博雅小区高层剪力墙结构住宅楼建筑结构设计.doc

辽宁科技大学本科生毕业设计 第27页博雅小区高层剪力墙结构住宅楼建筑结构设计1绪论1.1剪力墙的特点1.1.1剪力墙的分类为满足使用要求，剪力墙常开有门窗洞口。理论分析和试验研究表明，剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙上的开洞情况。洞口是否存在，洞口的大小、形状及位置的不同都将影响剪力墙的受力性能。剪力墙按受力特性的不同主要可分为整体剪力墙、小开口整体剪力墙、双肢墙（多肢墙）和壁式框架等几种类型。（1）整体墙没有门窗洞口或只有少量很小的洞口时，可以忽略洞口的存在，这种剪力墙即为整体剪力墙，简称整体墙。当门窗洞口的面积之和不超过剪力墙侧面积的15%，且洞口间净距及孔洞至墙边的净距大于洞口长边尺寸时，即为整体墙。（2）小开口整体墙门窗洞口尺寸比整体墙要大一些，此时墙肢中已出现局部弯矩，这种墙称为小开口整体墙。（3）联肢墙剪力墙上开有一列或多列洞口，且洞口尺寸相对较大，此时剪力墙的受力相当于通过洞口之间的连梁连在一起的一系列墙肢，故称连肢墙。（4）框支剪力墙当底层需要较大空间时，采用框架结构支撑上部剪力墙，就形成框支剪力墙。在地震区，不容许采用纯粹的框支剪力墙结构。（5）壁式框架在联肢墙中，如果洞口开的再大一些，使得墙肢刚度较弱、连梁刚度相对较强时，剪力墙的受力特性已接近框架。由于剪力墙的厚度较框架结构梁柱的宽度要小一些，故称壁式框架。1.1.2 剪力墙的结构特点 剪力墙的主要作用是承担竖向荷载（重力）、抵抗水平荷载（风、地震等）。其特点是整体性好，侧向刚度人，水平力作用下侧移小，并且由于没有梁、柱等外露与凸出，便于房间内部布置。缺点是不能提供大空间房屋，结构延性较差。目前，短肢剪力墙结构应用越来越广泛，它采用宽度（肢厚比）较小的剪力墙，住户可以一定范围内改造室内布局，增加了灵活性，但这是以整个结构受力性能的降低为代价的（虽然有试验和研究表明这种降低幅度较小）。 当地下室或下部一层、几层，需要大空间时(如商场、停车库等)即形成部分框支剪力墙结构。在框架剪力墙结构和剪力墙结构两种不同结构的过渡层必须设置转换层。 剪力墙结构由于承受竖向力、水平力的能力均较大，横向刚度大，因此可以建造比框架结构更高、更多层数的建筑。但是只能以小房间为主的房屋，如住宅、宾馆、单身宿舍1。而宾馆中需要大空间的门厅餐厅、商场等往往设置在另外的建筑单元中。 为了适用任何方向的水平力(或地震作用)，因此在矩形平面中，剪力墙在横向与纵向均应设置；对于圆形平面，剪力墙应沿径向及环向设置；三角形平面，应该沿三个主轴方向设置剪力墙，剪力墙结构在水平力作用下侧向变形的特征为弯曲型。1.1.3剪力墙结构体系的类型1剪力墙结构体系的类型分类（1）普通剪力墙结构。全部均由剪力墙组成的结构体系，主要适用于小房间设计要求的高层住宅。（2）框架-剪力墙结构。由框架与剪力墙组合而成的结构体系，适用于需要局部大空间的建筑。（3）框支剪力墙结构。因剪力墙结构的底部需要较大空间，剪力墙无法全部落地时，则有必要采用框支剪力墙结构。2剪力墙结构适用范围剪力墙通常为横向布置，间距小，约为36m，因此平面布置不够灵活，仅适用于小开间的高层住宅、旅馆、办公楼等，这种结构从理论上讲可建造上百层的民用建筑，但从技术经济考虑，地震区的剪力墙结构一般控制在35层，总高110m以内，非地震区可适当放宽。由于使用需要，剪力墙结构的底部剪力墙改为框架，形成框支剪力墙结构，但这种结构的上部刚度与底部刚度相差悬殊，对地震区建筑是不利的。1.1.4剪力墙的计算方法剪力墙所承受的竖向荷载，一般是结构自重和楼面荷载，通过楼面传递到剪力墙。竖向荷载除了在连梁（门窗洞口上的梁）内产生弯矩以外，在墙肢内主要产生轴力。可以按照剪力墙的受荷面积简单计算。 在水平荷载作用下，剪力墙受力分析实际上是二维平面问题，精确计算应该按照平面问题进行求解。可以借助于计算机，用有限元方法进行计算。计算精度高，但工作量较大。在工程设计中，可以根据不同类型剪力墙的受力特点，进行简化计算。 1整体墙和小开口整体墙 在水平力的作用下，整体墙类似于一悬臂柱，可以按照悬臂构件来计算整体墙的截面弯矩和剪力。小开口整体墙，由于洞口的影响，墙肢间应力分布不再是直线，但偏离不大，可以在整体墙计算方法的基础上加以修正。 2壁式框架 壁式框架可以简化为带刚域的框架，用改进的反弯点法进行计算。 3联肢墙联肢墙是由一系列连梁约束的墙肢组成，可以采用连续化方法近似计算。4框支剪力墙和开有不规则洞口的剪力墙 此两类剪力墙比较复杂，最好采用有限元法借助于计算机进行计算。考虑地震作用组合的剪力墙，其正截面抗震承载力应按规定计算，但在其正截面承载力计算公式右边，应除以相应的承载力抗震调整系数。剪力墙各墙肢截面考虑地震作用组合的弯矩设计值：对抗震等级为一级剪力墙的底部加强部位及以上一层，应按墙肢底部截面考虑地震作用组合弯矩设计值采用，其他部位可采用考虑地震作用组合弯矩设计值乘以增大系数。1.15剪力墙结构的布置原则剪力墙的布置原则为：剪力墙结构是利用建筑物墙体作为建筑物的竖向承载体系，并用它抵抗水平力的一种结构体系。