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1、第五章 结 构5.1 设计依据5.1.1本设计所提供的工艺、建筑和各专业的平、立、剖面图以及相关技术资料。5.1.2 建筑物的结构安全等级为二级；结构的设计使用年限为50年；建筑物类别为丙类，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度之为0.05g，设计地震分组为第一组，设计特征周期值Tg=0.35s；单层厂房的抗震等级为四级，框架的抗震等级为四级。5.1.3 现行的设计规范、规程：建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-2001建筑结构荷载规范（2006版）GB50009-2001混凝土结构设计规范GB50010-2002钢结构设计规范GB50017-2003建筑抗震设防分类标准GB5022
2、3-2008建筑抗震设计规范（2008年版）GB50011-2001建筑地基基础设计规范GB50005-2002门式钢架轻钢结构房屋钢结构技术规程CECS102：2002全国民用建筑工程设计技术措施结构分册采用的计算机软件名称：中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部STS、SATWE及JCCAD结构设计软件；北京理正软件设计研究院的理正工具箱。5.1.4 场地工程地质勘察报告根据无锡市建筑设计研究院有限责任公司提供的中国船舶重工集团公司第七二研究所-特种厂房扩建项目工程岩土工程勘察报告，工程编号：09075。5.2.建设地区的气象、地质条件5.2.1 基本风压：0.45kN/m2（50年一遇）
3、，地面粗糙度为B类。5.2.2 基本雪压：0.40kN/m2（50年一遇)。5.2.3 最大冻土深度：本场地为非冻土地区。5.2.4 建厂地区的工程地质、水文地质概况：拟建场地位于位于七二研究所院内原特种厂房的东面，新建自备水厂的南面，地面标高一般在2.933.96m（1985国家高程系统）。经勘察查明，拟建场地在勘探深度内全为第四纪冲积层，属长江中下游冲积。在 30m 深度范围内所揭露的土层，按其沉积环境、成因类型，以及土的工程地质性质，土层自上而下分为5大层，7个亚层。现根据钻探结果，对拟建场地内各土层的土性特征描述如下： 杂填土：杂灰黄色，上部为含植物根茎的耕表土，结构松散。层厚一般为1
4、.003.00m，层底标高一般为2.750.42m。 淤泥质粉质粘土层：灰黑色，软流塑状态，局部含泥炭，干强度、韧性低，工程特性差。层厚为0.80m3.60m，层底标高为1.01-2.11m。a1-21.78MPa ，属高压缩性土。 粉质粘土层：灰黄色，可塑状态，含铁锰结核，土质较均匀，切面有光泽，干强度、韧性高，工程特性一般。层厚一般为 1.203.90m，层底标高一般为-2.14-4.67m。a1-2=0.25MPa ，属中等压缩性土。 粉质粘土层：灰色，可塑状态，切面稍有光泽，干强度、韧性中等，工程特性一般。层厚一般为0.802.50m，层底标高一般为-3.44-5.47m。a1-2=0
5、. 30MPa ，属中等压缩性土。 淤泥质粉质粘土夹粉土层：灰色，软塑流塑状态，含淤泥质、云母碎屑，局部夹粉土团块，无光泽，摇震反应不明显，干强度、韧性低，工程特性差。层厚一般为1.203.90m，层底标高一般为-2.14-4.67m。a1-2=0.49MPa ，属中等偏高压缩性土。 粉质粘土粘土层：灰黄色，硬塑状态为主，局部坚硬状态，含铁锰结核，切面光滑，干强度、韧性高，工程特性良好。层厚一般为11.9012.80m，层底标高一般为-19.90-20.73m。a1-2=0.17MPa ，属中等偏低压缩性土。 粉质粘土层：青灰色，可塑状态，切面稍有光泽，干强度、韧性中等，工程特性一般。该层未穿
6、透，揭露厚度为6.90m。a1-2=0.29MPa 属中等压缩性土。地下水：（1）拟建场地在勘察深度范围内对基坑工程有直接影响的地下水主要为赋存于上部杂填土中的地表浅层上层滞水潜水含水层。勘察期间，采用挖坑法测得拟建场地（1）层填土中的稳定水位约为 1985 国家高程 2.00m 左右。地下水主要靠大气降水及地表径流补给，并随季节、气候变化而上下浮动，正常年变幅在0.50m左右。本场地最高洪水位标高3.05m左右。拟建场地内及其附近无污染源。根据区域水文地质资料，本场地地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋有弱腐蚀，对钢结构具有弱腐蚀性。液化判别：根据土层情况，拟建场地内埋深20
7、米以内无饱和粉土、粉砂层存在。所以本工程不需要进行液化判别。抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度之为0.05g，设计地震分组为第一组，场地类别为类，特征周期Tg=0.35s。属于可进行建设的一般场地。本工程拟建场地内无特殊地质条件。5.3施工条件本工程拟建建筑物分为二个部分，一部分为厂房，两跨单层排架，共有两个单元：1319轴为第一结构单元，由于该单元的场地需进行管线改造，故尔后建；2030轴为第二结构单元，先建。另一部分为试验办公用房，框架结构，共分为两个结构单元：1319轴为第一结构单元，因同样原因后建；2030轴为第二结构单元，先建。特种船舶厂房及配套设施扩建项目排架厂房部分，采用钢筋
