初设结构以及建筑节能计算详解.docx

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初设结构以及建筑节能计算详解

第四节结构

一、工程概况

本项目由一个地上5层的大型商业中心、室外商业步行街、住宅、公寓和二层地下室组成的商业建筑群。

项目定位为集购物、餐饮、休闲娱乐、居住为一体的高品质、高附加值、高舒适度的现代商业城市综合体，总建筑面积110134㎡。

包含1#、2#、3#栋。

其中1#栋为商业裙楼，2#栋为高层住宅，3#栋为公寓。

本项目各建筑物的结构层数及高度见表1。

表1结构层数及高度

楼编号（分区号）

层数

总层数

结构高度

地上

地下

1#栋

23.9m

2#栋

99.75m

3#栋

99.85m

注:

建筑平面尺寸详各区段结构平面布置图

二、设计依据

（一）结构设计使用年限

主体结构设计使用年限均为50年。

（二）自然条件

1、风荷载

（1）基本风压0.40KN/m2

（2）地面粗糙度类别地面粗糙度类别为B类。

2、雪荷载

（1）基本雪压：

0.50KN/m2；

（2）雪荷载准永久值系数分区：

Ⅲ。

3、地震基本情况

抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值0.10g,设计地震分组为第一组。

4、±0.000的绝对标高

相对标高±0.000相当于绝对标高详建筑总平面图。

（三）场地岩土工程勘察报告

湖南有色工程勘察研究院有限公司提供的《湖南众泰房地产开发有限公司．安乡城市广场岩土工程详细勘察报告》（2015年07月）。

（四）建设单位有关要求

《常德市安乡城市广场项目设计任务书》，湖南众泰房地产开发有限公司，2015年07月提供。

（五）主要设计规范及标准

1、建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001

2、建筑抗震设防分类标准GB50223-2008；

3、建筑结构荷载规范GB50009-2012；

4、混凝土结构设计规范GB50010-2010；

5、建筑抗震设计规范GB50011-2010；

6、高层建筑钢筋混凝土结构技术规程JGJ3-2010；

7、建筑地基基础设计规范GB50007-2011；

8、建筑桩基技术规范JGJ94-2008；

9、地下工程防水技术规范GB50108-2008；

10、钢结构设计规范GB50017－2003；

11、砌体结构设计规范GB5003-2011；

12、全国民用建筑工程设计技术措施（2009）结构分册

13、建筑工程设计文件编制深度规定（2008年版）。

三、建筑分类等级

（一）建筑结构安全等级

建筑结构安全等级为二级。

（二）地基基础设计等级

地基基础设计等级：

甲级。

（三）建筑抗震设防类别及结构抗震等级

该项目商业裙楼为大型商业中心，建筑面积47675.26m2，其建筑抗震设防类别为乙类（包括上部塔楼范围内的商业部分），上部塔楼的建筑抗震设防类别为丙类。

表3．1建筑抗震设防类别及结构抗震等级

楼编号

结构类型

结构抗震等级

塔楼在下部商业裙楼范围内部分

上部塔楼

框架

剪力墙

框架

剪力墙

框架

1#栋

框架结构

二级

2#栋

剪力墙结构

一级

二级

3#栋

框架—剪力墙结构

一级

二级

附注：

（1）2#栋仅个别墙体不落地，不落地墙的截面面积约为总截面面积的9%（<10%）,故定义为剪力墙结构，但部分框支框架的构造措施相应加强。

（2）当框架梁跨度大于等于18.0米时，框架梁与框架柱抗震等级均比表格所列提高一级；

（3）地下室结构的抗震等级：

地下一层（负一层）的抗震等级同上部结构，负二层的抗震等级比负一层降低一级。

（四）地下室防水等级

地下室防水等级为Ⅱ级，配电房、发电机房等设备用房及地下室顶板防水等级为Ⅰ级。

（五）建筑防火分类等级和耐火等级

地下车库为Ⅰ类汽车库，

建筑防火分类等级均为一类，

建筑耐火等级均为一级。

四、主要荷载（作用）取值

（一）楼、屋面主要均布活荷载标准值（kN/m2）

停车库4.0

消防车通道35

室外花园（地下室顶板）5.0

厨房（餐厅的）4.0

仓库10.0

走廊、门厅（人群可能密集时）3.5

空调、通风机房10.0

消防疏散楼梯3.5

公共卫生间（含填料、隔墙）8.0