其侧向刚度大，整体性好，用钢量较省，缺点是自重大。剪力墙间距一般为3m5m。平面布置的灵活性受到限制。由于其良好的抗侧性、整体性和抗震性能，可以建造较高的建筑物。剪力墙的布置原则为：剪力墙结构中全部竖向力和水平力都由剪力墙承受。所以一般应沿建筑物的主要轴线双向布置。特别是在抗震结构中，应避免仅单向有墙的结构布置形式，并宜使两个方向抗侧刚度接近，即两个方向的自振周期宜相近。剪力墙应尽量拉通对直，以增加抗震能力。门窗洞口上下各层对齐，形成明确的墙肢和连梁，使受力明确，计算简单。在抗震结构中，应尽量避免出现错洞剪力墙和叠合错洞墙。叠合错洞墙的特点是洞口错开距离很小，甚至叠合，不仅墙肢不规则，而且还在洞口之间形成薄弱部位，对抗震尤为不利。剪力墙沿竖向应贯通建筑物全高。剪力墙沿竖向改变时，允许沿高度改变墙厚和混凝土等级，或减少部分墙肢，使抗侧刚度逐渐减小，避免各层刚度突变，造成应力集中。剪力墙要避免洞口与墙边，洞口与洞口之间形成小墙肢。小墙肢宽度不宜小于三倍墙厚，并用暗柱加强。 较长的剪力墙宜开设洞口，将其分为均匀的若干墙段，墙段之间宜采用弱梁连接，每个独立墙段的总高度与其截面高度之比不应小于2，墙长较小时，受弯产生的裂缝宽度较小，墙体配筋能够充分的发挥作用，因此墙肢截面高度不宜大于8m。高层建筑不应采用全部为短肢剪力墙的结构形式，短肢墙应尽可能设置翼缘。在短肢剪力墙较多时，应布置筒体，以形成共同抵抗水平力的剪力墙结构。控制剪力墙平面外弯矩，应采取增加与沿梁轴线方向的垂直墙肢，或增加壁柱、柱等方式，来减少梁端部弯矩对墙的不利影响。对截面较小的楼面梁可设计为铰接或半刚接，减小墙肢平面外弯矩。不宜将楼面主梁直接支承在剪力墙之间的连梁上。因为一方面主梁端部约束达不到要求，连梁没有抗扭刚度去抵抗平面外弯矩；另一方面对连梁本身不利，连梁本身剪切应变较大，容易出现裂缝，因此应尽量避免。1、结构平面布置（1）高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构（短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为58的剪力墙，一般剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比位大于8的剪力墙）。短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙）与短肢剪力墙形成共同抵抗水平力的剪力墙结构，在高层建筑的一个独立结构单元内，宜使结构平面形状简单、规则，刚度和承载力分布均匀，不应采用严重不规则的平面布置，高层建筑宜选用风作用效应较小的平面形状。（2）剪力墙结构中，剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置。抗震设计的剪力墙结构，应避免仅单向有墙的结构布置形式。剪力墙墙肢截面宜简单、规则，剪力墙结构的侧向刚度不宜过大。（3）剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁。宜避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置。抗震设计时，一、二、三级抗震等级剪力墙的底部和加强部位不宜采用错洞墙；一、二、三级抗震等级的剪力墙均不宜采用叠合错洞墙。（4）同一轴线上的连续剪力墙过长时，应该用楼板（不设连梁）或细弱的连梁分成若干墙段，每一个墙段相当于一片独立的剪力墙，墙段的高宽比不应小于2。每一墙肢的宽度不宜大于8m，以保证墙肢也是受弯承载力控制，而且靠近中和轴的竖向分布钢筋在破坏时能充分发挥其强度。2. 结构竖向布置（1）高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收。结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化， 普通剪力墙结构的剪力墙应在整个建筑的竖向连续，上应到顶，下应到底，中间楼层不要中断。剪力墙结构不连续会使刚度突变，对抗震非常不利。（2）为减少上下剪力墙的偏心，一般情况下厚度宜两侧同时内收。外墙为保持外墙面平整，可以只在内侧单面内收；电梯井因安装要求，可以只在外侧单面内收。（3）剪力墙的洞宜上下对齐，成列布置，使剪力墙形成明确的墙肢及连梁，成列开洞的规则剪力墙传力直接，受力明确，地震中不宜因为复杂应力而产生震害；错洞墙洞口上下不对齐，受力复杂，洞口边容易产生显著的应力集中，因而配筋量增大，而且地震中常发生震害。（4）抗震设计时，一般剪力墙结构底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/8和底部两层二者的较大值，当剪力墙的高度超过150m时，其底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/10；部分框肢剪力墙结构底部加强部位的高度可取框肢层加上框肢层以上两层的高度及墙肢总高度的1/8二者的较大值。1.2工程概述1.2.1设计题目博雅小区高层剪力墙结构住宅楼建筑结构设计。