底部剪力法“D”值法框架混凝土结构的毕业设计.doc

I 底部剪力法底部剪力法 D D 值法框架混凝土结构的值法框架混凝土结构的 毕业设计毕业设计 目 录 摘 要 I Abstract II 第 1 章 绪论 1 1 1 选题依据和背景 1 1 2 任务和要求 1 1 3 预期成果 1 第 2 章 建筑设计 2 2 1 设计条件 2 2 1 1 工程概况 2 2 1 2 自然条件 2 2 1 3 地质条件及地理概况 3 2 1 4 荷载 3 2 2 建筑总平面设计 3 2 2 1 建筑与周围环境的关系 4 2 2 2 建筑与场地的关系 7 2 3 建筑平面设计 8 2 3 1 建筑空间组成与平面设计任务 8 2 3 2 主要使用房间平面设计 9 2 3 3 辅助使用房间平面设计 10 2 3 4 交通联系空间平面设计 11 2 3 5 建筑平面组合设计 11 2 4 建筑剖面设计 12 2 4 1 房间剖面形状确定 13 II 2 4 2 房屋各部分高确定 13 2 4 3 房屋层数确定 14 2 4 4 建筑空间剖面组合设计 15 2 5 建筑体型和立面设计 15 2 5 1 建筑体型设计 16 2 5 2 建筑立面设计 16 第 3 章 结构设计 18 3 1 结构选型与布置 18 3 1 1 结构选型 18 3 1 2 结构布置 18 3 2 梁柱截面估算 18 3 2 1 框架梁截面估算 18 3 2 2 框架柱截面估算 22 3 3 框架柱刚度系数确定 23 3 4 荷载计算 24 3 4 1 恒荷载计算 24 3 4 2 活荷载计算 29 3 5 风荷载作用下框架结构内力计算及侧移验算 29 3 5 1 风荷载标准值 29 3 5 2 横向框架侧移刚度计算 32 3 5 3 风荷载作用下位移验算 33 3 5 4 风荷载作用下框架内力计算 34 3 6 重力荷载计算 37 3 6 1 重力荷载标准值计算 37 3 6 2 重力荷载代表值 38 3 7 水平地震作用下框架结构内力计算及侧移验算 40 3 7 1 横向自振周期计算 40 3 7 2 水平地震作用下剪力计算 41 3 7 3 水平地震作用下位移验算 43 3 7 4 水平地震作用下框架内力计算 44 3 8 竖向荷载作用下框架结构内力计算 46 3 8 1 计算单元 46 3 8 2 横向框架的荷载及内力计算 47 III 3 8 3 横向框架内力组合 57 3 9 框架结构截面设计 70 3 9 1 框架梁截面设计 70 3 9 2 框架柱截面设计 75 3 9 3 框架梁柱节点核芯区截面抗震验算 81 第 4 章 楼板设计 83 4 1 楼板设计说明 83 4 2 内力计算及截面设计 83 4 2 1 荷载设计值 83 4 2 2 计算跨度 84 4 2 3 弯矩计算 84 4 2 4 截面设计 86 第 5 章 楼梯设计 87 5 1 楼梯设计说明 87 5 2 楼梯板的设计 87 5 2 1 荷载计算 87 5 2 2 截面设计 88 5 3 平台板设计 88 5 3 1 荷载设计 88 5 3 2 截面设计 89 5 4 平台梁设计 89 5 4 1 荷载设计 89 5 4 2 截面设计 90 第 6 章 阳台设计 92 6 1 阳台设计说明 92 6 2 阳台板设计 92 6 3 阳台梁设计 93 第 7 章 基础设计 96 7 1 基础设计说明 96 7 2 基础内力计算 97 7 2 1 地基修正后的承载力特征值 97 7 2 2 确定基础的地面尺寸 97 7 2 3 内力计算 98 IV 7 2 4 肋梁剪力计算 99 7 3 基础的配筋计算 102 7 3 1 柱下条形基础正截面承载力计算 102 7 3 2 柱下条形基础的斜截面承载力计算 103 7 3 3 横向配筋取单位宽度 104 7 3 4 冲切承载力验算 105 结 论 106 致 谢 107 参考文献 108 附录一 109 附录二 113 1 第 1 章 绪论 1 1 选题依据和背景 随着某职业技术学院的蓬勃发展和连年扩招 学院学生住房也日益紧张 本人通过对学院所在地某市区地形 地貌及气候条件及学院建筑规划的了解提 出学生公寓设计这一方案 在院内增建此七层学生公寓 占地面积约为 700 总建筑面积约 4500 满足 600 多人居住 解决学生公寓的住房紧张 满足 学院的住房要求 该工程的地震设防烈度为七度 场地类型为一类抗震设计分组为第一组 工程的建筑等级为二级 设计防火分类为丙级 耐火等级为二级 设计使用年 限为 50 年 针对该学生公寓的建筑等级 建筑高度 结合设计院提供的地质资料和当 地的抗震设防烈度 同时考虑安全和经济因素 故采用钢筋混凝土框架结构比 较合理 1 2 任务和要求 根据学生公寓的建筑特点和该工程的实际情况 需要完成的设计任务有 建筑设计部分 结构设计部分 楼板设计 楼梯设计 阳台设计和地基设计 其中最为主要的是结构设计部分 要求考虑到水平风荷载 地震荷载 重力荷 载以及它们的组合效应 对其最不利效应进行配筋 是该建筑达到安全 适用 美观大方及经济等要求 1 3 预期成果 通过对该建筑的全面 详细的设计 该工程的各项指标均能达到相应要求 保证该工程的正常开工 竣工 工程结束后 能够达到建筑安全 适用 美观 大方及经济的基本要求 本人通过对本工程的设计 全方位的对大学四年来所 