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 I 页 高层剪力墙结构住宅楼建筑结构设计高层剪力墙结构住宅楼建筑结构设计 目录目录 1 绪论 1 1 1 剪力墙的特点 1 1 1 1 剪力墙结构特点 1 1 1 2 剪力墙的类别 1 1 1 3 剪力墙结构体系的类型及适用范围 1 1 1 4 剪力墙的计算方法 2 1 15 剪力墙结构的布置原则 3 1 2 工程概述 5 1 2 1 设计题目 5 1 2 2 工程概况 5 1 2 3 设计原始资料 5 1 2 4 结构施工图 6 2 建筑设计 7 2 1 平面设计的内容及原则 7 2 2 平面设计 7 2 2 1 居住部分的平面设计 7 2 2 2 辅助部分 8 2 2 3 交通部分 10 2 2 4 户内平面组合 11 2 2 5 户间平面组合 11 2 3 剖面设计 12 2 3 1 层数 13 2 3 2 层高 13 2 3 3 剖面组合设计 14 2 4 体型和立面设计 15 2 4 1 体型和立面设计要求 15 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 II 页 2 4 2 体型设计 15 2 4 3 立面设计 16 2 5 高层住宅楼相关技术设计 17 2 5 1 垂直交通设计 17 2 5 2 防火疏散设计 18 2 5 3 人防地下室设计 20 2 6 构造设计 21 2 6 1 墙体构造 21 2 6 2 楼板层构造 22 2 6 3 屋顶构造 24 2 6 4 楼梯构造 25 2 6 5 门窗构造 26 2 6 6 建筑施工图 27 2 6 7 工程做法 28 3 结构设计 29 3 1 结构方案 29 3 1 1 结构体系选择及结构布置 29 3 1 2 基础选型 29 3 1 3 材料的选用 29 3 2 剪力墙类型判别及刚度计算 31 3 2 1 剪力墙类型判断 31 3 2 2 剪力墙刚度计算 37 3 3 荷载计算 47 3 3 1 重力荷载计算 标准值 47 3 3 2 风荷载计算 50 3 3 3 水平地震作用计算 53 3 4 结构水平位移验算 59 3 5 水平地震作用下结构内力计算 61 3 5 1 总剪力墙 总框架内力计算 61 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 III 页 3 5 2 剪力墙内力计算 63 3 6 风荷载作用下结构内力计算 66 3 7 竖向荷载作用下结构内力计算 69 3 7 1XSW 3 实体墙 在竖向荷载作用下内力计算 69 3 7 2XSW 4 整体小开口墙 在竖向荷载作用下结构内力计算 73 3 8 内力组合 78 3 9 剪力墙截面设计 84 3 9 1XSW 3 实体墙 截面设计 84 3 9 2XSW 4 整体小开口墙 截面设计 86 3 10 楼板设计 91 3 10 1 荷载取值 91 3 10 2 区格 A 计算 92 3 10 3 区格 B 计算 94 3 10 4 区格 C 计算 96 3 10 5 支座弯矩处配筋 96 3 11 楼梯设计 97 3 11 1 梯段板的计算 98 3 11 2 平台板的计算 99 3 11 3 平台梁的计算 101 4 专题 103 结论 107 致谢 108 参考文献 109 辽宁科技大学本科生毕业设计 第1页 1 绪论绪论 1 1 剪力墙的特点 1 1 1 剪力墙结构特点 剪力墙结构的建筑物是由一系列剪力墙纵横相交 既作为承重结构又作为分离和 围护的结构类型 剪力墙建筑物一般采用钢筋混凝土作为材料 墙体的厚度减薄并且 具有较大的平面刚度 同时由于剪力墙纵横交错起来 整体刚度比框架的大得多 这 就为其抵抗高层建筑强劲的风荷载及地震力提供了得天独厚的条件 由于剪力墙布置 规律必然形成大量小开间重复排列的格局 并且墙上开洞会受到一定的限制 所以这 就要求建筑空间组合类型与之相吻合 1 1 1 2 剪力墙的类别 高层建筑中应用的剪力墙结构 实际上是一种悬臂型结构 它的受力情况将随着 洞口的大小 形状和位置的不同而变化 在一般情况下矩形洞口且其位置接近横向尺 度中部的情况下 其受力特点主要决定于洞口的大小 由此可将剪力墙分为不同类型 洞口大小常用系数来表示 其定义为 墙面洞口面积 墙面不计洞口的总面积 100 1 1 整体墙 通常规定洞口系数不小于 15 2 小开口整体墙 例如洞口系数在 15 30 之间 3 联肢墙 例如洞口系数在 30 50 之间 4 壁式框架 例如洞口系数在大于 50 之间 1 1 3 剪力墙结构体系的类型及适用范围 1 剪力墙结构体系的类型 1 普通剪力墙结构 全部由剪力墙组成的结构体系 主要适用于小房间设计要 辽宁科技大学本科生毕业设计 第2页 求的高层住宅 2 框架 剪力墙结构 是由框架与剪力墙组合而成的结构体系 适用于需要有 局部大空间的建筑 3 框支剪力墙结构 当剪力墙结构的底部需要有大空间 剪力墙无法全部落地 时 就需要采用底部框支剪力墙的框支剪力墙结构 2 剪力墙结构适用范围 剪力墙结构适用于多种由小开间组合的平面 并且要求整体刚度大 承载力强的 高层建筑 