1.2.2工程概况博雅小区新建高层住宅楼，采用组合单元式住宅，结构形式为钢筋混凝土剪力墙结构。该住宅建筑面积为11000m2，地下一层，地上十四层，采用组合单元式住宅，有两个单元组成。每单元两户，分别为两室两厅和两室三厅。1.2.3设计原始资料1冬季采暖室外计算温度-20，夏季通风室外计算温度26。2冬季采暖室内计算温度18。3本建筑所在地全年主导风向东北，冬季平均风速2.9m/s，夏季平均风速2.8m/s 基本风压值为0.45kN/m2。4年平均降水量500mm，日最大降水量160mm。5常年地下水位低于-8m，水质对混凝土无侵蚀作用。6最大积雪深度220mm，基本雪压值0.40 kN/m2。最大冻结深度1.2m。7地基承载力特征值200Kpa，类场地。8抗震设防烈度为7度，近震。9设计基本加速度值0.1g。10建筑的设计特征周期Tg=0.35s。11建筑场地平整，主要建筑材料供应充足，水电可以就近接通。12施工用吊装机械、运输车辆、搅拌机械、土方机械等可根据需要随时调配。1.2.4结构施工图1结构设计说明2标准层楼板配筋图1:1003底部加强区剪力墙配筋图1:1004非底部加强区剪力墙配筋图1:1005结构节点详图1:101:206楼梯布置及配筋图1:20图纸工作量加长图纸3张，图纸1张，图纸2张。2建筑设计2.1平面设计的内容及原则高层住宅楼的建筑设计一般都是先从平面设计开始。平面设计包括的内容和步骤一般为：户内的各个功能空间平面设计、户内的平面组合设计、户间的平面组合设计2。 户内的各个功能空间平面设计是根据不同的使用需求和喜好，有效合理布置家具设备，进而确定各功能空间的平面形状，面积及尺寸，并满足相关建筑物理要求。户内的平面组合设计是在户内各功能空间平面设计的基础上，根据户内整体的使用功能，将户内的居住空间、交通空间和辅助空间组合成一个有机的整体，进而组成不同的套型。户间的平面组合设计就是以用户的户内组合设计为基础，将几个相同或者不同的套型，再结合公共交通空间组合成整栋住宅楼平面。2.2平面设计2.2.1居住部分的平面设计1.居住部分的平面设计居住部分是住宅的最主要的内容。一般包括起居，休息，学习和餐饮等主要功能，相应的房间是起居室，卧室，书房，餐厅等。做好以上几个空间的平面设计，是住宅建筑平面设计的首要任务。（1）起居室起居室是住宅中必不可少的居住空间，其功能主要是会客，视听，娱乐，并兼有进餐，杂务和交通等作用，根据高层住宅设计规范（GB500952000）（以下简称住规）第3.2.2条规定，起居室最低使用面积在12 m2以上。大量设计实践证明，合理的使用面积应在20左右。起居室的平面形状常以矩形较为多见，其中近于方形平面时布置家具较为灵活。本建筑中设计的两种起居室均采用矩形形式，面积分别为34.2m2,30.6 m2。（2）卧室随着生活质量的提高，卧室的功能也得以拓展，在卧室内同样也可以读书、娱乐，因此如何发挥卧室的多重功能是现在居室装修的重点。卧室需要具有良好的私密性，因此对房间的要求是隔声效果好，卧室之间不应穿越，同时必须直接采光，自然通风。一般来说，大卧室为主人卧室，小卧室一般为孩童或单身老人卧室。本建筑中设计的卧室面积分别为17.28 m2，15.12 m2，16.2 m2；门洞口宽度为900mm，高度为2100mm。（3）餐厅餐厅的功能主要是进餐。面积较小的户型通常将餐厅并入起居室中。大面积的户型应设有餐厅，以便进餐活动与日常起居活动相互独立。本建筑中每户均设计了餐厅，使用面积均为7.59m2。2.2.2辅助部分住宅建筑的辅助部分一般都包括厨房，卫生间和储藏室等。1厨房厨房的主要功能是炊事活动，厨房的设计要求主要有：一是要有适当的面积以满足设备布置和日常操作活动的要求，充分利用空间解决好日常杂物的储藏问题。二是设备的布置及尺寸要符合人体工程学的要求。三是要具有良好通风及采光环境，有利于迅速排除有害气体及保持清洁。目前，厨房的空间形式呈现多元化方向发展，封闭式厨房不再是唯一的选择，可以根据需要来选择独立式厨房、餐厅厨房、开敞式厨房等不同的空间形式。厨房的布置要有通常包括橱柜，洗池，案台，炉灶，贮藏三个活动区。三个点可构成三角形。最理想的位置是正三角形的顶点，这样操作方便，效率高。按操作流程布置设备时，一般设有单排，双排并列，L型，型等几种平面类型。其中L型和型设备成宜成90角布置，这样操作不仅省力而且方便，在设计中采用也较普遍。本建筑中设计的厨房开间进深均为3.3m3.1m，面积为10.23 m2，满足要求。2卫生间卫生间的功能是盥洗、洗浴和洗涤。对卫生间的设计要求有以下几点2：（1）卫生间是用水较多的场所，所用材料及构造的选择要注意防水、排水以便于清洁。（2）在满足设备及日常活动空间要求的前提下应该充分利用空间，力求布置紧凑。（3）卫生间内最好采用外窗直接采光和通风，如果因特殊情况必须设暗卫生间时，应采用通风道通风设施。卫生间的面积会因设备的数量的多少而不同，本建筑中卫生间的设计面积为5.46m2。2.2.3交通部分交通部分的功能包括出入、通行及防火疏散。交通部分一般分为户内交通和户外交通两个部分。