数量,以加强底部刚度;另一方面应尽量减小上部刚度,加大上部剪力墙的间距,减小墙肢长度和数量,调节转换层上、下楼层的结构侧向刚度,使其变化匀称,平缓过渡,尽量临近。

在我公司举行施工图设计前已有上海某甲级设计院完成初步设计工作。初步设计时标准层剪力墙布置较多,转换层混凝土C45,框支梁截面最大为700mm@2600mm,框支柱截面为1200mm@1800mm~1200mm@1400mm。在施工图设计中按上文所述的设计理念举行了适当优化,削减了上部剪力墙的布置,降低了框支层的截面尺寸,同时也满足规范要求。也更好的实现了建造功能要求。

转换层结构布置如图2,标准层结构布置如图3所示,各主要构件混凝土强度等级和截面尺寸调节如下:混凝土C45,框支柱截面1350mm@1350mm~1000mm@1000mm,框支梁截面最大为750mm@2000mm,转换层下剪力墙厚350mm,转换层上剪力墙厚200mm~240mm。

图2转换层结构布置图

利用以上剪力墙的设置即满足了结构刚度的要求又满足了五星级宾馆复杂的建造功能要求,制造出了下部三层的底部大空间(柱距为8.4m@7.2m),上部剪力墙彻低与客房建造隔墙重合而不影响建造功能实现。

图3标准层结构布置图

2.2建造层高的实现

因本工程为五星级宾馆,建造在功能使用要求上,走廊吊顶净高要不小于2.4m,公用专业还有集中空调、通风排烟风管、消防喷淋、电缆桥架等一系列管道从走廊利用。

建造为实现立面造型要求,将转换层以上标准层层高定为3.2m。如增大层高将影响建造立面效果,并且增强建设投资。因此终于打算在结构设计时实行处理措施以达到各专业对结构设计要求。

为尽量降低管线所占空间,在施工图设计时利用与公用专业密切协作,将各种管线分层分列交叉排放。终于确定结构在走廊部分梁高最大仅能做到350mm。如采纳常规办法设计必需在走廊两侧设置竖向承力构件,否则将无法满足净高要求。经反复计算及论证,终于设计中采纳竖向承力构件(剪力墙)向走廊方向延长至管道井处,框架梁在管道井内做加腋处理,此位置梁总高度为800mm,走廊上方梁高为350mm,走廊两侧次梁支撑在框架梁加腋部分。如图4所示。走廊部分楼板适当加大板厚及配筋,以提升平面上下两部分衔接刚度,增加抗震性能。按此种计划处理后在走廊部分净高为2.4m,达到了建造层高、设备管线及结构平安的和睦统一。

图4标准层局部梁布置图

2.3建造屋顶造型设计

本工程屋顶设计为一独特的/皇冠0造型,结构设计的主要难点是:高度大,建造屋面高度为79m,在屋面上直立高度约为10m高的构架的状况下,如何保证其在风荷载作用下的稳定性。造型复杂,建造造型为空间三维造型,如何用容易牢靠的计划来实现建造师的设计意图。

结构选型:因为建造造型为空间三维造型,如采纳现浇混凝土结构则模板制作难度大,混凝土浇筑很难保证质量,并且砼结构自重大,抗震不利。而钢结构具有强度高,自重小,受力明确,且构件制作和安装较为便利的优点。因此经反复论证最后打算采纳钢结构做骨架局部协作装点设计的计划。

结构布置:如仅在外侧布置钢构架则因为单榀框架刚度小且风荷载很大不能满足变形要求。因此本设计计划为沿建造物外围结合建造造型设置钢框架,在内侧亦设置钢框架,内外两榀框架之间用连系梁衔接,使囫囵构架具有足够的刚度以反抗风荷载和地震作用。结构布置平面如图5所示。并且因为两榀框架相连在屋面上形成了一个自然的走廊,有利于人们沿囫囵走廊漫步     观光,达到了美观与有用的和睦统一。

图5屋顶造型结构布置平面

构件设计:因为结构布置合理每根构件的实际受力很小,构件的截面尺寸取决于立面造型的要求。此种状况下如采纳焊接H型钢或国标H型钢则不太经济,并且因为H型钢截面较大很难在空中举行对接以满足建造三维造型要求。因此本次设计钢构件(除柱外)均采纳国标角钢组合截面。其优点是用料省,安装便利。并可按照现场实际状况调节截面几何外形以满足建造造型要求。

3结构计算与设计优化

整体结构计算分析采纳中国建造科学讨论院编制的多层及高层建造结构空间有限元分析软件SATWE举行整体分析计算。按总刚分析法,考虑扭转耦连、偶然偏心、双向地震计算。计算结果略。

计算分析表明:

第一振型处于合理范围说明结构刚度适中;¦刚重比满足规范要求,说明结构侧向刚度能满足结构稳定要求;

底部剪力墙担当倾覆力矩大于90%说明底部落地剪力墙数量合适,主要水平力均由剪力墙担当,符合规范及设计意图;

转换层上部与下部结构的等效侧向刚度比均满足规范要求,表明转换层过渡平稳,说明结构竖向刚度布置均匀,刚度变化适度;

结构位移均符合规范要求,说明结构整体刚度较好,能满足抗侧力要求;结构位移比均在规范限值以内,说明结构扭转效应较小,平面布置较规章合理,质心与刚心吻合较好。

在施工图设计阶段利用细心设计,仔细分析,做好概念设计,达到了结构布局合理,平安牢靠,节省造价(主体结构含钢量仅为62kg/m2)的目的。施工图设计顺当利用河南省施工图审查中心的审查,目前主体结构完成施工,正在举行后期装修。