文化中心结构初步设计说明参考样本.docx
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文化中心结构初步设计说明参考样本
文化中心结构初步设计说明（参考样本）
第四章结构专业
4.1工程概况
4.1.1地理位置
位于江苏省常熟市位于常熟市主城区东部，距市中心约2.3公里，地处香山北路西侧，竞文路北侧，星光路东侧
4.1.2结构概况
本文化中心通过结构分缝划分为1、2、3、4、5、6、7七个结构区段，如下图。
其中1区、2区为文化馆，3区为大剧场后台，4区位大剧场，5区为小剧场，6区位休息厅，7区位室外台阶。
结构分区示意图
各结构区段概况如下表：
建筑单体
层数
建筑最高高度（m）
结构形式
建筑功能
各区面积m2
1区
地上四层
18.50
钢筋砼框架结构
文化馆
2区
地上四层
18.50
钢筋砼框架结构
文化馆
3区
地上三层，局部地下一层
18.50
钢筋砼框架结构
大剧场后台
4区
地上一层，局部地下一层
29.00
钢筋砼框架剪力墙结构
大剧场
面积：
座位数：
1230
5区
地上三层
18.50
钢筋砼框架结构
小剧场
面积：
座位数：
640
6区
地上两层
18.50
钢筋砼框架结构
休息厅
7区
地上一层
2.950
钢筋砼框架结构
室外台阶
4.2设计依据
4.2.1设计目标
使用年限：
50年（4区、5区：
100年）
设计基准期：
50年
4.2.2自然条件
4.2.2.1基本风压值
ω0=0.50kN/m2（100年重现期）；ω0=0.45kN/m2（50年重现期）
4.2.2.2基本雪压值
s0=0.45kN/m2（100年重现期）；s0=0.40kN/m2（100年重现期）
4.2.2.3气象资料
1、风况：
年平均风速3.8米/秒、常风向南南东及东南东、频率10%，其次是东北东及东南，频率9%，强风向东南东及东南，最大风速为20米/秒。
2、降水：
年平均降水量1O25．6毫米。
降雨集中在4~9月。
年平均降雪日数5天。
3、雾：
年平均雾日28天。
4、气温：
年平均气温15.2℃，最高气温38.0℃，最低气温-14.2℃。
4.2.2.4抗震设防烈度：
6度（0.05g）
4.2.3工程地质勘察报告
由常熟市建筑设计研究院有限公司提供的《常熟江南文化艺术中心岩土工程勘察报告》（工程编号2009220）。
4.2.4建设单位相关要求
暂无
4.2.5相关阶段设计文件
常熟江南文化中心建筑平面布置图、剖面图
4.2.6结构设计采用的主要标准
建筑结构设计术语和符号标准GB/T50083-97
建筑结构制图标准GB/T50105-2001
建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001
建筑工程抗震设防分类标准GB50223-2008
砌体结构设计规范GB50003-2001
建筑地基基础设计规范GB50007-2002
建筑结构荷载规范（2006年版）GB50009-2001
混凝土结构设计规范GB50010-2002
建筑抗震设计规范（2008年版）GB50011-2001
钢结构设计规范GB50017-2003
冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002
地下工程防水技术规范GB50108-2008
高层建筑混凝土结构设计规程JGJ3-2002
高层民用建筑钢结构技术规程JGJ99-98
建筑桩基技术规范JGJ94-2008
型钢混凝土组合结构设计规程JGJ138-2001
建筑工程设计文件编制深度规定（2008版）建质[2008]216号
4.3图纸说明
4.3.1图纸单位
标高为米（m），尺寸为毫米（mm）
4.3.2相对标高0.000对应绝对标高为3.300。
4.3.3本工程结构施工图的图纸编号原则为“结施-图纸分类号-分区编号-图纸序号”，图纸分类号见下表，其中结构说明和基础部分的分区号以“00”代替：
图纸分类号
设计范围
00
结构说明
01
基础设计
02
混凝土框架柱设计
03
混凝土梁、板设计
04
混凝土楼梯设计
05
预应力结构设计
06
钢结构设计
07
钢结构楼梯设计
08
特殊构件设计
如图号“结施-02-1区-003”表示1区混凝土框架柱设计的第3张图。