户内交通通常包括走道、过厅、户内楼梯等部分；户外交通包括门厅、公共走道、公共楼梯及电梯等部分2。交通部分的设计对住宅的使用有很大影响，而住宅类型的划分也主要取决于交通组织的特点。住宅的户内交通分为走道式、套间式和枢纽式几类。走道式交通是以走道将户内房间联系起来；套间式交通不单独设置交通，而将房间互相穿套，占用房间的部分面积作交通联系；而枢纽式交通则以起居室、过厅等作为交通枢纽，与户内房间做放射性联系，根据以上分析本建筑设计采用了枢纽式交通的布置方式。1、走道住宅中交通部分的面积应力求紧凑，以扩大居住部分和辅助部分的使用面积，但交通部分的布置则必须满足使用要求的最小尺度。户内走道除满足通行功能外，有时往往还兼有其它存放功能，因此走道净宽要考虑两人并行或一双手提物通行，其净宽宜1.1m，最小不得小于1.0m，本建筑设计中走道净宽均大于1.1m。2、楼梯楼梯的尺度要综合考虑人行、防火疏散、家具搬运、自行车及病人担架通过等要求，公共楼梯的面积和尺度要满足最小尺度的要求，不能过于放宽，而降低平均每户使用面积水平。楼梯的尺度还兼顾楼梯下作为单元入口的要求（净高不小于2.0m）及楼梯构件规格的简化和统一等方面的因素。住宅中常用的楼梯形式有直跑梯、曲尺形梯、双跑题、三跑梯、剪刀式楼梯等形式。楼梯间面积以双跑梯最小，行程也短，制作简便，为一般住宅所常用。楼梯的坡度有踏步的高度，宽度所决定。公共楼梯的宽度不应小于260mm，踏步高度不应大于175mm，户内楼梯的宽度不应小于220mm，高度不应大于200mm。本建筑物的楼梯设计采用踏步高166.7mm，踏步宽270mm，梯井宽100mm，梯段净宽1200mm，梯段板80mm厚。3、电梯高层住宅的垂直交通主要依靠电梯，因此需考虑到电梯使用的机动性及检修等因素。电梯的尺寸应该满足载人、搬运家具等要求，本建筑一单元设有两部电梯，每个电梯间的尺寸为2400mm1900mm。2.2.4户内平面组合家庭是住宅的基本生活单位，户是指一个家庭独用的空间范围，也可指独门独户的户门以内的空间。在高层住宅户内平面组合设计中，一般是指户内交通空间将居住空间和辅助空间巧妙地组合成有机的整体，户内平面组合设计涉及的核心问题是户内居住空间和辅助空间的数量和相互关系。关于户内空间数量的多少，在我国现行独户式住宅当中，辅助空间的数量变化不大，基本是每一户设一厨房，一个卫生间，差别往往在于厨卫空间面积大小和设备等级。2.2.5户间平面组合高层住宅户间平面组合是公共交通空间将各户联系成为一个整体。户间平面所需解决的问题包括平面组合方式的选定，每个独立单元所能容纳用户的数量，公共交通体系和防火疏散的组织。高层住宅的公共交通系统比多层住宅要复杂而多样，其主要影响因素是电梯。为了处理好公共交通系统的方便与经济的矛盾，而出现了电梯，楼梯及走廊的不同组合方式。公共交通系统分类，高层住宅有单元式和走廊式两大类，其它类型都是由这两种类型派生出来的。单元式的特征是每个单元有独立的交通中心，交通中心是由电梯和楼梯组成的。为了使用方便，电梯和楼梯是靠近布置的，通常不设公共走道或只有较短的公共走道。与单元式不同的是，走廊式只设一个电梯中心，用公共走道联系若干楼梯组织公共交通系统。走廊式平面公共走道内相互干扰大而且面积多。为了使这两种类型优势互补，设计上产生了一种综合类型即“走廊单元式”。这种组合方式是采用走廊式布置电梯和水平交通，用楼梯组织单元式平面，起交通结构是每隔几层设一通道层，再利用楼梯做层间联系组合各单元。单元式可按单元组合方式通常可以分为独立单元式和组合单元式两类。独立单元式是只由一个单元组成，以电梯和楼梯组成的交通中心为核心组织各户，也称为塔式住宅。一梯四户、五户的独立单元式住宅很容易形成较紧凑的平面，七户、八户以上单元通常要辅助以其他手段，常用曲折外墙以争取开窗墙面。独立单元式住宅比较容易形成丰富多变的体型，加之高耸如塔，阴影区小而受到欢迎。组合单元式住宅是由几个完整的单元组合成撞，其体型为板式住宅，其中每个单元自身会形成交通中心，单元组合又很灵活，节约建设用地，因此也深受青睐。走廊式住宅，分为内廊式和外廊式，一般以走廊（内廊或外廊）配合电梯楼梯与各户发生联系，使一个电梯中心可以承担更多户的服务（一般可达数十户）经济性好，但极易造成各户之间的干扰、走廊排烟不畅等缺陷。本建筑采用单元组合式结构，共三个单元，每单元三户。2.3剖面设计剖面设计的内容是层数的确定、房屋尺寸的确定、剖面组合设计以及剖面中结构构造关系的分析等，这些都与高层住宅楼的使用要求、工程造价和节约用地密切关系。2.3.1层数高层住宅的层数的确定，一般需要综合考虑下列因素：（1）城数规划的要求。高层住宅对城市风貌影响巨大，城市规划甚至小区规划中都对层数有明确的要求。（2）材料和结构等技术条件。高层住宅楼一般采用钢筋混凝土结构，层数多少应与其相适应。框架结构一般不宜超过15层，剪力墙结构一般不超过30层。（3）经济条件。高层住宅楼由于结构和电梯的原因，造价远比多层住宅高得多，而且层数越高，造价越高。但综合考虑到征地、搬迁、小区建设及市政设施等费用，12层左右高层住宅是比较经济的层数。（4）节约土地。高层住宅楼的节地效果是十分明显的。（5）防火要求。