某商场建筑结构设计计算书.docx
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某商场建筑结构设计计算书
摘要
建筑地点：
constructionSite：
YangQuan
结构形式：
框架结构constructionSysten:
Framestructure
建筑面积：
6021.5m2floorArea:
6021.5m2
层数/高度：
5层/21.6mstories/Height:
5stories/21.6m
主要用途：
商场、办公mainUse:
Shopping、office
关键词：
框架结构framestructure
现浇混凝土cast-in-placeconcreate
条形基础spreadfootings
屋面板roofplate
正截面normalsection
根据教学要求入手，从“灵活使用”的角度出发，绿化与建筑相结合，改善外部购物环境。
内部采用大、中、小不同的空间尺寸以及斜线、曲线等不同的要素，构成了富于层次流动感强的浓郁的气氛。
宏利商场是一座集购物、餐饮、办公为一体的综合的现代商厦在设计理念上，力求充分体现现代化一流商厦的特点和友谊商厦的特性。
在整体造型上突出现代、新颖、做到简洁、明快、虚实相接、刚柔相济、给人以蓬勃向上的感觉。
设计上采用钢结构、外装饰铝板、拉索点式玻璃幕墙等新技术、新材料、突出钢结构特点，钢、玻璃、铝板有机结合，创造一个满足功能、符合环境、有鲜明现代性的建筑形象。
透过通透落地玻璃幕墙，使室内、室外空间相互交融，同时作为窗口，使商厦的景物景象展示给路人
"Flexibleuse"andcombinationofgreeningandbuildinglatgelyimproveitsoutsideshoppingenvironment.Intheinside,laige,mediumandsmall--sizedspice,togetheiwiththevariousbuildingelemenrslikediagonalandcurve,createsadenseatmosphere.Xin'Plazaconveysthetraditionalcharmofmodernarchitecture,andeffectivelybillboatd.
GeriPlazaisanintegratedincludingshopping,restaurants,entertainmentcenteandoffices.Intermsofdesignconcept,thedesignerstriedtofullymaterializeboththegeneralfeaturesoffirst-classmodemshoppingmallandtheuniqueidentityofFriendshipShoppingMall.Intermsofoverallform,thisshoppingmallgivesprioritytomodernismandnovelty---itsconciseandlivelyshapeconveysasenseofvigorandaggression.Steelstrure,aluminumplateouterdecorationandsuspendedcablepointglasscurtainwallandothermewtechniqueandmaterialsareintroducedintothedesign,givingprominencetothecharacteristicofsteelstructure.Theharmoniouscombinationofsteel,glassandaluminumpatecreatesanidantityofmodematchitecturethatcannotonlymeetthefunctionalrequirementsbutalsoassortwiththeenvuribnebt.Thetransparentfloorglasscurtainwallmakestheoutdoorandindoorspacemeet.Anditisalsoawindow,showingthepassersbytheindoorsceneryoftheshoppingmall.
第一部分：
建筑设计
㈠建筑概况
1、设计题目：
商场
2、建筑地点及拟建基地平面图
本建筑，场地平坦，由主管批准拟建基地平面图见附图
3、建筑介绍：
建筑面积约6021.5m2，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土框架结构，楼板厚度取120mm，填充墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，层数为五层，一层层高为4.8m，二层至五层为4.2m，室内外地坪高差为0.45，本商场柱距为6m，局部采用7.8m。
㈡建筑技术条件资料
1、气象条件：
阳泉地区基本风压0.40kn/m2，基本雪压0.35kn/m2。
2、地质条件：
见表下表
序号
岩土分类
土层深度（m）
厚度范围（m）
地基承载力fk（kpa）
1
2
3
4
杂填土
粘土
卵石
砂岩
0.0—0.8
0.8—2.5
2.0—8.5
8.5—15.0
0.8
1.7
6.5
6.5
150
300
450
注：
1）天、地下水。
2）表中给定土层由自然地平算起。
建筑地点：
