2结构方案选型及布置.
某B级高度高层建筑结构方案探讨
某B级高度高层建筑的结构方案探讨【摘要】：本文针对某B级高度高层建筑工程案例，探讨了在方案阶段的结构方案选型，对比了不同结构方案的试算结果，给出了提高抗侧移刚度的解决方案，并就局部具体问题提出一些讨论。
【关键词】：B级高度高层建筑框架—核心筒筒中筒抗侧刚度1.工程概况本工程为某城市综合体的一部分，地下3层，地上30层，总高120m。
地下部分为车库、仓储，地上一~四层商业，五~三十层办公。
商业部分层高4.5m~6.1m，办公部分标准层层高3.8m，总建筑面积约4.3万m2。
抗震设防烈度8度(0.20g)，二类场地，基本风压0.60KN/m2。
按建筑总高、相应的抗震设防烈度和可能采取的结构体系，根据《高规》3.3.1条规定，该工程属于B级高度高层建筑。
2.结构方案选型根据该项目的概况，可能采用的结构体系有：框架—剪力墙结构、部分框支剪力墙结构、筒体结构。
就建筑平面布置而言，竖向交通体系和设备、电井道均位于中心位置，外墙以玻璃幕墙为主，这种平面布置可以优先考虑的是筒体结构体系。
筒体结构具有造型美观、受力合理、使用灵活、以及整体性强等优点。
目前全世界最高的100幢高层建筑约三分之二以上采用筒体结构，国内百米以上的高层建筑有一半以上采用筒体结构。
3.结构试算及对比分析同时进行了框架—核心筒和筒中筒两种结构方案的试算，底层结构平面布置分别如图1、图2所示，分别简称方案一、方案二。
核心筒部分结构布置相同，底层核心筒外墙墙厚700mm（以下构件截面单位均为mm），砼强度等级C50，随层数增加，截面和砼强度等级逐渐收小至300和C30，梁、板砼强度等级均为C30。
方案一外围采用稀柱框架，底层柱截面1200x1200，砼强度等级C60，随层数增加，柱截面和砼强度等级逐渐收小至600x600和C30，梁截面主要为400x800。
方案二外围采用由密柱深梁形成的外框筒，底层角柱截面1200x1200，边柱截面1000x800（800x1000），柱净距在1.9m~3.15m之间，柱截面和砼强度等级向上收小，主要框筒梁截面X向400x1000，Y向450x1200。
结构方案的比选说明
结构方案的比选说明一、针对地基处理方案比选：地基处理总的原则：“根据上部结构对地基要求，以及所处的施工现场所处的环境条件、地质条件及水文条件，进行有针对性的合理选择地基处理方案”。
1、地基处理的方法及选择：（1）换填地基：当建筑物基础下的持力层较弱，不能满足上部荷载对地基的要求时，常采用换填法来处理软弱地基。
包括灰土地基、砂和砂石地基、粉煤灰地基，根据施工现场的实际情况来选择用哪一种土方进行换填，这里面需要解决土方的来源和土方运输的距离，由此带来的成本要求。
2011年，我们在施工安徽铜陵涌银国际售楼处项目时，施工方在施工期间由于经验问题，造成了地基基坑超挖严重，施工方在发现超挖严重时，竟对超挖部分用土进行回填，被监理单位发现即时的进行了制止，建设单位邀请了设计方、施工方以及监理方、地质勘察方对超挖部分进行了相应处理，提出了用砂和砂石地基对超挖部分进行换填。
（2）夯实地基：夯实地基主要包括重锤夯实地基和强夯地基，即采用夯锤对地基进行反复夯击，使地基表面形成一层比较密实的硬壳层，从而使地基得到加固。
这种地基处理方式是目前最为常见的一种，其操作成本也相对较低。
但这种地基处理方式一般只适用于周围建筑稀少的城市郊区，对于建筑物稠密的城市市区，不应采用这种方式，尤其是强夯地基。
（3）堆载预压法：堆载预压法是利用前期荷载加速地基固结，使地基在建造建筑物之前提前产生沉降，并由此提高地基土的抗剪强度，以适应建筑物荷载的施加并有效地减小工后沉降和差异沉降。
该地基处理方案涉及到施工时间较长，对于工期有要求的，不适宜采用该种地基处理方案。
2007年，我们在施工君临紫金项目时，考虑到项目紧邻沪宁高速，车流量较大，便在项目靠高速公路一侧采用人造推土的方式人为的堆出了一个高约12米的土丘，土丘形成后，因该土丘属于杂填土堆积而成，土质较松，有出现山体滑坡的可能，对后期项目实施产生隐患，为此有部分专家参与了该土丘的实际勘察，也因此形成了多种方案，有建议对土丘进行支护设计的，有建议加大土丘坡度的，最终考虑到现场设计实际情况，以及从控制成本角度出发，采用了暂时不调整该土丘，任其自然沉降的方式，通过自重缓慢沉降，达到一定的沉降稳定期后，再对该处进行建筑物的施工，该方案处理也是对后期在土丘坡面上施工的建筑物地基起到了一定的堆载预压的作用，对地基也起到了一定的强化作用。
建筑结构选型
2.3 薄壳结构——实例1
丰岛博物馆（日本）
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2.3 薄壳结构——实例2