学的知识进行运用 这部分经验的积累将有利于将来从事设计行业 2 第 2 章 建筑设计 2 1 设计条件 2 1 1 工程概况 工程简介 本工程为某职业技术学院学生公寓 位于某职业技术学院女生 宿舍西南侧 占地面积约 共七层总建筑面积约 它由某职业 2 700m 2 4500m 技术学院开发 设计使用年限为 50 年 为满足 600 余人居住的功能完善的现 代化学生公寓 材料选用和结构施工方案 梁 柱等主要受力构件采用 C30 混凝土 钢筋 采用 HRB335 级钢筋 楼盖 屋盖及楼梯板等采用 C20 混凝土 钢筋采用 HPB235 级钢筋 施工时采用梁 板和柱整体现浇 柱网与层高 本学生公寓楼采用柱距均为的柱网 AC DF 跨为 3 4m6 6m CD 跨为 层高第一层取 其它各层层高均为 2 4m4 0m3 2m 门窗使用 阳台门连窗为 T 字形 采用所塑钢材料 其它房间入口均 采用木门 其它窗也采用塑钢窗 公寓入口处大门 及两侧门均采用带玻璃窗 口的钢门 2 1 2 自然条件 1 气温 冬季采暖计算温度 5 夏季通风计算温度 30 2 风向 夏季主导风向东南 冬季西北 3 降雨量 年降雨量为 小时最大降雨量 800 7mm157 4mm 4 雨季施工起止日期 7 月 1 日 8 月 31 日 5 冬季施工起止日期 12 月 5 日 次年 3 月 5 日 3 2 1 3 地质条件及地理概况 1 水文地质概况 最高地下水位 常年水位 无腐蚀性 2 7m 3 5m 2 经地质勘察部门确定 此建筑场地类别为二类近震场地 抗震设防 烈度为 7 度 3 建设地点地理概况 地势平坦 无障碍物影响施工 拟建车间南面 临道 附近空地可供施工使用 建筑地点无地下埋设物 场地类别为 类 2 1 4 荷载 1 活荷载选取 屋面为不上人屋面取 楼面取 2 0 50kN m 2 2 0kN m 2 雪载 基本雪压为 2 0 0 4kN mS 3 风载 基本风压为 2 0 0 35kN mW 4 框架结构承重方案的选择 荷载传递途径 楼板的均布活载和恒载在各个区格内均为梯形传荷 传给 相应的框架梁和纵向连系梁 或次梁 传给连系梁 或次梁 的荷载再以集 中力的方式窗至框架梁上的相应节点处 再由横向框架梁传给框架柱 最后传 给通过柱下条形基础传给地基 根据以上楼盖的平面布置及荷载的传递途径 本公寓楼框架承重方案为 横向框架承重方案 为使横向框架有较大的抗侧移刚度 采取适当增大框架梁 的截面高度 2 2 建筑总平面设计 一幢建筑物或建筑群不是孤立存在的 必然是处于一个特定的环境中 它 在基地上的位置 朝向 体形的大小和形状 出入口的布置及建筑造型等都受 到总体规划和基地条件的制约 由于基地条件 基地环境的影响 围使建筑物 既能满足使用要求 又能与基地的环境协调一致 必须做好家住的总平面设计 4 建筑的总平面设计使根据建筑物的使用功能要求 结合城市规划 场地的 地形地质条件 朝向 绿化及周围的环境等因素 因地制宜的进行总体布局 确定主要入口的位置 进行总平面的功能分区 在公功能分区的基础上进一步 确定单体的建筑不知 道路交通系统布置 管线及绿化系统的布置 建筑总平面设计 1 一般应满足一下几点要求 1 使用合理性 合理的功能关系 良好的日照 通风和方便的交通联系是总平面设计要满 足的基本要求 2 技术安全性 11 总平面设计在满足正常情况下的使用要求外 还在应当考虑某些可能发生 的灾害情况 如火灾 地震和空袭等 必须按照有关规定采取相应的措施 以 防止灾害的发生 蔓延 减少其危害的程度 3 建设经济性 总平面设计要考虑与国民经济发展水平及当地经济发展条件相适应 力求 发挥建设投资的最大经济效益 并尽量多保留一些绿化用地和发展空间 使场 地的生态环境和建设发展具有可持续的发展性 4 环境整体性 任何建筑都处于一定的环境中 并与环境保持着某种联系 总平面设计 只有从整体关系出发 使人造环境和自然环境相协调 基地环境和周围环境相 协调 才有可能创造出便利 舒适 优美的空间环境 因此 建筑总平面实际时 应正确处理建筑与城市总体规划的关系 建造 与周围环境的关系 建筑与场地的关系 这些都是进行总平面设计的依据和方 法 2 2 1 建筑与周围环境的关系 5 1 建筑周围自然环境 建筑周围的自然环境主要包括地形 地貌 地质水文和气候条件等 该工程建筑地点是某职业技术学院院内 原女生宿舍西南侧 属于建筑规 划预留用地 该块用地地势平坦 场地面积约 当地土质情况如下表 2 1000m 2 1 所示 可知当地的土质较好 较浅的深度就有较高的承载力 水文地质 情况 最高地下水位 常年水位 无腐蚀性 气温 冬季采暖计算 2 7m 3 5m 温度 5 夏季通风计算温度 30 降雨量 年降雨量为 小时最800 7mm 大降雨量 风向 夏季主导风向东南 冬季西北 157 4mm 表 2 1 建筑场地地层一览表 序 号 岩 土 分 类 土层厚度 m 厚度范围 m 地基承载力 kpa k f 桩端阻力 kpapq 桩周摩擦力 kpa s q 1杂填土0 0 0 60 6 2粉 土0 6 2 01 412010 3粘 土1 4 3 41 415020 4砾 砂3 4 6 83 4310240030 5圆 砾6 8 13 56 7500350060 说明 土壤冻结深度 0 3m 抗震设防烈度 7 度 场地土类别 I 类 1 气象特点 