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1、 第1章上部结构计算书1.1工程概况1 工程名称：长沙市信德商场2 工程位置：长沙市3 建筑形式：建筑面积13230m2，共7层，高21.0m，每层4.2m.地下室两层，每层高4.2m.4 结构形式：钢筋混凝土框架结构5 基础形式：筏板基础6 基坑支护形式：桩锚支护1.2工程地质及水文地质条件1、东西两侧距离地下室外墙3m即为市政干道，南北两侧距离地下室外墙6m即为市政干道，道路宽均约6m，离道路3m是三层建筑物，基础形式是浅埋条形基础，埋深2.5m.2、场地自然地面平整，地下水位为地表下2.5m。3、岩土层分布及物理力学性质指标：岩土名称平均厚度重度o（g/m3）天然含水量Wo（%）塑性指数
2、IP液性指数IL压缩系数1-2(Mpa-1)压缩模量Es(MPa)粘聚力内摩擦角地基承载力特征值kPa土钉锚固体与土体极限摩阻力标准值qsikkPaC(kPa)(度)粉质粘土6.5019.128.213.00.370.4135.5027.121.020060强风化岩1.5020.335.030.0350120中风化岩5.5020.3100.035.01000 1.3技术条件 (1) 气温 最热月平均29.3，最冷月平均4.7，夏季极端最高40.6,冬季极端最低11.3 (2) 相对温度,最热月平均75% (3) 主导风向,全年为西东风,夏季为东南风,基本风压W0=0.35kN/m2 (4) 雨
3、雪条件，年终雨量1450，日最大降水强度192/d，暴雨降水强度3.3L/S0 .100,最大积雪80。基本雪压0.35kN/m2。(5) 工程地质条件：详见地质勘查报告。(6) 抗震设防： 6度(7) 耐火等级： 二级(8) 建筑物类型： 乙类 (9) 地下水位： 3.0m (10) 建筑使用年限： 50年； 1.4设计依据1 中华人民共和国国家标准：建筑结构荷载规范GB50009-20012 中华人民共和国国家标准：混凝土结构设计规范GB50010-20023 中华人民共和国国家标准：建筑地基基础设计规范GB50007-20024 中华人民共和国国家标准：砌体结构设计规范GB50003-2
4、0015 中华人民共和国国家标准：建筑抗震设计规范GB50011-20016 中华人民共和国国家标准：总图制图标准(GB/T50103 2001)7 中华人民共和国国家标准：房屋建筑制图统一标准(GB/T50001-2001)8 中华人民共和国国家标准：建筑设计防火规范(2001年版)9 中华人民共和国国家标准：民用建筑设计通则(JGJ 37-87) 10 中华人民共和国国家标准：建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）11钢筋混凝土结构设计手册12结构静力计算手册（10）13结构构造资料集 上、下册1.5建筑设计1.5.1建筑物功能与特点室内设计标高，室内外标高相差0.450m。 1 平面
5、设计：建筑物采用坐北朝南，平面布置满足长宽比少于5，横向间距采用9.0m的间距，纵向间距采用8.0m。2 立面设计：该建筑立面为了满足美观需求，外墙面选用瓷面砖饰面，不同分隔区采用不同的颜色区隔。3 防火等级：防火等级为二级，安全疏散距离满足房门至外部出口或封闭楼梯间最大距离小于35m，满足防火要求；室内消火栓设在楼梯走廊两侧,每层两侧设3个消火栓，最大间距18m,满足间距50m的要求。 4 屋面设计：屋面采用平屋顶的形式，坡度为2%，排水方式为外排水。1.5.2工程做法 1 屋面做法（不上人）：厚C30刚性防水层 铺油毛毡隔离层一道 厚挤塑泡沫成品保温层高分子防水卷材一层1.2mm厚 厚1:
