【文章內(nèi)容簡介】 建筑設(shè)計在整個工程設(shè)計中起著主導(dǎo)和先行的作用，除考慮上述各種要求以外，還應(yīng)考慮建筑與結(jié)構(gòu)，建筑與各種 設(shè)備等相關(guān)技術(shù)的綜合協(xié)調(diào)，使建筑物做到適用，經(jīng)濟，堅固，美觀。 1. 1 設(shè)計任務(wù)和主要要求 設(shè)計任務(wù) 本設(shè)計的主要內(nèi)容是教學樓設(shè)計，教學樓屬于公共建筑類。要在平面規(guī)劃中自始至終遵循實用、功能需求和人性化管理充分結(jié)合的原則。 設(shè)計要求 建筑法規(guī)、規(guī)范和一些相應(yīng)的建筑標準是對該行業(yè)行為和經(jīng)驗的不斷總結(jié)，具有指導(dǎo)意義，尤其是一些強制性規(guī)范和標準，具有法定意義。建筑設(shè)計除了應(yīng)滿足相關(guān)的建筑標準、規(guī)范等要求之外，原則上還應(yīng)符合以下要求： （ 1） 滿足建筑功能要求： （ 2） 符合所在地規(guī)劃發(fā)展的要求并具有良好的視覺效果； （ 3） 采用合理的技術(shù)措施； （ 4） 提供在投資計劃所允許的經(jīng)濟范疇內(nèi)運作 的可行性。 建筑物所處的自然條件 氣象條件 建設(shè)地區(qū)的溫度、濕度、日照、雨雪、風向、風速等是建筑設(shè)計的重要依據(jù)，例如：武漢科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 8 炎熱地區(qū)的建筑應(yīng)考慮隔熱、通風、遮陽、建筑處理較為開敞；在確定建筑物間距及朝向時，應(yīng)考慮當?shù)厝照涨闆r及主要風向等因素。 地形、地質(zhì)及地震烈度 基地的地形，地質(zhì)及地震烈度直接影響到房屋的平面組織結(jié)構(gòu)選型、建筑構(gòu)造處理及建筑體型設(shè)計等。 地震烈度，表示當發(fā)生地震時，地面及建筑物遭受破壞的程度。烈度在 6 度以下時，地震對建筑物影響較小，一般可不做抗震計算， 9 度以上地區(qū) ，地震破壞力很大，一般應(yīng)尺量避免在該地區(qū)建筑房屋，建筑物抗震設(shè)防的重點時 9 度地震烈度的地區(qū)。 建筑設(shè)計文件的內(nèi)容及要求 建筑初步設(shè)計內(nèi)容：繪制 “3 平 2 立 1 剖 ”： “3 平 ”即 1 個底層平面圖， 1 個樓層平面圖，加 1 個屋頂平面圖； “2 立 ”指 1 個南側(cè)或北側(cè)立面圖，加 1 個東側(cè)或西側(cè)立面圖； “1剖 ”必須剖到樓梯。 建筑設(shè)計文件要求：以上圖紙均需達到施工圖深度，弄清建筑平面、立面和剖面之間的關(guān)系，熟悉建筑施工圖的表達方式及深度要求，掌握常用的 建筑構(gòu)造措施等。 1. 4 建筑平面設(shè)計 主要使用房間的設(shè)計 房間分類和設(shè)計要求： 教學樓的房間按功能分類有： 第一：學習用房：各種教室 第二：辦公用房：教師辦公室 第三：輔助用房：廁所， 醫(yī)務(wù) 室等 對使用房間平面設(shè)計的要求： 房間的面積，形狀和尺寸要滿足室內(nèi)使用和器具設(shè)備合理布置的要求； 第一：門窗的大小和位置應(yīng)考慮出入方便，疏散安全，采光通風良好； 第二：房間的構(gòu)成應(yīng)使結(jié)構(gòu)布置合理，施工方便，也有利于房間之間的組合，所用材料要符合相應(yīng)的建筑標準； 第三：室內(nèi)空間以及頂棚，地面，各個墻面和構(gòu)件細 部要考慮人們的使用和審美要求。 房間面積：房間使用面積大小是由房間內(nèi)部活動特點，使用人數(shù)的多少，器具設(shè)備的數(shù)量和布置方式等多種因素決定的。在進行建筑設(shè)計時首先必需看清楚教室的規(guī)模，容納多少學生上課，布置多少課桌椅。 武漢科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 9 教學樓也應(yīng)該如此綜合考慮各方面的要求，同時也有針對教室的特殊要求。