【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 層的層高考慮到首層人員比較集中，為了提供比較寬敞和明亮的使用空間，再加上首層有很多設(shè)備管道，所以首層采用較高的層高 ，室內(nèi)外高差采用 。根據(jù)總建筑面積的要求，該辦公樓采用五層，總建筑高度為 ，其高寬比為 ，滿足 8 度抗震設(shè)防烈度區(qū)建筑物高寬比不允許超過 3 的 要求。另外從室內(nèi)采光和通風(fēng)的角度考慮，窗臺(tái)的高度取為 ，窗高度取為 ，屋頂女兒墻高度為 。詳細(xì)的建筑 1－ 1剖面圖見附錄某多層框架結(jié)構(gòu)辦公樓建施 05。 (1)結(jié)構(gòu)類型的選擇 建筑結(jié)構(gòu)按照結(jié)構(gòu)所用材料分類時(shí)可分為： ○1 砌體結(jié)構(gòu)，包括磚石、砌塊和砌體結(jié)構(gòu)； ○2 混凝土結(jié)構(gòu)，包括混凝土、鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)； 7 圖 首層建筑平面布置圖 8 ○3 鋼結(jié)構(gòu)； ○4 鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)。 一般來講，砌體結(jié)構(gòu)主要用于建造多層住宅、辦公樓 、 教學(xué)樓以及輕型工業(yè)廠房等；鋼結(jié)構(gòu)多用于超高層建筑、大跨度空間結(jié)構(gòu)建筑以及重型或有特殊要求的工業(yè)廠房等；其他情況均可采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 具體的來講，砌體結(jié)構(gòu)：由于取材容易，造價(jià)較低，施工方便，因而廣泛應(yīng)用于多層建筑中。但由于砌體是一種脆性材料，其抗剪、抗拉、抗彎能力均較低，所以其抗震能力較差，一般在 8 層以下的建筑中采用砌體結(jié)構(gòu)。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)：由于具有取材豐富，造價(jià)低廉，強(qiáng)度高、剛度 大，耐火性、耐久性以及延性等良好，而且結(jié)構(gòu)布置靈活方便，可組成多種結(jié)構(gòu)體系等優(yōu)點(diǎn)，因此，目前在我國的各類建筑中得到非常廣泛的應(yīng)用，并且占有主導(dǎo)地位。但是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)自重大、體積大、容易開裂 、 施工速度慢等，為了克服這些缺點(diǎn)，近年來不斷開發(fā)了高強(qiáng)度混凝土、輕骨料混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、預(yù)制裝配式混凝土等，都得到了很好的發(fā)展。 鋼結(jié)構(gòu)：由于強(qiáng)度高、自重輕、延性及抗震性能好，而且施工方便，能有效的縮短施工工期，所以對(duì)大跨度、大空間、多用途以及超高層建筑，大多數(shù)采用鋼結(jié)構(gòu)。但鋼結(jié)構(gòu)比混凝土結(jié)構(gòu)造價(jià)高， 防腐和防火性能差，需要采用防腐和防火措施，從而增加了總的造價(jià)。目前我國鋼結(jié)構(gòu)用得并不多，其中工程設(shè)計(jì)施工技術(shù)人員對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 和 施工不太熟悉，也是 其中 原因 之一 。但是，近年來隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鋼產(chǎn)量有了大幅度提高，國家也提倡采用鋼結(jié)構(gòu)，確實(shí)，鋼結(jié)構(gòu)在近年來特別是在超高層建筑和大跨度空間結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用的越來越多。 鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)：由于充分發(fā)揮了鋼和混凝土兩種材料各自的優(yōu)點(diǎn)，可以得到很好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果。鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)是將型鋼放在構(gòu)件內(nèi)部，外部用鋼筋混凝土包成，故稱型鋼混凝土；或者是在圓鋼管或方鋼管內(nèi) 部填充混凝土 或 鋼筋混凝土，做成外包鋼構(gòu)件，故稱鋼管混凝土。