高层住宅楼的防火等级为一、二级，防火要求高。在实际工程中，一般根据实际情况经过综合分析确定具体层数。一般的，当城市规划对住宅层数有明确要求时，按规划要求选定层数。若规划与使用要求有矛盾时，也应符合城市规划要求的前提下进行必要的调整。当城市规划对层数无特殊要求时，应以使用要求为主选择层数。尤其是当地基受到限制、经济条件允许是选择较高层次。值得一提的是，电梯对层数影响也很大，按每梯服务户数标准（每梯80100户），一梯八户的单元式高层住宅楼层数为22层左右。走廊式高层住宅楼层数一般控制在1220层左右，本建筑物的地上层数为14层。.2.3.2层高房间高度尺寸包括各类房间的层高、室内外地面的高差、室内窗台高度、阳台栏杆扶手高度等。1各类房间的层高层高是剖面设计的重要数据，是工程常用的控制尺寸，层高的确定要考虑以下几方面：（1）住宅的使用性质和活动特点。住宅的起居室、卧室等由于使用人数少、面积少，一般根据人体活动尺度和家具布置考虑层高。（2）采光通风的要求。窗的高度只有同住宅房间进深保持一定比例关系时，采光通风才能满足要求。当进深一定后，窗上沿高度也基本确定，而层高也相应性的确定。（3）结构布置要求。主要有梁板的厚度、墙柱构件的稳定性等影响到层高。（4）设备布置要求。高层住宅往往有电梯、供水加压设备、水箱等设备、对有关空间高度必然提出要求。设计时不可忽视。（5）室内空间比例要求。根据人们对空间的观感也会在一定程度上要求空间保持适当高度。（6）建筑统一模数要求。 综上所述，高层住宅的层高一般取3m，水泵房的层高在3.03.9m之间，电梯机房层高一般在3.05.0之间，设备层得层高在1.82.2m之间。因此本建筑物层高为3m，电梯机房层高为4.0m。2室内外地面高差为了防止室外雨水倒流室内，为了防止建筑物因沉降致使首层室内地面标高过低，为了地下室的采光通风，为了满足高层住宅使用和造型美观要求，室内外地面需设置适当的高差。室内外地面高差过小难以保证基本要求。过大又会增加建设高度。对于高层住宅楼在考虑设备层和地下室的特殊情况等因素后，室内外高差通常取9001500mm。因此本建筑物根据实际情况室内外高差取450mm。2.3.3剖面组合设计高层住宅剖面组合设计设在平面组合的基础上进行的，其主要任务是根据住宅的竖向使用要求和造型的需要，考虑各种高度房间在竖向的安排方式。高层的剖面组合，首先应把同层房间的层高统一起来，然后按照各层房间不同的使用性质在垂直方向进行分层组合。居住层的层高一致，每层布置变化不大，通常按标准层进行组合，上下层的使用房间对应，卫生间、厨房等房间对齐以便结构布置和设备管道直通。房间高度较大的公共使用部分和设备用房，通常组织在楼下的一、二层或地下室，也可组织在顶上几层里，如车库就常放在下层；而电梯机房、水箱间常布置顶层；水泵房常因有噪音影响一般放在地下室。因此本建筑设计中将车库放在地下一层，电梯机房布置在顶层。2.4体型和立面设计高层住宅楼的体型和立面设计是建筑建筑的重要组成部分，其宗旨是在满足功能使用的前提下，创造优美的建筑外部形象。2.4.1体型和立面设计要求1充分反映住宅建筑的类型特征。高层住宅建筑内部房间较小，人流量较少，因此建筑体型上深度不大，立面上应以分组设置的阳台，小巧的窗户等，体现住宅建筑的个性特征。2结合材料性能，结构构造和施工技术的特点。高层住宅建筑的体型和立面设计应密切结合相关方面技术手段的特性和表现力，尤其是高层住宅多采用工业化建筑体系，应该力求使立面趋于简洁、新颖。3适应环境和建筑规划的群体布置。单体建筑是建筑群体中的有机组成部分，高层住宅建筑也不例外，其往往位于成群的多层住宅的居住小区之中，为了塑造完整统一的建筑区域形象，要使其体型、立面以及建筑风格形式与规划中建筑群体的融合。4符合建筑造型和立面构图的一般规律。建筑艺术是一种造型艺术，形式美则有其独特的规律。高层住宅造型与立面设计应遵守和利用这些规律，并借鉴古今中外优秀的建筑设计手法和经验，创造人们喜闻乐见得新型建筑。2.4.2体型设计高层住宅楼的体型是指其总的体量大小，形态特征和比例尺度等，对高层住宅外形的总体效果影响很大。高层住宅的体型总体上分为对称式和不对称式两大类。对称式体型有明确的中轴线，主次分明，完整均衡，容易取得端庄凝重的美学效果。不对称式体型却变化自如，对比强烈，容易达到活泼舒展的造型效果。柱体状得塔式住宅具有简洁单纯、高耸挺拔的明显个性，更因其平面尺寸，地型适应性强，对周围建筑遮挡较少，不易造成日照、气流缺陷，因此已经成为一种很流行的高层住宅体型。长方体的板式住宅体型高大，宏伟壮观，尤其是住户容量大，电梯运行效率高，经济性较住宅优越，因此在地形不受限制时也具有较强的生命力。不过，无论对于哪种体型，在具体设计时都应注意：均衡稳定、比例适度、体型简洁、协调统一等几个美学规律，于是综合以上分析本建筑设计采用对称式长方体的板式住宅。2.4.3立面设计高层住宅的立面是表示其四周壁面及其构配件的秩序特征的外部形象。立面设计也是在满足使用要求和技术经济条件下，运用立面构图的普遍规律，对其外表面内的种种要素进行组织安排，以取得良好的构图效果。高层住宅立面构成要素包括：墙体、梁、柱等结构，门窗、阳台、花台、外廊等建筑构建，以及台阶、雨棚、勒脚、檐口等保护性构件。