从建筑节能 生态环保出发 建筑应适应所处地区的气象特点 建筑物采 用的布局形式和平面的基本形态要考虑寒冷地区的保温或炎热地区的通风散热 的要求 一般寒冷地区的建筑物以集中式布局为宜 利于冬季保温 炎热地区 的建筑物采取分散式布局 这种比较疏松伸展的平面形态 空间灵活通透 以 6 利于散热和通风组织 本工程用地属于预留用地 从所处的环境可知完全满足 炎热地区的分散式布局形式 2 日照因素 日照因素对建筑物的影响可以从以下几个方面考虑 1 朝向 我国幅员辽阔 由于地理纬度的不同 南北方日照情况差异显 著 寒冷地区冬季应尽量争取日照 炎热地区则主要考虑夏季避免接受过多的 太阳辐射 不同朝向的建筑可获得不同的日照效果 因而有不同的适应性 南 北向的建筑是我国大部分地区都广泛采用的 这是因为南向夏季太阳高度角大 冬季太阳高度角小的原因 对于安徽省某市这样的南方炎热地区 南北朝向的 建筑方案是个不错的选择 但考虑到建筑与周围原有建筑的关系 及原有道路 的区域布置 采用具有一定偏角的南北向 这就既满足了朝向的要求 也取的 了与周围建筑坐落统一的艺术效果 2 日照间距 它是为了保证房屋内有一定的日照时间 建筑物彼此不遮 挡所必须具备的距离 即保证后排 北侧 房屋在底层窗台高度处 在冬季能 有一定的日照时间 由于该建筑处于学校内部 楼房高度不大 且校园内的绿 化面积较大 建筑物之间的距离也较大 建筑物之间的日照时间相互影响很小 可以忽略不计 即能满足日照间距要求 3 风向因素 我国大部分地区处于北温带 南北气候差异较大 在长江 中 下游及华南广大地区 炎热天气持续的时间长 而且湿度较大 必须重视 自然通风 建筑主体应朝向当地夏季主导风向布置 以获得 穿堂风 在冬 季寒冷地区则存在防寒 保温和防风沙侵袭的要求 根据该建筑物的朝向布置 加上学生公寓窗户都是对称布置的 以获得 穿堂风 即这一点也能满足要 求 4 小气候因素 它是指由于基地及周围环境的一些具体条件比如地形 植被状况 周围环境中的建筑物等具体情况的影响 基地内的具体气候条件会 7 在地区整个气候条件的基础上有所变化 形成特定的小气候 考虑到该地区植 被较好 不仅有较好的相对湿度 较好的空气质量 还有较温和的气候条件 这些都有助于学生的生活学习 2 建筑周围建设环境 建筑周围的建设环境包括两部分内容 即建筑周围的外部环境和建筑场地 的内部环境条件 由于这块地是校园内的规划用地 根据原来的校园规划总设 计 上述两部分内容对该工程的顺利进行的影响都很小 可忽略不计 2 2 2 建筑与场地的关系 建筑在场地中布置主要分两部分考虑 即单体建筑在场地中的布局和建筑 群体在场地中的布局 由于是学校校园里的建筑 故应该从建筑群体在场地中 的布局上考虑 由于校园内部的建筑由多幢功能相关的单体组成 设计时需要 协调各个建筑单体或不同体部之间以及建筑与环境之间的关系 达到场地中建 筑群体的整体统一 1 建筑群体在场地中的布局 这一点需要从建筑群体的空间布局和建筑群 体的组合方式上考虑 而这些在校园总规划设计中已经考虑 在此就部在重复 2 建筑群体组合中的艺术性 即对建筑形态及其空间形态的艺术处理时创 造优美环境的重要手段 建筑环境中各部分的差异 反映了多样性和变化了 各部分之间的联系 反映了和谐与秩序 既有变化 又有秩序 才能形成有机 统一的整体 建筑总平面设计时要合理运用建筑构图的基本原理 使各组成部 分既有多样性 又有和谐秩序 于变化中求统一 统一中求变化 从而组合为 一个有机整体 取得艺术性的手法有两种 即统一手法和对比手法 考虑到统 一手法中主从原则 秩序建构 对位和重复与渐变兼周围自然条件的影响 采 用了与原有学生宿舍一个朝向 如下图 1 1 所示 图 1 1 新建学生公寓方位朝向设计图 2 3 建筑平面设计 8 2 3 1 建筑空间组成与平面设计任务 一幢建筑物通常是由若干个体部有机组合起来的三维立体空间 在进行设 计时 为了表达方便 准确 一般分为平面设计 剖面设计和立面设计来进行 并采用相应的图纸予与表达 建筑的平面 剖面 立面设计时紧密联系而又相互制约的 一般先进行平 面设计 因为建筑平面集中反映个组成部分的功能特征和相互关系及建筑与周 围环境的关系 另外 建筑平面还不同程度反映了建筑的造型艺术及结构的布 置特征等 在次基础上进行剖面设计和立面设计 同时兼顾剖面 立面设计可 能对平面设计带来的影响 1 建筑空间组成 民用建筑的类型类很多 各类建筑的使用性质和空间组成也不尽相同 其 房间可以少到几间 多到数十间甚至上百间 但总的说来 无非时由各种使用 房间和交通联系空间组成 而使用房间又分为主要使用房间和辅助使用房间 主要使用房间通常是指在建筑中其主导作用 同时决定建筑物性质的房间 这类房间往往数量多或空间大 如住宅中起居室 卧室 教学建筑中的教室 办公室 影剧院的观众厅就分别是上述建筑中的主要使用房间 辅助使用房间与主要使用房间相比 在使用上则属于服务性 附属性 次 要的部分 如公共建筑中的卫生间 储存室 开水间 住在中的厨房 卫生间 等 交通联系空间则是用以联系各个房间 各个楼层以及室内外过渡的空间 如走廊 楼梯和门厅等 2 建筑平面设计任务 首先在进行总体功能分析的基础上 确定建筑出入口的位置以及建筑平面 形状 其次分析建筑内部的功能关系 流线组织 安排建筑各组成部分的平面位 置 选择和确定建筑平面组合形式 然后确定各部分房间的平面形状 