初设结构以及建筑节能计算详解.docx

1、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52723.9m2#栋3023299.75m3#栋2823099.85m 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

2、设计使用年限均为50年。（二）自然条件1、风荷载（1）基本风压 0.40 KN/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：。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，20

3、15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 GB50068-20012、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GB500172003；11、砌体结构设计规范 GB5003-2011；12、全国民用建筑工程

4、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31 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一级二级二级附注： （

5、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级，配电房、发电机房等设备用房及地下室顶板防水等级为级。（五）建筑防火分类等级和耐火等级地下车库为类汽车库，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

6、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

7、时 0.40 X1.1=0.44kN/m2 结构高度60m时 0.40 kN/m22、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：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

8、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51。表51 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

9、度一般楼板备注1#栋4006001000100020040060011002003001201802#栋40060010001300200400120018002004001201803#栋400600140016002004006001100200400120180（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3040m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

10、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1.22.61.73粉砂2.65.84.17粉质黏土4.87.55.90粉土15.516.916.28细砂1.73.22粉土3.817.912.592、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

11、类。4、地基液化判别地质勘察报告中粉砂为液化土，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，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，以粉土做为桩端持力层，桩端极限端阻力标准值为2500KPa，桩型号选用PHC 500 AB 125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

12、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PKPM CAD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-效应。 （3）按模拟施工加载3。（三）主要结构计算结果表73 主要结构计算结果主要计算结果另见“表73-1 位移变形分析表”和“表73-2内力分析表”八、主要结构材料（一）混凝土强

13、度等级1、主要构件混凝土强度等级另见表811 表811 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C40C35C40C35C35 2#栋基础屋面C50C30C50C30C35C303#栋基础屋面C50C30C50C30C35C302、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P6P8。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

14、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14kNm3，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7.5KNm3，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

15、砂浆为M7.5水泥砂浆。表73-1 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T1X+Y+TT2X+Y+TT3X+Y+T风荷载作用地震作用XYXYXY1#栋A区YJK刚性楼盖15考虑考虑1.1787(0.98+0.01+0.00)1.0924(0.01+0.95+0.04)0.9436(0.03+0.04+0.93)0.8001/44441/92281/7771/7651.191.201#栋B区YJK刚性楼盖15考虑考虑1.1089(0.24+0.76+0.00)1.062

16、4(0.75+0.24+0.01)0.9725(0.04+0.00+0.96)0.8761/99991/77241/8331/7281.191.20 1#栋C区YJK刚性楼盖15考虑考虑0.9553(0.93+0.03+0.04)0.8914(0.01+0.79+0.20)0.778(0.07+0.18+0.75)0.8141/63591/99991/9771/10801.191.201#栋D区YJK刚性楼盖15考虑考虑1.1392(0.00+1.00+0.00)1.0658(0.86+0.13+0.01) 1.0164(0.37+0.00+0.63)0.8921/99991/42191/96

17、51/8261.191.202#栋YJK刚性楼盖21考虑考虑3.0746(0.01+0.98+0.01)2.8777(0.79+0.01+0.20)2.2165(0.21+0.00+0.79)0.72091/24281/9781/11571/10421.181.193#栋YJK刚性楼盖21考虑考虑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)0.69021/34861/33661/15761/14081.191.17表73-2 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

18、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)XY框架柱剪力墙1#栋A区YJK0.791.50%92.34%1.60%1.0001.60%1.001.001.0030.47932.2821.0001.0001.001.000.731#栋B区YJK0.790.50%92.24%1.60%1.0001.60%1.001.001.0027.89527.3051.0001.0001.001.000.721#栋C区YJK0.

19、791.40%93.54%1.60%1.0001.60%1.001.001.0030.89531.3051.0001.0001.001.000.731#栋D区YJK0.793.50%95.34%1.60%1.0001.60%1.001.001.0034.40832.4601.0001.0001.001.000.732#栋YJK0.892.50%92.43%1.60%1.0001.66%1.0001.001.005.0273.9151.0001.0000.981.009.10%7.90%0.540.563#栋YJK0.893.12%95.55%1.69%1.0001.72%1.0001.001.

20、006.1264.9361.0001.0001.000.9618.7%29.6%0.710.55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1a扭转不规则考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.21.2否1#边柱超1.2，但小于1.31b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2a凹凸不规则平面凹凸尺寸大于相应边长30%等否2b组合平面细腰形或角部重叠否3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4a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4b尺寸突变竖向构件位置缩进大于25%，或外挑大于10%

21、和4m,多塔详各单体否5构件间断上下墙、柱、支撑不连续，含加强层、连体类是6承载力突变相邻层受剪承载力变化大于80%详各单体否7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16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 GB 50189-20152、湖南省公共建筑节能设计标准 DBJ 43/003-20103、建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法GB/T 7106-20084、民用建筑热工设计规范 GB50176-935、建筑幕墙 GB/T 21086-2007二、建筑节

22、能设计公建部分依据湖南省公共建筑节能设计标准DBJ 43/003-2010 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、

23、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DBJ 43/003-2010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；

24、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

25、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

26、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GB 50015-2003（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

27、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