8、混凝土柱、轻钢结构屋盖；特种船舶厂房及配套设施扩建项目框架试验办公用房部分为现浇钢筋混凝土框架结构。由于本项目结构单元较多，在施工方面，需要一个协调能力强的施工单位，且在钢结构制作和安装亦有较强能力的施工单位。5.4结构设计本工程包括两个部分：特种船舶厂房及配套设施扩建项目排架厂房及特种船舶厂房及配套设施扩建项目框架试验办公用房。5.4.1结构选型5.4.1.1特种船舶厂房及配套设施扩建项目排架厂房根据功能划分及使用空间的需求，厂房共分为两个结构单元：1319轴为第一结构单元，2030轴为第二结构单元；结构类型为两跨单层排架结构。室内0.000相当于地质报告中绝对标高3.750m，室内外高差0
9、.150m。排架部分第一结构单元总长36m，第二结构单元总长54m，均采用现浇钢筋混凝土柱，轻钢结构屋盖，跨度：两跨均为21.0m，柱距6.0m，柱顶标高为13.08m。屋面设跨度为21.0m的钢梁，C型檩条，上铺0.6mm压型钢板，并在压型钢板下设置50厚玻璃纤维保温棉，坡度为7.5%。厂房内每跨各设置一台30/5t桥式吊车，轨顶标高均为9.9m。在车间中部设上下柱间支撑，两端部设上柱支撑，两端开间屋盖处设横向水平支撑及纵向水平支撑。排架部分的荷载取值：楼层房间名称活荷载取值()底层生产车间10.0屋顶不上人屋面0.35.4.1.3特种船舶厂房及配套设施扩建项目框架试验办公用房根据功能划分及
10、使用空间的需求，试验办公用房共分为两个结构单元：1319轴为第一结构单元，2030轴为第二结构单元；结构类型为单跨框架结构。室内0.000相当于地质报告中绝对标高3.750m，室内外高差0.150m。第一结构单元共三层，底层层高为5.1m，二、三层层高均为3.3m，横向开间6.0m，总长38.6m，纵向进深为一跨，跨度6.7m；第二结构单元共三层，底层层高为5.1m，二、三层层高均为3.3m，横向开间6.0m，总长53.4m，纵向进深为一跨，跨度6.7m。框架与排架间设置100mm宽的伸缩缝。框架部分均采用现浇钢筋混凝土结构，楼屋盖均为梁板式。框架部分荷载取值：楼层房间名称活荷载取值()底层配
11、件存放5.0二、三层试验室2.5卫生间4.0走廊2.5疏散楼梯间3.5屋顶不上人屋面0.55.4.2基础形式根据拟建场地地基土分布特征，拟建建筑物采用独立桩承台基础，桩基为400直径的预应力混凝土管桩，桩长为12米，桩端持力层为层粉质粘土粘土，桩极限承载力1300KN。框架和排架结合部分，采用联合承台。承台埋深为1.60m，基础混凝土采用C30，基础垫层混凝土采用C15，受力钢筋采用HRB400，分布钢筋采用HPB225。5.4.3伸缩缝、沉降缝和抗震缝设置情况本工程采用了两种不同的结构形式（排架和框架），故在框架与排架的相连部分，设置净宽度为100mm的伸缩缝。排架部分结构形式的长度在规范允
12、许不设缝的范围内，且结构体形规则，结构形式简单，故仅在一、二期施工段交接处设置100mm的伸缩缝；框架部分则在一、二期施工段交接处设置100mm的伸缩缝。5.4.4主要结构材料、主要结构构件的断面尺寸5.4.4.1主要结构材料混凝土：基础垫层的混凝土强度等级为C15，基础、排架柱和框架梁板柱等承重构件的混凝土强度等级均为C30，其余构造柱等非承重构件的混凝土强度等级均为C25。钢筋：HRB400级，应符合钢筋混凝土用热轧带肋钢筋(GB1499)的有关规定；HPB235级，应符合钢筋混凝土用热轧光圆钢筋(GB13013)的有关规定。墙体：排架墙采用MU10轻质混凝土砌块，Mb7.5混合砂浆砌筑。
13、框架填充墙在0.000以下采用MU15实心混凝土砌块，M10水泥砂浆砌筑；0.000以上采用MU10轻质混凝土砌块，Mb7.5混合砂浆砌筑。型钢、钢板、钢管的等钢构件采用Q235B。焊条：E43(用于HPB235级钢筋、Q235焊接)；E50(用于HRB400级钢筋、Q345焊接)。5.4.4.2结构构件尺寸排架部分（主要构件）：边柱：下柱矩形截面4001000mm，上柱矩形截面400500mm；中柱：下柱矩形截面4001000mm，上柱矩形截面400600mm；抗风柱：矩形截面400600mm；钢梁：bhttw=250(400750)1012mm；屋面檩条：C22070202.5mm。框架部
14、分（主要构件）：框架柱：400450mm，400550mm；框架梁：250750mm，250550mm，300550mm；次梁：250500mm，250350mm；楼板： 120mm。5.4.5本工程在使用功能、生产对结构设计暂无特殊要求。5.4.6本工程采用目前通用的成熟的设计方法，没有采用新技术、新结构、和新材料等。5.4.7预制构件的选型吊车梁：选用图集钢吊车梁(2003年合订本)(SG520-12)。吊车梁轨道联结及车挡：选用图集吊车梁轨道联结及车挡（适用于钢吊车梁）05G525。柱间支撑：选用图集柱间支撑05G336。5.4.8本工程为普通工业厂房，设计和施工均无特殊原则和方案。5.