在我國高層或超高層建筑中，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)用得越來越多，比如北京的香格里拉飯店、長富宮飯店、上海的國內(nèi)第一高樓金貿(mào)大廈 (420m)以及正在施工的世界第一高樓 492m、 101 層的上海環(huán)球金融中心等都采用了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)。 鑒于本多層辦公樓層數(shù)不多，只有五層，對(duì)抗側(cè)移剛度的要求不高，所以選用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可以充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)布置靈活方便，可組成多種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)。至于砌體結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)則不予考慮，因?yàn)樵撧k公樓位于 8 度抗震設(shè)防烈度區(qū)域內(nèi)，砌體結(jié)構(gòu)抗震能力差，而鋼 結(jié)構(gòu)的相對(duì)造價(jià)比較高。綜合考慮之后選用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 (2)結(jié)構(gòu)體系的選擇 多層和高層建筑中常用的結(jié)構(gòu)體系有： ○1 框架結(jié)構(gòu)； ○2 框架－剪力墻結(jié)構(gòu)或框支－剪力墻結(jié)構(gòu)； ○3 剪力墻結(jié)構(gòu)； ○4 筒體結(jié)構(gòu)，包括框筒、筒中筒以及成束筒體結(jié)構(gòu)； ○5 巨型結(jié)構(gòu)。 框架結(jié)構(gòu)是由梁和柱構(gòu)件通過節(jié)點(diǎn)連接形成剛接的骨架結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是，建筑平面布置靈活，能獲得較大空間，可以構(gòu)成豐富多變的 立面造型。其缺點(diǎn)是側(cè)向剛度較小，在地震作用下非結(jié)構(gòu)構(gòu)件 (如填充墻、建筑裝飾等 )容易破壞，但框架結(jié)構(gòu)可以通過合理的設(shè)計(jì)，使之具有良好的延性，成為延性框架。這種延性框架在地震作用下可以具有良好的抗震性能。 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)按施工方式的不同，可分為全現(xiàn)澆式、半現(xiàn)澆式、裝配式以及裝配整體式框架結(jié)構(gòu)四種形式。本多層辦公樓設(shè)計(jì)充分考慮框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)和施工方法，決定采用鋼筋混凝土全現(xiàn)澆式框架結(jié)構(gòu)。 全現(xiàn)澆式框架結(jié)構(gòu)為梁、板、柱全部構(gòu)件均在現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆成整體，結(jié)構(gòu)整體性好，抗震性能好，構(gòu)件 9 尺寸不受標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件所限制，對(duì)各種使用 功能的適應(yīng)性大。缺點(diǎn)是模板消耗量多，現(xiàn)場(chǎng)工作量大，但可以通過定型化鋼模板和泵送混凝土等加以改進(jìn)。 半現(xiàn)澆式框架結(jié)構(gòu)為梁、柱現(xiàn)場(chǎng)澆筑，樓板為預(yù)制。由于采用預(yù)制板可以大大減少現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土的工作量，大量節(jié)省模板，但需要澆筑一層 40～ 50mm厚的混凝土面層，以提高結(jié)構(gòu)的整體性。 裝配式框架結(jié)構(gòu)為全部構(gòu)件工廠預(yù)制，有利于保證構(gòu)件質(zhì)量，現(xiàn)場(chǎng)裝配，工作量少，施工速度快。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)整體性差，抗震性能也較差。 裝配整體式框架結(jié)構(gòu)為在現(xiàn)場(chǎng)將預(yù)制構(gòu)件吊裝就位后，再通過澆筑節(jié)點(diǎn)混凝土，形成整體框架結(jié)構(gòu)，既發(fā)揮了裝配式施工方法的優(yōu) 點(diǎn)，又保持了現(xiàn)澆施工方法整體性好的優(yōu)點(diǎn)。