台湾东海大学路思义教堂
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2.3 薄壳结构——实例2
台湾东海大学路思义教堂
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2.3 薄壳结构——实例3
拉斯阿雷纳斯文化休闲中心（西班牙）
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2.3 薄壳结构——实例3
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2.4 网架与网壳结构——实例1
泰国素万那普机场客运大航站楼
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2.4 网架与网壳结构——实例1
泰国素万那普机场客运大航站楼
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2.4 网架与网壳结构——实例2
大兴安岭文化体育中心
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2.4 网架与网壳结构——实例2
大兴安岭文化体育中心
• 对各种建筑结构形式的组成、基本力学特点、使用范 围以及技术经济分析、施工要求等方面的内容进行分 析和研究——建筑师在方案设计阶段须考虑并解决的 问题
1 结构选型概述
1.4 结构选型解决的问题
• 结构是建筑物种构成建筑空间、承受建筑荷载的部分， 是建筑的基本受力骨架，是使建筑屹立起来的根本
1.5 结构选型的影响因素
▪ 楼盖的作用： 1）将竖向荷载传递给竖向构件 2）将风荷载、水平地震作用等传递到各抗侧力
构件，并且与竖向构件连接成为整体的空间结构 ▪ 设计要求：
1）满足承载力和竖向刚度的要求 2）足够的水平刚度和整体性 3）与竖向构件有可靠的连接 ▪ 楼盖的分类： 按施工方法：现浇楼盖、装配式楼盖、装配式 整体楼盖 按结构形式：
楼面承重的结构体系。 • 优点：
1. 材料易得：砌体材料容易就地取材； 2. 刚度较大：纵横墙体布置一般容易达到刚 性方案构造要求； 3. 经济性能指标较好：材料主要用于楼（屋） 盖部分，可节省钢筋混凝土材料。 • 缺点： 1. 房屋层数和在地震区使用都受到限制； 2. 砌筑工程繁重，施工进度慢。 • 展望：改善传统的砖混结构，提高砖的质量，以充 分利用人力和地方资源。
钢筋混凝土框架结构设计2
1.2.4 设计要求
确定结构方案和结构布置；选取一榀主框架及其柱下基础进行设计计算；现浇屋面的结构计算；
楼梯构件的结构计算； 以计算结果为依据，结合结构的相关构造要求，完成基础平面布置图及基础配筋图、标准层结构 平面布置图、屋面结构平面布置图、框架梁柱配筋图、楼梯构件配筋图以及必要的结构设计说明。
l 0 5.95 5 = = 9.9 ≤ 25 ，满足最小刚度要求；按经验取楼层总荷载为 1 kN / m 2 ， b 0.6
N 4.95 × 7.8 × 15 × 8 × 10 3 = = 0.77 < 0.9 ，满足轴压比要求。 f c bh 14.3 × 650 × 650
（2 ）框架梁截面尺寸确定 边跨梁（A B 、C D 跨） ：h = (
2 2
5 . 3 4 kN / m 2 0 . 2 5 × （0 . 6 5 0 . 1 ） ×2 5 ＋2 ×( 0 . 6 5 0 . 1 ) ×0 . 0 2 ×1 7 = 3 . 8 1 kN / m 0 . 2 5 ×( 0 . 4 0 . 1 ) ×2 5 ＋2 ×( 0 . 4 0 . 1 ) ×0 . 0 2 ×1 7 = 2 . 0 8 kN / m
梁上荷载转化为均布荷载后，楼面活荷载作用下的计算简图如图 1 . 5 。
w = β z .µs .µz .w0 ，其中 w0 = 0.35kN / m 2 。
H2 2 T1 = 0.25 + 0.53×10−3 3 = 0.411， w0T1 = 0 . 0 5 0 ， B
查得 ξ = 1 . 1 8 ，以及查得ν = 0 . 4 2 0 。
1.2
1 . 2 . 1 建筑设计资料
设计任务书（结构设计部分）
结构计算书
结构计算书一、工程概况建筑层数：地上7层建筑高度：22.65米结构类型：钢筋砼框架结构总建筑面积：2353.76平方米设计标高：0.000建筑类型为商住楼本设计图除标高及总图以米为单位外，尺寸以毫米为单位。
