目錄建筑結構說明書——————————————3一、工程背景———————————————————3二、工程概況———————————————————3三、設計依據———————————————————4四、設計理念———————————————————5結構設計計算書——————————————6一、結構形式選擇—————————————————6二、荷載取值———————————————————8三、模型選取———————————————————10四、基本假定———————————————————12五、結構設計計算—————————————————12（1）支座反力————————————————15（2）位移分析————————————————17（3）橋梁內力分析——————————————20（4）在最不利組合下應力分析—————————25（5）地震分析————————————————25（6）驗算拉索————————————————27（7）驗算斜拱————————————————27（8）驗算箱形梁截面—————————————28（9）柱設計—————————————————29六、基礎設計—————————————32七、經濟分析—————————————36附錄一、建筑設計說明書一背景本工程位于xx商業區十字路口，附近有xx商場、xx百貨、xx百貨等大型商場，人流量特別大。xx商業區作為xx市延續至今具有悠久歷史和深厚文化底蘊的商賈云集之地，與xx大街，xx，并稱三大傳統商業區。在廣大消費者心目中是商業經營的黃金地段，更是首都經濟繁榮的象征。而本工程所設計的人行天橋是一座景觀天橋，建成后將是xx具有代表性的一個建筑，可供中外游客觀賞。選址地勢平坦，橋體東西長40m,包括機動車道16m以及兩邊的人行道和綠化帶各12m，南北20m。二工程概況1設計要求該橋為城市景觀橋，天橋的建筑藝術應與周圍建筑景觀協調。主體結構的造型要簡潔明快通透，附屬結構（欄桿、照明等）要兼具美觀與實用性。橋面凈寬5m；橋面橫坡：橫坡為向外雙向橫坡2％；地震烈度八度；要求天橋東西向40m跨越機動車道及人行道，地面標高50.0m。年平均氣溫以15℃計；極端最高氣溫以45℃計；極端最低氣溫以-15℃計；天橋上部結構豎向自振頻率不應小于3Hz；天橋、梯道（坡道凈空均應滿足規范要求。）2編寫建筑設計說明書3繪制建筑方案圖，包括橋的總平面圖,平面圖，立面圖，側立面圖,橋面布置圖，樓梯細部圖等。4繪制效果圖，根據擬定設計的背景資料，制作效果圖。三設計依據設計參考書：《結構設計原理》葉見曙主編，人民交通出版社《橋梁工程》白寶玉主編，高等教育出版社《鋼結構基本原理》沈祖炎等主編，中國建筑工業出版社《建筑結構抗震設計》李國強等編，中國建筑工業出版社《基礎工程設計原理》袁聚云等編著，同濟大學出版社現行結構設計國家有關規范及標準，xx地方標準:《CJJ69-95城市人行天橋與人行地道技術規范》《建筑結構荷載規范》GB50009-2001《建筑抗震設計規范》GB50011-2001《公路工程抗震設計規范》《鋼結構設計規范》GB50017-2003《建筑地基基礎設計規范》《建筑樁基技術規范》國家及xx市各部門頒布的有關規定技術規程，以及大賽主辦方提供的相關文件。四設計理念輕盈、動態、美麗，是蝶的身影。勤勞、堅持、飛舞，是蝶的靈魂。xx的繁華神圣，xx的車水馬龍，在這一方不息的流動中，側目、駐足似乎都不易，因為眼前的美景應接不暇、顧此失彼，要想鎖住那一汪清譚的眼神，需要的是無可復制的美、內外兼修的美。所以有了“蝶·舞”的概念與誕生。“黃四娘家花滿蹊，千朵萬朵壓枝低。留連戲蝶時時舞，自在嬌鶯恰恰啼。”“蝶·舞”姿態瀟灑可愛，不免使漫步的人也流連忘返，在xx這樣一個車水馬龍的商業中心坐落著一只舞動的“蝴蝶”，不免能吸引更多的中外游客、商旅、投資商駐足停留，從而帶動中國的經濟展翅騰飛，“乘風飛去急，映日舞來徐。”相信不久的將來，祖國一定會以迅雷之勢走向繁榮富強。“穿花蛺蝶深深見，點水蜻蜓款款飛，傳語風光共流轉，暫時相伴莫相違。”