尤其是要滿足視聽方面的要求： 第一排座位距離黑板的距離必須 ≥，以保證垂直視角 ≥45 度； 最后排距離黑板的距離不宜大于 ； 水平視角應(yīng) ≥30 度。 另外對中學教室前后桌之間的距離應(yīng) ≥900mm，中間走道應(yīng) ≥550mm。 武漢科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 10 2 結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計資料 工程名稱：武漢市某中學教學樓設(shè)計 建設(shè)地點：湖北省武漢市 工程概況：建筑總高為 ， 7 層 框架架構(gòu)，每層 層高為 。 設(shè)計標高：室內(nèi)設(shè)計標高 177。，相當于絕對標高 ，室內(nèi)外高差為 450mm。 氣溫：最熱月平均溫度 攝氏度，最冷月平均溫度 3 攝氏度。 基本雪壓： KN/m2。 基本風壓： 。 混凝土強度：梁、柱、板混凝土強度等級均采用 C40。 抗震 設(shè)防 烈度： 6 度 ，第一組 。 地質(zhì)土質(zhì)情況： 詳見地質(zhì)勘查報告。 工程做法： 屋面做法 ——高聚物改性瀝青卷材防水 ① 4 厚高聚物改性瀝青卷材防水層（帶砂、小片石，作為保護層） ② 20 厚 1： 3 水泥砂漿層找平層 ③ 1： 6 水泥焦渣找 2%坡，最薄處 30 厚 ④ 50 厚聚苯乙烯泡沫塑料板保溫層 ⑤ 鋼筋混凝土基層 樓面做法 （ 1）房間、走道樓面 ——現(xiàn)制水磨石 ① 10 厚 1: 水泥磨石樓面磨光打蠟 ② 素水泥漿結(jié)合層一道 ③ 20 厚 1:3 水泥砂漿找平層，上臥分隔條。 ④ 40 厚 C20 細石混凝土墊層（后澆層） ⑤ 鋼筋混凝土樓板 （ 2）衛(wèi)生間樓面 ——鋪地磚 ① 8 厚地磚樓面，干水泥擦縫 武漢科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 11 ② 撒素水泥面（灑適量清水） ③ 20 厚 1:4 干硬性水泥砂漿結(jié)合層 ④ 60 厚 C20 細石混凝土向地漏找平，最薄處 30 厚 ⑤ 聚氨酯三遍涂膜防水層厚 ～ 或用其他防水涂料防水層，防水層周邊卷起高 150 ⑥ 20 厚 1:3 水泥砂漿找平層，四周抹小八字角 ⑦ 現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板 （ 3）外墻面做法 ——涂料抹面 ① 刷外墻涂 料 ② 20 厚水泥砂漿抹灰 （ 4）內(nèi)墻面做法 ——涂料抹面 ① 刷內(nèi)墻涂料 ② 20 厚水泥砂漿 抹灰 （ 5）頂棚做法 ——涂料抹面 ① 涂料抹面 ② 12 厚水泥砂漿找平 （ 6）散水做法：混凝土散水 ① 50 厚 C15 混凝土撒 1:1 水泥砂子，壓實趕光 ② 150 厚 3:7 灰土墊層 ③ 素土夯實向外坡 4% 水、電、暖、通訊管線均已通至場地，留有接口。 墻體選用加氣混凝土砌塊、粉煤灰空心磚或輕質(zhì)墻板。 結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則 結(jié)構(gòu)設(shè)計目的 工程設(shè)計是工程建設(shè)的首要環(huán)節(jié)，是整個工程的靈魂。先進合理的設(shè)計對于改建、擴建、新建 項目縮短工期、節(jié)約投資、提高經(jīng)濟效益起著關(guān)鍵作用，使項目達到安全、適用、經(jīng)濟、美觀的要求。因而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本目的就是要在一定經(jīng)濟條件下賦予結(jié)構(gòu)以適當?shù)目煽慷?，使結(jié)構(gòu)在預(yù)定的基準期內(nèi)能滿足設(shè)計所預(yù)期的各種功能要求。 