二、设计要求结构的设计使用年限：50年建筑结构的安全等级：二级结构的重要性系数：1.0 建筑抗震设防类别：二类抗震设防烈度：六度防火类型：二类耐火等级：二级天面防水等级：二级；二道防水设防三、结构方案选择3.1.1 结构选型1.结构体系：采用钢筋混凝土框架结构2.屋面结构：现浇钢筋混凝土梁板屋盖3.楼面结构：现浇钢筋混凝土梁板楼盖3.1.2 结构布置1.平面布置（1）柱网尺寸：根据建筑平面图选择柱网布置方案，确定横向和纵向框架梁的跨度。
框架梁的跨度应为柱子轴线之间的距离。
（2）建筑缝的设置：根据混凝土规范及其它要求进行设置。
（3）次梁的布置。
2.竖向布置框架的层高即为框架柱的长度。
首层层高应取基础顶面到首层梁顶的距离，其余各层层高应取梁顶至梁顶的距离。
3.1.3 主要构件截面尺寸的确定各构件的截面尺寸应满足承载力、刚度及延性要求，并考虑方便施工。
1.框架梁截面尺寸：框架梁的截面尺寸应该根据承受竖向荷载的大小、梁的跨度、框架的间距、是否考虑抗震设防要求以及选用的混凝土材料强度等诸多因素综合考虑确定。
一般情况下，框架梁的截面尺寸可参考受弯构件按下式估算：梁高h=(1/8～1/12)l ，其中l 为梁的跨度。
梁宽b=(1/2～1/3)h 。
在抗震结构中，梁截面宽度不宜小于200mm ，梁截面的高宽比不宜大于4，梁净跨与截面高度之比不宜小于4。
2.框架柱截面尺寸：框架柱的截面形式通常大多为方形、矩形。
柱截面的宽与高一般取层高的1/15～1/20，同时满足25/0l h ≥、30/0l b ≥，l0为柱计算长度。
多层房屋中，框架柱截面的宽度和高度不宜小于300mm ；高层建筑中，框架柱截面的高度不宜小于400mm ，宽度不宜小于350mm 。
办公楼计算书
摘要本设计是办公楼设计。
除建筑设计之外，结构设计是本专业设计的重点，其主要有设计计算书和结构施工图两部分组成。
结构设计主要是竖向荷载作用下的框架内力计算和水平作用下的地震作用、风作用计算，内力组合，梁柱配筋，楼梯计算，基础计算。
本设计竖向荷载作用下的框架计算取一榀框架，4层3跨，用弯矩分配法逐层求得；水平抗震计算采用D值法求得。
求出上述内力后，即可进行内力组合，然后根据内力组合的结果进行梁柱的配筋设计。
最后进行基础设计。
关键词：框架结构、钢筋混凝土、现浇。
第一部分设计条件一、工程名称。
二、建筑设计资料本建筑主要用途办公楼。
采用钢筋砼全现浇框架结构，四层（局部五层），底层层高3.7m，其余各层为3.5m。
本建筑总长为67.5m，总宽为36m，总高为16.2m。
本建筑中的一些构造作法如下：1.墙身做法：墙身为普通机制砖填充墙，M5混合砂浆砌筑。
外墙240mm，内墙200mm。
2.内墙面做法：刷乳胶漆，5mm厚1：0.3：3水泥石灰膏砂浆粉面压实抹光，12mm 厚1：1：6水泥石灰膏砂浆打底。
外墙面做法：1：1水泥砂浆（细砂）勾缝，5mm厚水磨石墙面，10mm厚1：2水泥砂浆粘结层，10mm厚1：3水泥砂浆打底。
3、楼面做法：50mm厚面层，板厚100mm4、屋面做法：油毡防水屋面，二毡三油、热铺绿豆砂一层；冷底子油一道；20mm厚1：2水泥砂浆找平层；100～140mm厚水泥防水珍珠岩块或沥青珍珠岩块保温层；热沥青一道隔气层；捣制钢筋混凝土屋面板。
三、基本数据(一)、工程地质情况(1)、设计标高室内设计标高±0.000，室内外高差300mm。
(2)、地下水位地下水位位于地表下1.0m处。
(3)、土层描述第一层为杂填土，厚度500mm；f k＝60 kN/m2；第二层为亚粘土，厚度1000mm，f k=110 kN/m2；q pk＝15 kN/m2第三层为粘土层，厚度2000m，f k=160 kN/m2；q pk＝25 kN/m2第四层为粘土层，厚度6000mm—13000mm，f k= 80 kN/m2；q pk＝20 kN/m2(二)、抗震要求本工程设计使用年限为50年，抗震设防烈度为六度，设计基本地震加速度0.10g，设计地震分组为第一组，抗震等级为二级，Ⅱ类场地土，近震。
混凝土的结构设计要求规范GB50010-2018-(29279)
《混凝土结构设计规范》GB50010-20102引用标准名录1 《工程结构可靠性设计统一标准》GB 501532 《建筑结构可靠度设计统一标准》GB500683 《建筑结构荷载规范》GB 500094 《建筑抗震设计规范》GB 500115 《民用建筑热工设计规范》GB 501766 《混凝土结构工程施工规范》GB 50×××793 基本设计规定3.1 一般规定3.1.1 混凝土结构设计应包括下列内容：1 结构方案设计，包括结构选型、传力途径和构件布置；2 作用及作用效应分析；3 结构构件截面配筋计算或验算；4 结构及构件的构造、连接措施；5 对耐久性及施工的要求；6 满足特殊要求结构的专门性能设计。
3.1.2 本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用分项系数的设计表达式进行设计。