蝴蝶的美麗妙不可言，而xx的美，xx的美，xx人的淳樸美，更是不言而喻，xx這個現代文明孕育的潤土，配合上大自然舞動的精靈，正是人與社會和諧發展的體現。舞動的蝴蝶、別致的美麗、精致的生活、文化的膨脹、繁華的商業，悠久的歷史，一切的一切似乎都在述說著祖國的繁榮昌盛、首都的和諧美好，奧運的魅力！結構設計計算書一、結構形式選擇本工程位于繁華的xx大型商業區，考慮滿足行人交通需要的建筑功能和建筑審美要求，又因為位于xx中心十字路口處，故考慮在該十字路口采用“蝶形”拱式斜拉橋，橋面采用鋼箱梁結構，由于卵石層承載力高、埋深穩定、厚度大，所以采用鉆孔灌注樁基礎。設有兩道電梯，樓梯采用懸臂式，考慮到樓梯與柱的連接，將樓梯梁擱置在兩個鋼骨混凝土柱，踏面、踢面采用鋼板焊接。在建筑結構科學使用及與周圍環境協調的原則下，優先經濟的選用該結構形式，采用拉索減少橋面梁的截面彎矩，由于采用對稱結構形式有更好整體性及空間剛度，鋼結構便于制造，運輸，安裝，施工速度快，很好的解決了因施工給交通帶來的不便。整個橋體美觀，通行量大。欄桿采用玻璃板式，體現了現代建筑發展的方向，與環境融洽，且安全性高。橋東西向跨度40m,南北向20m,橋面呈弧形。橋底面機動車道最高凈空高5.1m，兩端最低凈空高4.5m滿足最低凈空4.5m的規范要求。拉索鋼束直徑d=４0mm，采用Q345鋼，預應力值為300KN，采用防腐油脂＋發泡劑＋保護罩的防腐體系。拱截面采用鋼管式，采用Q345鋼，直徑500mm，壁厚40mm,兩端實心，提高端部受力性能。拉索與拱采用一般錨固連接，與鋼箱梁采用錨箱連接，拱與地面采用栓焊結合。拱采用圓弧形式，寬度40米，高13.88m。鋼箱梁高９00mm,上部寬5m,下部寬3.7m,截面形式如圖，橋面和踏面面層均采用如下形式：鋼管混凝土柱，便于與鋼箱梁及樓梯的連接，其截面：二、荷載取值1恒荷載：橋面弧長S=43.53m，寬度B=5m。鋼箱梁：=mg/2SB=136624.08×9.8/(2×43.53×5)=3.08其中質量m在施工圖中已統計。橋面混凝土厚t=40mm，密度由《城市人行天橋與人行地道技術規范》查得，混凝土面層重：斜拱自重：斜拱最高點標高13.88m，與水平面呈60度，計算弧長為55.08m,截面直徑500mm,壁厚40mm。=π（R2-r2）×ρ=3.14х（0.25х0.25-0.21х0.21）х78.2=1.417KN/m2活荷載a.基本可變荷載——人群荷載：橋跨21m<L=43.53m<100m，由《城市人行天橋與人行地道技術規范》第３．１．３．２條得：單位面積上的人群荷載,其中：L--加載長度，43.53m;B--半橋寬度，大于4m取4m;換算成線荷載為17.65KN/m風荷載：按《城市人行天橋與人行地道技術規范》第３．１．９條得：由《建筑結構荷載規范GB50009—2001》附錄D基本雪壓和風壓的確定方法得基本風壓為0.45風壓標準值:=1\*GB3①橋面風荷載為：箱型截面與玻璃護欄截面總高2m，橫向風荷載根據《城市人行天橋與人行地道技術規范》３．１．９．２：縱向風荷載=2\*GB3②斜拱的風荷載：橫向風荷載縱向風荷載c雪載：按《城市人行天橋與人行地道技術規范》３．１．１４查《建筑結構荷載規范GB50009—2001》6.2屋面積雪分布系數,取拱形屋面積雪分布系數且，其中l為跨度,f為拱高。本工程中l=40m,f=1.5m，計算得M=3.33>1，取1。由《建筑結構荷載規范GB50009—2001》附錄D基本雪壓和風壓的確定方法得基本雪壓：其中：—屋面積雪分布系數—基本雪壓偶然荷載a汽車撞擊荷載：由于柱子布置在人行道外緣，不存在汽車撞擊的可能。b地震荷載：按《建筑抗震設計規范》GB50011-2001，xx設計地震分組為第一組，（卵石層作為橋基持力層，覆蓋層厚度d=1.0+1.0+2.0+0.6+1.5=6.1m)場地類型為Ⅱ類，場地卓越周期取0.4s，設計基本加速度為0.2g，基本地震烈度8度，阻尼比0.02。重力荷載代表值為100%恒荷載（不考慮雪荷載），一般不考慮橋面活荷載。