面积大小和尺寸等 2 3 2 主要使用房间平面设计 各类建筑主要使用空间和面积大小虽然千差万别 但其设计的原理和方法 却是基本一致的 主要包括房间面积的确定 形状的选择 开间进深尺寸的确定 朝 向 采光 通风问题的处理 内部交通的安排 建筑面积的有效利用 以及结构的不 9 知等 1 房间面积确定 对于学生公寓楼 每个寝室面积的确定主要根据住人的多少 设置床位和 书桌的大小等因素 该工程每个房间计划住四人 每个床位分上下层 上层为 床 下层为书桌 中间为让人感觉比较舒适的交通空间 最后确定房间的开间 为 进深为 3 4m4 5m 2 房间形状确定 民用建筑的房间平面的形状可以是矩形 方形 圆形和其他形状 设计中 应从使用要求 平面组合 结构形式与结构布置 经济条件 建筑造型等多 方面进行综合考虑 选择合适的平面形状 实际工程中矩形房间平面在民用建 筑中采用最多 其原因在于矩形平面具有更多的优点 1 便于家具设备不知 面积利用率高 使用灵活性大 2 结构布置简单 施工方便 3 便于平面组合 所以学生公寓楼房间的形状也选择矩形平面为佳 3 房间门设置 房间门是提供出入和交通联系用的 也兼作采光和通风 设计内容包括其 大小 数量 位置和开启方式 门的设计合理与否 将直接影响家具布置的灵活性 房间面积的有效利用 室内的交通组织及安全疏散 房间的通风和采光 建筑的外观和经济性等 考虑到学生公寓的特点 房间门高度取 宽度取为宜 每个房2 1m1 0m 间设置一个门 且开启方向为向内开启 这主要是考虑房间内不住人不多 不 影响在特殊情况的疏散工作 同时为了不影响中间走道正常行走 4 房间窗设置 窗在建筑中的主要作用是采光通风 也是维护结构的一部分 窗的设计内 容包括其大小 数量 形状 位置及开启方式等 这些都是直接影响到采光 通风 里面造型 建筑节能和经济性等 学生公寓 由于每个房间住人的数量较多 需要较大的窗户面积 结合本 工程的特点 每个房间都有自己的露天阳台 窗都设计成门连窗的形式 且都 为向外开启 2 3 3 辅助使用房间平面设计 辅助使用房间平面设计的原理和方法与主要使用房间的基本相同 但由于 10 这些房间内大多布置有给排水管道和设备 因此 设计时受到的限制较多 需 要合理布置 民用建筑中的厕所 盥洗室 浴室 通称为卫生间 是最常见的辅助使用 房间 其特点是用水频繁 平面设计应满足以下要求 1 在满足设备布置和人体活动要求的前提下 力求布置紧凑 节约 面积 2 公共建筑的卫生间 使用人数较多 应有足够的天然采光和自然 通风 住宅 旅馆客房的卫生间 仅供少数人使用 允许间接采光或无采光 但必须有通风换气设施 3 为了节省上下水管道 卫生间宜左右相邻 上下对应 4 位置既要相对隐蔽 又要便于到达 5 要妥善处理防水和排水问题 根据南方气候夏季炎热的特点 为了给学生营造一个舒适的生活环境 该学生公寓设计成每屋一个卫生间 卫生间大小为左右 2 2 5m 2 3 4 交通联系空间平面设计 交通联系空间包括水平交通联系空间的走廊或走道 垂直交通联系空间 的楼梯 电梯 坡道 交通枢纽空间的门厅 过厅 交通联系空间的设计应注意以下几点 1 交通线路简洁明确 联系方便 2 良好的采光 通风和照明条件 3 平时人流通畅 紧急情况下疏散迅速 安全 4 在满足使用要求的前提下 应尽可能节约面积 提高建筑物的面积 利用率 5 适当的高度 宽度和形式 并注意空间形象的美化和简洁 该学生公寓本着以上注意事项 主要的交通联系空间为中间的走道 垂直 交通空间为两侧的两跑楼梯 2 3 5 建筑平面组合设计 前面已经讲述了各种房间及交通联系部分的平面设计 如何将这些房间与 交通联系部分组合起来 使其成为一幢使用方便 结构合理 造型优美 造价 适宜 与环境协调的建筑物 这正是平面组合设计的任务 1 影响平面组合设计因素 11 1 使用功能 平面组合应符合使用功能要求 集中表现为合理的功能分区及流线组织两 个方面 合理的功能分区应注意房间的主次关系 内外关系和联系与分割关系 等 明确的流线组织是指将流线分为物流和人流 并使他们互不干扰 保证个 中流线的简捷 畅通 不迂回 不逆行 避免相互交叉和干扰 对于学生公寓 就是为了满足学生的居住要求 功能分区明确 流线主要也是人流 流线组织 也使明确的 2 结构类型 建筑结构与材料使构成建筑物的物质基础 在很大程度上影响建筑的平面 组合 建筑平面组合应在满足使用功能的前提下 还应有力与选择经济合理的 结构方案 综合各种因素 该工程采用的是框架结构 3 设备管线 民用建筑中的设备管线主要包括给水排水 供热通风以及电气照明等专业 的设备管线 在保证满足使用要求的同时 还应求使得各种设备管线集中布置 上下对齐以利于施工和节约管线 4 建筑造型 建筑平面组合除受到使用功能 结构类型的影响外 还受到建筑造型的影 响 建筑造型一般是建筑内部空间的直接反映 同时 建筑体型及其外部特征 又会干过来影响建筑平面布局及平面形状 该公寓采用框架结构的平面布置 为便于施工 采用了矩形布置 局部有凹凸 2 平面组合形式 4 平面组合形式是指经过平面组合后使用房间及交通联系空间所形成的平面 布局 该学生公寓采用的式走廊式组合中的内廊式组合 它的特征是房间沿走廊 一侧或两侧并列布置 房间门直接开向走廊 房间之间通过走廊联系 而内廊 式组合 走廊两侧均布置房间 平面紧凑 节约用地 