高层住宅楼和职工宿舍是剪力墙结构所适用的最佳建筑形式 我国人口众 多 城市尤其是大中城市对住宅的需求量大 建设用地越来越来紧张 高层住宅楼是 一种必然产物 高层住宅开间小 重复多 且建筑高度较小 层数也从先前的几层增 至现在普遍的二十几至三十几层 由实践证明可知 剪力墙结构是高层住宅楼的理想 结构形式 7 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 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 3 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 4 框支剪力墙和开有不规则洞口的剪力墙 辽宁科技大学本科生毕业设计 第3页 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 RE 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 1 高宽比限值 钢筋混凝土高层剪力墙结构的最大适用高度及高宽比应满足水平荷载作用下的整 体抗倾覆稳定性要求 A 级和 B 级高层剪力墙的最大适用高度及高宽比限值见表 1 1 表 1 4 表 1 1 A 级高度钢筋混凝土剪力墙结构的最大适用高度 m 非抗震设计6 度设防7 度设防8 度设防9 度设防 全部落地剪力墙15014012010060 部分框肢剪力应使用 表 1 2 B 级高度钢筋混凝土剪力墙结构的最大适用高度 m 非抗震设计6 度设防7 度设防8 度设防 全部落地剪力墙180170150130 部分框肢剪力墙150140120100 表 1 3 A 级高度钢筋混凝土剪力墙结构的最大高宽比 m 非抗震设计6 7 度设防8 度设防9 度设防 辽宁科技大学本科生毕业设计 第4页 高宽比限值6654 表 1 4 B 级高度钢筋混凝土剪力墙结构的最大高宽比 m 非抗震设计6 7 度设防8 度设防 高宽比限值876 本设计为 A 级高层剪力墙建筑 最大高度和最大高宽比均满足要求 2 结构平面布置 1 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 2 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 5 8 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 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 3 结构竖向布置 1 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 辽宁科技大学本科生毕业设计 第5页 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 礼星阁高层剪力墙结构住宅楼建筑结构设计 8 1 2 2 工程概况 礼星阁小区新建高层住宅楼 结构形式为钢筋混凝土剪力墙结构 该住宅建筑面 积为 地下一层 地上十三层 采用组合单元式住宅 有三个单元组成 每 2 14850m 单元三户 分别为两户三室两厅 一户一室一厅 1 2 3 设计原始资料 1 冬季采暖室外计算温度 夏季通风室外计算温度 o 8 C o 28 C 2 冬季采暖室内计算温度 o 18 C 3 本建筑所在地全年主导风向东北 冬季平均风速 夏季平均风速2 4m s 基本风压值为 2 8m s 2 0 40kN m 4 年平均降水量 日最大降水量 700mm200mm 5 常年地下水位低于 水质对混凝土无侵蚀作用 11m 6 最大积雪深度 基本雪压值 最大冻结深度 200mm 2 0 2kN m1 2m 辽宁科技大学本科生毕业设计 第6页 7 地基承载力特征值 类场 地 200Mpa 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 g T 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 1 100 3 底部加强区剪力墙配筋图 1 100 4 非底部加强区剪力墙配筋图 1 100 5 结构节点详图 1 10 1 20 6 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 1 1 2 辽宁科技大学本科生毕业设计 第7页 2 建筑设计建筑设计 2 1 平面设计的内容及原则 高层住宅楼的建筑设计通常是先从平面设计开始 平面设计的内容和步骤一般是 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要求 合理布置家具设备 进而 确定各功能空间的平面形状 面积尺寸 合理设置门窗 并满足建筑物理有关要求 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 由户内整体使用功 能 利用户内交通空间将居住空间和辅助空间组合成有机的整体 从而形成不同的套 型 