結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則 為了達到建筑設(shè)計的基本目的，結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)符合以下一般原則：符合設(shè)計規(guī)范；武漢科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 12 選擇合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案；減輕結(jié)構(gòu)自重；采用先進技術(shù)。 結(jié)構(gòu)選型 結(jié)構(gòu)體系選型 對于一般多層 公共 建筑，根據(jù)使用和工藝要求、材料供應(yīng)情況和施工技術(shù)條件，常選用的結(jié)構(gòu)形式有 鋼結(jié) 構(gòu) 、鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)體系。 由于混合結(jié)構(gòu)整體性差，難于滿足大空間的使用要求，框架剪力墻結(jié)構(gòu)多用于10—25 層的高層建筑， 而框架結(jié)構(gòu)強度高、結(jié)構(gòu)自重輕，可以承受較大樓面荷載，在水平作用下具有較大的延性。此外框架結(jié)構(gòu)平面布置靈活，能設(shè)置大空間，易于滿足建筑功能要求。 故該 七 層教學樓選用框架結(jié)構(gòu)。 框架施工方法 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)按施工方法不同，有現(xiàn)澆式、裝配式和整體裝配式三種。 現(xiàn)澆式框架的全部構(gòu)件都在現(xiàn)場整體澆筑，其整體性和抗震性能好，能較好的滿足使用要求。 故框架采用現(xiàn)澆 施工方法。 其他結(jié)構(gòu)選型 1. 屋面結(jié)構(gòu)：采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土肋形屋蓋，屋面板厚 100mm。 2. 樓面結(jié)構(gòu)：采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土肋形樓蓋，露面板厚 100mm。 3. 樓梯結(jié)構(gòu)：采用鋼筋混凝土板式樓梯。 框架結(jié)構(gòu)計算簡圖及構(gòu)件尺寸 簡化假定 建筑物是復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)體系，要精確地按照三維空間結(jié)構(gòu)來進行內(nèi)力和位移分析十分困難。為簡化計算，對結(jié)構(gòu)體系引入以下基本假定： （ 1）． 在正常設(shè)計、正常施工和正常使用的條件下，結(jié)構(gòu)物在設(shè)計基準期內(nèi)處于彈性工作階段，其內(nèi)力和位移均按彈性方法計算； （ 2）． 樓面（或屋面）在自身平面內(nèi)的剛度無限大，在平面外的剛度很小，可忽略不計。 2. 4. 2 主要構(gòu)件選型及尺寸的初步估算 （ 1）框架柱截面尺寸 武漢科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 13 依據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（ GB 500112020）的規(guī)定，框架柱的截面尺寸應(yīng)滿足最小尺寸要求、最小剛度以及軸壓比要求。初步選取柱截面為 600mm? 600mm，然后進行驗算。 ① 底層柱最小剛度驗算 0 5 .0 2 8 .3 7 2 50 .6lb ? ? ? 滿足最小剛度比要求。 ② 軸壓比驗算 根據(jù)抗震設(shè)防烈度、結(jié) 構(gòu)形式、房屋的高度，確定本建筑抗震等級為二級，軸壓比限值為 ，據(jù)此進行驗算。 按使用荷載，初步估算每樓層設(shè)計總荷載為 15KN/㎡，中柱軸壓比 3( 3 . 3 1 . 2 ) 8 . 4 1 4 7 1 00 . 5 4 0 . 81 9 . 