《建筑抗震設計規范》GB50011-2001，第5.1.1規定8、9度時的大跨度和長懸臂結構及9度時的高層建筑，應計算豎向地震作用。計算地震反應的常用方法有振型分解反應譜法和時程分析法。設計中由Midas\Civil2006用反應譜分析法計算。地震作用按《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）規定的α反應譜曲線由軟件計算。三、計算模型選取橋面上的荷載全部由鋼箱梁承擔，一部分傳遞到兩端的鋼管混凝土柱→基礎→地基，另一部傳遞到拉索→斜拱→基礎→地基。利用Midas\Civil2006軟件建立計算模型：將每個橋面劃分為40個梁單元，每個拱劃分為為10個單元，拉索共14條，每條拉索為一單元；模型中橋面與柱的連接方式為鉸接，拱與地面的連接方式為剛接。下面是不同角度所看到的計算模型：三維視圖為：圖3-1側立面視圖為圖3-2平面視圖為圖3-3根據經驗選取箱箱梁、拱的的尺寸以及及拉索的預預拉力，利利用Midaas建模并運行行，觀察拱拱的豎向撓撓度以及橋橋的自振頻頻率，我們們發現：增增大拉索的的預拉力，橋橋面下沉減減少，拱撓撓度增大（向向上）；減減小拱的質質量，拱的的撓度增大大，橋的自自振頻率增增大；增大大拱的截面面直徑，剛剛度增大，其其變形愈小小。最終，通通過反復的的調節各構構件尺寸及及拉索的預預拉力，我我們得出了了如下數據據：鋼箱梁截面：高高度９０００ｍｍ，鋼鋼板厚度１１０ｍｍ，布置６６道連接上上下橋面的的加勁勒，分分為７個箱箱室。斜拱截面：截截面形式為為管形，截截面直徑５５００ｍｍｍ，壁厚４４０ｍｍ。拉索：采采用多股圓圓形截面鋼鋼絲絞制而而成，總截截面面積為為１２５６６平方米毫毫米，預拉拉力為１６６０ＫＮ。四、基本假定1、構件符合小變變形、小應應變的假定定；2、材料為為各向同性性的線彈性性材料；3、荷載僅僅作用節點點上。五、結構設計計計算a承載能力力極限狀態態：按《建筑結構荷荷載規范》：：式中γG—永久荷載的分項項系數；γQi—第i個可變荷荷載的分項項系數，其其中γQ1為可變荷荷載Q1的分項系數數;SGK—按永久荷荷載標準值值Gk計算的荷荷載效應值值；SQiik—按可變荷荷載標準值值Qik計算的荷荷載效應值值,其中SQ1kk為諸可變變荷載效效應中起控控制作用者者；Ψci—可變荷載Qi的組合值值系數；n—參與組合的可變變荷載數。b正常使使用極限狀狀態：按《建筑結構荷載載規范》GB5500099-20001按照《城市人行行天橋與人人行地道技技術規范》3.1.1計算分析過程中考了基本荷載工況的的組合：組合Ⅰ：基本可可變荷載與與永久荷載載的一種或或幾種相組組合。①承載能力極限狀狀態1.2××恒載+11.4×基本可變變荷載②正常使用極限狀狀態1.0×恒載+1..0×基本可變變荷載組合Ⅱ：基本可可變荷載與與永久荷載載的一種或或幾種與其其他可變荷荷載的一種種或幾種相相組合。=3\*GB3③承載能力力極限狀態態1.2×恒載+1..4×基本可變變荷載+11.4×0.6××風荷載+1.44×0.77×雪荷載④正常使用極極限狀態1.0×恒載+1..0×基本本可變荷載載+1.00×0.77×風荷載+1.00×0.77×雪荷載組合Ⅲ：結構構重力、１１ｋＮ/ｍ２人群群荷載、預預應力中的的一種或幾幾種與地震震力相組合合。⑤1.2×恒載載+11.4×基本可變變荷載+11.3×水平地震震荷載+0..5×豎向地震震荷載⑴支座反力組合=3\\*GBB3③為最不利利組合。1.2×恒載+1..4×基本可變變荷載+11.4×00.6×風荷載+1.4××0.7××雪荷載節點Fx(kN))Fy(kN))Fz(kN))Mx(kN**m)My(kN**m)Mz(kN**m)16369.733063234.58876859.005590.00000.00000.000041-6377.448263237.86641861.447780.00000.00000.0000426372.16680-3248.66676852.862270.00000.00000.000082-6376.00591-3249.55865853.230020.00000.