巧妙的利用这些构配件，使其以合宜的尺寸和比例，形成良好的秩序，即运用节奏韵律、虚实对比等构图规律、设计出形式与内容相统一的建筑正面，是立面设计的主要任务。立面设计按以下步骤进行：1根据高层住宅楼内部空间组合的平剖面关系，画出各个立面的基本轮廓，作为立面设计的基础。2进行各个立面墙的处理，门窗的排列，线条的安排等，形成立面的基本风格。3对入口、门廊、檐口等重点部位进行重点处理。高层住宅楼立面设计还应注意以下几个概念：1比例协调。一般讲，建筑的高度应和出檐大小及勒脚的尺寸保持适当的比例，梁的高跨和柱的长细也应有相应的比例，门窗的高度也应保持合适的比例，这些不仅是结构或构造上的要求，也是立面构图的美学需求 。2节奏感强。结构韵律是使高层住宅立面富有表现力的重要手段。尤其是高层住宅立面上的阳台，门窗等构件较多，要巧妙的安排组织妥善，构成有规律的重复与变化。3虚实对比。通常指由于形体的凹凸的光影效果，形成比较强烈的明暗对比关系。墙面实体与门窗洞口间，栏板与凹廊之间都是虚实对比，要处理好虚实对比关系，虚实的节奏变化往往会收到强烈生动的效果。4材料质感与色彩。高层住宅立面设计在立面划分的基础上，材料质感与色彩的选择配置是使建筑立面进一步取得丰富逼真效果的重要方面。材料质感和色彩的配置一般需综合考虑高层住宅楼所在地区的基本环境、气候条件和建筑标准等级。由以上分析本建筑设计的高层住宅质感以平滑为主，色彩选择以浅色调为主，即外墙粉刷淡黄色涂料。2.5高层住宅楼相关技术设计2.5.1垂直交通设计1高层住宅楼的垂直交通设计高层住宅的垂直交通是以电梯为主，楼梯为辅组织起来的，因此电梯的配置方案对于高层住宅交通设计的成功与否起着关键的作用。电梯配置方案主要包括电梯台数、电梯容量与规格、电梯运行速度、电梯的空间布置等。设计中宜按以下步骤进行：（1）电梯台数的确定早期大楼内电梯的设置台数是由经验确定的，即按照大楼的人数、房间数以及电梯的主参数进行估计。上世纪70年代开始流行基于电梯在客流高峰情况下往返一次运行时间的手工计算的交通分析法（常规计算法），这是一种开创性的方法，直到今天仍然被用作简单的验算。上世纪90年代，运用计算机编程的分析法和仿真法被开发，随后人们正在研究利用计算机专家系统、模糊逻辑、神经网络等人工智能技术来描述电梯交通系统的动态特性，进而完成大楼电梯的整体配置.乘客候梯时间（根据大楼用途不同来评定范围）、乘梯时间（一般不超过90S）和5分钟载客率是评定电梯服务质量的重要指标，也是交通分析的重要内容。交通分析就是根据大楼的用途，考虑大楼内外人员的实时流动情况，结合电梯系统本身的特征如主参数、操纵控制方式等经过计算得出满足大楼输送要求的电梯台数及分配。交通分析必须掌握大楼的客流状态，如上行客流高峰、下行客流高峰、上下行客流平衡、上行客流较下行客流量大、下行客流较上行客流量大、频繁层际客流、空闲时的客流等状态。除了交通分析外，选择电梯台数时还应注意：一是应考虑客流交通的变化；二是台数设置应满足各类建筑设计规范要求的最低配置；三是大楼一般不能只配1台电梯（单元式住宅楼除外），否则一旦停机将导致大楼交通瘫痪。（2）电梯容量的选定如果设置两台或两台以上电梯，最好能大小容量搭配并成组集中布置，就能做到同时或交替使用，便于管理，兼顾搬运家具或担架，还能有效节省能源和日常维修管理费用。从电梯的运行效率分析，选用大容量电梯一次运载人数多，相应停站机会也多，反而不能提高运载能力。实际上，大容量电梯的满载率很低，据国内有关研究资料介绍，在一台1000kg 14人电梯运行中，乘07人的次数占95%，乘1115人的次数较少，这是很大的浪费1。若备用一台500kg7人的电梯1，非高峰使用时间完全可以满足需要，高峰时再启用大容量电梯，就能大大降低耗电量，节省日常开支，因此本建筑物的电梯均采用800kg型。2.5.2防火疏散设计高层住宅存在着火险隐患多、火势蔓延快、疏散困难、扑救难度大的问题，因此，其防火疏散设计显得格外重要。高规集国内外高层民用住宅设计中相关的防火疏散问题作简单介绍。1建筑类型和耐火等级确定（1）建筑类型高规第3.0.1条规定，高级住宅或者十九层及十九层以上的普通住宅为一类建筑;十层至十八层的普通住宅为二类建筑。（2）耐火等级高规第3.0.1条规定，高层建筑的耐火等级分为一、二级，在不同的等级下对建筑构件的燃烧性能和耐火极限作了不同的限定。第3.0.4条指出：一类高层建筑的耐火等级应为一级，二类高层建筑的耐火等级不应低于二级。另外，裙房的耐火等级不应低于二级，高层建筑地下室的耐火等级应为一级。2防火、防烟分区面积的确定高层住宅设计时，防火和防烟分区的划分是及其重要的。对于火灾情况下，限定火势和烟气蔓延的范围，减少经济损失和人员伤亡，是行之有效的办法。（1）防火分区 据高规第5.1.1条规定，依据建筑的类型来分别确定防火分区的面积，见表2.3。 表2.3 每个防火分区的允许最大建筑面积建筑类别每个防火分区建筑面积（）一类建筑1000二类建筑1500三类建筑500（2）防烟分区 据高规第5.1.6条规定：每个防烟分区的建筑面积不宜大于500，且不应跨越防火分区。