冰冻深度-0.7m，建筑场地类别为二类场地土，设防烈度为8。
3、框架结构承重方案的选择
竖向荷载的传力途径：
楼板的均布活载和恒载直接作用在主梁上，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。
根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本商场框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。
4、框架结构的计算简图
本方案中，需近似的按横向的平面框架计算。
5、梁柱截面尺寸的初步确定
①梁截面高度一般取梁跨度的1/12至1/8。
本方案取1/12×7800=650mm，截面宽度取600×1/2=300mm，可得梁的截面初步定为b×h=300mm×650mm。
②框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算：
（1）柱组合的轴压力设计值N=βFgEn
注：
β考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2。
F按简支状态计算柱的负载面积
gE折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取12-15kN/m2
n为验算截面以上的楼层层数。
（2）Ac≥N/UNfc
注：
UN为框架术轴压比极限值，本方案为二级抗震等级，查《抗震规范》可知取为0.8；
fc为混凝土轴心抗压强度设计值，对C30，查得14.3N/mm2。
（3）计算过程
对于边柱：
N=βFgEn=1.3×18×13×5=1521（kN）
Ac≥N/UNfc=1521×103/0.8×14.3=132954.5（mm2）
取600mm×600mm
对于内柱：
N=βFgEn=1.25×48.42×13×5=3934.13（kN）
Ac≥N/UNfc=3934.13×103/0.8×14.3=343892.5（mm2）
取600mm×600mm
第二部分框架侧移刚度的计算
一、梁的线刚度
混凝土为C30，Ec=3×1010N/mm2
在框架结构中，有现浇层楼面，可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移，为考虑I0这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，现浇楼面得边框架取I=1.5I0（I0为梁的截面惯性矩），对中框架梁取I=2.0I0
二、柱线刚度ic=bh3/12
层次
hc（mm）
Ec（N/mm2）
b×h
Ic（mm4）
Kc=EcIc/hc
2～4
4200
3.0×104
600×600
1.08×1010
7.71×1010
1
5750
3.0×104
600×600
1.08×1010
5．63×1010
三、横梁线刚度Ib的计算
梁号
Ec（N/mm2）
b×h
（mm×mm）
I0（mm4）
L（mm）
kb=EcI0/L
（N·mm）
边框架1.5EcI0/L
（N·mm）
中框架2EcI0/L
（N·mm）
L1
3.0×104
300×650
6．9×109
6000
3．45×1010
5．18×1010
6．9×1010
L2
3.0×104
300×650
6．9×109
7800
2．65×1010
3．98×1010
5.3×1010
L3
3.0×104
300×650
6．9×109
3000
6．9×1010
10．35×1010
1．38×1010
四、各层框架横向侧移刚度计算（D值法）
1、底层
①边跨边柱A-1,A-9（2根）
k=ib/ic=5.18/5.63=0.92
ac=（0.5+k）/（2+k）=0.4865.18
5.63
Di1=ac×12×ic/h2=0.486×12×5.63×1010/57502=9931
②边跨中柱A-2,A-3,A-4,A-5,A-6,A-7,A-8,B-1,B-9,E-2,E-3,E-6,E-7（13根）
k=5.18×2/5.63=1.845.185.18
5.63
ac=（0.5+k）/（2+k）=0.61
Di2=ac×12×ic/h2=0.61×13×5.63×1010/57502=12456
③E-4,E-5,E-8,（1/D）-9（4根）
k=ib/ic=10.35/5.63=1.838
ac=（0.5+k）/（2+k）=0.6110.35
5.63
Di3=ac×12×ic/h2=0.61×12×5.63×1010/57502=12456
④（1/D）-4,（1/D）-5,（1/D）-8（3根）
k=13.8×2/5.63=4.9
ac=（0.5+k）/（2+k）=0.78313.813.8
5.63
Di4=ac×12×ic/h2=0.783×12×5.63×1010/57502=16000
⑤C-1,C-9,D-1（3根）
k=5.18+3.98/5.63=1.63
ac=（0.5+k）/（2+k）=0.5875.183.98
5.63Di5=ac×12×ic/h2=0.587×12×5.63×1010/57502=11995
⑥B-2,B-3,B-4,B-5,B-6,B-7,B-8（7根）
k=6.92×2/5.63=2.45
ac=（0.5+k）/（2+k）=0.6636.96.9
5.63
Di6=ac×12×ic/h2=0.663×12×5.63×1010/57502=13548