4.3.4常用构件代码及构件编号要求同国家现行标准图集相关说明
4.3.5结构设计采用标准图集
建筑结构设计常用数据06G112
建筑物抗震构造详图（系列）03G329
混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图（系列）03G101
钢结构施工图参数表示方法制图规则和构造详图08SG115-1
多、高层民用建筑钢结构节点构造详图01（04）SG519
框架结构填充小型空心砌块墙体结构构造06SG614-1
预应力混凝土管桩03SG409
桩基承台06SG812
4.4建筑分类等级
4.4.1建筑结构安全等级及重要性系数
建筑单体
安全等级
重要性系数γ0
1区
二级
1.0
2区
二级
1.0
3区
一级
1.1
4区
一级
1.1
5区
一级
1.1
6区
二级
1.0
7区
二级
1.0
4.4.2地基基础设计等级及建筑防火等级
建筑单体
地基基础设计等级
防火等级
1区
丙级
二级
2区
丙级
二级
3区
乙级
一级
4区
乙级
一级
5区
乙级
一级
6区
丙级
一级
7区
丙级
一级
4.4.3建筑抗震设防类别及混凝土结构抗震等级
建筑单体
抗震设防类别
框架抗震等级
剪力墙抗震等级
1区
普通设防类（丙类）
四级
2区
普通设防类（丙类）
四级
3区
重点设防类（乙类）
三级
4区
重点设防类（乙类）
三级
二级
5区
重点设防类（乙类）
二级
6区
普通设防类（丙类）
三级
7区
普通设防类（丙类）
四级
4.4.4防水等级
地下室I级
4.5主要荷载（作用）取值
4.5.1设计恒荷载取值
4.5.1.1楼面附加恒荷载（kN/m2）
使用区域
一般
楼面
服务
用房
卫生
间
普通
观众席
主要
观众席
覆土
屋面
附加恒荷载
2.0
3.0
3.5
1.5
2.0
5.0
注：
a、附加恒荷载中未包括梁板柱墙结构自重及隔墙荷载。
b、结构构件自重由按实际情况计算确定。
4.5.1.2墙体荷载（kN/m2）
墙体
200厚加气混凝土砌块内墙
100厚加气混凝土砌块内墙
200厚煤矸石砌块保温外墙
轻质内隔墙
铝板复合保温外墙
玻璃幕墙
设计荷载
2.6
1.7
3.0
1.5
1.5
1.5
4.5.2设计楼面活荷载（kN/m2）
使用区域
办公
室
休息
室
卫生
间
器材
库房
演出舞台
看台
活荷载
2.0
2.5
2.5
5.0
4.0
3.5
使用区域
电气
用房
计算机机房
通风
机房
制冷
机房
水泵
房
楼梯
活荷载
5.0
5.0
7.0
7.0
10.0
3.5
4.5.3设计屋面荷载
（1）屋面附加恒荷载：
4.0kN/m2
（2）屋面排水沟活荷载：
1.5kN/m、2.0kN/m
（3）考虑演出器材、表演的吊挂活荷载：
单个吊点10kN。
（4）马道恒荷载按1.5kN/m计算，活荷载按2.0kN/m考虑。
4.5.4风荷载
4.5.4.1基本风压值：
ω0=0.50kN/m2（100年重现期），ω0=0.45kN/m2（50年重现期）
4.5.4.2地面粗糙度：
C类
4.5.4.3组合值系数：
0.60
4.5.4.4频遇值系数：
0.40
4.5.4.5准永久值系数：
0
4.5.4.6风荷载计算方向：
整体计算时考虑00、900、1800、2700四个风向，分别对结构主体施加风荷载。
4.5.5雪荷载
4.5.5.1基本雪压值：
s0=0.45kN/m2（100年重现期），s0=0.4kN/m2（50年重现期）
4.5.5.2屋面积雪分布系数：
1.0
4.5.5.3组合值系数：
0.70
4.5.5.4频遇值系数：
0.60
4.5.5.5准永久值系数：
0
4.5.6地震作用
4.5.6.1基本地震加速度：
0.05g
4.5.6.2设计地震分组：
第一组
4.5.6.3场地类别：
Ⅲ类
4.5.6.4场区地基土类型：
中软土
4.5.6.5场地特征周期：
多遇地震Tg=0.45s
设防地震Tg=0.45s
罕遇地震Tg=0.50s（考虑地基刚度退化）。
4.5.6.6地震影响系数：
多遇地震αmax=0.04
设防地震αmax=0.11
罕遇地震αmax=0.25
4.5.6.7结构阻尼系数：
混凝土结构0.05
钢结构0.02
4.5.7其它荷载
