文献综述-高层办公楼设计说明书

文献综述学号： （一）前言大学四年的最后阶段，毕业设计是最后一个重要的一个作业，做毕业设计是学会如何将大学四年的课堂知识应用到工程实践中去。它是对我们大学阶段所学知识的一次综合运用，不但能使我们各方面的知识系统化，而且使所学知识实践化。通过毕业设计，要求我们了解并且掌握建筑设计，尤其是结构设计的全过程，培养我们独立分析解决实际问题的能力及创新能力，并锻炼我们调查研究，搜集资料、查阅资料及阅读中、外文文献的能力等，为以后独立工作贡献社会做大学期间最后的准备。本次毕业设计我所做的题目是高层办公楼，该高层办公楼总层数二十层，其中三层裙房主要用于商店营业，地下一层地下室。在设计的过程中，我们都会碰到形形色色的问题，例如：消防楼梯的布置、各功能房间的尺寸要求、疏散距离的要求、防火要求、楼面恒活荷载的布置、剪力墙的布置等。这也就给我们一次自我整理和挑战的机会，通过自己着手发现问题、解决问题再到深刻理解，使自己在以后的工作中有更好的心态。这次毕设我选择框架剪力墙结构体系，框一剪结构是指由若干个框架和剪力墙共同作为竖向承重结构的建筑结构体系。框架结构建筑布臵比较灵活，可以形成较大的空间，但抵抗水平荷载的能力较差，而剪力墙结构则相反。框架一剪力墙结构使两者结合起来，取长补短，在框架的某些柱间布置剪力墙，从而形成承载能力较大、建筑布置又较灵活的结构体系。在这种结构中，框架和剪力墙是协同工作的，框架主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平荷载。关键词：建筑设计、防火设计、高层结构布置、构件及钢筋尺寸、框剪结构布置、抗震设计、荷载、桩基础设计、（2）正文1、平立面建筑设计的原则建筑物进行体型和立面的设计，应满足以下的要求：符合基地环境和总体规划的要求，结合地形条件，与周围环境协调统一；符合功能需要和建筑类型特征，不同使用功能要求的建筑类型，具有不同的空间尺度及内部的空间组合类型，例如在立面处理上，大型办公楼便可以做成片的玻璃幕墙的立面处理，而住宅便不适用；符合所选用的结构体系的特点，每种结构体系都有其固有的力学特点，选用的建筑材料也各不相同。例如以钢筋混凝土作为承重系统的，墙体的布置便可以比较灵活，材料的选取没有过多的限制。对建筑立面的设计要注意一下这些方面：注重尺度和比例的协调性，首先立面的高宽比要适合，建筑立面的各个分段和窗门、洞口之间的比例关系较好，给人于舒适感；掌握节奏的变化和韵律感，主要通过门窗的排列组合，墙面构件的划分方面比较突出，门窗排列有松有紧，疏密有致，也可形成一定的节奏感。通过墙面的线条划分造成视线上的错觉，不会使立面显得平板；掌握虚实的对比和变化，在立面上的门窗洞口和实墙面之间，墙面凹进去和凸出来部分，往往因为光影等造成明暗的对比，给人于虚实的不同感觉。【1】建筑按使用功能可以分为居住建筑和公共建筑。按层数可以分为：一层至三层为低层住宅，四层至六层为多层住宅，七层至九层为中高层住宅，十层及十层以上为高层住宅。 【2】建筑与环境的关系应以“人与自然共生” 、 “人与社会共生”作为基本出发点，贯彻可持续发展的战略，树立整体观念，生态观念和发展的观念，人与建筑互惠、协调发展。环境既有人为环境，也有自然环境。因此，建筑基地应选择在无地质灾害或洪水淹没等危险的安全地段、周围环境。建筑也要体现“以人为本” ，在建筑中设置无障碍通道，供老年人、残疾人专用。 【2】2、高层建筑防火设计对于民用建筑设计应该满足安全、使用的原则，尤其是防火的要求，而高层建筑特别是超高层建筑，防火设计方面更加的严格。规范采取 “预防为主，防消结合”的消防工作方针，针对高层建筑发生火灾的特点，立足自防自救，采用可靠的防火措施，做到安全适用、技术先进、经济合理。消防控制室宜设在高层建筑的首层或地下一层，且应采用耐火极限不低于2.00h 的隔墙和 1.50h 的楼板与其它部位隔开，并应设直通室外的安全出口。高层建筑内的观众厅、会议厅、多功能厅等人员密集场所，应设在首层或二、三层；当必须设在其它楼层时，除本规范另有规定外，尚应符合下列规定：一个厅、室的建筑面积不宜超过 400m2； 一个厅、室的安全出口不应少于两个；必须设置火灾自动报警系统和自动喷水灭火系统；幕布和窗帘应采用经阻燃处理的织物。高层建筑的底边至少有一个长边或周边长度的 1/4 且小于一个长边长度，不应布置高度大于 5.00m、进深大于 4.00m 的裙房，且在此范围内必须设有直通室外的楼梯或直通楼梯间的出口【3】 。