⑦C-2,C-3,C-4,C-5,G-6,G-7,G-8,D-2,D-3,D-4,D-5,D-6,D-7（13根）
k=6.9+5.3/5.63=2.17
ac=（0.5+k）/（2+k）=0.646.95.3
5.63
Di7=ac×12×ic/h2=0.64×12×5.63×1010/57502=13078
⑧D-8,D-9（2根）
k=10.35+3.98/5.63=2.552.252.25
ac=（0.5+k）/（2+k）=0.676.29
Di8=ac×12×ic/h2=0.67×12×5.63×1010/57502=13691
∑D1=9931×2+12456×4+12456×13+16000×3+11995×3+13548×7+13078×13+13691×2+10830=618814
2、第二层～第三层
①A-1,A-8,E-8,（3根）
k=5.18×2/7.71×2=0.6725.18
ac=k/（2+k）=0.2517.71
Di1=ac×12×ic/h25.18
=0.251×12×7.71×1010/42002=13165
②A-2,A-3,A-4,A-5,A-6,A-7,E-2,E-3,E-4,E-5,E-6,E-7（12根）
k=6.9×2/7.71×2=0.8956.9
ac=k/（2+k）=0.3097.71
Di2=ac×12×ic/h26.9
=0.309×12×7.71×1010/42002=16207
③B-1,B-9（2根）
5.185.18
k=5.18×4/7.71×2=1.3447.71
ac=k/（2+k）=0.4025.185.18
Di3=ac×12×ic/h2=0.402×12×7.71×1010/42002=21084
④C-1,D-1,C-9,D-9（4根）
5.183.98
k=5.18+3.98/7.71=1.197.71
ac=k/（2+k）=0.3735.183.98
Di4=ac×12×ic/h2=0.373×12×7.71×1010/42002=19563
⑤B-2,B-3,B-4,B-5,B-6,B-7（6根）
6.96.9
k=6.9×4/7.71×2=1.87.71
ac=k/（2+k）=0.474
6.96.9
Di5=ac×12×ic/h2=0.474×12×7.71×1010/42002=24861
⑥C-2,C-3,C-4,C-5,C-6,C-7,D-2,D-3,D-4,D-5,D-6,D-7（12根）
6.95.3
7.71k=6.9+5.3/7.71=1.58
ac=k/（2+k）=0.446.95.3
Di6=ac×12×ic/h2=0.44×12×7.71×1010/42002=23078
∑D2=13165×3+16207×12+21084×2+19563×4+24861×6+23078×12=780501
∑D1/∑D2=0.79＞0.7,该框架为规则框架。
第三部分重力荷载代表值的计算
一、查《荷载规范》可取
1、屋面永久荷载标准值（不上人）
30厚细石混凝土保护层0.03×22=0.66kN/m2
冷底子油一遍三毡四油防水层0.4kN/m2
20厚矿渣水泥找平层14.5×0.02=0.29kN/m2
60厚聚苯乙烯保温层0.06×0.5=0.03kN/m2
100一150mm厚膨胀珍珠岩找坡（2%）0.1+0.15/2/7=0.88kN/m2
20厚矿渣水泥找平层0.02×14.5=0.29kN/m2
120钢筋混凝土板25×0.12=3kN/m2
20厚水泥砂浆板底抹灰0.02×20=0.4kN/m2
合计:
5.95kN/m2
2、楼面均布恒荷载（1～4层）
水磨石地面（10mm面层,20mm水泥砂浆打底）0.65kN/m2
120mm厚钢筋混凝土板25×0.2=3kN/m2
20mm厚水泥砂浆板底抹灰0.02×20=0.4kN/m2
合计:
4.05kN/m2
3、屋面及楼面可变荷载标准值
不上人屋面均布活荷载标准值2.0kN/m2
楼面活荷载标准值3.5kN/m2
屋面雪荷载标准值SK=UXS0=1.0×0.35=0.35kN/m2
（式中UX为屋面积雪分布系数）
4、梁柱密度25kN/m2,
蒸压粉煤灰加气混凝土砌块5.5kN/m3。
二、重力荷载代表值的计算
1、第一层
（1）梁、柱
类别
净跨（mm）
截面
（mm）
密度
（kN/m3）
体积（m3）
数量
（根）
单重
（kN）
总重（kN）
横梁
5400
300×650
25
1.053
22
26.325
579.15
7200
300×650
25
1.404
9
35.1
315.9
2400
300×650
25
0.468
5
11.7
58.5
纵梁
5400
300×650
25
1.053
34
26.33
895.05
3300
300×650
25
1.404
5
35.1
175.5
类别
计算高度（mm）
截面（mm×mm）
密度（kN/m3）
体积（m3）
数量（根）
单重（kN）
总重（kN）
柱
5750
600×600
25
2.07
47
51.75
2432.3
（2）内外填充墙重的计算
①横墙：
AB跨墙，墙厚200mm,计算长度5400mm,计算高度4800-650=4150mm
单跨体积：
0.2×5.4×4.15=4.482m3
单跨重量：
5.5×4.482=24.65kN
数量：
8
总重：
24.65×8=197.2kN
BC跨①轴、②轴、墙厚200mm,计算长度6000-3000=3000mm,计算高度4150mm
