框架結構辦公樓的建筑設計和結構設計論文

時間：2022-02-16 08:00:57 論文范文我要投稿

框架結構辦公樓的建筑設計和結構設計論文

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框架結構辦公樓的建筑設計和結構設計論文

　　摘要：

　　本設計的工程是鋼筋混凝土框架綜合辦公樓，分為建筑設計和結構設計兩部分。建筑設計：根據(jù)設計任務書的要求和工程技術的條件，在滿足總體規(guī)劃的條件下，綜合考慮建筑物場地環(huán)境、使用功能、結構、施工、材料、設備、經(jīng)濟及建筑藝術美觀等方面因素，在此基礎上提出建筑設計方案。按照相關設計規(guī)范，確定建筑物的結構形式，完成平立剖面設計。結構設計：首先確定結構方案，選擇建筑材料，再進行結構布置并確定結構構件尺寸，最后進行結構計算。在確定框架布局和完成荷載統(tǒng)計后，計算出水平荷載作用（風荷載、地震作用）下的結構內(nèi)力。接著計算豎向荷載（恒載及活荷載）作用下的結構內(nèi)力，找出最不利的一組或幾組內(nèi)力組合，按最不利的結果計算配筋，并繪制相關結構施工圖。

　　關鍵詞：

　　框架結構；地震；內(nèi)力計算；內(nèi)力組合；結構配筋設計；

　　一、工程概況

　　1.1工程概況

　　工程建筑名稱：鋼筋混凝土框架綜合辦公樓

　　工程總建筑面積：8553㎡

　　建筑層數(shù)、高度：六層，每層層高3.6m,房屋設備層2.5m,女兒墻高1.2m,室內(nèi)外高差0.75m,建筑總高度22.35m;

　　建筑結構形式：框架結構；

　　設計使用年限：50年；

　　辦公樓高度為22.35m,滿足《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）第6.1.1條的規(guī)定，即房屋高度22.35<50m（8度，0.20g）。辦公樓寬度為18m,房屋高寬比為22.35/18=1.24<3,滿足《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ3-2010）第3.3.2條規(guī)定。

　　1.2設計資料

　　1）氣候條件：

　　最冷月平均氣溫：‐13℃，最熱月平均氣溫23.1℃。

　　主導風向：基本風壓：0.40kN/㎡。主導風向：夏季東南風、冬季西北風。

　　基本雪壓值均為：0.35kN/m2

　　2）地震烈度：8度，設計基本加速度0.20g.

　　3）地下水位較深，設計中可不考慮。

　　4）場地地質(zhì)資料：II類場地，地勢平坦。

　　二、建筑設計

　　2.1建筑平面設計

　　建筑的平面設計包括單個房間平面設計及平面組合設計，單個房間的設計是在整體建筑合理而適用的基礎上，確定房間的面積、形狀、尺寸、及門窗的大小和位置。平面組合設計實際上是建筑空間在平面上的組合。影響平面組合設計包括以下幾個方面：

　　（1）使用功能：一是要合理分區(qū)；二是要有明確的流線組織。

　�。�2）結構類型：目前民用建筑常用的結構類型有三種，即框架結構、框架‐剪力墻結構和剪力墻結構。綜合考慮框架結構對于本工程的諸多優(yōu)點，本設計采用框架結構。