15、5需要说明的问题厂房内现按每跨各设置一台30/5t桥式吊车设计，考虑持续发展，同时按一台50/10t桥式吊车进行了验算。本项目共分二期施工，2030轴为一期，1319轴为二期，且本项目又与已建建筑特种船舶厂房及配套设施接邻，故施工周期较长，且须采取措施减少对已有建筑的影响，希望建设单位与施工单位进行协调和配合，做好这方面的施工组织设计。5.6结构附图详见各层结构平面布置图。5.7结构整体分析整体分析计算采用中国建筑设计研究院编制的结构平面计算辅助设计软件PMCAD、框排架结构计算机辅助设计软件PK、结构空间有限元设计分析软件SATWE、钢结构CAD软件STS，主要计算结果如下：特种船舶厂房及配
16、套设施扩建项目排架厂房部分：排架结构抗震等级为四级。钢梁应力比作用弯矩与考虑屈曲后强度抗弯承载力比值平面内稳定应力比平面外稳定应力比比值0.730.490.62按门式钢架轻钢结构房屋钢结构技术规程(CECS102：2002)的要求钢梁（恒+活）挠度挠度值(mm)挠度与跨度比允许值绝对挠度47.61/4391/180相对挠度47.61/4401/180按门式钢架轻钢结构房屋钢结构技术规程(CECS102：2002)的要求风荷载作用下的柱顶水平位移水平位移值(mm)位移与柱高度比允许值边柱3.01/47091/400中柱3.01/52961/400按钢结构设计规范(GB50017-2003)的要求
17、吊车水平荷载作用下的吊车梁顶面水平位移水平位移值(mm)位移与柱高度比允许值边柱6.31/15781/1250中柱6.11/16301/1250按钢结构设计规范(GB50017-2003)的要求（2）特种船舶厂房及配套设施扩建项目框架试验办公用房：框架抗震等级均为四级，周期折减0.75。表一：第一结构单元1319轴：前三周期结构自振特性振型号一二三扭转周期与第一平动周期之比周期(s)0.85010.83250.7515特征平动系数1.00平动系数0.96扭转0.960.8840风荷载层间位移值位移(mm)最大层间位移与平均层间位移比基底总剪力(kN)基底总弯矩(kNm)X方向1.101/463
18、81.0070.7614.5Y方向5.601/8671.06396.13451.4地震作用层间位移值规范限制值位移(mm)最大层间位移与平均层间位移比基底总剪力(kN)基底总弯矩(kNm)X方向3.191/15881.01193.351894.42X双向3.201/15871.01Y方向3.021/14811.16192.711899.12Y双向3.021/14801.16地震作用与总重量之比结构计算总重W（kN）9588.862.02%2.01%表二：第二结构单元2030轴：前三周期结构自振特性振型号一二三扭转周期与第一平动周期之比周期(s)0.95470.89200.8502特征平动系数1
19、.00平动系数0.97扭转0.970.8905风荷载层间位移值位移(mm)最大层间位移与平均层间位移比基底总剪力(kN)基底总弯矩(kNm)X方向0.911/56231.0089.8942.2Y方向5.931/7661.15704.67377.8地震作用层间位移值规范限制值位移(mm)最大层间位移与平均层间位移比基底总剪力(kN)基底总弯矩(kNm)X方向3.681/13811.01356.783490.78X双向3.681/13801.01Y方向3.261/13771.17372.043694.60Y双向3.261/13751.17地震作用与总重量之比结构计算总重W（kN）20081.941.78%1.85%