户间的平面组合设计则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 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 居住部分是住宅的核心内容 一般包括起居 休息 学习和餐饮等主要功能 相 应的房间有起居室 卧室 书房 餐厅等 分别做好这些空间的平面设计 是住宅建 筑平面设计的首要任务 1 起居室 目前我国住宅套型中 起居室已成为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 杂务和交通作用 因此适当加大起居室面积已成为一种必 然趋势 并成为提高住宅居住质量的标志之一 根据 高层住宅设计规范 GB50095 2000 以下简称 住规 第 3 2 2 条规 定 起居室最低使用面积在 12 以上 大量设计实践证明 合理的使用面积应在 20 左右 辽宁科技大学本科生毕业设计 第8页 起居室的平面形状以矩形较为多见 其中近于方形平面时布置家具较为灵活 起居室 的开间和进深尺寸均不宜过小 起居室的开间通常采用 3 9 4 2m 个别房间可能会大 到 5 1m 进深取 3 9m 5 4m 大者可取 6 0m 起居室应减少交通干扰 通向起居室的 门的数量不宜过多 宜有适当的有效围合墙面家具 2 因此本建筑中设计的起居室开间 是 4 2m 进深分别为 6 6m 5 4m 面积分别为 27 72 22 68 2 m 2 m 2 卧室 卧室是睡眠和休息的场所 小康型的住宅卧室数量应该视用户家庭成员的构成而 定 一般不少于两个 标准较高的住宅应该有三至四个大小不等的卧室 这样才能满 足功能分离的要求 大卧室为主人卧室 小卧室一般为孩童或单身老人卧室 据 住规 规定大卧室最小面积为 10 理想面积在 13 18 单人卧室最小 2 m 2 m 为 6左右 理想面积在 8 10 卧室的形状通常采用矩形 长宽比最好不大于 2 2 m 2 m 卧室平面尺寸 大卧室开间取 3 3 3 9m 进深用 3 9 4 5m 小卧室开间可取 2 4 3 0m 进深则取 3 3 3 9m 卧室特别是大卧室应有较好的朝向 良好的采光通风 条件 为保证卧室的私密性 不得互相穿套 进入卧室的门洞宽度一般取 900mm 高 度 2100mm 2 因此本建筑中设计的卧室开间为 3 9m 4 2m 进深为 5 4m 4 2m 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不单独设餐厅 而是将其合并入起 居室中 大面积和标准较高的户型应设有餐厅 以便进餐活动与起居活动互相独立 减少互相干扰 餐厅的面积由可供进餐人数的多少和餐饮桌凳的布置决定 现阶段城市住宅套型 中 餐厅一般应做到能供 4 6 人进餐 其使用面积常取 6 10 餐厅的开间取 2 m 2 4 3 0m 进深常取 3 0 3 6m 餐厅的布置宜靠近厨房 宜具有一定的采光通风条件 1 本建筑中每户均设计了餐厅 使用面积均为 12 87 2 m 2 2 2 辅助部分 住宅建筑的辅助部分一般包括厨房 卫生间和储藏室等 1 厨房 厨房的主要功能是炊事活动 标准较高的厨房还应该具有进餐功能 辽宁科技大学本科生毕业设计 第9页 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操作活动的要求 其空间尺寸要求合理布置设备和方便操作 并能充分利用空间解决好储藏问题 二是 设备的布置及尺寸要符合人体工程学的要求 流线简洁有利于减少体力消耗 三是要 具有良好室内环境 有利于迅速排除有害气体及保持清洁 四是要有利于住宅室内设 备管线的布置 五是要有适当的采光通风 根据 住规 规定知厨房宜作明厨 即要 有直接采光 厨房的布置方式有多种 即独立式 穿过式 套间式 壁龛式几种 独立式厨房 一般要经交通空间进入独立房间 这样可有效防止烟气进入其他房间 这种方式是目 前家庭住宅中采用最为普遍的一种 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 厨房的面积根据 住规 第 3 3 1 规定 一二类住宅不宜小于 4 三四类不宜小 于 5 不过逐步加大厨房面积 提高厨房设备水平是一个不可逆转的趋势 厨房的开 间进深尺寸应该是 1 8 2 1 2 7 3 0 m 因此本建筑中设计的厨房开间进深分 别为 5 1m 3m 4 2 2 7m 2 卫生间 卫生间的功能是便溺 盥洗 洗浴和洗涤 在目前现代城市的住宅中都应该具有三件洁具卫生间 质量较高的四类住宅还应 该设有两个卫生间 内部使用的卫生间应布置三件洁具 客人使用的卫生间仅设置两 件洁具 卫生间的设计要求是 2 1 在满足设备及人体活动空间要求的前提下宜力求布置紧凑 2 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 排水的便于 清洁 3 卫生间内的蒸汽和异味要组织好通风予以排除 最好采用外窗直接采光和通 风 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 详见 住规 有关规定 但最常用 