但總的來說，整體剛度還比較弱，故在地震區(qū)不提倡選用裝配整體式框架結(jié)構(gòu)，避免采用裝配式框架結(jié)構(gòu)，而優(yōu)先考慮選擇全現(xiàn)澆式框架結(jié)構(gòu)。因此，本設(shè)計(jì)選擇了全現(xiàn)澆式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。 剪力墻結(jié)構(gòu)：是由鋼筋混凝土墻體互相連接構(gòu)成的承重墻結(jié)構(gòu)體系。在地震區(qū)，因其主要用于承受水平地震作用，故也稱為抗震墻。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，抗側(cè)剛度大，側(cè)向變形小，施工相對(duì)簡(jiǎn)便和快速，適于建造較高建筑，而且具有承受強(qiáng)烈地震，裂而又不倒的良好性能。但其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)自重大，導(dǎo)致較大的地震作用；建筑平面布置 局限性大，較難獲得較大的建筑空間，因此它適合用于高層住宅和賓館等建筑。另外，為了滿足底層大空間的要求，取掉一部分剪力墻就形成了框支－剪力墻結(jié)構(gòu)，上部一般用于住宅和賓館等，下部為提供大空間的公共建筑，目前主要用于商住樓。 框架－剪力墻結(jié)構(gòu)：為了充分發(fā)揮框架結(jié)構(gòu)“建筑平面布置靈活”和剪力墻結(jié)構(gòu)“抗側(cè)剛度大”的特點(diǎn)，當(dāng)建筑物需要有較大的空間且其高度超過了框架結(jié)構(gòu)的合理高度時(shí)，可以采用框架和剪力墻共同工作的結(jié)構(gòu)體系。在框架結(jié)構(gòu)中，在適當(dāng)?shù)牟课患右欢〝?shù)量的剪力墻形成框架－剪力墻結(jié)構(gòu)，其中剪力墻承擔(dān)大部分水平荷載；而框 架只承擔(dān)較小一部分的水平荷載，主要承擔(dān) 豎向 荷載。 框架－剪力墻結(jié)構(gòu)常用于建造高層辦公樓、教學(xué)樓等需要有大空間的房屋，也可以用于建造高層住宅、賓館等建筑，建造高度可以達(dá)到 20～ 30層。 筒體結(jié)構(gòu)：主要由核心筒結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)所組成。核心筒一般由布置在電梯井、樓梯間及設(shè)備管線井道四周的鋼筋混凝土墻所組成，一般位于房屋的中部，故稱核心筒，而且筒壁上僅開有少量洞口，故有時(shí)也稱為“實(shí)腹筒”。框筒是由布置在房屋四周的密排柱與高跨比很大的窗間梁所組成的一個(gè)多孔筒體。從形式上看，猶如由四榀平面框架在房屋的四角組合而成，故稱為 框筒結(jié)構(gòu)。因其立面上開有很多窗洞，故有時(shí)也稱為“空腹筒”。 筒體結(jié)構(gòu)的主要形式由框筒結(jié)構(gòu)、核心筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)、框架－核心筒結(jié)構(gòu)、成束筒結(jié)構(gòu)和多重筒結(jié)構(gòu)。筒體結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度很大，整體性好；建筑布置靈活，能夠提供很大的、可以自由分隔的內(nèi)部使用空間，因此特別適用于多功能、多用途的超高層建筑。 巨型結(jié)構(gòu)：由兩級(jí)結(jié)構(gòu)組成，第一級(jí)巨型框架一般由電梯井、樓梯間等組成巨型柱，每隔若干層設(shè) 1～2層高的梁 (一般為 桁 架 )作為巨型梁，組成主要承受水平和豎向荷載的巨型框架，其余樓層作為荷載落在巨型框架上，做成二級(jí)框架－樓面框架。巨 型框架結(jié)構(gòu)在建筑上可以給人以巨型骨架的結(jié)構(gòu)感覺，也為建筑上布置大空間提供了方便。 巨型結(jié)構(gòu)除巨型框架結(jié)構(gòu)之外 ， 還可以有在建筑外筒形成巨型斜撐的巨型 桁 架結(jié)構(gòu) ,它可以充分體現(xiàn)巨型斜撐的結(jié)構(gòu)美 。 還有一種是核心筒體加外周邊規(guī)則布置的巨型柱結(jié)構(gòu) ,也就是核心筒－巨型柱結(jié)構(gòu)。 (3)屋蓋 (樓面 ) 體系的選擇 多層與高層建筑中各豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu) (框架、剪力墻、筒體等 )是依靠水平樓面結(jié)構(gòu)連成整體的，水平力通過樓板平面進(jìn)行傳遞和分配。