当高层建筑的建筑高度超过 250m 时，建筑设计采取的特殊的防火措施，应提交国家消防主管部门组织专题研究、论证。 【3】高层建筑根据其使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度等进行分类可以分为一级和二级。同时在建筑总平面及平面布置上限定，比如：一般的民用建筑房间门至最近的楼梯距离位于两个安全出口之间的房间是不超过 40 米，位于袋形走道两侧或尽端的房间不超过 20 米。高层建筑内的观众厅、展览厅、多功能厅、餐厅、营业厅和阅览室等，其室内任何一点至最近的疏散出口的直线距离，不宜超过 30m；其它房间内最远一点至房门的直线距离不宜超过 15m。疏散出口的门内、门外 1.40m 范围内不应设踏步，且门必须向外开，并不应设置门槛。楼梯间入口处应设前室、阳台或凹廊，前室的面积，公共建筑不应小于6.00m2，居住建筑不应小于 4.50m2，前室和楼梯间的门均应为乙级防火门，并应向疏散方向开启。同时在消防给水和灭火设备也作了规定，高层建筑必须设置室内、室外消火栓给水系统。 【3】3、高层建筑结构布置原则抗震设防结构布置原则：选择有利的场所，采取措施保证地基的稳定性：保证地基基础的承载力，刚度，以及足够的抗滑，抗倾覆能力：尽量不设缝，少设缝，设缝时要保证足够的缝宽：避免凹角和狭长的缩颈部位，避免在凹角和端部设置电梯间，避免楼电梯间的偏置：结构要有足够的刚度，避免因局部突变和扭转而形成的薄落部位：突出屋面的塔楼必须具有足够的承载力和延性。结构平面布置原则：平面形状简单、规则、对称，刚度和承载力分布均匀；高曾层建筑的开间，进深尺寸和构件类型应尽量减少规格；为了保证楼板平面内的刚度较大，使楼板平面内不大的震动变形，建筑平面的长宽比不宜过大，一般宜小于 6；在布置抗侧力结构时，应使结构均匀分布，令荷载作用线通过结果刚度的中心，以减少扭转的影响；在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A 级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的 1.2 倍，不应大于该楼层平均值的 1.5 倍。结构竖向布置原则：在建筑结构竖向布置时应使体形规则，均匀，避免有较大的外挑和内收，避免抗侧力结构刚度和承载力的突变；楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的 70%或其上的相邻 3 层侧向刚度平均值的 80%；抗震设计时，当结构的上部楼层收进部位到室外的高度与房屋高度之比大于 0.2 时，上部楼层收进的水平尺寸不宜小于下部楼层水平尺寸的 0.75 倍。 【4】4、混凝土结构构件及钢筋的设定原则我们所设计的建筑主体是混凝土结构，对于这些构成我们建筑主体的部件，构件的安全将直接影响整体建筑的功能和使用安全。在我们设计过程中，应该严格按照规范的要求进行设计计算，如梁、柱的尺寸要求，板的厚度，钢筋摆放以及构件的构造尺寸，这些设计的内容在混凝土设计规范上都有规定，该规范也是我们土木工作人员运用最多的规范之一。钢筋混凝土梁纵向受力钢筋的直径，当梁高 h300mm 时，不应小于10mm；当梁高 h300mm 时，应沿梁全长设置箍筋；当截面高度 h=150300mm 时，可仅在构件端部各四分之一跨度范围内设置箍筋；但当在构件中部二分之一跨度范围内有集中荷载作用时，则应沿梁全长设置箍筋；当截面高度 h150mm 时，不宜大于 1.5h，且不宜大于 250mm。 简支板或连续板下部纵向受力钢筋伸入支座的锚固长度不应小于 5d，d 为下部纵向受力钢筋的直径。当连续板内温度、收缩应力较大时，伸入支座的锚固长度宜适当增加。 当现浇板的受力钢筋与梁平行时，应沿梁长度方向配置间距不大于 200mm且与梁垂直的上部构造钢筋，其直径不宜小于 8mm，且单位长度内的总截面面积不宜小于板中单位宽度内受力钢筋截面面积的三分之一。该构造钢筋伸入板内的长度从梁边算起每边不宜小于板计算跨度 l0 的四分之一。当按单向板设计时，除沿受力方向布置受力钢筋外，尚应在垂直受力方向布置分布钢筋。单位长度上分布钢筋的截面面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积的 15%，且不宜小于该方向板截面面积的 0.15%；分布钢筋的间距不宜大于 250mm，直径不宜小于 6mm；对集中荷载较大的情况，分布钢筋的截面面积应适当增加，其间距不宜大于 200mm。 