4.5.7.1栏杆水平荷载：
1.0kN/m
4.5.7.2水浮力有关参数
根据本工程勘察报告，水浮力有关参数如下：
（1）地下水类型
根据地下水的赋存、埋藏条件及其水理性质，本次勘察揭示的地下水类型主要为孔隙潜水、承压水，潜水主要分布于①层、②层中，承压水主要赋存于④-1层粉砂、⑤层粉土、⑧层粉土夹粉质粘土、⑨层粉砂中。
（2）地下水水位
勘察其间，测得孔隙潜水初见水位埋深在0.80～1.60m，稳定水位埋深在0.50～1.20m米，相应高程在0.81～1.37m,其水位随季节、气候而变化，水位年变化幅度在1.00米左右，据本地区常年观测资料，最高洪水位在黄海2.36米，枯水位0.703米，3～5年内地下水位无抬高或降低趋势，相对比较稳定；拟建区内承压水对本工程有影响的是④-1层粉砂及⑤层粉土中的地下水，对其水位进行了测量，承压水初初见水位标高为-5.5米，停止钻进4小时后测得承压水水头高程为-1.50米左右。
对于第⑧层粉土夹粉质粘土、⑨层粉砂中的承压水，因埋深较深，按经验对本工程无影响，故未量测其水位。
拟建区抗浮最高设防水位建议采用黄海2.36米，最低抗浮设计水位按黄海1.50米考虑。
（3）地下水水质
场地及附近无污染源，地下水清澈透明、无异味，根据本次于钻孔1、18#所取两组地下水水质分析结果表明，本场地为II类环境类型，地下水和土对混凝土结构具微腐蚀性，对钢结构及混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。
4.5.8承载力极限状态荷载效应组合
4.5.8.1无地震作用组合（活荷载均布设置，永久荷载效应控制的组合）
组合
恒荷载
活（雪）荷载
正风压
负风压
1
恒+活（雪）
1.35
0.98
2
恒+正风
1.35
0.84
3
恒+负风
1.35
0.84
4
恒+活（雪）+正风
1.35
0.98
0.84
5
恒+活（雪）+负风
1.35
0.98
0.84
注：
a、正风压代表前、左两种风向，负风压代表后、右两种风向，共四种风向分别计算。
b、表中部分数据为组合系数乘分项系数而得
0.98=0.70X1.40
0.84=0.60X1.40
4.5.8.2无地震作用组合（活荷载均布设置，可变荷载效应控制的组合）
组合
恒荷载
活（雪）荷载
正风压
负风压
1
恒+活（雪）
1.20
1.40
2
恒+正风
1.20
1.40
3
恒+负风
1.20
1.40
4
恒+活（雪）+正风
1.20
1.40
0.84
5
恒+活（雪）+负风
1.20
1.40
0.84
6
恒+正风+活（雪）
1.20
0.98
1.40
7
恒+负风+活（雪）
1.20
0.98
1.40
注：
a、正风压代表前、左两种风向，负风压代表后、右两种风向，共四种风向分别计算。
b、表中部分数据为组合系数乘分项系数而得
0.98=0.70X1.40
0.84=0.60X1.40
4.5.8.3无地震作用组合（按恒荷载、活荷载对结构有利作用组合）
组合
恒荷
载
活（雪）荷载
正风压
负风压
1
恒+活（雪）
1.0/0.9
1.40
2
恒+正风
1.0/0.9
1.40
3
恒+负风
1.0/0.9
1.40
4
恒+活（雪）+正风
1.0/0.9
1.40
0.84
5
恒+活（雪）+负风
1.0/0.9
1.40
0.84
6
恒+正风+活（雪）
1.0/0.9
0.98
1.40
7
恒+负风+活（雪）
1.0/0.9
0.98
1.40
注：
a、正风压代表前、左两种风向，负风压代表后、右两种风向，共四种风向分别计算。
b、表中部分数据为组合系数乘分项系数而得
0.98=0.70X1.40
0.84=0.60X1.40
4.5.8.4有地震作用组合
组合
恒荷
载
活（雪）荷载
X向
地震
Y向
地震
Z向
地震
风荷
载
1
X向地震+风荷载
1.20
0.60
1.30
±0.24
2
Y向地震+风荷载
1.20
0.60
1.30
±0.24
3
Z向地震+风荷载
1.20
0.60
1.30
±0.24
4
X向地震+Z向地震
+风荷载
1.20
0.60
1.30
0.50
±0.24
5
Y向地震+Z向地震
+风荷载
1.20
0.60
1.30
0.50
±0.24
注：