商场3.5

上人的屋面2.0

商场走廊4.0

不上人的屋面0.5

水泵房10.0

屋顶花园3.0

发电机房、变配电房10.0

住宅2.0

超市：

生鲜区及仓库10kN/m2,外租区4kN/m2,办公区3kN/m2，收货区15kN/m2，其它卖场区域5.0kN/m2。

阳台2.5

电梯机房7.0

轻钢屋面0.7

库房5.0

注：

基它未列项目见现行标准、规范及规程。

（二）风荷载

1、基本风压

结构高度≥60m时0.40X1.1=0.44kN/m2

结构高度＜60m时0.40kN/m2

2、地面粗糙度类别

地面粗糙度类别为B类。

（三）雪荷载

1、屋面积雪分布系数为1.0。

2、屋面小塔楼周边2h（h为小塔楼高度）范围面积雪分布系数为2.0。

（四）地震作用

1、抗震设防烈度：

7度；

2、场地类别：

Ⅲ类；

3、设计基本地震加速度值：

0.10g；

4、特征周期：

0.45s；

5、设计地震分组：

第一组；

6、结构阻尼比：

0.05；

7、水平地震影响系数最大值：

0.08（多遇地震）

8、水平地震影响系数最大值：

0.50（罕遇地震）

（五）地下室水浮力

根据湖南有色工程勘察研究院有限公司提供的《湖南众泰房地产开发有限公司．安乡城市广场岩土工程详细勘察报告》（2015年07月），地下室抗浮设防水位为31.00M，相对标高-1.180m，底板顶标高-8.400m，底板厚0.6m，抗浮水头为7.82m。

五、结构体系

（一）上部结构

上部结构的嵌固端为地下室顶板（即一层楼板），负一层楼板、一层少部分楼板以及电影院屋面采用现浇无梁空心楼盖，其他楼盖均采用现浇梁板结构。

上部塔楼与商业裙楼之间设缝脱开，塔楼在商业部分楼层与裙楼之间通过钢结构连廊连接，钢结构连廊与混凝土结构之间采用限位滑动支座连接。

各区段结构层数及结构高度见表1，地上结构主要构件截面尺寸见表5．1。

表5．1地上结构主要构件截面尺寸（mm）

楼编号（分区号）

框架柱截面

框架梁截面

剪力墙厚度

一般楼板

备注

1#栋

400×600~1000×1000

200×400~600×1100

200~300

120~180

　　2#栋

400×600~1000×1300

200×400~1200×1800

200~400

120~180

3#栋

400×600~1400×1600

200×400~600×1100

200~400

120~180

（二）地下室

地下室范围内不设缝，但地下室均属超长结构，为了满足建筑设计要求及解决施工阶段温度应力采用后浇带及补偿收缩混凝土相结合的方式处理，每隔30～40m设置后浇带及膨胀加强带间隔布置。

根据《湖南众泰房地产开发有限公司．安乡城市广场岩土工程详细勘察报告》，地下室抗浮设防水位建议采用31.00M，相对标高-1.180m。

故地下室应进行抗浮设计，具体措施为防水板加抗浮锚杆相结合方式，抗浮锚杆的布置及规格详见图纸。

六、地基基础设计

（一）场地工程地质和水文地质概况

1、场地内土（岩）层分布概况

根据钻探揭露，场地内岩土层按成因、组份不同，自上而下划分为以下：

土层名称

层厚（m）

平均层厚（m）

顶板绝对标高

填土①

1.2~2.6

1.73

粉砂②

2.6~5.8

4.17

粉质黏土③

4.8~7.5

5.90

粉土④

15.5~16.9

16.28

细砂⑤

1.7~3.2

粉土⑥

3.8~17.9

12.59

2、场地内水文地质概况

场地地下水对混凝土结构具有微腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。

3、混凝土结构环境类别

与土壤及地下水直接接触的构件为二b类，室内潮湿环境及屋面为二a类，其它为一类。

4、地基液化判别

《地质勘察报告》中粉砂②为液化土，液化指数6.8-14.1，液化等级为中等，本项目地基基础埋置深度超过粉砂②，故不需要进行液化地基处理。

（二）基础选型

本工程商业裙房及纯地下室部分采用筏板基础，以粉质粘土③做为持力层，地基承载力特征值为200KPa;高层公寓及住宅均采用桩筏，桩采用预应力高强混凝土管桩，以粉土⑥做为桩端持力层，桩端极限端阻力标准值为2500KPa，桩型号选用PHC500AB125桩，桩长约40米，单桩竖向承载力特征值为1800KN。