3.1.3 混凝土结构的极限状态设计应包括：1 承载能力极限状态：结构或结构构件达到最大承载力、出现疲劳破坏或不适于继续承载的变形，或结构的连续倒塌；2 正常使用极限状态：结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。
3.1.4 结构上的直接作用（荷载）应根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009 及相关标准确定；地震作用应根据现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011 确定。
间接作用和偶然作用应根据有关的标准或具体条件确定。
直接承受吊车荷载的结构构件应考虑吊车荷载的动力系数。
预制构件制作、运输及安装时应考虑相应的动力系数。
对现结构，必要时应考虑施工阶段的荷载。
3.1.5 混凝土结构的安全等级和设计使用年限应符合现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153 的规定。
混凝土结构中各类结构构件的安全等级，宜与整个结构的安全等级相同。
对其中部分结构构件的安全等级，可根据其重要程度适当调整。
对于结构中重要构件和关键传力部位，宜适当提高其安全等级。
钢筋混凝土框架结构设计计算书完整版
摘要本设计是武汉地区一大学宿舍楼。
该工程占地40002m，共六层，层高均为3m;结构形式为钢筋混凝土框架结构；抗震要求为六度设防。
本结构设计只选取一榀有代表性的框架（8号轴对应的框架）进行计算。
本设计包括以下内容：一、开题报告，即设计任务，目的要求；二、荷载计算，包括恒荷载，活载，风荷载；三、内力计算和内力组合；四、框架梁柱配筋计算；五、现浇板，楼梯和基础计算；六、参考文献，结束语和致谢。
该设计具有以下特点：一、在考虑建筑结构要求的同时考虑了施工要求及可行性；二、针对不同荷载特点采用多种不同计算方法，对所学知识进行了全面系统的复习；三、框架计算中即运用了理论公式计算又运用了当前工程设计中常用的近似计算方法。
AbstractThis article is to explain a design of a 6-storey-living building in Wuhan. The building is to use frame structure with steel and concrete with the seismic requirements for the minimum security 7.The structural design only selected the framework on the 7th axis for calculation. Throughout the design, it mainly used some basic concept such as the structural system selection, the structure of planar and vertical layout, columns and beams section to determine, load statistics, combination of internal forces, together with the methods of construction and structure.On the preliminary design stage, in order to determine or estimate the structure of layout elements cross-section size, it requires the use of some simple approximate calculation methods, in order to solve the problem quickly and provincially. Therefore, in the designing, the use of a framework structure similar to hand-counting methods, including the role of vertical load under the hierarchical method, the level of seismic shear and D value method to master the basic methods of structural analysis to establish the