【正文】 周鵬 指 導(dǎo) 教 師 黃錳、張有聞、胡慶立 答 辯 日 期 2022 年 7 月 1~2 號(hào) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II 摘 要 鋼結(jié)構(gòu)住宅是目前我國重點(diǎn)推廣的建設(shè)項(xiàng)目，是我國住宅工業(yè)化的發(fā)展方向，鋼結(jié)構(gòu)在多層住宅中的推廣應(yīng)用是非常有意義的。本設(shè)計(jì)為一 多層鋼結(jié)構(gòu)住宅樓，進(jìn)行了以下兩部分的設(shè)計(jì)工作： 第一部分為建筑設(shè)計(jì) 建筑設(shè)計(jì)是在總體規(guī)劃的前提下，根據(jù)任務(wù)書的要求，綜合考慮地基 環(huán)境，使用功能，結(jié)構(gòu)施工，材料設(shè)備，建筑設(shè)計(jì)及建筑藝術(shù)問題，解決建筑物的使用功能和空間的安排。 第二部分為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求和《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，本設(shè)計(jì)采用鋼結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由荷載計(jì)算框架結(jié)構(gòu)的受力分析，計(jì)算和設(shè)計(jì)，樓板設(shè) 計(jì)，樓梯設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等組成。豎向荷載作用下，橫向框架內(nèi)力計(jì)算采用彎矩分配法計(jì)算，而內(nèi)力組合比較了豎向荷載組合和豎向荷載與地震力組合時(shí)對(duì)框架梁、柱產(chǎn)生的不利影響，取兩者中較大值對(duì)框架梁、柱進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 主要依據(jù)上部結(jié)構(gòu)形式，傳至基礎(chǔ)頂端的內(nèi)力以及建筑地點(diǎn)地質(zhì)條件，對(duì)本工程進(jìn)行基礎(chǔ)計(jì)算、基礎(chǔ)布置以及地基沉降計(jì)算。 Multistorey residential。the design of the structure。鋼結(jié)構(gòu)住宅在結(jié)構(gòu)性能、經(jīng)濟(jì)效益和保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面符合綠色建筑的要求，與傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)和砌塊結(jié)構(gòu)相比具有較大的優(yōu)勢(shì)。 框架結(jié)構(gòu)是一種較常用的結(jié)構(gòu)體系?？蚣芙Y(jié)構(gòu)由于在垂直平面上不設(shè)斜桿，可以形成較大空間，為平面布置提供較大的靈活性，結(jié)構(gòu)各部分剛度比較均勻，構(gòu)造簡單，易于施工。 用鋼材來建造住宅 ,這幾年受到各地各部門重視 ,這不僅和我國近年來鋼材供應(yīng)條件改善有潛在的關(guān)系 ,還和鋼結(jié)構(gòu)住宅具有發(fā)展工業(yè)化住宅建筑先天優(yōu)越條件有相當(dāng)?shù)年P(guān)系。本畢業(yè)設(shè)計(jì)以多層鋼結(jié)構(gòu)住宅為題目，無論從建 筑方面、結(jié)構(gòu)方面 都有一定的設(shè)計(jì)目的和意義，本畢業(yè)設(shè)計(jì)具有較高的實(shí)踐指導(dǎo)意義。 圖 11 總平面圖 設(shè)計(jì)思路 戶內(nèi)空間分析：住宅空間的功能質(zhì)量要求通過合理的組織來給予保證，在一定程度上住宅內(nèi)部空間的組織和布局決定了各個(gè)空間的質(zhì)量。