【5】5、框架剪力墙的结构布置一般原则 高层建筑结构应注重概念设计，重视结构的选型和平面、立面布置的规则性，加强构造措施，择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系。在抗震设计时，应保证结构的整体抗震性能，使整体结构具有必要的承载能力、刚度和延性。根据抗震设防分类（丙类） 、设防烈度（7 度 0.15g） 、结构类型（框架-剪力墙结构） 、房屋高度（68.7m）确定本高层办公楼的抗震等级为框架和剪力墙均为二级。框架-剪力墙结构中剪力墙的布置宜符合下列规定：（1）剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系，主体结构构件之间不宜采用铰接。抗震设计时，两主轴方向均应布置剪力墙。梁与柱或柱与剪力墙的中线宜重合，框架的梁与柱中线之间的偏心距不宜大于柱宽的 1/4。 (2) 框架剪力墙结构中剪力墙的布置一般按照“均匀、对称、分散、周边”的原则布置： 剪力墙宜均匀对称地布置在建筑物的周边附近、楼电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位;在伸缩缝、沉降缝、防震缝两侧不宜同时设置剪力墙。平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。 剪力墙布置时，如因建筑使用需要，纵向或横向一个方向无法设置剪力墙时，该方向可采用壁式框架或支撑等抗侧力构件，但是，两方向在水平力作用下的位移值应接近。壁式框架的抗震等级应按剪力墙的抗震等级考虑。 剪力墙的布置宜分布均匀，单片墙的刚度宜接近，长度较长的剪力墙宜设置洞口和连梁形成双肢墙或多肢墙，单肢墙或多肢墙的墙肢长度不宜大于 8 m。每段剪力墙底部承担水平力产生的剪力不宜超过结构底部总剪力的 30%。 纵向剪力墙宜布置在结构单元的中间区段内。房屋纵向长度较长时，不宜集中在两端布置纵向剪力墙，否则在平面中适当部位应设置施工后浇带以减少混凝土硬化过程中的收缩应力影响，同时应加强屋面保温以减少温度变化产生的影响。楼梯间、竖井等造成连续楼层开洞时，宜在洞边设置剪力墙，且尽量与靠近的抗侧力结构结合，不宜孤立地布置在单片抗侧力结构或柱网以外的中间部分。剪力墙间距不宜过大，应满足楼盖平面刚度的要求，否则应考虑楼盖平面变形的影响。 （3) 框架剪力墙结构中的剪力墙，宜设计成周边有梁柱(或暗梁柱)的带边框剪力墙。纵横向相邻剪力墙宜连接在一起形成 L 形、T 形及口形等，以增大剪力墙的刚度和抗扭能力。 (4) 在长矩形平面或平面有一项较长的建筑中，其剪力墙的布置宜符合下列要求： 横向剪力墙沿长方向的间距宜满足表 4-18 的要求，当这些剪力墙之间的楼盖有较大开洞时，剪力墙的间距应予减小。 纵向剪力墙不宜集中布置在两尽端。(5) 剪力墙宜贯通建筑物全高，沿高度墙的厚度宜逐渐减薄，避免刚度突变。当剪力墙不能全部贯通时，相邻楼层刚度的减弱不宜大于30%，在刚度突变的楼层板应按转换层楼板的要求加强构造措施。 【6】6、建筑抗震设计原则按规范进行抗震设计的建筑，其抗震设防目标是：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用，当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用，当遭受高于本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。适用于抗震设防烈度为 6、7、8 和 9 度地区建筑工程的抗震设计及隔震、消能减震设计。抗震设防烈度大于 9 度地区的建筑和行业有特殊要求的工业建筑，其抗震设计应按有关专门规定执行。 【7】钢筋混凝土房屋应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级：1、甲类建筑，地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应按批准的地震安全性评价结果确定；抗震措施，当抗震设防烈度为 68 度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为 9 度时，应符合比 9 度抗震设防更高的要求。 