00000.0000831502.97707-895.555411663.400061304.37768638.91667-588.8996093-1504.33928-896.388081664.077551307.22255-640.90066589.58227941499.411066887.393351661.52201-1247.11974620.96667553.64005104-1499.44253887.538831662.51119-1245.66541-617.48844-554.52247節點所對應的支支座詳見計計算模型視視圖。最不利組合下支支座處反力力圖：最不利組合下斜斜拱支座處處彎矩圖：依據以上支座反反力設計柱柱子和基礎礎。⑵位移分析：組組合位移節點組合②組合④21（橋面跨中）X=0X=0Y=0.000012mY=0.0000066Z=-0.052849mZ=-0.06620922D=0.0533mD=0.0622m88（拱的最高點）X=0X=0Y=0.2411156mmY=0.3255875Z=0.13755mZ=0.182863D=0.3722mD=0.3744m利用荷載標準值值組合進行行位移驗算算：1.0×恒載+1..0×基本可變變荷載位移變形圖為白色為變形前，藍藍色為變形形后位移等值線如圖圖：④1.0××恒載+11.0×基本可變變荷載+1.00×0.77×風荷載+1.00×0.77×雪荷載位移形狀如圖：：白色為變形前，藍色為變形后位移等值線如圖圖：⑶箱梁和拱內力在最不利組合33下拱的內力力：單元軸向(kN)剪力-y(kN))剪力-z(kN))扭矩(kN*m))彎矩-y(kN**m)彎矩-z(kN**m)82-3097.118181.63411.51-563.0444086.5994116.46683-2917.663451.56330.44-1100.1111510.3662373.27784-2527.003386.02178.2-1273.669-50.9853.3685-2181.442218.3893.09-1018.771-781.277-1589.22186-2003.00160.7734.83-390.733-1086.881-2371.88787-2003.008-60.25-34.84389.94-1086.886-2373.00188-2181.776-218.144-93.011018.444-781.622-1591.99989-2528.111-386.533-178.0771274.088-52.0451.3890-2918.998-451.888-330.6331100.7221509.4772373.61191-3098.773-181.655-412.033563.554087.9774117.877在最不利組合33下箱梁的的內力單元軸向(kN)剪力-y(kN))剪力-z(kN))扭矩(kN*m))彎矩-y(kN**m)彎矩-z(kN**m)1-4321.886795.75-361.6990205.68-434.2112-4344.669640.71-308.34415.92569.5-1218.5593-4362.117484.83-255.645.34873.56-1833.884-4374.226328.31-203.42285.841118.433-2278.8845-4380.996171.35-151.755134.981304.688-2552.9986-4382.22714.15-100.544190.291432.877-2655.777-4378.22-143.088-49.75249.331503.577-2586.7748-4368.774-300.1550.69309.611517.311-2346.0079-4235.448-78.54-101.2368.681557.577-2140.33110-4228.556-230.511-50.65431.011623.955-1972.33511-4216.445