外墙长度较短 对建筑 节能有利 但难免会出现一侧房间布置朝向较差的情况 且走廊采光通风较差 优点有 使用空间与交通联系空间分工明确 房间独立性强 各房间便于获 得天然采光和自然通风 结构简单 施工方便 综合学生公寓的住房特点 和 内廊式组合特点 该种平面组合形式还是较佳形式 2 4建筑剖面设计 12 建筑剖面设计主要是确定建筑物在垂直方向上的空间组合关系 重点解决 建筑物各部分应有的高度 建筑层数 建筑空间的组合和利用 以及建筑剖面 中的结构和构造关系等问题 通常 对于剖面形状比较简单 房间高度尺寸变化不大的建筑物 剖面设 计是在平面设计的基础上进行的 如大多数住宅 普通办公楼 教学楼等 但 对于那些空间形状比较复杂的 房间高度尺寸相差较大 或者有夹层及共享空 间的建筑物 就必须先通过剖面设计分析空间的竖向特性 再确定平面设计方 案 以解决空间的功能性和艺术性问题 如体育 影剧院 部分旅馆等 建筑剖面设计是建筑设计过程中必不可少的重要环节 它与建筑平面设计 相互联系 相互制约 限定了建筑物各个组成部分的三维空间尺寸 并对建筑 物的造型及立面设计起到制约作用 结合本工程学生公寓的建筑特点 房间高度尺寸变化不大 且剖面的形状 比较简单 故选定的剖面设计方案是在平面设计的基础上进行的 以下对该工 程的剖面设计作如下叙述 2 4 1房间剖面形状确定 房间的剖面形状可分为矩形和非矩形两种 矩形剖面形式简单 规整 有 利于竖向空间的组合 体型简洁而完整 结构形式简单 施工方便 在普通民 用建筑中使用广泛 根据学生公寓的使用要求 建筑结构要求 材料施工要求及室内采光通风 要求等 采取矩形结构为佳 2 4 2房屋各部分高确定 房屋的各部分高度主要指房间净高与层高 窗台高度和是内外地面高差等 1 净高与层高确定 房屋的净高是指楼地面到结构层 梁 板 底面或顶棚下表面之间的垂直 距离 其数值反映了房间的高度 层高是指该层楼地面到上一层楼地面之间的 距离 通常情况下 房间的高度有房间的使用性质 家具设备的使用要求 室内 的采光和通风 技术经济条件 室内空间比例等几个方面因素决定的 学生公寓的房间为了满足学生的住宿要求 同时考虑充分利用空间的要求 一般床铺都为双层 该学生公寓也具有这个特点 根据规范要求的最小高度 13 原则 可取层高为3 2m 净高为3 08m 2 窗台高度确定 窗台高度主要根据室内外的使用要求 人体尺寸 家具设备的尺寸及通风 要求来确定的 在民用建筑中 一般的生活 学习 工作用房 窗台高度通常 取800 1000mm 以保证书桌上有充足的光线 该学生公寓 考虑到上述情况 以及人的住房的舒适度 取窗台高度为800mm 3 室内外地面高差确定 为了防止室外雨水流入室内 并防止墙身受潮 一般民用建筑的室内外地 面应设高差 其数值不低于150mm 通常取450mm 高差过大 室内外联系不便 建筑的造价提高 高差太小 不利于建筑的放水防潮 位于山地和坡地的建 筑物 应结合地形的起伏变化和室外道路布置等因素 综合确定室内地坪标高 一些大型公共建筑或纪念性建筑 也常常借助于加大室内外高差的设计手法 通过设置打台阶 高基座以创造处庄严 肃穆 雄伟的气氛 建筑设计中 一般取底层室内地坪相对标高为 建筑其他部位及0 000 室内外设计地坪的标高均以此为标准 高于底层室内地坪为正值 低者为负值 该工程为一般民用建筑 没用特殊要求 故取室内外高差为300mm 底层 室内地坪标高为 0 000 2 4 3房屋层数确定 影响房屋层数的因素 2 很多 概括起来有一下几个方面 1 使用要求 房屋用途不同 使用对象不同 对层数的要求就会有差异 住宅 写字楼 等大量性建筑的使用人数不多 可以采用多层或高层的形式 并利用电梯解决 垂直交通问题 2 基地环境和城市规划要求 确定房屋的层数不能脱离一定的基地条件和环境因素 在相同建筑面积的 条件下 基地面积小 建筑的层数就会增加 而位于城市街道两侧 广场周围 风景园林区的建筑 还必须重视建筑与环境的关系 做到与周围建筑五 道 路 绿化的协调一致 并符合城市总规划要求 3 建筑结构 材料和施工要求 建筑结构形式和材料也是决定房屋层数的基本因素 如砌体结构一般用于 六层一下的住宅 宿舍 普通办公楼 中小学教学楼等大量性建筑 框架结构 14 剪力墙结构 框架剪力墙结构 筒体结构 由于抗水平荷载能力的增强 故 用于宾馆 写字楼住宅等的多层或高层建筑 而网架结构 薄壳结构及悬索结 构等空间结构体系 则通常用于体育馆 影剧院等单层或底层大跨度建筑 此外 建筑的施工条件 起重设备以及施工方法等对于建筑层数也有影响 如滑模施工 由于是利用一套提升设备使用模板随着浇筑的混凝土不断向上 滑升 直至完成全部钢筋混凝土工程 因此 使用于多层或高层钢筋混凝土结 构的建筑 且层数越多越经济 4 建筑防火要求 由于该建筑的耐火等级为二级 根据 建筑设计防火规范 的规定 建筑 的层数应根据建筑的性质和耐火等级来确定 而建筑的耐火等级为一 二级的 建筑 层数原则上不受限制 5 建筑经济性 3 的要求 建筑造价与建筑层数关系密切 一般来说 在建筑群体中 个体建筑层数 愈多 用地愈经济 即较相同建筑面积的多栋底层建筑经济 但是当层数达到 一定高度时 由于建筑结构的变化以及垂直交通的复杂话反而会使建筑造价的 显著上升 综上因素对建筑层数的影响 确定该学生公寓的层数为七层 2 4 4建筑空间剖面组合设计 