3安全出口数量的确定根据高规第6.1.1条规定，高层建筑每个防火分区的安全出口不应少于两个。但符合下列条件之一的，可设一个安全出口：（1）十八层及十八层以下，每层不超过8户，建筑面积不超过650m2，且设有一座防烟楼梯间和消防电梯的塔式住宅。（2）每个单元设一座通向屋顶的疏散楼梯，且从十层起每层相邻单元设有连通阳台或凹廊的单元式住宅。4疏散楼梯间形式的选定用于防火疏散的楼梯间的形式有三种：一是开敞式楼梯间，二是封闭式楼梯间，三是放眼楼梯间。高层住宅中防火疏散楼梯间的形式主要取决于建筑类型和建筑形式。 高规第6.2.1规定，一类建筑和除单元式和通廊式住宅外的建筑高度超32m的二类建筑以及塔式住宅，均应设防烟楼梯间。第6.2.2条规定，除单元式和通廊式住宅外的高度不超过32m的二类建筑应设封闭楼梯间。第6.2.3条规定，单元式住宅每个单元的疏散楼梯均应通至屋顶，在此基础上：十一层至十一层以下的设开敞楼梯间，但开敞楼梯间的户门应为乙级防火门；十二层至十八层的应设封闭楼梯间；十九层及十九层以上的单元式应设防烟楼梯间。高规第6.2.4条规定，十一层及十一层以下的通廊式住宅应设封闭楼梯间；超过十一层的通廊式住宅应设防烟楼梯间。2.5.3人防地下室设计高层住宅设置地下室不仅是建筑功能的需求，也是人民防空工程的特殊要求，更是建筑结构本身的需求。我国城市居民使用汽车现象十分普遍，高层住宅居民容量大，必须解决好存车问题，设置地下室解决存车问题是一种使用而经济的方法。根据人防规范和人防部门制定的人防规划要求，高层住宅一般应设置人防地下室。目前，我国高层住宅的地下室一般按人防地下室规格标准设计，平时兼作存车或其他功能使用。高层住宅设置的人防地下室有关建筑技术如下：1人防地下室按防护功能及重要性分为4级、4B级、5级和6级等四个质量等级，高层住宅下部的人防地下室主要作人员掩蔽用，故一般按6级考虑。2人防地下室战时密闭性要求较高，以防毒气侵扰，故人防规范第3.1.6条规定，与人防地下室无关的管道，不宜穿过人防围护结构。但当因条件限制需要穿过顶板时，只允许给水、采暖、空调冷媒管道穿过，其公称直径还需严格限制，如有违背时，需加设整体的或局部设备层或设备间。3人员掩蔽所面积标准与室内净高的确定，应按人防规范第3.3.1条所规定执行。4当地下室面积较大时，应按人防规范第3.3.2条规定选取防护单元和防爆单元面积。5人防地下室顶板要求。人防规范第3.3.7条规定，防空地下室顶板底面不宜高出室外底面。6人防地下室口部设计（1）每个防护单元不应小于两个出口（不包括防护单元之间的连通口），战时用的主要出入口应设在室外且不得采用竖井式。两个相邻防护单元可在防护密闭门外共设一个出入口。出入口口部建筑采用单层轻型建筑。（2）当电梯的设计采用由地面通至地下室时，电梯必须设在防空地下室的防护密闭区以外。（3）出入口通道，楼梯和门洞尺寸应按表2.4选定。 表2.4 战时出入最小尺寸(m) 工程类别门洞通道楼梯净宽净高净宽净高净宽人员掩蔽所0.81.81.22.21.0医疗救护工程，防空专业队队员掩蔽所1.02.01.52.21.2（4）人防地下室出入口人防门的数量应按表2.5选定。表2.5 出入口人防门设置数量类别医疗救护工程，专业队队员掩蔽部、一等人员掩蔽所二等人员掩蔽所，物资库需要防毒的配套工程汽车库等不需要防毒的配套工程主要口次要口防护密闭门1111密闭门211防护密闭门和密闭门前通道，其净宽和净高应满足门扇开启和安装要求。常用防护密闭门和密闭门前通道尺寸见表2.6 表2.6 常用人防门前通道尺寸（mm）门洞尺寸门前通道尺寸bhbbhhbb2000150350150250b+4001500b12002000200400150250b+4002.6构造设计高层住宅楼构造设计是整个建筑设计不可分割的组成部分，其任务是在满足建筑各组成部分构造原理和构造方法的基础上，提供合理的构造方案。2.6.1墙体构造1墙体的作用和设计要求高层剪力墙结构住宅的墙体具有承围护、分隔房间、承受荷载、保温、隔热、隔音等作用，而且大部分都是承重墙，只有少量非承重墙。高层剪力墙住宅楼的墙体构造应满足以下设计要求【3】：（1）具有足够的强度和稳定性，具有按结构设计规范的有关规定计算确定。（2）具有必要的保温隔热能力，节标对墙体的热工性能有明确的要求，可具体查阅。（3）应满足足够的防火要求。即材料和厚度应符合高规的有关要求。（4）应满足隔声要求。无论是内墙还是外墙其隔声能力应满足有关规范要求。2外墙高层剪力墙住宅楼属于墙承重结构，外墙通常发挥着承重和维护双重作用。外墙的墙身构造主要依据结构受力要求和建筑保温隔热要求设计。在我国现阶段，高层剪力墙住宅墙外采用钢筋混凝土复合式外墙、按施工方法可以预制装配，也可以现浇。（1）内保温外墙板。内保温板主要由结构层和保温层组成，机构层用钢筋混凝土，厚度按结构计算一般在180250mm之间，180200mm最为常见。保温层多采高效保温材料，如加气混凝土。岩棉。玻璃棉板或聚苯板等，厚度按热工计算选取。（2）外保温外墙板。外保温外墙板由结构层和保温层组成，结构层和保温层的材料及其厚度与内保温外墙板基本一样，只是结构层靠室内一侧，二保温层靠室外，这种外墙要十分注意外表面装饰层的耐气候性与防水性。