高层塔楼与多层商业裙楼基础按规范要求进行了沉降计算，且满足要求。

本工程地下室基坑开挖深度最深约10米，需经过专项论证并由专业施工单位对基坑边坡进行加固支护施工。

基坑施工期间应做好降水措施和沉降观察。

七、结构分析

（一）结构分析程序

（1）《SATWE（墙元模型）多层及高层建筑结构空间有限元分析和设计软件》；

（2012年06月30日版中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部）

（2）北京盈建科软件有限责任公司编制的《盈建科结构设计软件》（YJK-1.6.3.2）

（二）结构分析说明

（1）取地下室顶板（即一层楼板）为上部结构嵌固端。

（2）根据计算结果本工程不考虑P-Δ效应。

（3）按模拟施工加载3。

（三）主要结构计算结果

表7．3主要结构计算结果

主要计算结果另见“表7．3-1位移变形分析表”和“表7．3-2内力分析表”

八、主要结构材料

（一）混凝土强度等级

1、主要构件混凝土强度等级另见表8．1．1

表8．1．1主要构件混凝土强度等级

楼编号（分区号）

层次

框架柱

剪力墙

梁板

1#栋

基础~屋面

C40~C35

C35

2#栋

基础~屋面

C50~C30

C35~C30

3#栋

基础~屋面

C50~C30

C35~C30

2、防水混凝土的抗渗等级

地下室与土壤及地下水直接接触的构件，均采用抗渗混凝土，其抗渗等级为P6～P8。

3、混凝土耐久性

结构混凝土耐久性的基本要求，按《混凝土结构耐久性设计规范GB/T50467-2008》和《混凝土结构设计规范GB50010-2010》第3.5.2条、3.5.3条执行。

4、混凝土防腐蚀

在弱腐蚀环境下，与土壤接触的混凝土构件按《工业建筑防腐蚀设计规范GB50046》以及《建筑防腐工程施工及验收规范GB50212》进行防护。

（二）钢材

1、钢筋

本工程采用的钢筋种类：

HPB300级、HRB400级，各种类钢筋的强度标准值和设计值按有关规范执行。

2、钢材

钢材采用采用Q235-A、Q345-B，焊条采用E40XX、E50XX型。

（三）砌体材料及砂浆

1、本工程砌体填充墙：

外墙、分户墙、楼电梯间墙体均采用页岩烧结多孔砖，其强度等级为MU7.5，容重≤14kN／m3，砌筑砂浆为M5.0水泥混合砂浆；内墙采用蒸压加气混凝土砌块，其强度等级为A5.0，容重≤7.5KN／m3，砌筑砂浆为专用砌块砂浆。