建筑空间的组合是根据建筑内部的使用要求 结合基地环境等条件 通过 分析建筑在水平方向上和垂直方向上的相互关系 将大小 高低各不相同 功 能各异的空间组合起来 使之成为使用方便 结构合理 体型简洁而美观的有 机整体 它使建立在平面设计的基础上进行的 1 建筑空间的剖面组合原则 即根据建筑的功能和使用要求及根据房屋 的各部分的高度 2 建筑空间的剖面组合规律 学生公寓属于多数高度相同或相近的小空 间组合 它的组合规律特点是 有利于结构的布置和施工 3 建筑夹层空间的利用 充分利用夹层空间不仅可以增加使用面积 节 约投资 而且还可以改善室内的空间比例 丰富室内空间的艺术效果 该工程 的主要夹层空间与底层楼梯下部的空间 结合学生公寓的特点 可以在楼梯下 设置小的卫生器具储藏间 15 2 5 建筑体型和立面设计 建筑外部体型 6 和立面设计 5 着重考虑建筑物的体量大小 体型组合 立 面及细部处理等 设计原则是在满足使用功能的前提下 运用构图原理创造简 洁明快 美观大方的建筑形象 建筑体型和立面设计是整个建筑设计的重要组成部分 建筑外部体型和立 面反映内部空间的特征 但也不同于内部空间设计完成后的简单加工处理 实 际上 应和建筑平面 剖面设计同时考虑进行 并贯穿整个设计的始终 在方 案设计一开始 就应在功能 物质技术条件等的制约下按照美学原则 考虑建 筑体型及立面的雏形 随着设计不断深入 在平面 剖面设计的基础上对建筑 外部形象从总体到细部反复进行推敲 使之达到形式与内容的统一 这是建筑 体型和立面设计的基本方法 每一幢建筑物都有自己独特的形象 但建筑形象还要受到图通地域的自然 条件 社会条件 不同民族的生活习惯和历史文化传统等因素的影响 建筑外 形不可避免地要反映出特定地历史时期 特定地民族和地域特征 只有全面考 虑上述因素 运用建筑造型地构造图原理 精心塑造建筑体型和立面 才能创 造出时代强烈 民族风情浓郁 地域性明显 并具有感染力的建筑形象来 2 5 1 建筑体型设计 体型是指建筑物的轮廓形状 它反映了建筑物总体的体量大小 组合方式 以及比例尺度等 体型和立面是建筑互相联系不可分割的两个方面 在建筑外 形设计中 可以说体型是建筑的雏形 而立面设计则是在建筑物体型某一表面 色进一步细化 因此 只有将两者作为一个有机的整体统一考虑 才能获得完 美的建筑形象 民用建筑的类别繁多 体型和立面千变万化 但无论哪一类建筑 尽管在 体型和立面的处理上有各自不同的特点和方法 但基本的构图原则是一致的 在设计过程中 应充分考虑建筑的功能 材料和结构等制约因素 运用构图法 则 从体型入手 逐步深入到每个立面 进行反复推敲 不断修改 使体型和 立面项协调 达到完美统一 该工程学生公寓 本着实用 合理及经济的原则 采用了长方形平面的单 体结构 为丰富立面效果 局部有凹凸 2 5 2 建筑立面设计 16 建筑立面设计是指对建筑物某个表面的门窗组织 比例与尺度 入口及细 部处理 装饰于色彩等的设计 建筑立面是由许多部件组成的 这些不见包括 门窗 墙脚 烟台 遮阳板 雨篷 檐口 勒脚 花饰等 立面设计就是恰当 的确定这些不见的尺寸大小 比例关系以及内容空间与外形的协调统一 进行立面处理 应注意以下几点 首先 建筑立面分别包括正立面 背立面和侧立面等 但人们观察的常常 有两个立面 因此 在推敲建筑立面时不能孤立地处理每个立面 必须认真处 理几个面地相互协调和相邻面地衔接关系 以取得统一 其次 建筑造型是一种空间艺术 研究立面造型不能只局限于立面尺寸大 小和形状 应考虑到建筑空间地透视效果 例如 对高层建筑的檐口处理 其 尺寸需要夸大 如果仍采用常规尺寸 从立面图看虽然合适 但建成后在地面 观看 由于透视地原因 就会感到檐口尺度过小 再次 建筑立面处理应充分运用建筑物外里面上构造地直接效果 入口地 重点处理以及适当装饰处理等手段 力求简洁明快 朴实 大方 避免繁琐装 饰 该学生公寓的立面设计重点考虑了一下几点 1 比例适当 尺寸正确 2 立面的虚实与凹凸的对比 3 运用线条的变化使立面具有韵律和节奏感 4 正确配置立面色彩和材料质感 5 注意重点部位和细部处理 利用阳台的布置和装饰柱的布置使得立面具有虚实和凹凸感 丰富立面造 型 同时采用了彩色涂料装饰墙面 使得整个建筑与周围的环境更加协调 更 加富有艺术性 给人以美得享受 17 第 3 章 结构设计 3 1 结构选型与布置 3 1 1 结构选型 根据建筑某职业技术学院学生公寓的建筑规模 考虑到经济 施工等因素 采用纯框架结构较为合理 它不仅能提供较为灵活的空间布置满足建筑的使用 要求 而且框架机构有较为成熟的理论基础设计也方便 同时工艺简单 便于施 工 综合各种因素 在本设计 多层结构 中采用框架结构 7 为较佳选择 3 1 2 结构布置 根据该房屋的使用功能及建筑设计要求 进行建筑平面 立面及剖面设计 其标准层建筑平面 结构平面和剖面示意图分别见图 3 1 图 3 2 和图 3 3 最后确定主体结构七层 层高均为 3 2m 局部突出的楼梯层高为 3 m 的纯框 架结构 在该建筑平面 立面和剖面以设计的基础上进行结构布置 17 柱子 定位见图 3 2 结构平面图中柱子位子 尺寸均为 450mm 楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土双向板 具体布置见第四章楼板设计 楼 