structure of mechanical behavior of the basic concepts; in the design of the foundation, foundation bearing capacity of soil is an important basis for the design. Bearing capacity of foundation soil is not only related to the nature of soil, but also based on the form and size of upper part. I selected the reinforced concrete foundation which has a better shear capacity and bending capacityKeywords: frame structure, load statistics, combination of internal forces, shear method, carrying capacity1 绪论我所学的专业是土木工程，偏向建筑结构方向，专业的主要课程是力学和结构两大类，注重培养学生侧重于力学理论在结构工程中的应用；可以熟练地对建筑结构进行计算并应用所学的力学理论对计算结果进行分析。
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第二章结构方案选型及平面布置
第一节确定结构体系
一、确定结构体系
本工程采用框架承重,现浇整体式钢筋砼楼板。
第二节截面的确定
二、梁柱截面的确定
1、框架梁
(1、截面高度h
框架梁的高度可按照高跨比来确定,即梁高h=81~121(
L 。
h=81~121(L=8
1~121(×8700=725~1087mm 取h=800mm (2、截面宽度 b=21~31(h=2 1~31(×800=267~400mm 考虑地震区b ≥250mm ,故取b= 350mm
2、次梁
(1、截面高度 h=181~121(L=18
1~121(×8400=467~700mm 取 h=500mm (2、截面宽度 b=21~31(h=2 1~31(×500=166.7~250mm
考虑地震区b ≥250mm ,故取b=250mm
4、框架柱
(1 先按底层柱承受各层楼面的均布活载时的轴力估算截面尺寸
(抗震时不宜小于300mm 矩形截面,三级轴压比[μ]=0.9,各层的重力荷载代表值为12kN/m 2(经验取值
(2由式n F N A
f N
g c τβμ=≤],[得(采用Ⅱ级钢筋,f y =310Mpa ,混凝土采用C30,f c =14.3Mpa
A 底层柱边柱Ac 232214553
.149.05101235.44.83.1mm =⨯⨯⨯⨯⨯⨯≥ 中柱Ac 234258743
.149.0510127.84.83.1mm =⨯⨯⨯⨯⨯⨯≥ 采用正方形柱子,中柱截面高度取
700mm ,边柱截面高度取600mm.
B 标准层柱边柱Ac 231771633
.149.04101235.44.83.1mm =⨯⨯⨯⨯⨯⨯≥ 中柱Ac 233406993
.149.0410127.84.83.1mm =⨯⨯⨯⨯⨯⨯≥ 采用正方形柱子,中柱截面高度取
650mm ,边柱截面高度取550mm.
三、横向框架的跨度和柱高
1、框架的跨度
框架的跨度应取柱形心间的距离。
2、框架底层柱的高度
框架的底层柱高取基础扩大面至二层楼板顶面间的距离。
根据地质资料综合分析,确定基础顶面标高为-0.60,二层板顶的标高为5.2,所以底层柱高应取为5.8m。
3、其余各层柱高
除底层柱外的其余各层柱的柱高均取层高,故本设计其余各层柱高均为4.5m。
四、梁柱线刚度的计算
由地质资料,确定基础顶面离室外地面为600mm 。
由此求得底层层高为
5200+600=5800mm ,各梁柱构件的线刚度如图所示。
在求梁截面惯性矩的时候考虑到现浇板的作用取Ⅰ0=2Ⅰ0(Ⅰ0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩
AB ,BC ,CD 跨梁
m kN E i .1075.87
.818.035.0121243⨯=⨯⨯⨯⨯= 2-5层柱边柱m kN E
i .1008.55.4155.055.012143⨯=⨯⨯⨯⨯
= 中柱m kN E i .1092.95.4165.065.012143⨯=⨯⨯⨯⨯= 底层柱边柱m kN E i .1059.58.5160.060.012143⨯=⨯⨯⨯⨯
= 中柱m kN E i .1035.108.5170.070.012143⨯=⨯⨯⨯⨯=。