单跨体积：
0.2×3×4.15=2.49m3
单跨重量：
2.49×5.5=8.69kN
数量：
2
总重:
13.695×2=27.39kN
CD跨①轴、墙厚200mm,计算长度1100mm,计算高度4150mm
单跨体积：
0.2×1.1×4.15=0.913m3
单跨重量：
0.913×5.5=8.69kN
数量：
3
总重:
5.02×3=15.06kN
⑧轴、墙厚200mm,计算长度7800mm,计算高度4150mm
单个体积：
0.2×（7.8×4.15-1.2×2.4）=5.7m3
数量：
1
总重：
5.9×5.5×1=32.45kN
⑨轴、墙厚200mm,计算长度7800mm,计算高度4150mm
单跨体积：
0.2×7.8×4.15=6.474m3
单跨重量：
6.474×5.5=35.61kN
数量：
1
总重:
35.61×1=35.61kN
DE跨⑧轴、墙厚200mm,计算长度2400mm,计算高度4150mm
单跨体积：
0.2×2.4×4.15=1.992m3
单跨重量：
1.992×5.5=10.96kN
数量：
3
总重:
10.96×3=32.88kN
玻璃幕墙
1.8×4.8×1.5=25.92kN
1.5×4.8×1.5×3=32.4kN
横墙总重：
197.2+27.39+15.06+32.45+35.61+32.88+25.92+32.4
=398.91kN
②纵墙
A轴,[（6-0.6）×4.15-1.8×2.1×2]×0.2=2.97m3
2.97×6=17.82m3
[（13-0.6）×4.15-1.8×2.1]×0.2=1.24m3
[（13-0.6）×4.15-0.6×0.6]×0.2=1.92m3
[（16-0.6）×4.15-0.6×0.6×2]×0.2=4.336m3
6×2.97+1.24+1.92+4.336=25.32m3
25.32×5.5=139.26kN
E轴1.2×4.15×0.2=0.996m3
0.996×5.5×5=27.35kN
（0.6-0.3）×4.15×0.2×5.5×10=13.7kN
玻璃幕墙1.8×4.8×1.5×10=129.6kN
纵墙总重139.26+27.35+13.7+129.6=309.91kN
弧形玻璃幕墙1×3.14×4.8×12×1.5/4=67.82kN
⑶窗户计算（钢框玻璃窗）
C-1尺寸：
2400mm×4150mm
自重：
0.4kN/m2
数量：
2
重量：
4.15×2.4×0.4×2=7.97kN
C-2重量：
（1.5-0.3）×4.15×0.4×2=3.98kN
C-10尺寸：
18000mm×2100mm
自重：
0.4kN/m2
数量：
13
重量：
1.8×2.1×0.4×13=19.66kN
C-20尺寸：
600mm×600mm
自重：
0.4kN/m2
数量：
1
重量：
0.6×0.6×0.4×1=0.144kN
总重：
19.66+0.144+7.97+3.984=31.76kN
⑷门重计算
M-1:
木门
尺寸：
900mm×2100mm自重：
0.15kN/m2数量：
5
重量：
0.9×2.1×0.15×5=1.42kN
M-2:
木门
尺寸：
700mm×2100mm自重：
0.15kN/m2数量：
2
重量：
0.7×2.1×0.15×2=0.441kN
M-3:
铁门
尺寸：
3000mm×2400mm自重：
0.4kN/m2数量：
1
重量：
3×2.4×0.4×1=2.88kN
M-4:
木门
尺寸：
700mm×2100mm自重：
0.15kN/m2数量：
2
重量：
0.7×2.1×0.15×2=0.441kN
M-6：
钢框玻璃门
尺寸：
4800mm×3000mm自重：
0.4kN/m2数量：
1
重量：
3×4.8×0.4×1=5.76kN
M-8：
钢框玻璃门
尺寸：
3000mm×3000mm自重：
0.4kN/m2数量：
2
重量：
3×3×0.4×2=7.2kN
总重：
1.42+0.441+2.88+7.2+5.76=17.7kN
⑸楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）
面积：
（49.8+0.6）×（25.8+0.6）-0.6×0.6×47-3×6=1295.64m2
恒载：
4.05×1295.64=5247.342kN
活载：
3.5×1295.64=4534.74kN
由以上计算可知：
一层重力荷载代表值为
G1=G恒+0.5×G活
=（579.15+315.9+58.5）×1.05+（895.05+175.5）×1.05+2432.25×1.05+398.91+309.91+31.76+17.7+5247.342+4534.74×0.5
=12952.23kN
2、第二层的计算
（1）梁、柱
类别
净跨（mm）
截面
（mm）
密度
（kN/m3）
体积（m3）
数量
（根）
单重
（kN）
总重
（kN）
横梁
5400
300×650
25
1.053
22
26.325
579.15
7200
300×650
25
1.404
9
35.1
315.9
2400
300×650
25
0.468
5
11.7
58.5
纵梁
5400
300×650
25
1.053
34
26.33
895.05
3300
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