6、2.5水泥砂浆找平 水泥炉渣2找坡 120厚钢筋混凝土板（地下室顶板120） 厚纸筋灰石灰打底V型钢龙骨吊顶2 楼面做法：a、楼面：水磨石面层10mm厚（20mm厚1:2.5水泥砂浆找平）120mm厚现浇混凝土结构层20mm厚纸筋灰石灰打底V型钢龙骨吊顶b、卫生间楼面：10mm厚的小瓷砖面层20mm厚1:2.5水泥砂浆找平20mm厚水泥砂浆向地漏找坡120mm钢筋混凝土板高分子防水层卷材一层1.2mm厚涂料两度a、内墙做法：20mm厚水泥砂浆双面抹灰240mm厚浆砌普通砖b、外墙做法：20mm厚水泥砂浆抹灰240厚浆砌普通砖墙10mm厚小瓷砖贴面1.6结构设计1.6.1结构方案选择本工程采用框
7、架结构。框架梁、板、柱全部现浇，构件均采用混凝土；上部砌体结构各层外墙采用普通砖强度为M15,各层内墙采用加气混凝土砌块，强度为；现浇楼梯。本工程框架柱的截面尺寸650mm650mm，主梁截面尺寸为。楼梯：采用板式楼梯，均采用平行双跑楼梯。材料的选择：混凝土:基础梁、板的混凝土采用；上部框架各层梁、柱、板均采用混凝土。钢筋: 上部框架梁、柱的纵向受力钢筋采用HRB400，箍筋采用HRB335；楼板的受力钢筋采用HRB335；基础梁的纵向受力钢筋设计时采用HRB400，箍筋采用HRB335。（GB50011-2001）1.6.2主要构件尺寸设计1 横梁的尺寸：横梁的跨度：L=9000mm，按，取
8、h=800mm。，取b=300mm。故框架主梁截面尺寸为：2 纵梁尺寸：纵梁的跨度：L=8000mm，按，取h=700mm。取b=250mm故次梁截面尺寸：3 柱尺寸：柱的截面尺寸是 构造柱为4 楼板尺寸：楼板为现浇板，均为120mm。（GB50011-2001）1.6.3荷载取值说明1 屋面：活载标准值根椐建筑结构荷载规范GB50009-2001有上人屋面为，不上人屋面为。2 楼面：活载标准值根据建筑结构荷载规范GB50009-2001有商场楼面均布活荷载标准值为。3 楼梯荷载：恒载取值为。活载取值为4 卫生间荷载：活载取值为5 仓库荷载：活载取1.6.4荷载计算1 屋面荷载:(不上人)40
9、mm厚C25刚性防水层 300.04=1.2kN/m2铺油毛毡隔离层一道 0.25kN/m2 25mm厚挤塑泡沫成品保温层 0.20.025=0.125/m2 高分子防水卷材一层1.2mm厚 0.01 /m2 厚1:2.5水泥砂浆找平 200.02=0.4kN/m2水泥炉渣2找坡 140.072=1.008kN/m2 120厚钢筋混凝土板 250.12=3kN/m2 V型钢龙骨吊顶 0.25 /m220mm厚纸筋灰石灰打底 160.02=0.32kN/m2恒载标准值 =6.6 /m2活载标准值 0.5 /m2 2 楼面荷载： 水磨石面层10mm厚 200.03=0.6kN/m2 120mm厚钢
10、筋混凝土现浇板 250.12=3.00 /m220mm厚纸筋灰石灰打底 160.02=0.32kN/m2V型钢龙骨吊顶 0.25 /m2恒载标准值 =4.2N/m2活载标准值 3.5 /m23 卫生间荷载：为简化计算，将卫生间楼面荷载取与楼面荷载一样的。恒载为4.2kN/m2，活载标准值2.5 /m2。4 墙体荷载：在实际中，由于墙中有门、窗，考虑折减，为安全起见，计算荷载时不留有洞口。外墙：20mm厚水泥砂浆双面抹灰 0.020.364.2=0.03kN/m10mm厚小瓷砖贴面 4.20.5=2.1KN/ m240厚浆砌普通砖墙 0.24184.2=18.1KN/ m合计 20.2 KN/
11、m 内墙：20mm厚水泥砂浆抹面（双面） 0.0364.20.022=0.06kN/m 240mm厚浆砌普通砖 0.244.27.5=7.6KN/ m合计 7.7KN/ m女儿墙重：20mm厚纸筋灰石灰抹面（双面） 0.020.360.6=0.004 /m10mm厚小瓷砖贴面 0.60.5=0.3KN/ m 240厚浆砌普通砖 0.24180.6=2.6KN/ m合计 2.9KN/ m1.7 结构设计成果 具体计算由PKPM软件在计算机上完成，由于重点在于地下结构，所以在这只简要插入框架KJ-4内力计算结果、荷载，见图2.1图2.6; 以及基础设计所需的竖向荷载结果，见图2.7. 图2.1弯矩