辽宁科技大学本科生毕业设计 第10页 的三件洁具卫生间面积一般在 3 以上 卫生间的开间尺寸常采用 1400mm 以上 若 考虑洗衣机位置 亦应适当放宽 通向卫生间的门宽一般采用 700mm 800mm 本建 筑中卫生间的设计采用 2700mm 3000mm 2400mm 3000mm 2 2 3 交通部分 交通部分的主要功能包括通行 出入和防火疏散 交通部分一般可分为户内交通 和户外交通两个部分 户内交通则是户门以内用以联系户内各房间的交通空间 户外 交通则是户门以外户与户联系用的公共交通空间 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 交通部分的设计会对住宅使用有很大影响 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 交通部分的布置又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 最小不得小于 本建筑设计中走道净宽均大于 1 3m 1 1m 1 0m 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 及2 0m 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 踏步高度不应大于 户内楼梯的宽度不应小于 220 260mm175mmmm 高度不应大于 200 本建筑物的楼梯设计采用踏步高 150mm 踏步宽 300mm 梯mm 井宽 100mm 梯段净宽 1100mm 梯段板 80mm 厚 辽宁科技大学本科生毕业设计 第11页 3 电梯 高层住宅的垂直交通主要依靠电梯 考虑到电梯使用的机动性及检修等因素 内 单元已设两部电梯 电梯的尺寸要满足载人 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 3900mm 2300mm 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 差别在于厨卫空间面积大小和设备等级 但是居住空间的数量和使用面积则依据套型类别差别较大 根据 住规 第 3 1 2 条规 定每户居住空间个数见表 2 1 表 2 1 每户居住空间个数表 套型居住空间数 各 使用面积 2 m 一类234 二类345 三类356 四类468 由此可见户内至少应设两居室 一室一厅型 最大可设四居室 三室一厅型 二室 二厅型 而目前建造量较大的是三类和四类 因此本建筑共设计了一种户型 为二室 二厅一厨一卫型 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 辽宁科技大学本科生毕业设计 第12页 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 辽宁科技大学本科生毕业设计 第13页 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 很明显 高层住宅楼的节地效果是十分显著的 5 防火要求 高层住宅楼的防火等级为一 二级 防火要求高 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 80 100 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 12 20 层左右 本建筑物的地上层数为 13 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 辽宁科技大学本科生毕业设计 第14页 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 2 8m 水泵房的层高在 3 0 3 9m 之间 电梯 机房层高一般在 3 0 5 0 之间 设备层得层高在 1 8 2 2m 之间 因此本建筑物层高为 3 0m 电梯机房层高为 2 5m 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 900 1500mm 因此本建筑物根据实际情况室内外高差取 450mm 3 室内窗台高度 室内窗台高度由房间用途及立面要求来选定 高层住宅楼内各主要房间生活兼有 学习办公功能 窗台高度宜取 900mm 高 这个尺寸同桌高 800mm 人坐姿的视平高 1200mm 有恰当的协调关系 窗台高度若与立面处理有矛盾时 可根据需要对其进行 适当的调整 本建筑设计中的室内窗台高度采用 900mm 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 辽宁科技大学本科生毕业设计 第15页 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 辽宁科技大学本科生毕业设计 第16页 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 辽宁科技大学本科生毕业设计 第17页 