荷载论文———哈尔滨万达广场结构与荷载评价论文.docx

荷载与结构设计方法阶段性考核论文哈西万达广场的荷载与结构评价学生姓名：XXX专业班级：土木工程四班指导教师：XXXX学 院：XXXX学院2015年X 月 哈西万达广场的荷载与结构评价摘要 哈西万达广场是东三省规模最大的城市综合体之一，同时是大连万达集团斥巨资打造建设的哈尔滨第三座万达广场，集休闲、娱乐、生活于一体的第三代万达商业体；工程总规划用地面积186500平方米，规划总建筑面积约863500平方米，其中地上653500平方米，地下210000平方米。哈西万达广场整体上采用用框架结构，局部有网壳结构；充分考虑了荷载、结构方面的要求，最大限度的满足了使用方面的要求。无论是从万达集团的影响力，还是从结构和荷载方面，哈西万达广场具有较高的学习和研究的价值。同时，其结构和荷载（楼面活荷载、雪荷载、风荷载等）与荷载与结构设计方法、钢筋混凝土及砌体结构等课程联系紧密，真正可以做到学以致用，在实践中学习，以实践促学习。关键词哈西万达广场 荷载 框架结构 网壳结构目录摘要Abstract1 工程概况11.1 地理位置11.2 建筑概况12 结构体系22.1 结构简介22.1.1 框架结构22.1.2 网壳结构22.1.3 梁板结构33 基本荷载43.1 荷载简介43.2 结构自重 43.2.1 结构自重的简单计算53.2.2 楼面梁上的恒荷载标准值53.3 楼面及屋面荷载53.3.1 楼面荷载53.3.2 屋面活荷载63.3.3 栏杆活荷载63.4 雪荷载63.4.1 雪荷载计算73.5 风荷载84.1 荷载与结构方面8结论10参考文献11致谢121 工程概况1 工程概况1.1 地理位置 哈尔滨哈西万达广场工程位于哈尔滨市哈西新区，哈西大街以西，中兴大道以南，南临南兴街，西临西宁南路，与哈尔滨西客站直线距离仅300米（如图1）。图1 哈尔滨市哈西万达广场示意图1.2 建筑概况 工程总规划用地面积186500平方米，规划总建筑面积约863500平方米，其中地上653500平方米，地下210000平方米1；商业综合体共五层（地下两层、地上三层），地上第一层层高为4米，其余各层为2.9 米，总建筑面积160000平方米。哈西万达广场长248.97米，宽64.64米，外形整体上成长方体，局部有折角（如图2）。哈尔滨市区工程设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g2，但该建筑物作为哈尔滨市哈西标志性建筑物之一，其抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为1.0g。 图2 哈西万达广场侧面面图2 结构体系2.1 结构简介哈西万达广场商业综合体整体采用框架结构（如图3），局部采用网壳结构，地下车库采用梁板结构（属于框架结构）。2.1.1 框架结构框架结构是指由横梁和立柱组成的杆件体系，节点全部或大部分为刚性连接，框架结构建筑的主要特点：（1）结构轻巧，便于布置；（2）整体性比砖混结构和内框架承重结构好；（3）可形成大的使用空间；（4）施工较方便；（5）较为经济3；（6）一般框架结构构件的截面尺寸都比较小，抗侧移刚度较弱，随着建筑物高度的增加，结构在风荷载和地震作用下，侧向位移将迅速加大。图3 框架结构 哈西万达广场正是利用空间分隔灵活，具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间建筑的特点；其商户总数达到了201户。框架结构承重体系由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。框架结构的房屋墙体不承重，仅起到围护和分隔作用，一般用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、空心砖或多孔砖、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材砌筑或装配而成，达到既减轻重量又不破坏保温隔声等功能。另外，框架结构承担的荷载主要有恒载、使用活荷载、风荷载、地震作用4。2.1.2 网壳结构哈西万达广场局部有肋环形（如图4）和圆柱面网壳结构（如图5），位于内部商业走廊上方；圆柱面网壳局部带肋，应为商场考虑到在网壳下方悬挂广告牌和宣传海报，- 11 -2 结构体系2 结构体系增加肋保证结构在使用期内既满足使用要求又满足安全性。