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 內(nèi)外分區(qū)：任何人在生活中都會(huì)有一些避人耳目的活動(dòng)，提供這種活動(dòng)的可能性就是居民的私密感受。內(nèi)外分區(qū)是按照空間使用功能的私密程度的層次來劃分的，這種私密性不僅要求在視線、聲音等方面有所分隔，同時(shí)也要求在空間組織上滿足居住者的心理要求。 工程 概況 （ 1）本住宅 為 七 層建筑，建筑面積 約 4314 平方米， 層高為 。 （ 2） 結(jié)構(gòu)體系： 鋼結(jié)構(gòu)框架體系。 各套內(nèi)設(shè)施齊全，廚房以管道煤氣為燃料，使用面積不少于 平方米，布置爐灶、案臺(tái)、洗滌池、固定式碗櫥，有完善的上下水、地漏，室內(nèi)有排風(fēng)道。套內(nèi)有陽臺(tái)，并設(shè)有明廳。 選 址應(yīng)考慮噪聲、有害物質(zhì)、電磁輻射和和工程地質(zhì)災(zāi)害、水文地質(zhì)災(zāi)害等的不利影響 。按套型設(shè)計(jì)，套內(nèi)空間和設(shè)施應(yīng)能滿足安全、舒適、衛(wèi)生等生活起居的基本要求 。 (3) 住宅應(yīng)具有防火安全性能 。 (5) 住宅應(yīng)滿足人體健康所需的通風(fēng)、日照、自然采光和隔聲的要求 。 建筑耐久，安全，采光等要求 本工程為住宅設(shè)計(jì)，建筑安全等級(jí)為Ⅱ級(jí)，住宅結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限為 50年 。 耐火哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 等級(jí)為Ⅱ級(jí)，采光等級(jí)起居、書房、臥室、廚房為Ⅳ級(jí)，其他為Ⅴ級(jí)，本 設(shè)計(jì) 為抗震設(shè)防烈度為 7 度及以上地區(qū)的住宅結(jié)構(gòu)，因此必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，其抗震設(shè)防類別不應(yīng)低于丙類 。 對(duì)不利地段，應(yīng)提出避開要求 或采取有效的措施；嚴(yán)禁在抗震危險(xiǎn)地段建造住宅建筑 。 建筑層數(shù)為 7 層，屋面為 坡 屋頂 ，設(shè)有閣樓。 結(jié)構(gòu) 形式為 鋼框架結(jié)構(gòu) 。每 個(gè)單元兩戶 。 標(biāo)準(zhǔn)層單元 平面圖 （圖 12） 中可以看到 ：整個(gè)樓層 房間的設(shè)計(jì)分布，有利于房間通風(fēng) ，與北方地區(qū)南北向季節(jié)性風(fēng)向一致 ，廚房 還另外 有通風(fēng)措施，并預(yù)留安裝排風(fēng)機(jī)的位置和條件 。 框架結(jié)構(gòu) 中 梁柱承重，墻體只起分隔作用，房間布置，門窗開口的大小，形狀都會(huì)比較靈活，可以滿足以上功能 。為 達(dá)到合理利用現(xiàn)有環(huán)境的目的，并且考慮到總體規(guī)劃的要求，該工程 根據(jù)住宅的要求：使用方便， 來進(jìn)行合理布局 。 平面圖中門分為 四 種型號(hào)， 衛(wèi)生間為最小 700mm， 單元門為最大 1500mm，符合規(guī)范要求。 各單元結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性 。 本住宅建筑的樓 梯間形式根據(jù)建筑形式、建筑層數(shù)，建筑面積以及 套房戶門的耐火性能 等因素確定 。 (2) 正立面：本工程正立面 圖如圖 13 所示 ，采光較好 。 住宅充分利用外部環(huán)境提供的日照條件，并且 保證 每套住宅至少有兩個(gè)居住空間能獲得冬季日照 。 (3) 背立面：樓梯間的窗臺(tái)高為休息平臺(tái) 以 上 800mm，窗高 1200mm， 窗上設(shè)過梁 ， 窗外設(shè)窗框 。 (4) 外裝修材料：本工程為住宅設(shè)計(jì)，因此對(duì)使用耐久性及外部美觀均有較高的要求 。 圖 13 建筑正立面圖 哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 圖 14 建筑背立面圖 建筑豎向設(shè)計(jì) 地面水的排水系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)地形特點(diǎn)設(shè)計(jì) 。 樓梯設(shè)計(jì) 樓梯間為寬 3600mm，平臺(tái)寬為 1600mm，踏步寬 300mm，踏步高為 。樓梯板厚為 120mm。 入戶過道凈寬為 2200mm，其他通 道凈寬不小于 1000mm，并在轉(zhuǎn)彎處滿足輪椅最小回轉(zhuǎn)寬度 1500mm，門廊應(yīng)有 1/12 的入口坡度；梯段凈寬不小于 1100mm，平臺(tái)寬不小于 1400mm，底層入口處設(shè)有進(jìn)廳，應(yīng)有垃圾收集措施；一邊設(shè)有欄桿的梯段凈寬不小于 1000mm,扶手高度 900mm。樓梯井凈寬大于 150mm 時(shí)，建有采取防止兒童攀滑的措施。 (2) 公共綠地總指標(biāo)不少于 1m178。 (3) 人工景觀水體的補(bǔ)充水嚴(yán)禁使用自來水 。 (4) 受噪聲影響的住宅周邊應(yīng)采取防噪措施 。 主要道路坡度較大時(shí)，應(yīng)設(shè)緩沖段與城市道路相接；在抗震設(shè)防地區(qū)，道路交通應(yīng)考慮減災(zāi)、救災(zāi)要求；住宅配套公共服務(wù)設(shè)施 (也稱配套公建 )應(yīng)包括：教育、醫(yī)療衛(wèi)生、文化、體育、商業(yè)服務(wù)、金融郵電、社區(qū)服務(wù)、市政公用和行政管理等九類設(shè)施 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 (6) 無障礙通路應(yīng)貫通，并應(yīng)符合下列規(guī)定： 人行道在交叉路口、街坊路口、廣場(chǎng)入口應(yīng)設(shè)緣石坡道 。 坡度應(yīng)小于 1： 20，坡寬應(yīng)大于 米 。 安全出入口布置 10 層以下的住宅建筑，當(dāng)住宅單元任一層的建筑面積大于 650 平方米 或任一套房的戶門至安全出口的距離大于 15m 時(shí)，該住宅單元每層的安全出口不應(yīng)少于 2 個(gè) 。 樓梯間及前室的門應(yīng)向疏散方向開啟，安裝有門禁系統(tǒng)的住宅，應(yīng)保證住宅直通室外的門在任何時(shí)候都能從內(nèi)部徒手開啟 。 住宅建筑的樓梯間形式應(yīng)根據(jù)建筑形式、建筑層數(shù)，建筑面積以及套房戶門的耐火等級(jí)等因素確定 。 住宅建筑樓梯間頂棚、墻面和地面均應(yīng)采用不燃性材料 。 住宅用地防護(hù)措施 (1) 臺(tái)階式用地的臺(tái)階之間應(yīng)用護(hù)坡或擋土墻聯(lián)接，相鄰臺(tái)地間高差為，在擋土墻或坡度值大于 的護(hù)坡頂面加設(shè)安全防護(hù)設(shè)施。 (3) 高度大 于 2m 的擋土墻和護(hù)坡的上緣與住宅間水平距離不小于 3m，其下緣與住宅間的水平距離為 2m。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 (2) 相鄰套房之間有防火分隔措施 。 (3) 住宅建筑的耐火性能、疏散條件和消防設(shè)置應(yīng)滿足防火安全要求 。 (5) 住宅建筑的防火安全疏散要求應(yīng)根據(jù)建筑層數(shù)、建筑 面積等因素確定 。 樓梯間窗口與套房窗口最近邊緣之間的水平間距不小于 。 (2) 本工程 地處哈爾濱 地區(qū)，冬季較為嚴(yán)寒， 設(shè)集中采暖。 給水總立管、雨水立管、消防立管、采暖供回水總立管和電氣、電信干線 (管 )，不應(yīng)布置在套內(nèi) 。 (4) 住宅廚房與衛(wèi)生間排水立管分別設(shè)置 ， 排水管道 不 穿越臥室 。 根據(jù)以上樓蓋的平面布置及豎向荷載的傳力路徑，本 住宅 樓框架的承重方案 為 橫向承重，這可使橫向框架梁截面高度大，增加結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度。 樓板結(jié)構(gòu)：現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 樓梯結(jié)構(gòu)：現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 框架計(jì)算簡圖 取具有代表性的 ○11軸框架計(jì)算，框架的計(jì)算簡圖如圖所示，假定框架嵌固于基礎(chǔ)頂面，框架柱與梁剛結(jié)，主梁與次梁剛結(jié)。 樓板： C25 混凝土， 211 .9 /cf N mm? GRC 空心隔墻板 ， /kN m? ? 玻璃幕墻 鋁合金門窗 鋼筋： HPB235, 221 0 /yf N mm? 截面初選 框架梁的截面尺寸 一般鋼框架梁的高度 bh 取梁跨度的 120 ～ 112 ，寬度 b 取高度 bh 的 16 ～ 12 : 1 11( ~ ) 6 0 0 0 ( 3 0 0 ~ 5 0 0 )2 0 1 2h m m? ? ?，取 450bh mm? ， 200bb mm? 。 樓板厚度計(jì)算 板的厚度按構(gòu)造要求?。? 框架柱的截面尺寸 柱組合的軸壓力設(shè)計(jì)值： vNN? vEN nFg?? 其中 ： ? —— 考慮地震作用組合后柱軸 壓力增大系數(shù) ，本設(shè)計(jì)采用 ； F —— 按簡支狀態(tài)計(jì)算柱的負(fù)載面積； 51001 5 0 1 2 7 .54 0 4 0Lh m m m m? ? ? ? /kN m? ? /kN m? ?哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 Eg —— 折算在單位建筑面積上的重力荷載代表值，可近似取2/12 mkN ； n ——驗(yàn)算截面以上的樓層層數(shù)，本 設(shè)計(jì) 中取 7。 取中柱驗(yàn)算： 1 .2 5 7 5 .5 5 5 .5 5 1 2 3 2 3 4vEN n F g k N?? ? ? ? ? ? ? 323 4 355 7vN N k N? ? ? ? ? ? ?32/ 3 5 5 7 1 0 / 0 .7 6 5 2 1 5 2 1 6 2 6A N f m m?? ? ? ? ? 選 取 4 0 0 4 0 0 1 3 2 1HW ? ? ?， 柱子各參數(shù)為： 221950A mm? ， 466900xI cm? ， 422400yI cm? cm? ， cm? 。 因邊柱負(fù)荷面積均沒有中柱大，故 取用 4 0 0 4 0 0 1 3 2 1HW ? ? ?對(duì)邊柱也滿足。 立面挑陽臺(tái) 邊梁自重 .25 25= 陽臺(tái)縱墻及粉刷自重 +2 = 挑梁自重及裝飾 2= 陽臺(tái)橫墻及粉刷自重 +2 2= 陽臺(tái)板結(jié)構(gòu)層 25= 陽臺(tái)板抹灰 2 20= 合計(jì)： 梁 自重 主梁 ： HM450 200 8 13 防火 裝飾 哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 合計(jì)： 挑梁： HM250 125 6 9 防火、裝飾 合計(jì)： 柱 自重 柱 ： HW400 400 13 21 防火、裝飾 合計(jì)： kN/ m 活荷標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 屋面和樓面活載標(biāo)準(zhǔn)值 不上人屋面 ： 2/kNm 樓面（住宅）： 2/kNm 雪荷載 kS = r? 0S = = 2/kNm 其中， r? ——積雪分布系數(shù)； 0S ——基本雪壓，哈爾濱為 2/kNm 屋面活荷載與雪荷載不同時(shí)考慮，兩者取最