a、计算水平地震作用和同时计算水平与竖向地震作用时，承载力抗震调整系数按抗震规范表5.4.2选取。
当仅计算竖向地震作用时，承载力抗震调整系数取1.0。
b、表中风荷载正、负号分别代表正、负风压情况，正风压代表前、左两种风向，负风压代表后、右两种风向，共四种风向分别计算。
c、表中部分数据为组合系数乘分项系数而得
0.60=0.50X1.20
0.24=0.20X1.20
4.5.8.5考虑双向（三向）地震作用组合的承载力极限状态荷载效应组合
组合
恒载
活（雪）载
X向地震
Y向地震
Z向地震
风
1
双向地震（X向为主）+风荷载
1.20
0.60
1.30
1.105
±0.24
2
双向地震（Y向为主）+风荷载
1.20
0.60
1.105
1.30
±0.24
3
三向地震（X向为主）+风荷载
1.20
0.60
1.30
1.105
0.325
±0.24
4
三向地震（Y向为主）+风荷载
1.20
0.60
1.105
1.30
0.325
±0.24
5
竖向为主+双向地震（X向为主）
1.20
0.60
0.50
0.425
0.845
6
竖向为主+双向地震（Y向为主）
1.20
0.60
0.425
0.50
0.845
注：
a、考虑水平双向地震组合时，组合值比例采用1：
0.85 ；当考虑三向（两水平向和竖向）地震作用时，组合值比例采用1：
0.85：
0.65
b、水平与竖向组合时，非主要方向组合值系数为0.50。
c、表中风荷载分正、负风压情况，正风压代表前、左两种风向，负风压代表后、右两种风向，共四种风向分别计算。
d、表中部分数据为组合系数乘分项系数而得
0.60=0.50X1.20
0.24=0.20X1.20
1.105=0.85X1.30
0.425=0.85X0.50
0.325=0.65X0.50
0.845=0.65X1.30
4.5.9正常使用极限状态荷载组合
4.5.9.1无地震作用组合
组合
恒载
活（雪）载
正风压
负风压
1
恒+活（雪）
1.0
1.0
2
恒+正风
1.0
1.0
3
恒+负风
1.0
1.0
6
恒+活（雪）+正风压
1.0
1.0
0.6
7
恒+活（雪）+负风压
1.0
1.0
0.6
10
恒+正风压+活（雪）
1.0
0.7
1.0
13
恒+负风压+活（雪）
1.0
0.7
1.0
注：
a、表中分项系数均为1.0。
b、表中风荷载分正、负风压情况，正风压代表前、左两种风向，负风压代表后、右两种风向，共四种风向分别计算。
4.5.9.2地震作用组合
组合
恒荷
载
活（雪）荷载
X向
地震
Y向
地震
Z向
地震
风荷
载
1
X向地震+风荷载
1.00
0.50
1.00
±0.20
2
Y向地震+风荷载
1.00
0.50
1.00
±0.20
3
Z向地震+风荷载
1.00
0.50
1.00
±0.20
4
X向地震+Z向地震+风荷载
1.00
0.50
1.00
1.00
±0.20
5
Y向地震+Z向地震+风荷载
1.00
0.50
1.00
1.00
±0.20
注：
a、表中分项系数均为1.0。
.
b、表中活荷载组合值系数为0.5，
c、表中风荷载分正、负风压情况，正风压代表前、左两种风向，负风压代表后、右两种风向，共四种风向分别计算。
4.6结构设计
4.6.1结构缝设置
根据建筑使用要求和结构合理性，将整个结构分为1~7七个结构区段，以减少温度应力、混凝土收缩影响，并使结构布置趋于合理，做到结构经济合理性。
4.6.2结构选型及结构布置
经结构设缝后，各区结构型式布置如下：
1区采用混凝土框架结构，平面呈三角形状，纵向长约22.4米，横向宽约25.3米；框架柱截面尺寸一般柱为直径600圆柱，和600×600、500×500方柱；框架梁截面尺寸一般为300×650和350×700，次梁截面一般为250×500，楼层板厚一般为120。
经计算，以上柱、梁、板能满足强度、刚度等要求，配筋率在合适范围内；
2区采用混凝土框架结构，平面呈两端窄中间宽形状，纵向长约60.7米，横向两端宽约13.4米、16.0米，中间宽约22.8米；框架柱截面尺寸一般柱为直径600圆柱，和700×700、600×600方柱；框架梁截面尺寸一般为300×650、350×700、350×800，悬挑梁截面尺寸一般为350×800，次梁截面一般为250×650，楼层板厚一般为120。