12、包络图 图2.2 剪力包络图 图2.3 轴力包络图 图2.4 配筋包络图 图2.5 恒载图 图2.6 活载图 图2.7 第一层平面（竖向导荷） 第2章 梁板式筏形基础设计2.1工程概况和设计依据本工程为长沙市信德商场的梁式筏板基础。筏板基础的工程地质条件详见中表1.1。本筏板设计主要依据建筑地基基础设计规范GB50007-2002，混凝土结构设计规范GB50010-2002，高层建筑箱形与筏形基础技术规范JGJ 6-99进行设计。2.2 基础形式的选择本工程中上部柱荷载平均在4599kN，较大，且有两层地下室，持力层处于中风化岩层中，为了便于做地下室时施工，经综合考虑，选择筏板基础，既充分发挥
13、了地基承载力，又能很好地调整地基的不均匀沉降。本工程上部荷载平均在4599kN，较大且不均匀，柱距为9m，较大，将产生较大的弯曲应力，肋梁式筏基具有刚度更大的特点，可以很好的抵抗弯曲变形，能够减小筏板厚度，更适合本工程。2.3基础底面积的确定 地基承载力验算采用标准组合，地下室柱下荷载标注组合由PKPM导出的，即 表2.1 竖向导荷柱号 荷载（KN)柱号 荷载（KN）柱号 荷载（KN）柱号 荷载（KN)柱号荷载（KN）合力A12219B13261C13056D13578E1265414768A23357B24512C24113D24813E2354920344A33133B34216C3435
14、7D34526E3317924176A43142B44230C44354D44496E3320319431A53193B54255C54096D55419E5454521508A62553B63513C63045D63672E6271615499合力1759723987230212650419846110955 基底面积： 修正后的地基承载力特征值（持力层）： b=0.3 d=1.5 =20.3KN/ m 符合条件，满足要求。基础内力计算采用基本组合，地下室的柱荷载基本组合是由PKPM导出的，即 （2.1）其中：恒载，活载。地下室（柱与基础相交处）基本组合下竖向荷载见表2.1。 表2.2 竖向
15、导荷柱号 荷载（KN)柱号 荷载（KN）柱号 荷载（KN）柱号 荷载（KN)柱号荷载（KN）合力A12703B14014C13779D14408E1323718141A24125B25633C25158D26009E2436625291A33864B35287C35449D35657E3391924176A43876B45306C45446D45624E3395424206A53936B55334C55134D56852E5569226948A63118B64334C63762D64605E6339219211合力2162229908287283315524560137973 由柱网荷载图可得
16、柱的总荷载为：=137973KN其合力作用点偏心距为：经计算由于柱荷载在x，y方向偏心距分别为：（x方向0.3m，y方向0.5m），则x方向外挑0.6m，y方向外挑1m。 故筏板基底面积为：A=地下室外墙取300mm的混凝土墙，则墙自重为：于是可得到计算基底面积：满足要求。基底净反力2.4持力层的选择及筏板、基梁尺寸确定由于地下室的高为8.4m，所以选择基础埋深8.4m,应该选择持力层为中风化岩层，该中风化岩层承载力特征值为。地基基础设计规范GB5007-2002中5.3.2规定，梁板式筏基底板的板格应满足受冲切承载力的要求，梁板式筏基的板厚不应小于300mm，且连续板板厚与板格的最小跨度之比