（3）夹芯保温外墙板。夹芯斑纹外墙板是内外两层结构层夹一层高效保温层。3内墙高层剪力墙住宅楼的内墙有承重墙和隔墙之分，其构造有所不同。承重内墙需满足强度、刚度和稳定性要求，一般采用钢筋混凝土材料。为了施工方便，内外墙厚度可以相同，即180mm 200mm；混凝土品种等级也相同。隔墙则需满足自重轻，厚度薄，隔墙好，耐水耐火的要求。本建筑物内外墙均采用200mm厚，承载墙采用钢筋混凝土材料，隔墙采用空心砖材料。2.6.2楼板层构造1楼板层的作用和使用要求高层住宅剪力墙住宅楼的楼板层作为水平分隔河承重构件，出承受竖向荷载和水平荷载外，还应具有隔声，防水，防火功能。楼板层的设计必须满足以下要求：（1）具有足够的强度和刚度，以保证结构安全。（2）具有一定的隔声能力，以避免楼层上下空间的干扰。（3）具有一定的防火能力。（4）有谁侵袭的楼板层，具有防御，防水能力，以防渗漏。（5）在现代住宅建筑中，还应考虑各种管线的铺设问题。2楼板它是楼板层的承重部分，在高层剪力墙住宅中，主要包括梁和板。从力学作用来看，一方面在于承重楼板层上及其本身的全部静载荷活载，并传给剪力墙;另一方面还承受风或者地震水平荷载并传给剪力墙，对增强建筑物整体刚度作用很大。高层剪力墙住宅的楼板一般用钢筋混凝土制作，现浇和预制均可，单位增加了结构体系的整体性，以现浇钢筋混凝土为佳。以下为本设计现浇式钢筋混凝土楼板结构层的构造。（1）板式楼板 当房间尺寸较小如卧室，书房，餐厅，厨房及走道等房间的楼板常用板式楼板，其选材和厚度一般取80100mm。（2）梁板式楼板 对于住宅中开间进深较大的房间如起居室，或者大参数平面，为使楼板受力合理，增加梁以减少板的跨度。3地面构造楼板屋的面层和地坪的面层统称为地面。地面是人们日常生活最常接触耳朵部分，直接承受荷载，长受摩擦和清扫冲洗，在构造上要满足以下要求：具有足够的坚固性，一定的保温性能，具有一定的弹性，有足够的防火性能，个别应具有防水防腐能力。高层住宅中的地面因所在空间的使用性质有别，其构造做法亦不相同。地下室，电梯机房，高水箱间，设备层等地面无特殊的要求，一般做低等地面；公共走道，大厅，楼梯间，人流量大较大，耐磨要求较高，宜做曾耐磨地面；住户居室，起居室等，舒适性要求较高，宜做较高档次的地面；卫生间，厨房防水要求较高，宜做防水抗渗地面。下面是本设计中几种地面做法：（1）水泥砂浆地面。这种地面有点事构造简单，坚固耐磨，具有一定的防潮防水能力，造价低廉，但也有导热系数大，宜起灰等缺陷。可用于地下室，设备室，电梯机房，水箱间等处。（2）水磨地面。水磨地面的特点是光洁美观，不易起灰。可用于大厅，公共走道处耐磨地面。（3）陶瓷铺地砖地面。特点是质地坚硬，表面光洁，耐磨防水，耐腐蚀，易于清洁，适用于住户室内地面。其中面层所用铺地砖花色，质地品种繁多，其方形规格有：3003005，4004005，5005006等，表面处理方法有有彩胎压光型，玻璃抛光型和压纹立体型等几类。4高层住宅的顶棚要求光洁，美观且有一定反射作用。住宅楼顶棚多为水平式，个别在起居室也可做成凹凸型或高低式。其构造方式有直接式和吊顶式两种。但高层住宅建筑层有限，吊顶棚也会受到一定的限制。直接式顶棚是在钢筋混凝土楼板下直接喷，刷或粘贴装饰材料的一种构造方式。主要用于住宅建筑中主要有以下几种：（1）直接喷刷涂料。大楼板底面平整光洁时，就可以在底面直接喷、刷象石灰涂料和其他专用装饰涂料。（2）抹灰装修。当楼板底面不够平整，可采用抹灰顶棚。其常见做法是先粉10mm厚混合砂浆打底找平，然后施35mm厚纤维素石灰浆罩面；再喷大白浆或其他涂料。2.6.3屋顶构造1屋顶的作用和设计要求屋顶是房屋顶屋的覆盖和承重构件，除了承重作用外，还起着保温隔热，排水防水等作用。屋顶的构造要求有以下几点：（1）具有足够的强度和刚度。（2）具有良好的排水和防水能力。（3）足够的保温隔热能力。（4）具有一定的隔热和防火能力。2平屋顶的构造高层住宅楼屋顶大多数是平屋顶，故本建筑按照平屋顶设计。由平屋顶的设计要求，结合高层住宅的特点平屋顶的构造要点归纳为以下几点：（1）排水构造排水构造实际是排水坡的大小、方向和形成方法问题。屋顶的排水坡主要设置在屋面和檐沟俩处。屋面排水坡度一般取2%左右，大多数坡向檐沟，为找坡方式有二，一是结构找坡，二是材料找坡，但目前高层住宅大多采用前者。檐沟的排水坡度一般取1%，坡向落水口，常用材料找坡，通常用炉渣等轻质材料找坡。（2）防水构造高层住宅楼防水构造因屋顶通常做成现浇钢筋混凝土屋顶而大为简化，但因高层住宅使用后，屋面漏水维修工作的难度较大，所以也不要因此而忽视它。高层住宅屋面防水虽有刚性防水方案和柔性防水方案之分，但终因其表面温度变化较大而采用柔性防水方案。柔性防水屋面所采用防水主要有沥青卷材，橡胶，聚乙烯、橡塑等高分子防水卷材或者改性沥青卷材等。（3）保温隔热构造目前普遍用作屋面保温层的材料品种有珍珠岩、聚苯板、岩棉、玻璃棉及聚苯乙烯等多种，后三者均属于高效保温材料，其铺设厚度为40mm 00mm厚即可使采暖区住宅屋顶热工性能达到节标的相关要求。至于隔热问题，尽管有实体材料隔热屋面，通风间层降温屋面，反射