...wd......wd......wd...高層賓館構造選型設計一、工程概況為適應城市開展的需要，擬在太原市區某地段內興建規模為400間客房的高層賓館一座。總建筑面積為33000㎡，以適應旅游、商務、會議的需要。該賓館標準不低于三星級酒店標準，占地約15000㎡。規劃要求建筑退讓東側道路紅線不得小于10米，退讓南側道路紅線不得小于15米;建筑密度不大于0.4，建筑容積率不大于3，綠地率不小于0.3;做好場地的環境設計，組織好交通、人流;規劃布局功能分區合理;滿足無障礙設計要求;配建停車位，其中地下停車位不少于總停車位的三分之二。包括公共，餐飲，康樂，管理及客房局部，在總圖中須布置全部用地范圍內之內容，以及道路、綠化、停車場地劃分以及、鍋爐房、空調機房等設備用空間的布局。建筑基地位于太原市重要地段，緊鄰居住小區以及商業區，周圍商業氣氛強烈。要求工程功能完善，造型優美，創造都市環境。同時考慮建筑環保、節能方面的技術應用。規劃建筑退讓東南側道路紅線15m，西南側道路紅線10m。本次設計對該方案進展構造選型，根據任務書要求，建筑設計概況如下：占地面積為15000㎡，總建筑面積為30771.97㎡，建筑密度0.228，建筑容積率2.05，綠化率30.6％。建筑主體為21層，總高度為90.1m，裙房共3層，層高5.7m，標準層主體18層，層高3.6m。標準客房數310間，雙套間30間，三套間10間。標準客房進深7.2m，開間3.9m。二、房屋適用高度和高寬比1、確定抗震設防烈度抗震設防烈度是按國家規定的權限批準作為一個地區抗震設防依據的地震烈度，一般情況，取50年內超越概率10%的地震烈度。建筑所在地為山西省太原市，根據《建筑抗震設計標準》〔GB50011-2010〕確定太原市抗震設防烈度為8度，地震加速度值為0.20g。2、房屋適用高度初步擬定建筑構造體系為框架-剪力墻構造，根據太原市為8度抗震設防，查表1得此類A級高級鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度為100m。該酒店高度為90.1m，符合規定要求。查表2得此類A級高級鋼筋混凝土高層建筑的最大高寬比為5。該酒店寬度為29.33m，高寬比為3.07，符合規定要求。表1A級高度鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度(m)構造體系非抗震設計抗震設計6度7度8度9度0.20g0.30g框架7060504035—框架-剪力墻1501301201008050剪力墻全部落地剪力墻1501401201008060局部框支剪力墻1301201008050不應采用筒體框架-核心筒1601501301009070筒中筒20018015012010080板柱剪力墻11080705544不應采用表2鋼筋混凝土高層建筑構造適用的高寬比構造體系非抗震設計抗震設防烈度6度、7度8度9度框架543—板柱—剪力墻654—框架—剪力墻、剪力墻7654三、構造體系的選擇高層建筑構造設計應與建筑、設備和施工密切配合，并積極采用新技術、新工藝和新材料,提高建筑的安全適用性、技術先進性、經濟合理性。高層建筑構造設計時應重視構造選型和構造，擇優選擇抗震及抗風性能好而經濟合理的構造體系與平、立面布置方案，并注意加強構造連接。在抗震設計中，應保證構造整體抗震性能，使整個構造有足夠的承載力、剛度和延性。1、高層建筑構造選型應根據房屋高度、高寬比、抗震設防類別、抗震設防烈度、場地類別、構造材料和施工技術條件等因素，并應滿足建筑使用功能要求滿足建筑造型藝術的要求、適應未來開展與靈活改造的需要，選用適宜的構造體系。