17、不宜小于1/50，故取板厚400mm。本筏板基础基础混凝土强度为C30，并下设100mm厚C15素混凝土垫层；基梁高按跨度的估算，宽度按高度的估算，故横梁尺寸取为600mm1300mm，纵梁尺寸为600mm1300mm。因为地基承载力满足要求，所以基础实际埋深为10.2m。2.5 基础底板内力计算由混凝土结构设计规范（GB50010-2002），四边支承的混凝土板应按下列原则进行计算：.当长边与短边长度之比小于或等于2.0时，应按双向板计算；.当长边与短边长度之比大于2.0，但小于3.0时，宜按双向板计算；当按沿短边方向受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋；.当长边与短边长度
18、之比大于或等于3.0时，可按沿短边方向受力的单向板计算。本设计按照板的边界条件的不同，把板分成不同的类型，如图2.8。.按照双向板设计。图2.8 梁板式筏形基础平面图 双向板荷载传导原理：地基净反力首先传导于筏板底板上，这里假设地基净反力是均匀作用在筏板板底；筏板再将荷载传导至主梁：主肋梁将荷载传至上部柱底，同上部结构导下来的荷载平衡。本筏板基础中底板被主基梁分割为若干双向板，基础底板可近似按照倒置的双向多跨连续板承受地基净反力的作用来计算。作用在基础梁上的荷载按板角45度线的受荷面积来划分，基梁分别承受来自板分配梯形荷载和三角形荷载。 双向板的计算方法：双向板的计算是按照弹性理论的弹性阶段计
19、算方法来计算，并且考虑了双向交叉板带在板中心处挠度相等的位移条件，根据双向板的长宽比查弯矩分配系数表得到双向板两个方向的跨中弯矩；对于支座弯矩则根据双向板的长宽比查地基净反力分配系数表得到地基净反力分配到两个方向上的均布荷载和，再采用连续板的计算方法计算内力。本设计采用查双向板系数的方法来确定筏板在纵横方向分担的地基反力。统一取横向为x方向，纵向为y方向，具体计算过程如下：、区格的板B1边界约束如图2.9所示： 图2.9 B1的尺寸及边界条件 查双向板系数表得 ： 、区格板B2边界约束如图2.10所示： 图2.10 B2的尺寸及边界条件 查双向板系数表得： 、区格板B3边界约束如图2.12 图
20、2.12 B3的尺寸及边界条件 查双向板系数表得： 、2区格板B4边界约束如图2.13所示： 图2.13 B4的尺寸及边界条件查双向板系数表得： 支座弯矩 由于地基梁的影响，应该对计算的支座反力进行调整，为简化计算，本设计的调整方法是：取支座处较大的弯矩进行调整，调整时按下述公式 进行调整。2.6基础梁内力计算2.6.1柱节点荷载的分配 肋梁式筏型基础的梁可以按照十字交叉梁来设计，将地基梁看成无限长梁和半无限长梁，上部结构柱荷载按以下方式分配在地基梁上：（1） .内柱荷载分配， (2.4)其中，； 基础宽度，； 文克尔地基模型中的弹性特征系数； 基础横截面的惯性矩，； 地基基床系数取,=； 混
21、凝土弹性模量，取。按照上式将内柱荷载分配到梁上，如表2.2。 表2.3 内柱荷载分配内柱柱荷载(KN)(KN)(KN)B256332816.52816.5B352872643.5 2643.5B453062653.02653.0B553342667.02667.0C251582579.02579.0C354492724.52724.5C454462723.02723.0C551342567.02567.0D260093004.53004.5D356572828.52828.5D456242812.02812.0D568523426.03426.0.（2） 边柱荷载分配， (2.5)按照上式将边
22、柱荷载分配到梁上，如表2.3。表2.4 边柱荷载分配边柱柱荷载（KN）(KN)(KN)A241253300825A338643091.2772.8A438763100.8775.2A539363148.8787.2B643343467.2866.8C637623009.6752.4D646053684.0921.0E243663492.8873.2E339193135.2783.8E439543163.2790.8E556924553.61138.4D144083526.4881.6C137793023.2755.8B140143211.2802.8（3）角柱荷载分配， (2.6)按照上式将角