经计算，以上柱、梁、板能满足强度、刚度等要求，配筋率在合适范围内。
由于上部结构在纵向长度较长，在结构适当位置设横向一道施工后浇带，结构区段间距控制在30~35米左右，以此减小施工期间因混凝土收缩变形产生的影响，后浇带按规范要求的时间进行浇筑。
3区采用混凝土框架结构，平面呈两端窄中间宽形状，纵向两端长约10.5米、18.1米，中间长约21.0米，横向宽约49.2米；局部设地下室；地下室外墙厚度为400mm；框架柱截面尺寸一般柱为直径600圆柱，和700×700、600×600方柱；框架梁截面尺寸一般为300×650、350×700，次梁截面一般为250×650，楼层板厚一般为120。
经计算，以上柱、梁、板能满足强度、刚度等要求，配筋率在合适范围内。
舞台后部设备用房在地下深5.45米，上部有三层建筑，抗浮自重传至地下室底板顶面处0.8倍恒荷载仅为29kN/m2，此仓平面面积约为530平米，考虑仓底板厚度为0.55米水浮重力效应，对基础底板尚有水浮力约为6.0×10-0.8×0.55×25-29.0=42kN/m2。
根据地质勘察报告提供的勘探点平面布置图，设备用房位于18号孔附近，抗拔桩长约为10.0米，直径0.4米，以18号孔最不利点计算抗拔承载力特征值为260kN，考虑结构重要性系数1.1，布桩双向间距为2.70米，承担水浮力约为1.1×42×2.70×2.70=340kN，差值部分约（340-260）/2.7/2.7=11kN/m2，由550厚底板按无梁楼盖承担，配筋计算时需考虑1.4分项系数，实际布置抗拔桩78根。
外墙墙厚为400，墙高为5.45米，不考虑首层楼板的0.8倍自重为43.6kN/m，可以满足墙边1.35米范围抗浮设计要求。
整体上，上部传至地下室基础底板顶处0.8倍自重约为32kN/m2，尚余水浮力差值为10kN/m2，与底板承担抗浮力相当。
4区采用混凝土框架-剪力墙结构，平面呈长L形状，根据建筑功能分为舞台、观众坐席厅、入口大厅三大部分，纵向长约99.0米，横向宽约64米；由于三个部分均为通高设置大空间，各层楼板连续布置较少，因此在舞台四角、台口两侧、观众坐席厅四角、入口大厅端部设置剪力墙，以减少空旷结构在水平作用下位移量，剪力墙厚为300或400。
框架柱截面尺寸一般柱为直径800圆柱，和600×600方柱，通高无侧向楼板约束的框架柱采用600×1000截面。
框架梁截面尺寸一般为300×650和400×650，次梁截面一般为250×600，部分大跨度梁和悬挑看台梁采用有粘接预应力技术，减少裂缝出现，保持梁的整体刚度。
观众大厅屋盖和主舞台屋盖采用混凝土楼面和钢桁架组合楼盖，钢桁架提供的空间供设备使用及马道穿行，下部楼层板厚一般为120。
经计算，以上墙、柱、梁、板能满足强度、刚度等要求，配筋率在合适范围内。
由于上部结构在纵向长度较长，在结构适当位置设横向两道、纵向一道施工后浇带，结构区段间距控制在30~35米左右，以此减小施工期间因混凝土收缩变形产生的影响，后浇带按规范要求的时间进行浇筑。
主舞台下为深度14.5米的地下台仓，由于台仓空旷，在整个深度范围无覆盖全仓的有效楼板可以作为地下外墙支撑，经初步计算，外墙墙厚设计为600，并且在空旷仓壁外侧设扶壁墙作为外墙支座，仓内部分楼板及梁柱在计算时需参与外墙整体计算，板厚不小于200，并应根据有限元计算结果确定板内配筋。
台仓深度较大，存在抗浮设计要求，根据地质勘察报告数据，设计最高抗浮水位约为-1.0米，经初步计算，上部结构传至台仓底板顶面处0.8倍恒荷载仅为70000kN，台仓底板面积约为900平米，考虑台仓底板厚度为1.5米重力效应，尚有水浮力约为（15.0×10-0.8×1.5×25）×900-70000=38000kN。
根据地质勘察报告提供的勘探点平面布置图，台仓位于18、19、25、26号孔附近，抗拔桩长约为9.0米，直径0.4米，以19号孔最不利点计算抗拔承载力特征值为220kN，考虑结构重要性系数1.1，选用14×16=224根抗拔桩。
考虑群桩效应，群桩平面尺寸为16.8×28.5米，整个周边抗拔极限承载力为0.5Tgk=0.5×（0.70×55×1.2+0.75×50×7.1+
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