2、高層建筑構造體系直接影響抗震性能，構造選型應滿足以下要求：a、應具有必要的承載能力、剛度和變形能力。b、應防止因局部構造或構件的破壞而導致整個構造喪失承受重力荷載、風荷載和地震作用能力；應防止連續倒塌。c、構造的豎向和水平布置宜具有合理的剛度和承載力分布，防止因局部突變和扭轉效應而形成薄弱部位。d、宜具有多道抗震防線。考慮到多方面的因素，初步確定該賓館采用框架-剪力墻構造，以下是框架-剪力墻構造的特點。框架-剪力墻構造體系〔簡稱框剪構造〕，是在框架體系的根基上增設定數量的橫向和縱向剪力墻所構成的雙重受力體系。將框架體系和剪力墻體系結合起來，取各自長處，能為建筑提供較大的平面使用空間，可以充分利用樓梯間、電梯井、管道井等墻體座位抗側力構件，具有良好的抗震性能，因而這種構造體系已經在高層建筑中得到了廣泛的應用。建筑形體設計按照《高層建筑混凝土構造技術規程》〔JGJ3-2010〕、《建筑抗震設計標準》〔GB50011-2010〕的規定，建筑平面形狀應盡量規則、對稱，并有良好的整體性，均勻變化，震害調查及力學分析說明，建筑平、立面外形尺寸突變處、由于應力集中都容易產生比擬嚴重的震害。本建筑平面為規則的平面，有利于抗震、抗風。1、平面設計：該建筑中L=104.06m，B=29.33m,L/B=3.54,符合要求。建筑平面見圖1：圖1建筑首層平面圖2、立面設計：建筑的立面宜簡單、對稱，豎向形體規則、均勻，防止有過大的外挑和收進。抗震設計時，當構造上部樓層收進部位到室外地面的高度H1與房屋高度H之比大于0.2時，上部樓層收進后的水平尺寸B1不宜小于下部樓層水平尺寸B的75%。該建筑中H1=18.9m，H=90.1m，H1/H=0.21＞0.2，符合要求。B1=17.6m，B=19.34m，B1/B=91%，符合要求。立面簡單，對稱，在地震時較不容易破壞，容易采取抗震構造措施和進展細部處理。建筑立面見圖2：圖2建筑立面圖五、構造布置構造體系確定后，應當密切結合建筑設計進展構造總體布置，使建筑具有良好的造型和合理的傳力路線。構造的總體布置，是指其對高度、平面、立面和體型的選擇，除應考慮到建筑使用功能、建筑美學要求外，在構造上應滿足強度、剛度和穩定性要求。地震區的建筑，在構造設計時，還應保證建筑具有良好的抗震性能。設計要到達先進合理，首先取決于清晰合理的概念，而不僅依靠力學分析來解決。確定構造布置方案的過程就是一個構造概念設計的過程。1框架柱的布置a、柱網的布置滿足建筑功能的要求b、柱網的布置與建筑隔墻布置相協調，將柱子設在縱橫墻穿插點上，盡量減少c、柱網對建筑適用功能的影響d、柱網布置規則、整齊、間距適中，傳力體系明確，構造受力合理e、柱網布置便于施工表3框架-剪力墻構造的抗震等級抗震設防烈度6度7度8度9度構造高度〔m〕≤60＞60≤2425～60＞60≤2425～60＞60≤2425～60框架四三四三二剪力墻三三二二一一查表3可得構造的抗震等級為一級柱子的尺寸：混凝土強度選用C35①初估柱子的軸向力NcNc=γG·ω·S·Ns·β1·β2式中γG——分項系數，取為1.25；ω——單位面積自重，取12～14kN/m2;S——柱的樓面負載面積，m2;Ns——截面以上樓層數；β1——考慮角柱的影響系數，抗震等級為一級、二級設計角柱時取1.3，其余情況取1.0；β2——由于水平力使9軸力增大的系數，進展非抗震設計、6度及7度設計時取1.05；8度抗震設計取1.1；9度抗震設計取1.2。