23、柱荷载分配到梁上，如表2.4。表2.5 角柱荷载分配角柱柱荷载（KN）(KN)(KN)A127031351.51351.5A631181559.01559.0E32371618.51618.5E63392 1696.01696.02.6.2地基梁内力计算 基梁承受板传导过来的荷载。由于是双向板，故在不同的板区格，梁会承受双向板按45度线面积分配的三角形荷载和梯形荷载。由于结构上部为5层框架结构，整体刚度较大，因此首先采用倒楼盖法计算在板荷作用下并且考虑上部柱荷载平衡的基梁内力。在肋梁节点处的上部柱荷载应考虑柱荷载在不同方向上的分配，计算时取上部荷载在相应方向上的分配值。对于倒楼盖法，通过将支座
24、反力与对应支座分配后上部柱荷载的差值平均分配到调邻跨内，作为梁荷调整值加在原始梁荷上，再计算在调整后梁荷作用下支座反力与分配后上部柱荷载的差值，直到二者相差小于5%为止。为了计算方便，将跨数相同的梁，荷载相差不大的梁归并，同类梁中取荷载最大的梁进行内力计算，归并后的地基梁分布图如图2.2。 图2.14 地基梁归并图 当反力误差大于5%时，需要进行调整，调整采用倒梁法进行：（1） 根据初步选定的柱下条形基础尺寸和作用荷载，确定计算简图；（2） 计算基底净反力及分布，按刚性梁基底反力线性分布进行计算；（3） 用弯矩分配法或弯矩系数法计算弯矩和剪力；（4） 调整不平衡力，由于上述假定不能满足支座处静
25、力平衡条件，因此应通过逐次调整消除不平衡力：对边支座: 对中间支座： 其中：不平衡均布力，KN/m； 边跨长度，m； i支座左、右跨长度，m。 （5） 继续用弯矩分配法或弯矩系数法计算内力，重复步骤4，直至不平衡力在计算容许范围内；（6） 将逐次计算结果叠加，得到最终内力分布。1. JL-1内力计算JL-1荷载是由 轴之间传来的三角形形荷载，其最大值为 将三角形荷载化为等效荷载表2.6 JL-1内力计算支座A1B1C1D1E1柱荷载Di1315.5802.4755.8881.61618.5支反力R11340.5820.64739.3895.31580.8Di-R125.0-18.216.5-1
26、3.737.7误差1 %1.92.22.11.62.3最终的弯矩包络图和剪力包络图如图2.15图2.15 JL-1最终的弯矩包络图和剪力包络图2. JL-2内力计算JL-2荷载是由 轴之间传来的三角形荷载， 轴传来的三角形荷载最大值为将三角形荷载化为等效荷载JL-2计算方法和JL-1一样，列于表2.7。表2.7 JL-2内力计算支座A6B6C6D6E6柱荷载Ci1559866.8752.49211696支反力R11545.1890.0733.6945.91680.5Ci-R113.9-23.218.8-24.915.6误差1 %0.892.62.53.30.91JL-2最终的弯矩包络图和剪力包
27、络图如图2.16图2.16 JL-2最终的弯矩包络图和剪力包络图3. JL-3内力计算JL-3荷载是在（2）（3）（4）（5）轴的三角形荷载，其最大值为 将三角形荷载化为等效荷载 表2.8 JL-3内力计算支座ABCDE柱荷载Ci790.02695.02648.43017.8896.6支反力R1789.32707.32626.93039.7882.2Ci-R10.7-12.321.521.914.4误差1 %0.090.460.810.731.60JL-3最终的弯矩包络图和剪力包络图如图2.17图2.17 JL-3最终的弯矩包络图和剪力包络图4. JL-4内力计算JL-4荷载是由(D)(E)