因此，要求樓板在自身平面內(nèi)有足夠大的剛度。常用的樓板體系有，現(xiàn)澆樓面結(jié)構(gòu)和裝配整體式樓面結(jié)構(gòu)體系 ?？拐饏^(qū)一般優(yōu)先采用現(xiàn)澆樓面結(jié)構(gòu)，因此本設(shè)計(jì)采用現(xiàn)澆樓面結(jié)構(gòu)體系，以提高框架結(jié)構(gòu)的整體性和結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度。 (4)基礎(chǔ)選型 多層與高層建筑的基礎(chǔ)選型應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)形式、工程地質(zhì)、施工條件等因素綜合考慮確定。可以選用的基礎(chǔ)形式有，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、十字交叉基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)以及樁基礎(chǔ)?；A(chǔ) 10 的埋置深度也必須滿足地基變形和穩(wěn)定的要求，以減少建筑物的整體傾斜，防止傾覆及滑移。基礎(chǔ)的埋置深度，采用天然地基時(shí)可以不小于建筑物高度的 1/12；采用樁基礎(chǔ)時(shí)可以不小于建筑物高度的 1/15，樁的長度不計(jì)在埋置深度之 內(nèi)。 該多層辦公樓由于采用框架結(jié)構(gòu)，層數(shù)不多，只有 5 層，柱軸力不大，而且地基條件比較好，其粉質(zhì)粘土層的承載力特征值可達(dá) 280kPa，所以采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，其埋置深度為標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度 。 (5)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所遵循的主要設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)程 在本多層框架結(jié)構(gòu)辦公樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要參考的設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)程有： ○1 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 (GB500092020)； ○2 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB500102020)； ○3 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB500112020)； ○4 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB500072020)； ○5 高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 (JGJ32020)。 (1)結(jié)構(gòu)布置原則 ○1 結(jié)構(gòu)平面形狀和立面體型宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、使各部分剛度均勻?qū)ΨQ，減少結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的可能性； ○2 控制結(jié)構(gòu)高寬比，以減少水平荷載下的側(cè)移； ○3 盡量統(tǒng)一柱網(wǎng)及層高，以減少構(gòu)件種類規(guī) 格，便于設(shè)計(jì)與施工； ○4 房屋的總長度宜控制在最大溫度伸縮縫間距內(nèi)，當(dāng)房屋長度超過規(guī)定值時(shí)，可設(shè)伸縮縫將房屋分成若干溫度區(qū) 段 。 該辦公樓根據(jù)上述結(jié)構(gòu)布置的原則，結(jié)構(gòu)平面采用單一的“一”字形平面；立面上也采用平整的立面，避免凹進(jìn)或凸出。平面上各房間盡量布置對(duì)稱，樓梯的布置也要對(duì)稱，使各部分的剛度均勻，減少結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的可能性。該框架結(jié)構(gòu)的高寬比為， ? ，小于《高層規(guī)程》 JGJ32020 第 條規(guī)定的高寬比限值為 3的要求。