1 6 0 0 6 0 0cNf b h ? ? ? ? ?? ? ??? 滿足軸壓比要求。 邊框架柱軸向力小于中柱，不必重復(fù)計算，故框架柱截面初選尺寸符合要求。 （ 2）框架梁截面尺寸 ① 橫向框架梁 JK 跨梁： 梁截面高 1 1 1 1( ) ( ) 6 6 0 0 8 2 5 5 5 08 1 2 8 1 2h l m m? ? ? ?— — —,取 600 。h mm? 梁截面寬 1 1 1 1( ) ( ) 6 0 0 3 0 0 2 0 0 ,2 3 2 3b h m m? ? ? ?— — —取 250b mm? 。 故 JK 跨梁截面尺寸可取為 2 5 0 6 0 0bh m m m m?? 同理， HJ 跨梁可取為 2 5 0 4 0 0bh m m m m?? ② 其他梁 縱向框架梁： 2 5 0 7 5 0bh mm mm?? 次梁： 2 5 0 5 5 0bh m m m m?? 標準層部分梁布置如圖 所示。 武漢科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 14 圖 標準層部分結(jié)構(gòu)布置簡圖 （ 3）現(xiàn)澆板厚度 主要板跨度為 ，屬于雙向板，則 3300 9 4 , 1 0 03 5 3 5l m m h m m? ? ?短 取 。為簡化計算，其他樓面板、屋面板均取 100mm。 確定框架計算簡圖 （ 1）計算單元 選取一榀框架進行計算，其為置選定為結(jié)構(gòu)平面圖中的第 ⑦ 軸線 如圖 所示。 圖 框架計算單元及荷載傳遞 （ 2）計算簡圖 武漢科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 15 ① 框架梁跨度 計算簡圖中，框架梁的跨度按兩柱中心線間的距離確定；如果柱截面有變化，則按頂層柱中心線確定。 （ a） JK 跨計算跨度 6 .6 2 0 .1 7 5 6 .2 5JKlm? ? ? ? （ b） HJ 跨計算跨度 2 . 4 2 0 . 1 7 5 2 . 7 5HJlm? ? ? ? ② 框架柱的計算長度 柱的計算長度，底層由基礎(chǔ)頂面算至一層梁面，其他層取層高。 基礎(chǔ)埋深應(yīng)該滿足地基承載力要求，其次在構(gòu)造上應(yīng)滿足如下條件：基礎(chǔ)埋深應(yīng)不小于建筑物總高度的 1/15； 基礎(chǔ)頂面距離室外地面 300 500mm 。此教學樓基礎(chǔ)選用鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)?；A(chǔ)埋深為 ? ，取基礎(chǔ)埋深為 。假設(shè)為基礎(chǔ)高度為，以此計算框架底層柱長度： 1 3 .6 0 .0 3 0 .4 5 1 .7 0 .7 5 .0 2Hm? ? ? ? ? ? （室內(nèi)外高差為 450mm） 框架梁計算跨度和柱的計算長度確定后，可得框架計算簡圖如圖 所示 。 （ 3）計算幾何參數(shù) 計算梁截面慣性矩時，因樓板和梁整澆在一起，剛度增加，所以應(yīng)對梁的慣性矩予以修正（ 中梁為 2 0I ，邊梁為 0I ， 0I 為不考慮翼緣作 用的梁截面慣性矩 ） 。 ① 各桿件截面的慣性矩 （ a）梁 3 3 3 40 112 2 2 0 . 2 5 0 . 6 9 1 01 2 1 2JKI I b h m?? ? ? ? ? ? ? ? ? 3 3 3 40 112 2 2 0 . 2 5 0 . 4 2 . 6 6 1 01 2 1 2HJI I b h m?? ? ? ? ? ? ? ? ? （ b）柱 3 3 3 40 11 0 . 6 0 . 6 1 0 . 8 1 01 2 1 2I I b h m?? ? ? ? ? ? ? ② 各桿的線剛度 （ a）梁 3 49 10 14 .17 5JK E I EiEl? ??? ? ? ? 武漢科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 16 3 6 10 10 .04 5HJ E I EiEl? ??? ? ? ? （ b）柱 3 10