网壳结构是曲面型的网络结构，兼具有杆系和薄壳结构的特征，其结构力流均匀，有较大刚度，并且又具有结构变形小，整体性高，重量轻，节约钢材，施工简单、快速，计算简便等优点，是一种颇受国内外关注且具有广阔发展前景的大跨度形式空间结构5。2.1.3 梁板结构梁板结构（如图6），广义上属于框架结构，是土木工程中常见的结构形式，广泛的应用于楼盖、楼梯、阳台、地下室底板和挡土墙。它主要承受各种作用产生的剪力和弯矩，有时也承受扭矩；整体刚性好，抗震性强，防水性能好，能比较好的满足地下停车库的使用要求。整体上，框架结构契合于哈西万达广场的特点（人流量、空间布置），哈西万达的使用功能体现了框架结构的优点；也印证了结构和功能相适用的特点。 图4 肋环形网壳 图5 圆柱面网壳 图6 梁板结构3 基本荷载3.1 荷载简介建筑物上作用的荷载多种多样，在分析哈西万达广场时主要考虑以下 四个方面：结构自重、楼面及屋面荷载、雪荷载和风荷载。 3.2 结构自重结构自重是组成结构构件材料本身产生的重力，计算结构自重时也应当考虑根据对结构的有利作用和不利作用进行取值。新荷载规范强调了面层及装饰（民用建筑二次装修很普遍，而且增加的荷载比较大，在计算面层及装饰自重时必须考虑二次装修的自重）6。图7 混凝土梁的截面3 基本荷载3 基本荷载3.2.1结构自重的简单计算 单根混凝土梁（如图7）的重量： =0.61.012.025.0=180kN 混凝土梁重量计算式中:构件的材料重度，混凝土梁=25kN/m V 构件的体积，梁长12m,宽0.6m，高1.2m 3.2.2楼面梁上的恒荷载标准值 说明：哈西万达广场采用的是预应力筋混凝土梁，环境类别为一类且混凝土强度等级为C35规定的C25，所以混凝土保护层的最小厚度为20mm；商场中有多家餐饮、娱乐等服务型商家为美化空间和经济性安装了吊顶，计算时应加入。 （1）楼板面荷载 钢筋混凝土板 250.2=5kN/m 砂浆 170.02=0.34kN/m 吊顶 0.45kN/m 5+0.34+0.45=5.79kN/m （2）梁荷载 楼板传来 5.794.2=24.318kN/m 梁自重 250.61=15kN/m 梁抹灰 10.02217+170.60.02=0.884kN/m 24.32+15+0.884=40.202kN/m从计算过程上看，哈西万达广场采用大跨度预应力混凝土梁是比较安全和经济，既达到了商业效果又满足了业主的使用要求。3.3楼面及屋面荷载楼面及屋面荷载是指除了楼板自重以外的其他荷载，包括人员、家具、设备等产生的重力荷载，通常这些荷载用活荷载来表示。楼面上的活荷载量值随时间变化且位置可有移动，为了简化计算，一般可将楼面活荷载处理为等效均布荷载。3.3.1楼面荷载哈西万达广场作为哈西新区的一颗明珠，它的吸引力和影响力都很高；其人流量大、商家多、家具和设备多，所以按民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数表7，查得其整体上标准值为3.5kN/m、组合值系数为0.7、频遇值系数为0.6、准永久值系数为0.5；局部设通风机房、有固定座位的万达影城取值标准应按实际情况采用。由于整体上采用框架结构，墙体不作为承重结构；二楼的部分墙体为非固定隔墙，在计算楼面活荷载时应取非固定隔墙自重不小于1/3的每延米长墙重计入且附加值不应小于1.0kN/m。哈西万达广场楼面面积较大，作用在楼面上的活荷载同时达到最大荷载的概率是很小的，所以在楼面活荷载标准值的基础上再乘以折减系数，但目前活荷载的确定还是一个比较复杂的问题。3.3.2屋面活荷载房屋建筑的屋面可分为上人屋面和不上人屋面，哈西万达广场屋面应按不上人屋面考虑屋面均布活荷载，仅考虑施工或检修荷载。另外，哈西万达广场的屋面有多种结构，应按有关设计规范的规定采用屋面均布活荷载。3.3.3栏杆活荷载哈西万达广场中有一条横贯东西的走廊，走廊上方每一层都安装有栏杆，其顶部的水平荷载应取1.0kN/m ，竖向荷载应取1.2kN/m ；施工荷载、检修荷载及栏杆荷载的组合值系数应取0.7，频遇值系数应取0.5，准永久值系数应取08。