2、地坪以下与土壤接触的砌块，采用MU15烧结普通砖，砌筑砂浆为M7.5水泥砂浆。

表7．3-1位移变形分析

楼编号

计算

软件

楼板

模型

振型

数量

地震作

用偶然

偏心

扭转

耦联

自振周期（方向因子：

X+Y+T）

扭转

周期比Tt/T1

层间弹性位移角（最大值）

地震作用最大

扭转位移比

X+Y+T

风荷载作用

地震作用

1#栋A区

YJK

刚性

楼盖

考虑

1.1787

（0.98+0.01+0.00）

1.0924

（0.01+0.95+0.04）

0.9436

（0.03+0.04+0.93）

0.800

1/4444

1/9228

1/777

1/765

1.19

1.20

1#栋B区

YJK

刚性

楼盖

考虑

1.1089

（0.24+0.76+0.00）

1.0624

（0.75+0.24+0.01）

0.9725

（0.04+0.00+0.96）

0.876

1/9999

1/7724

1/833

1/728

1.19

1.20

1#栋C区

YJK

刚性

楼盖

考虑

0.9553

（0.93+0.03+0.04）

0.8914

（0.01+0.79+0.20）

0.778

（0.07+0.18+0.75）

0.814

1/6359

1/9999

1/977

1/1080

1.19

1.20

1#栋D区

YJK

刚性

楼盖

考虑

1.1392

（0.00+1.00+0.00）

1.0658

（0.86+0.13+0.01）

1.0164

（0.37+0.00+0.63）

0.892

1/9999

1/4219

1/965

1/826

1.19

1.20

2#栋

YJK

刚性

楼盖

考虑

3.0746

（0.01+0.98+0.01）

2.8777

（0.79+0.01+0.20）

2.2165

（0.21+0.00+0.79）

0.7209

1/2428

1/978

1/1157

1/1042

1.18

1.19

3#栋

YJK

刚性

楼盖

考虑

2.7077

（0.00+0.98+0.02）

2.4042

（0.98+0.0.00+0.02）

1.8688

（0.02+0.02+0.96）

0.6902

1/3486

1/3366

1/1576

1/1408

1.19

1.17

表7．3-2内力分析表

楼编号

计算

软件

周期折减系数

有效质

量系数

X方向

Y方向

地震作用下

楼层最小剪重比

地震剪力调整系数

楼层侧向刚

度比（最小值）

X方向

Y方向

转换层下部与上部的刚度比

X方向

Y方向

刚重比

X方向

Y方向

楼层侧向刚

度比（最小值）

X方向

Y方向

受剪承载力

最小比值

X方向

Y方向

柱倾覆弯矩百分比最大值

X方向

Y方向

轴压比（最大值）

框架柱

剪力墙

1#栋A区

YJK

0.7

91.50%

92.34%

1.60%

1.000

1.60%

1.00

30.479

32.282

1.000

1.00

0.73

1#栋B区

YJK

0.7

90.50%

92.24%

1.60%

1.000

1.60%

1.00

27.895

27.305

1.000

1.00

0.72

1#栋C区

YJK

0.7

91.40%

93.54%

1.60%

1.000

1.60%

1.00

30.895

31.305

1.000

1.00

0.73

1#栋D区

YJK

0.7

93.50%

95.34%

1.60%

1.000

1.60%

1.00

34.408

32.460

1.000

1.00

0.73

2#栋

YJK

0.8

92.50%

92.43%

1.60%

1.000

1.66%

1.000

1.00

5.027

3.915

1.000

0.98

1.00

9.10%

7.90%

0.54

0.56

3#栋

YJK

0.8

93.12%

95.55%

1.69%

1.000

1.72%

1.000

1.00

6.126

4.936

1.000

1.00

0.96

18.7%

29.6%

0.71

0.55

表7.3-3主楼结构不规则项判别表

序号

不规则类型

涵义

计算值

是否超限

备注

扭转不规则

考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.2

1.2

否

1#边柱超1.2，但小于1.3

偏心布置

偏心率大于0.15或相邻层质心相差大于相应边长15%

详各单体

否

凹凸不规则

平面凹凸尺寸大于相应边长30%等

否

组合平面

细腰形或角部重叠

否

楼板不连续

有效宽度小于50%，开洞面积大于30%，错层大于梁高

否

刚度突变

相邻层刚度变化大于70%或连续三层变化大于80%

详各单体

否

尺寸突变

竖向构件位置缩进大于25%，或外挑大于10%和4m,多塔

详各单体

否

构件间断

上下墙、柱、支撑不连续，含加强层、连体类

是

承载力突变

相邻层受剪承载力变化大于80%

详各单体

否

其他不规则

入局部的穿层柱、斜柱、夹层、个别构件错层或转换

已计入1~6项者除外

根据上表所示，该项目各栋号不规则项均少于3项，满足不进行超限审查的条件。

第十二节：

节能专篇

一、设计依据

1、《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015

2、《湖南省公共建筑节能设计标准》DBJ43/003-2010

3、《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-2008

4、《民用建筑热工设计规范》GB50176-93

5、《建筑幕墙》GB/T21086-2007

二、建筑节能设计

公建部分依据《湖南省公共建筑节能设计标准》DBJ43/003-2010结合夏热冬冷地区的气候特点，设计为保温隔热性能优良的上人平屋面，外墙采用发泡水泥无机保温板外墙内保温系统，外窗采用铝合金普通中空玻璃窗（5+12A+5遮阳型）。

住宅部分依据《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2010结合夏热冬冷地区的气候特点，设计为普通保温平屋顶，外墙采用无机保温砂浆外墙内保温系统，外窗采用非隔热金属型材铝合金普通中空玻璃窗（6+12A+6遮阳型）以及节能外门。

本工程除采取以上提高建筑围护结构热工性能的措施以外，还通过选择合理朝向，以及合理的建筑平面布置（含内部功能空间布置）及其建筑体形、提高设备运行效率等节能措施，采用PBECA建筑节能设计软件的模拟分析和计算，结果表明：