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 高层住宅电梯台数的确定 国内外目前主要有两种方法 一种是公式计算法 一种是按经验指标确定 关于电梯公式计算法 国外介绍的一般都很复杂 步骤多不 说 还有许多参数需要测定 国内资料提供的计算方法不下五六中 由于研究的角度 不同 计算所规定的参数亦不一样 而且不少参数也是按经验或实测结果而定的 因 此即使公式计算 也还是一个近似值 为了简化设计 方便选用 我国各地主要设计 院大都根据设计和使用经验确定 根据北京 上海等地有关资料介绍 每台电梯的服 务户数为 板式住宅在 60 120 户之间 塔式住宅在 50 80 户之间 另外 参数 住规 第 4 1 7 条 十二层及十二层以上的高层住宅 每栋楼设置电梯不应少于两台 这种规 定不仅是遵守 高层民用建筑设计防火规范 GB50045 95 以下简称 高规 的 有关规定 也是我国电梯质量还不够稳定 管理操作水平不高所致 在已建成的高层 住宅中 电梯往往因容易出现故障需检修停开 电梯本身使用一定期后也需要大修 辽宁科技大学本科生毕业设计 第18页 如果仅设置一台电梯 必然会因出现故障或检修而影响居民使用 因此本建筑物每单 元设计了两部电梯 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 1000kg14 人电梯运行中 乘 0 7 人的次数占 95 乘 11 15 人的次数 仅占 1 这是很大的浪费 1 若备用一台 500kg7 人的电梯 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 500kg 型 3 电梯的候梯厅和井道尺寸选定 电梯应设适当面积的候梯厅 以满足日常候梯厅人员停留和搬运家具等的需要 住规 第 4 1 9 条规定 候梯厅的深度不应小于多台电梯中最大桥箱的深度 且不 得小于 1 50 根据国家标准 电梯主要参数及桥箱 井道 机房尺寸的型式与尺寸 m GB T7025 1 7025 3 1997 的规定 住宅电梯的主要参数和尺寸见表 2 2 表 2 2 住宅电梯的主要参数和尺寸 额定载重量 kg 人数 人 额定速度 m s 轿厢内部尺寸 宽 深 mm 井道内部尺寸 宽 深 mm 32040 63900 10001400 1600 40051 001100 10001800 1600 63081 601100 14001800 1900 1000132 501100 21001800 2600 本建筑物每单元的电梯尺寸均采用 2000mm 2600mm 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 辽宁科技大学本科生毕业设计 第19页 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 2 m 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 2 m 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 650 且设有一 2 m 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 辽宁科技大学本科生毕业设计 第20页 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 辽宁科技大学本科生毕业设计 第21页 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 门洞通道楼梯 工程类别 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 医疗救护工程 专业队队员掩蔽部 一等 人员掩蔽所 类别 主要口次要口 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 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 bmhmb1b 2 h1h2bm bm 2000 150 350 150 250 b 400 m 1500 b 1200 m 2000 200 400 150 250 b 400 m 辽宁科技大学本科生毕业设计 第22页 2 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重 分隔和围护等作用 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 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 180 250mm 之间 180 200mm 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 辽宁科技大学本科生毕业设计 第23页 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