2、 乙类建筑，地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施，一般情况下，当抗震设防烈度为 68 度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为 9 度时，应符合比 9 度抗震设防更高的要求；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。3 、丙类建筑，地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度的要求。4 、丁类建筑，一般情况下，地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为 6 度时不应降低。 【7】7、建筑结构荷载选定原则根据规范规定：结构上的荷载可分为下列三类：1、永久荷载，例如结构自重、土压力、预应力等。2、可变荷载，例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。3、偶然荷载，例如爆炸力、撞击力等。建筑结构设计时，对不同荷载应采用不同的代表值。对永久荷载应采用标准值作为代表值。对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。 【8】基本风压应按本规范给出的 50 年一遇的风压采用，但不得小于0.3kNm 2。对子高层建筑、高耸结构以及对风荷载比较敏感的其他结构，基本风压应适当提高，并应由有关的结构设计规范具体规定。根据规范查阅：商场活载为 3.5 kN/ m2,、办公楼活载为 2.0 kN/ m2,，走廊及卫生间活载为 2.5kN/ m2，楼梯活载为 3.5 kN/ m2,。 【8】8、建筑桩基础设计原则由于我们所设计的建筑为高层办公楼，基础采用预制圆管桩，桩基设计过程包括单桩承载力的计算、桩基桩数的确定、承台设计（包含柱边冲切验算、角柱向上冲切验算、承台受剪验算、受弯验算以及局压验算等部分） 。桩和桩基的构造，应符合下列要求：【10】1.摩擦型桩的中心距不宜小于桩身直径的 3 倍；扩底灌注桩的中心距不宜小于扩底直径的 1.5 倍，当扩底直径大于 2m 时，桩端净距不宜小于 1m。在 确定桩距时尚应考虑施工工艺中挤土等效应对邻近桩的影响。2.扩底灌注桩的扩底直径，不应大于桩身直径的 3 倍。3.桩底进入持力层的深度，根据地质条件，荷载及施工工艺确定,宜为桩身直径的 1-3 倍。在确定桩底进入持力层深度时，尚应考虑特殊土，岩溶以及震陷液化等影响。嵌岩灌注桩周边嵌入完整和较完整的未风化，微风化，中风化硬质岩体的最小深度，不宜小于 0.5m。4.布置桩位时宜使桩基承载力合力点与竖向永久荷载合力作用点重合。5.预制桩的混凝土强度等级不应低于 C30；灌注桩不应低于 C20；预应力柱不应低于 C40。6.桩的主筋应经计算确定。打入式预制桩的最小配筋率不宜小于 0.8%，静压预制桩的最小配筋率不宜小于 0.6%；灌注桩最小配筋率不宜小于 0.2%-0.65%(小直径桩取大值)。7.配筋长度：1)受水平荷载和弯矩较大的桩，配筋长度应通过计算确定。2)桩基承台下存在淤泥、淤泥质土或液化土层时，配筋长度应穿过淤泥、淤泥质土层或液化土层。3)坡地岸边的桩、8 度及 8 度以上地震区的桩、抗拔桩、嵌岩端承柱应通长配筋。4)桩径大于 600mm 的钻孔灌注桩，构造钢筋的长度不宜小于桩长的 2/3。 8.桩顶嵌入承台内的长度不宜小于 50mm。主筋伸入承台内的锚固长度不宜小于钢筋直径(级钢)的 30 倍和钢筋直径(级钢和级钢)的 35 倍。对于大直径灌注桩，当采用一柱一桩时，可设置承台或将桩和柱直接连接。桩和柱的连接可按本规范第 8.2.6 条高杯口基础的要求选择截面尺寸和配筋，柱纵筋插入桩身的长度应满足锚固长度的要求。9.在承台及地下室周围的回填中，应满足填土密实性的要求。地基基础设计时，所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应按下列规定：.按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时，传至基础或承台底面上的荷载应应按正常使用极限状态 下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及稳定及滑坡推力时，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数均为 1.0。在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力级限状态