-382.2-0.36494.141633.488-1638.44312-4199.119-533.43349.74555.61586.544-1138.9913-4083.551-218.077-131.733612.91609.722-728.55514-4072.114-364.577-81.32673.951702.533-410.09915-4055.88-510.622-31.02736.261738.47768.2816-4034.551-656.04419.22797.371717.64470617-3968.226-360.077-148.599854.811762.7551261.93318-3952.229-502.433-84.6915.91855.0441734.35519-3931.664-644.188-34.05977.651886.2992362.12220-3906.22-785.12216.571037.5991860.0333144.477在最不利荷載組組合3下軸力Fx：在最不利荷載組組合3下剪力Fy：在最不利荷載組組合3下剪力Fz：在最不利荷載組組合3下Mx圖：在最不利荷載組組合3下My圖：在最不利荷載組組合3下Mz圖⑷在最不利組合下下應力分析析：由應力分布圖可可知：在橋橋面中部以以及斜拱頂頂部、兩端端組合應力力較大，為為受力危險險單元。⑸地震分析：取前三階振型振型階數頻率（Hz）周期（s）13.02817730.3302332 24.48160090.2231334 35.07450040.1970664 第一階振型曲線線：白色代表變形前前，藍色變形后后。第二階振型曲線線：白色代表變形前前，藍色變形后后。三階振型曲線：：白色代表變形前前，藍色變形后后。驗算拉索材料取16Mnn鋼，抗拉拉強度設計計值為315NN/，拉索索截面取00.04mm，在最不不利組合（組組合3）下，拉拉索的最大大內力（拉拉力）為333..5KN，則：滿足。驗算斜拱材料取Q2355，截面取取，環形截截面直徑D=6550，壁厚t=18，在最不利利組合下，最最危險截面面軸力為-30998.755KN(壓）；彎彎矩為-40087.997KN··m（y向），41177.87KKN·m（z向）;剪力為-1811.65KKN（y向），412..03KNN（z向）a驗算強度：滿足要求b驗算剛度：斜拱的豎向最大大位移為118.2ccm，滿足要求求。（8）箱型梁截面驗算算a強度：正應力驗算：滿足足要求剪應力驗算：剪力最大單元為為1，b剛度驗驗算：計算出在最不利利組合下橋橋面跨中位位移W=-0..061mm（向下）<L/6600=00.0666m根據《CJJ669-955城市人行行天橋與人人行地道技技術規范》滿滿足要求。c整體體穩定：由于橋梁截面為為箱型截面面，其h/b0=6,且l1/b0<95h---截面高高度0.99mb0---橋面寬度度5ml1截面跨度，400m按照《鋼結構設設計規范》第第4.2..4條，可可不進行整整體穩定性性驗算（9）柱子的設計計算算1、材料設定鋼：選選用3號鋼，彈彈性模量Ea=2206*1103N/mmm2抗拉抗抗壓強度設設計值fa=2215N//mm2屈服強強度fy=2235N//mm2混凝土土：選用C30的混凝土土抗壓強強度設計值值fc=115N/mmm2抗壓強強度設計值值ft=11.5N//mm2彈性模模量Ec=330*1003N/mmm22．尺寸設計柱子直徑：D=3000mm>100mmm（鋼結結構設計規規范規定的的最小柱子子外徑）鋼管壁厚厚：t=8mmm，《鋼管混混凝土結構構設計與施施工規程》規規定：鋼管管外徑與壁壁厚之比d/t，宜限制制在20在85之間（fy為鋼的屈屈服強度）。故故：20<dd/t<885，我們的設設計d/t==37.55，滿足設設計要求。3．