在柱網(wǎng)布置上 盡量采用統(tǒng)一的柱網(wǎng)，橫向采用 ；縱向除了門廳部分均采用 的單一跨度，便于設(shè)計(jì)與施工。另外，該辦公樓的總長度為 ，雖然超過了《砼規(guī)范》 GB500102020第 55m的要求，但采用一些構(gòu)造和施工措施，不設(shè)伸縮縫。 (2)柱網(wǎng)布置與層高的確定 在該框架結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)布置上，根據(jù)建筑平面設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)布置的原則，采用內(nèi)廊式的建筑平面，中間為走廊，兩側(cè)為辦公室。因此，橫向?yàn)樗呐胖鐚?duì)稱布置的框架，其跨度分別為 、 ；在縱向有 16榀橫向 框架，除了門廳之外橫向框架之間的跨度均為 。門廳部分的跨度為 。 根據(jù)建筑剖面和立面設(shè)計(jì)的要求，標(biāo)準(zhǔn)層層高采用 ，首層考慮到人員比較集中和各種管線較多，故采用層高 。 (3)承重框架的布置 柱網(wǎng)確定后，沿房屋的縱橫兩方向均應(yīng)布置梁系，因此，實(shí)際的框架結(jié)構(gòu)是一個(gè)空間受力體系。但為了計(jì)算分析方便起見，可以把實(shí)際空間框架結(jié)構(gòu)看成縱橫兩個(gè)方向的平面框架，這種簡(jiǎn)化僅限于方形或矩形的規(guī)則平面。沿建筑物長向的稱為縱向框架，沿建筑物短向的稱為橫向框架。它們分別承受各自方向上的水平力，而樓面豎向荷載則 依樓蓋結(jié)構(gòu)布置方式的不同而按不同的方式傳遞。 按樓面豎向荷載傳遞路線的不同，承重框架的布置方案可以有橫向框架承重、縱向框架承重和縱橫向框架混合承重等幾種方案。 ○1 橫向框架承重方案： 11 橫向框架承重方案是在橫向布置框架承重梁，樓面豎向荷載由橫向梁傳至柱而縱向布置連系梁。橫向框架往往跨數(shù)少，主梁沿橫向布置有利于提高建筑物的橫向抗側(cè)剛度。而縱向框架則往往僅按構(gòu)造要求布置較小的連系梁，這也有利于房屋室內(nèi)的采光與通風(fēng)。 ○2 縱向框架承重方案： 縱向框架承重方案是 在在縱向布置框架承重梁，在橫向布置連系梁。因?yàn)?樓 面荷載由縱向梁傳至柱子，所以橫向梁高度小，有利于設(shè)備管道的穿行，可獲得較高的室內(nèi)凈高。但其缺點(diǎn)是房屋的橫向抗側(cè)剛度較差，進(jìn)深尺寸受到預(yù)制板長度的限制。 ○3 縱橫向框架混合承重方案： 縱橫向框架混合承重方案是在兩個(gè)方向均需布置框架承重梁以承受樓面荷載。對(duì)于柱網(wǎng)較小的現(xiàn)澆樓面，樓板可以不設(shè)次梁或井字梁直接支承在框架主梁上。由于這種方案沿兩個(gè)方向傳力，因此各桿件受力較均勻，整體性能好，有利于抗震。 由于本辦公樓位于地震區(qū)，考慮到地震方向的 隨意性以及地震產(chǎn)生的破壞效應(yīng)較大，因此，采用雙向框架承重方案 和 現(xiàn)澆樓面的屋樓蓋體系，而且主體結(jié)構(gòu)縱橫向均采用剛接的結(jié)構(gòu)體系，形成雙向抗側(cè)力體系。 (4)變形縫設(shè)置 變形縫是伸縮縫、沉降縫和防震縫的總稱。它們的作用各不相同，設(shè)置要求也有區(qū)別。由于變形縫設(shè)置上處理不當(dāng)房屋開裂破壞的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，因此進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置時(shí)要認(rèn)真加以考慮，而且在多層或高層建筑結(jié)構(gòu)中，應(yīng)盡量少設(shè)縫或不設(shè)縫，這樣可以簡(jiǎn)化構(gòu)造、方便施工、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性和空間剛度。為此，在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過調(diào)整平面形狀、尺寸、體型等措施；在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過 選擇節(jié)點(diǎn)連接方式、配置構(gòu)造鋼筋、設(shè)置剛性層等措施；在施工階段，可以通過分階段施工、設(shè)置后澆帶、做好保溫隔熱層等措施，來防止由于溫度變化、不均勻沉降、地震作用等因素所引起的結(jié)構(gòu)或非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞。 ○1 伸縮縫的設(shè)置，主要與結(jié)構(gòu)的平面長度有關(guān)