梯采用普通现浇板式楼梯 施工方案采用梁板柱整体现浇方案 由于施工地点 处于南方地区且地质较好 地基采用条形基础 3 2 梁柱截面估算 由现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级表格可查知该框架结构的抗震等级为三 级 根据框架梁柱的相关规定进行计算 3 2 1 框架梁截面估算 边跨 AB 和 DF 跨 18 20 21 22 b 1 101 15 L 1 101 15 6600 660mm440mm bh 可取600mmbh bbb 1 31 2 h 200mm 200mm300mm 200mm 可取250mm 故框架梁的截面尺寸为 250mm 600mmbbbh 中跨 CD 跨 取 400mmbh 250mmbb B 轴和 E 轴联系梁截面尺寸取 其它轴联系梁截 250mm400mmbbbh 面尺寸取 250mm 600mmbbbh 3 2 2 框架柱截面估算 框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值按式 3 1 式 3 2 进行估算 3 1 ENFg n 3 2 C Nc N A uf 式中 N 为柱子的轴压比设计值 F 为按简支状态计算的柱的负载面积 为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值 可根据实际荷载计算也可近 Eg 似取 为考虑地震作用组合后的柱轴压力增大系数 边柱取 2 1215kN m 1 3 不等跨内柱取 1 25 等跨内柱取 1 2 n 为验算截面以上楼层层数 为柱的截面面积 为混凝土的轴心抗压强度设计值 为框架的轴压CAcf Nu 比限值 此处的近似取 即对一级 二级和三级抗震等级 分别取 0 7 0 8 和 0 9 按上述方法初步确定柱子的截面高度不宜小于 宽度不宜小于ch 2 400mm 柱子的截面长边尺寸之比宜大于 4 2 350mm 23 故边柱 3 2 1 1 3 153400 6600 7 10 2 119000mm 14 3 0 9 CA 中柱 3 2 1 25 15 3400 4500 7 10 156030mm 14 3 0 9 CA 156030395mmCA 取 450mm 即柱子的截面尺寸为 450mm450mmccbh 3 3 框架柱刚度系数确定 根据地质资料和当地的气候情况 可定基础顶面距室外地平为 500mm 由 此初步顶底层层高为 4 0m 其余层高为 3 2m 各梁柱的线刚度计算如下 结果 列于图 3 4 其中在求梁的截面惯性矩时考虑到现浇楼板的约束作用 取中跨梁 I 2I0 边跨梁 I 1 5I0 I0为不考虑楼板翼缘约束作用梁的截面惯性矩 框架边梁 33 01 5 1 02 10miEIlE 框架中梁 33 02 0 1 11 10miEIlE 底层柱 33 0 0 855 10miEIlE 上部各层柱 33 0 1 065 10miEIlE 0 855 1 02 1 02 1 021 021 11 0 855 1 065 1 065 1 065 1 065 3200320040003200320032003200 660024006600 ACDF 0 855 0 855 1 02 1 0651 065 1 11 1 02 1 0651 065 1 11 1 02 1 0651 065 1 02 1 0651 065 1 11 1 02 1 0651 065 1 02 1 0651 065 1 11 1 02 1 0651 065 1 02 1 0651 065 1 11 1 02 1 0651 065 1 02 1 0651 065 1 11 图 3 4 结构计算简图图中数据为线刚度 单位 33 10mE 3 4 荷载计算 3 4 1 恒荷载计算 1 屋面框架梁荷载标准值 12 24 隔热层 2 0 5 11 8 0 181 06kN m 保护层 40 厚配筋 C25 细石混凝土 2 22 0 040 88kN m 找平层 水泥砂浆 20 厚 1 3 2 22 0 040 88kN m 防水层 SBS 3 3 改性沥青卷材 2 0 4kN m 找坡层 水泥陶粒混凝土 100 厚 1 8 2 14 0 11 4kN m 结构层 120 厚现浇混凝土板 2 25 0 123 0kN m 板底抹灰 10 厚 2 17 0 010 17kN m 合计 屋面恒荷载 2 7 31kN m 边跨框架梁自重 0 25 0 6 253 75kN m 梁侧粉刷 2 0 60 1 17 0 020 34kN m 4 09kN m 中跨框架梁的自重 0 25 0 4 252 5kN m 梁侧粉刷 2 0 40 1 17 0 020 20kN m 2 70kN m 因此 作用在顶层框架梁上的线荷载为 7171 4 09kN m ACDF gg 71 2 7kN m CD g 7272 7 31 3 424 85kN m ACDF gg 72 7 31 2 417 54kN m CD g 2 楼面框架梁线荷载标准值 25 25 厚水泥砂浆面层 2 0 025 200 5kN m 120 厚现浇钢筋混凝土楼板 2 0 12 253 0kN m 15 厚纸筋石灰抹底 2 0 015 160 24kN m 合计 楼面恒荷载 2 3 