鋼管混凝土單肢肢柱的承載載力計算(11)根據《鋼鋼管混凝土土結構設計計與施工規規程》可知知：鋼管混混凝土單肢肢的承載力力應按下式式計算：式中---鋼管混凝凝土實心短短柱的承載載力設計值值----鋼管混凝凝土的套箍箍指標-----混凝土的的抗壓強度度設計值Ac-----鋼管內混混凝土的橫橫截面面積積fa-------鋼管的抗抗拉、抗壓壓強度設計計值Aa------鋼管的橫橫截面積Φ1----------考慮長長細比影響響的承載力力折減系數數φ2----------考慮偏偏心率影響響的承載力力折減系數數在任任何情況下下均應滿足足下列條件件：式中中為按軸心心受壓柱考考慮的值(2)柱柱承載力驗驗算：滿足足規范0.3<θ<3的要求。①φ2的確定：因為不不考慮偏心心率的影響響，故φ2=1②φ1的確定：由《鋼管混凝土土結構設計計與施工規規程》可知知：柱子的的等效計算算長度la=kullk：為等等效長度系系數，經查查閱《鋼管管混凝土結結構設計與與施工規程程》附表二二，得k=0..699u：計算長長度系數，這這里取u=1。故柱子的的等效計算算長度la=kul=0..699**1*36600=22516..4mmla/d=25166.4/3300=88.3888>4,故Nu的確定：（4）豎向荷載F的的確定：電梯重量：1447KN電梯上人人群荷載：：71.448KN樓梯重量:1003.788KN樓梯上人人群荷載：：82.007KN橋面豎向壓力：：900KKN總豎向荷載F==1.2恒載+1.4活載=（因為電梯重量大大于樓梯重重量，偏于于安全考慮慮，故取樓樓梯重量進進行驗算）（5）承載力驗證：=19222.8KNN>F=11356..472KKN故滿足豎向承載載力要求六基礎的設計a設計材料料1．地層層巖性勘探時實測鉆孔孔孔口處地地面標高為為49.880～50.200m。在勘勘探深度內內地基土由由人工填土土和一般第第四紀沉積積土構成，按按其巖性、物物理力學性性質及工程程特性可劃劃分為7個大層，現現分述如下下：(1)人工填土土層（第1~2大層）a．粉土素填土①①：含少量量碳屑和碎碎石。本層層厚度1..00m。b．雜填土②：主主要成分為為粘性土、碎碎石、磚灰灰渣及少量量碳屑。本本層厚度1.00m。(2)一般第四四紀沉積土土層（第3~7大層）a．粉土③：含少少量云母、氧氧化鐵條紋紋。本層厚厚度2.000m。b．粉質粘土④：：含少量云云母及螺殼殼。本層厚厚度0.660m。c．粉細砂⑤：主主要成分為為石英、長長石，含少少量礫石。本本層厚度11.50mm。d．卵石⑥：亞圓圓形，粒徑徑一般20~400mm，級級配較好。本本層厚度77.00mm。e．卵石⑦：亞圓圓形，粒徑徑一般40~600mm，級級配較好，本本層厚度113.000m。土層物理力學性性質參考指指標見表：：表1土層物理力學性性質指標地層名稱含水量w%重度γkN/m3飽和度Sr%天然孔隙比e液限WL%塑限Wp%塑性指數IP%液性指數IL%粉土素填土18.819.073.30.692617.68.380.34粉土23.119.891.30.6827.417.99.430.54粉質粘土31.718.794.00.9235.623.811.770.66表2土層承載力力基本容許許值[fa0]、樁側土土摩阻力標標準值qi、壓縮模模量Es土層名稱承載力基本容許許值[fa0](kkPa)樁側土摩阻力標標準值qi(kPa))壓縮模量Es(MPaa)粉土素填土①110204.0粉土③140404.5粉細砂⑤1804518卵石⑥80018060卵石⑦100023075基礎的類型：采用鉆孔灌注樁樁制成的摩摩擦型端承承樁3材料：鋼筋混凝土4計算方法：單樁承載力的確確定：經驗驗參數法。5基礎尺寸：樁徑：D=4000mm，樁樁長l7.3mm6要承受的豎向荷荷載值：F=8661.4KKN（在最不不利荷載組組合下）7設計依據：《建筑樁基技術術規范》《基礎工程設計計原理》袁袁聚云等編編著，同濟濟大學出版版社b承載力的驗算：因為上部的豎向向荷載不大大，根據設設計規范的的要求，這這里我們只只設置一根根樁。下面我們運用經經驗參數法法進行單樁樁承載力的的驗算：1.計算公式：（11）單樁極限限承載力由由總樁側摩摩阻力和總總樁端阻力力組成，即即QQUK=QSK+QPK=u∑liqski+Apqpk（2）單樁設設計承載力力為RR=QSKK/