设计建筑的全年能耗小于参照建筑的全年能耗，公共建筑满足标准《湖南省公共建筑节能设计标准》DBJ43/003-2010的节能要求。

围护结构节点构造作法参图集《外墙内保温建筑构造》11J122：

窗上口参11J122-1/B-5；窗下口参11J122-2/B-5；窗侧口参11J122-3/B-5；阴角参11J122-1/B-6；阳角参11J122-2/B-6；内外墙交接处参11J122-3、4、5/B-6；踢脚参11J122-2/B-7；地下室顶板保温参11J122-3/B-7；窗帘杆安装节点参11J122-2/F-1；窗台板、窗套节点参11J122-1、2、3/F-2；凸窗保温参11J122-1、2、3、4/F-3；洗池、脸盆参11J122-2/F-4；坐便器水箱参11J122-1/F-5；吊柜安装参11J122-3/F-5；挂镜线参11J122-4/F-5；吊挂点参11J122-5/F-5；开关盒参11J122-2/F-6；管卡参11J122-3/F-6；阳角接缝构造参11J122-3/F-7；外墙热桥的保温构造措施参11J122-F-9；其余未详之处参11J122施工。

三、给排水节能和环保

1、采用合理的供水系统

充分利用市政供水压力

1）通过调查掌握准确的市政供水水压、水量及供水可靠性的资料，为合理设计给水系统、利用市政供水压力提供依据。

2）根据用水设备、用水卫生器具和水嘴的供水最低工作压力要求，确定直接利用市政供水的层数。

2、给水系统分区

1）控制各分区最低卫生器具配水点处的静水压不大于0.30MPa。

2）各分区低层部分的卫生间，入户管（或配水横管）上宜采取适当的减压措施。

3）采用可调式支管减压阀为节能节水的重要措施。

3、加压供水方式的选择

在本工程设计中，在考虑节能节水的同时，兼顾其他因素。

结合建筑物提供的条件、用水特点，充分利用市政水压。

1）水泵的Q-H特性曲线是随流量的增大扬程逐渐下降的曲线。

2）根据管网水力计算进行选泵，水泵是在其高效区内运行。

3）采用给水管材管内壁光滑、阻力小，适当放大管径，减少了管道的阻力损失和水泵扬程。

4、节水器具、仪表

1）采用节水器材、器具，既节水又节能。

2）给水水嘴采用陶瓷芯等密封性能好、能限制出流流率并经国家有关质量检测部门检测合格的节水水嘴。

3）大、小便器采用节水型产品，坐便器水箱容积不大于6L。

4）公共卫生间采用感应水嘴、感应式冲洗阀小便器、大便器等能消除长流水的水嘴和器具。

5、合理配置水表等计量装置。

1）建筑的引入管、消防用水及商业用水等需计量的水管上均设置了水表。

2）水表的选择、安装等符合《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003（2009版）有关条款的要求。

6、水泵房内采用专用的防震垫以及防震吊架，水泵进出水管设置可曲绕橡胶弯头，防止噪音顺管道传播。

四、电气节能和安全

1、根据负荷容量、供电距离及分布、用电设备特点等因素合理设计供配电系统，做到系统尽量简单可靠，操作方便。

本工程按负荷性质设计供电计量，便于能耗统计与管理。

2、分散设置变配电所，变电所深入负荷中心，减少低压线路损耗。

3、变压器选用节能型SCB11变压器以减小变压器的损耗。

变压器容量的确定按不大于85%的最经济节能的负载率设计。

4、本工程中选用电阻率较小的铜芯导线。

在设计中尽可能减少配电线路的长度，从而达到减少线路损耗的目的。

5、在变配电所设置低压无功补偿，提高供配电系统的功率因数。

6、常用的生活泵、空调泵均采用变频控制，电梯采用集群控制，排水泵采用水位控制。

7、照明的节能设计

1）严格按照《建筑照明设计标准》GB50034-2013规定的能耗指标，在许可条件下采用高效节能型气体放电光源，合理设计灯具控制方式，减少能耗。

2）充分利用自然光。

3）在满足照明质量的前提下，室内采用高光效的荧光灯（T8三基色管）、小功率金卤灯及紧凑型荧光灯，夜景照明采用LED高效光源。

4）使用低能耗的灯具及光源用电器组件；荧光灯选用带有无

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