74kN m 边跨框架梁自重及梁侧粉刷 4 09kN m 边跨填充墙自重 0 24 3 20 6 159 13kN m 墙面粉刷 3 20 6 0 02 2 171 77kN m 10 9kN m 因此 作用在中间层框架上的线荷载为 11 14 99kN m ACDF gg 1 2 7kN m CD g 22 3 74 3 412 72kN m ACDF gg 2 3 74 2 48 98kN m CD g 3 屋面框架节点集中荷载标准值 边柱连系梁自重 0 25 0 6 3 4 2512 75kN 粉刷 0 02 0 60 1 2 3 4 171 16kN 1m 高女儿墙自重 1 0 0 24 3 4 1512 24kN 粉刷 1 0 0 02 2 3 4 172 31kN 连系梁传来的屋面恒荷载 11 3 43 4 7 3121 13kN 22 顶层边节点集中荷载 7749 59kNAFGG 中柱连系梁自重 0 25 0 6 3 4 2512 75kN 26 粉刷 0 02 0 60 1 2 3 4 171 16kN 连系梁传来屋面荷载 1 3 43 42 4 1 2 7 3118 86kN 2 11 3 4 3 47 3121 13kN 22 39 99kN 顶层中节点集中荷载 7753 9kNCDGG 4 楼面框架节点集中荷载标准值 边柱连系梁自重 12 75kN 粉刷 1 16kN 钢窗自重 1 8 1 80 8 0 8 0 451 75kN 窗下墙体自重 0 24 0 8 2 15 156 19kN 粉刷 0 02 0 8 2 15 17 21 17kN 窗边墙体自重 1 6 3 20 8 0 24 1514 98kN 粉刷 1 6 3 20 08 0 02 171 41kN 框架柱自重 0 45 0 45 3 2 2516 2kN 粉刷 0 45 0 450 24 3 3 2 0 02 171 31kN 连系梁传来的楼面荷载 11 3 43 4 3 743 4 0 1 1 2 2520 01kN 22 中间层边节点集中荷载 77 94kNAFGG 中柱连系梁自重 12 75kN 粉刷 1 16kN 内纵墙自重 0 24 3 40 45 3 2 1533 99kN 粉刷 0 02 2 95 3 2 2 176 42kN 扣除的门洞并加上门自重 2 4 1 0 0 24 152 4 1 0 0 210 46kN 27 木门单位荷载重力荷载为 2 0 2kN m 框架柱自重 16 2kN 粉刷 1 31kN 连系梁传来的楼面荷载 1 3 43 42 4 1 20 3 7410 29kN 2 1 3 43 42 1 1 05 3 749 23kN 2 中间层节点集中荷载 80 89kNCDGG 5 作用于框架梁上的集中荷载标准值 B 轴 E 轴次梁自重 3 4 0 4 0 25 258 5kN 梁上隔墙自重 0 12 2 4 3 2 1513 82kN 次梁粉刷 2 0 4 3 4 0 02 170 92kN 隔墙粉刷 2 2 8 3 4 0 02 176 47kN 次梁作用于框架梁节点处的集中荷载为 29 70kNG 6 恒荷载作用下的计算简图 恒荷载作用下的结构计算简图见图 3 5 所示 G7A 170032001700 1200 1200 170032001700 660024006600 1700 1100 1700 1050 1050 170032001700 1200 1200 170032001700 G 7C G 7D G 7F P 7F GGGCGD GA GF A P7A P 7C P 7D PA g7CD1 gCD1 g7CD2 gDE 2gDF1 gEF2gCD2 7AC7DF 7CD PP P 7CD1 PF PP AC DF CD PP P CD CD F g 图 3 5 恒荷载作用下 图 3 6 活荷载作用下 结构计算简图 结构计算简图 3 4 2 活荷载计算 根据民用建筑楼面均布荷载设计规范 查得 走廊 门厅和楼梯 宿舍的 均布活荷载标准值均为 阳台属于一般情况下的均不活荷载 标准 2 2 0kN m 值为 屋面设计为不上人屋面 均布活荷载为 雪荷载为 2 2 5kN m 2 0 5kN m 2 0 4kN m 楼面活荷载作用下的计算简图如图 3 6 所示 图中各荷载计算如下 28 770 5 3 41 7kN mACDFPP 70 5 2 41 2kN mCDP 77 11 3 4 1 7 20 51 45kN 22 AFPP 77 1 3 43 42 4 1 2 0 5 2 1 3 4 3 4 0 52 77kN 4 CDPP 2 0 3 46 8kN mACDFPP 2 0 2 44 8kN mCDP 11 3 43 4 2 05 78kN 22 AFPP 1 3 43 42 4 1 2 2 0 2 1 3 43 42 1 1 05 2 010 22kN 2 CDPP 3 5 风荷载作用下框架结构内力计算及侧移验算 3 5 1 风荷载标准值 风荷载标准值按式计算 当地基本风压为 0kzszWu u W 2 00 35kN mW 由 荷载设计规范 第 7 3 节查的 迎风面 背风面 0 8su 0 5su 该建筑所处地区的地面粗糙度属于 B 类 且 查表 1 15 毕业 0 569H B 设计指导 可得 0 43 323