图8 哈西万达广场一层平面图3.4雪荷载近年来，我国连年发生严重雪灾害而引起结构破坏，造成巨大的经济损失和人员的伤亡；2007年辽宁全省遭遇暴风雪袭击，24小时最大积雪深度达到1.52m,雪的含水量较高，荷载达到0.9kN/m9，同样地处东北的哈西万达广场更应当考虑雪荷载。图9 哈西万达广场顶层模型哈西万达广场的顶层为多种规则图形拼接而成的平面图（如图7），虽然是规则的图形，但与建筑结构荷载规范中规定的10种典型的屋面积雪分布系数图不太符合，因此在屋面积雪分布系数的选取时候，简化图形计算（如图8），考虑组合效应。 如图10 哈西万达广场简化剖面图3.4.1雪荷载计算 =025=1.0 建筑结构设计基准期为50年的哈尔滨市基本雪压为0.45kN/m 雪荷载标准值计算公式 基本雪压 屋面积雪分布系数（1） A-C按高低屋面中情况2计算 AB段 =1.0 BC段 =2.0 （2）由于屋面跨度大且与工业厂房情况类似，所以BE段按带有 天窗的坡屋面算，只不过坡面为0。 BC段 =1.1 CD段 =0.8 DE段 =1.1 （3）BC段可能受左右两方面的积雪堆积，出于安全性和可靠性 BC段=2.0。 综上所述，AB段 =1.0 BC段 =2.0 CD段 =0.8 DE段 =1.13.5风荷载 风荷载是高、大、细、长等柔性结构的重要设计荷载，时常超过地震力而成为决定性荷载10，它可造成建筑物破坏和损毁。因此，风荷载的计算至关重要。 哈西万达广场高9.8m，宽64.64m；基本风压按50年一遇风压，即=0.55kN/m；场地粗糙度类别为C类 （1）风荷载体型系数高宽比H/B不大于4的矩形、方形、十字形平面建筑取1.311，即=1.3 （2）风压高度变化系数查表可得=0.65 （3）风振系数=1+22.50.230.016=1.018 （4）风荷载标准值=1.0181.30.650.55=0.473kN/m4 荷载与结构方面4.1雪荷载 哈西万达广场层数不多，楼层不高；所能影响的最主要因素为雪荷载。屋面面积比较大且平面不规则，我所建议采用一种结构性“热毯”融雪，利用清洁能源太阳能提供电源。“热毯”为蜂窝状平面，融雪后从孔隙中流出，汇集到内排管内排出，以减轻雪荷载对屋面的压力。此方案为我个人从生活中考虑到，原本想应用在阶梯上防滑；借此机会应用在与建筑有关方面。千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。“结论”以前的所有正文内容都要编写在此行之前。Error! No text of specified style in document.结语 哈西万达广场荷载与结构设计是非常值得学习和研究，整体亮点比如每隔两米加肋的圆柱网壳结构，既增加了整体采光，又保证商场悬挂海报的安全；其顶面设计和外形（玻璃幕与板的结合）也充分展示了建筑物的特点。在三天的实地考察和学习中，发现了实际工程与教科书中相契合的，也学到书中没有的知识,真实的印证了结构与荷载相契合,结构和功能相适应。 就我个人的学识和眼界所能发现和欣赏的甚微，论文中的一些观点和考虑，有不足和错误地方，敬请斧正。参考文献1 李铁军，梅洪元.万达商业综合体的公共空间优化策略J .武汉：新建筑，2014.2 中华人民共和国国家标准.建筑抗震设计规范（GB 500112010）. 北京：中国建筑 工业出版社，2010.3 沈蒲生.混凝土结构设计M.北京：高等教育出版社，2012.4 徐秀丽.混凝土框架结构设计M.北京：中国建筑工业出版社，2008.5 付超.我国网壳结构的发展与现状J.河南建材,2007.6 郭楠.荷载与结构设计方法M.北京：中国建筑工业出版社，2014.7 郭楠.荷载与结构设计方法M.北京：中国建筑工业出版社，2014.8 中华人民共和国国家标准.建筑结构荷载规范（GB500092012）.北京：中国建筑工 业出版社，2012.9 张延年.大跨度钢结构屋面风雪荷载M.北京：科学出版社，2013.10 黄本才，陈亚平.高层建筑中玻璃幕墙的抗风设计J.建筑结构学报，1992.11 中华人民共和国行业标准.高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ32010）.北京：中国建筑工业出版社，2013.论文评语: 阶段性考核成绩：年 月 日千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。