28、轴之间传来的梯形荷载，其最大值为 将梯形荷载化为等效荷载 表2.9 JL-4内力计算支座1E2E3E4E5E6E柱荷载Ci1618.53492.83135.23163.24553.61696.0支反力R11584.03541.43119.23155.04593.81665.8Ci-R134.5-48.6-16.08.2-40.230.2误差1 %2.101.300.510.260.881.78JL-4最终的弯矩包络图和剪力包络图如图2.18 图2.18 JL-4最终的弯矩包络图和剪力包络图. JL-4内力计算5. JL-5荷载是由（B）（A）之间传来的梯形荷载，其最大值为 将梯形荷载化为等效荷
29、载 表2.10 JL-5内力计算支座1A2A 3A 4A 5A6A柱荷载Ci1311.53300.03091.23100.83248.81459支反力R11261.33414.33071.13054.23328.41421.1Ci-R150.2-114.320.146.6-79.634.9误差1 %3.803.460.651.502.452.39JL-5最终的弯矩包络图和剪力包络图如图2.19 图2.19 JL-5最终的弯矩包络图和剪力包络图. JL-5内力计算6. JL-6内力计算JL-6荷载是在（B）（C）（D）之间传来的梯形荷载，其最大值为 将梯形荷载化为等效荷载 表2.11 JL-6内
30、力计算支座123456柱荷载Ci2033.52800.02732.02729.32886.72116.8支反力R11974.32882.82709.42703.92974.32053.9Ci-R159.2-82.822.625.4-87.662.9误差1 %2.912.960.830.933.032.97 JL-6最终的弯矩包络图和剪力包络图如图2.20 图2.20 JL-6最终的弯矩包络图和剪力包络图. JL-6内力计算2.7设计参数验算2.7.1验算底板受冲切承载力梁板式筏板基础的底板厚为400mm，板底有100mm素混凝土垫层，因此取钢筋合力点至近边的距离，则。混凝土为C30：验算底板受
31、冲切承载力的示意图如图2.21所示。 按照建筑地基基础设计规范（GB50007-2002），需要满足： (2.10)式中：-作用在图上阴影部分面积上的地基土平均净反力设计值 图2.21 -基础底板冲切破坏锥体的有效高度 -混凝土轴心抗压强度设计值 -冲切破坏锥体斜截面的上边长与下边长的平均值 由GB50007-2002 8.4.5条式8.4.5-2当底板区格为矩形双向板时，底板受冲切所需的厚度h0按下式计算： (2.12)-计算板格的短边和长边的净长度； p-相应于荷载效应基本组合的地基土平均净反力设计值。（2)双向板板格（9000mm8000mm），代入数据有： 当时，取所以该双向板板格内筏
32、板厚度满足抗冲切要求。2.7.2验算底板斜截面受剪承载力按建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）需满足： （2.13）验算底板斜截面受剪承载力的示意图2.22(1).对双向板区格（6600mm6000mm)内底板进行斜截面抗剪验算 图2.22 所以双向板区格（80000mm9000mm)内底板板厚满足抗剪承载力要求。 2.7.3验算基础梁斜截面受剪承载力对于基础梁：基础梁应该满足： (2.14) 从基础梁的内力图上可以查出：基础梁最大剪力 V=1841.54kN所以基础梁所选的截面满足梁斜截面抗剪承载力要求。 2.7.4 局部受压承载力验算根据建筑地基基础设计规范GB 50007-2002.梁板式筏基的基础梁除满足正截面受弯及斜截面受剪承载力外，尚应按现行混凝土结构设计规范GB 50010 有关规定验算底层柱下基础梁顶面的局部受压承载力。根据混凝土结构设计规范GB 50010 7.8.1 ，其局部受压区的截面尺寸应符合下列要求 (2.15) 只需验算竖向轴力最大值即可，即，计算示意如图2.23。 图2.23 局部受压计算示意图C30混凝土，