NC=γG·ω·S·NS·β1·β2=1.25x12x45.12x21x1.3x1.1=20324.30.kN②初估柱截面面積Ac〔a〕僅有風荷載作用或抗震等級為四級時N=〔1.05～1.1〕Nc；Ac≥N/fc〔b〕有地震作用，抗震等級為一~三級時N=〔1.1～1.2)Nc抗震等級為一級時，Ac≥N/0.65fc；抗震等級為二級時，Ac≥N/0.75fc；抗震等級為三級時，Ac≥N/0.85fc。式中，Nc——柱組合的軸向力設計值；Ac——柱截面全面積；fc——柱混凝土抗壓強度設計值；柱截面面積Ac確定后即可估計柱邊長尺寸。N=1.1NC=22356.7344kNAC=N/〔0.65fC〕=2.06m2柱子尺寸估算為：1.44mx1.44m2剪力墻的布置應遵循“均勻、對稱、分散、周邊〞的原則，其中，均勻、分散是要求剪力墻的片數多，，且每片的剛度不要太大，在樓層平面內均勻不開。對稱，周邊是高層建筑抵抗扭轉的要求。假設平面內對稱布置剪力墻有困難，則可以調整有關部位剪力墻的長度和厚度，使框架剪力墻構造體系的抗側剛度中心與質量中心盡量接近，以減輕地震作用對構造產生扭轉的不利影響。1.剪力墻布置的位置和要求：a、豎向荷載較大處b、建筑平面復雜部位或變化處c、樓梯間和電梯間處d、橫向剪力布置在接近房屋端部，但又不在建筑物近端的部位e、縱向剪力布置在中部附近2.剪力墻墻厚確定1〕剪力墻的混凝土強度等級不低于c20，本方案選擇c35混凝土2〕按一、二級抗震等級設計時不應小于樓層高度的1/20，且不應小于160mm；按三、四級抗震等級和非抗震設計時不應小于樓層高度的1/25，且不應小于160mm。有邊框即嵌在框架梁柱間時，剪力墻厚度>=墻體凈高的1/30，且>=120mm。根據表11.1.3確定本方案抗震等級為一級，層高為3600，剪力墻墻厚選擇200mm。3梁的尺寸梁截面高度一般可取跨度的1/10左右，截面寬高比一般為1/3-1/2主梁：750mmx250mm次梁：600mmx200mm4、墻體厚度外墻400mm，內墻200mm5、樓板選擇本為滿足剛度要求，單向板樓板的厚度不應小于板跨度的1/40〔連續板〕、1/35〔簡支板〕以及1/12〔懸臂板〕，且應滿足最小厚度要求。最小厚度取值為：一般屋面60mm，一般樓面60mm，工業房屋樓面80mm。方案采用現澆鋼筋混凝土樓蓋，裙房采用普通肋梁樓蓋，局部區域例如宴會廳與游泳館采用密肋樓蓋。

板的類型：單向板單向樓板的厚度不應小于板跨度的1/40，且滿足最小跨度要求。板厚：200mm6防震縫的設置當高度不超過15米時不應小于100mm；超過15米時，6、7、8、9度相應每增加5米、4米、3米、2米，宜加寬20mm。在多層及高層建筑構造中，在設縫時應盡可能地將“三縫合一〞，應盡量少設縫或不設縫。這可簡化構造、方便施工、降低造價、增強構造整體性和空間剛度，在進展建筑設計時，應通過調整平面形狀、尺寸、體型等措施；在進展構造設計時，應通過選擇節點連接方式、配置構造鋼筋、設置剛性層等措施；在施工方面，應通過分階段施工、設置后澆帶、做好保溫隔熱層等措施，來防止由于溫度變化、不均勻沉降、地震作用等因素所引起的構造或非構造構件的破壞。建筑高度為90.1m，縫寬=〔90.1-15〕/3x20+100=600.67mm7綜合以上設計過程，選擇框架-剪力墻構造，繪制構造圖構造布置見圖3、圖4：圖3建筑首層構造布置圖圖4建筑標準層構造布置圖六、繪制圖紙〔詳見附圖〕參考資料[1]葉獻國，建筑構造造型概論[M]。武漢：武漢理工大學出版社，2013[2]張建榮，建筑構造選型[M]。北京：中國建筑工業出版社，2013[3]JGJ