　　（3）設備管線：設備管線占有一定空間，在設計時應考慮一定的設備位置，恰當?shù)牟贾孟鄳姆块g。

　　（4）建筑造型：一般來講，簡潔，完整的建筑造型無論對于縮短內(nèi)部交通流線，還是對于結構的簡化，節(jié)約用地，降低造價以及抗震性能都是極為有利的。

　　2.2建筑立面設計

　　由于不同功能要求的建筑類型具有不同的內(nèi)部空間組合特點，一幢建筑物的外部形象在很大程度上是其內(nèi)部空間功能的的表露，因此，采用那些與其功能要求相適應的外部形式，并在此基礎上采用適當?shù)慕ㄖ囆g處理方法來強調(diào)該建筑的性格特征，使其更為鮮明、更為突出。建筑立面設計則偏重于對建筑物的各個立面以及其外表面上所有的構件，例如門窗、雨篷、遮陽、暴露的梁、柱等等的形式、比例關系和表面的裝飾效果等進行仔細的推敲。在設計時，通常是根據(jù)初步確定的建筑內(nèi)部空間組合的平、剖面關系，例如房間的大小和層髙、構部件的構成關系和斷面尺寸、適合開門窗的位置等等，先繪制出建筑物各個立面的基本輪廓，作為下一步調(diào)整的基礎。然后再在進一步推敲各個立面的總體尺度比例的同時，綜合考慮立面之間的相互協(xié)調(diào)，特別是相鄰立面之間的連續(xù)關系，并且對立面上的各個細部，特別是門窗的大小、比例、位置，以及各種突出物的形狀等進行必要的調(diào)整。最后還應該對特殊部位，例如出人口等作重點的處理。

　　2.3建筑剖面設計

　　剖面設計的主要目的是根據(jù)建筑空間的使用特點、造型要求及經(jīng)濟等因素，分析并確定建筑物在垂直方向的剖面形狀、建筑層數(shù)、高度、建筑豎向方向的空間及利用，以及建筑剖面中的結構、構造關系。建筑物的剖面形狀與功能要求有關，在民用建筑中絕大多數(shù)的建筑是屬于一般功能要求的，住宅、宿舍樓、旅館、辦公樓等建筑房間的剖面形狀多采用規(guī)整的矩形。一般進深不大的房間多采用側(cè)光窗，當進深較大時刻提高窗戶高度。普通窗臺的高度一般為900mm,但有時功能需求不同時可相應變換。

　　為了防止室外雨水侵入室內(nèi)，并防止墻身受潮，首層室內(nèi)地坪（地面標高為±0.000），一般應高于室外底面至少150mm,室內(nèi)外高差通常在150~600mm之間，本設計采用室內(nèi)外高差為750mm.通常對于一些經(jīng)常使用水的房間，如衛(wèi)生間、盥洗室、陽臺等，為避免溢水，常將地坪設置的比本層地坪低20~50mm,本設計中，衛(wèi)生間的標高比本層樓面標高低50mm.剖面設計與平面設計時分別從兩個不同的方面來反映建筑物內(nèi)部空間關系。平面設計著重解決空間內(nèi)部在水平方向上的邏輯關系，而剖面設計則主要針對于內(nèi)部空間在垂直方向上的組合，主要解決層數(shù)、層高和空間組合等問題，它直接表達了不同的建筑空間尺度關系。一般習慣于先進行平面設計，繼而進行剖面設計，剖面關系反過來又會影響建筑平面的布局。因而在建筑設計中，必須將剖面與平面設計綜合考慮，不斷調(diào)整，修繕，才能使設計更加完善、合理。綜合各方面因素考慮，本設計采用：首層層高4.35m,2~6層層高3.6 m,屋面為上人屋面，總高為22.35m,室內(nèi)外高差取0.75m,女兒墻高度取1200mm.

　　2.4裝飾

　　外墻顏色應與周圍環(huán)境保持協(xié)調(diào)，且裝飾上注重質(zhì)量、和諧。外墻采用淺黃色外墻涂料配上紅、白色立面線條，窗戶采用本色鋁全金窗框料。室內(nèi)采陶瓷地磚地面，在衛(wèi)生間內(nèi)采用防滑地磚地面。

　　2.5抗震設計

　　本設計模擬抗震設防烈度8度（0.20g）。根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011‐2010）第1.0.2規(guī)定：抗震設防烈度為6度及以上地區(qū)的建筑，必須進行抗震設計。

　　鋼筋混凝土房屋應根據(jù)設防類別、烈度、結構類型和房屋高度采用不同的抗震等級，并應符合相應的計算和構造措施要求。本工程的抗震設防類別為丙類。地震作用和抗震措施均應符合本地區(qū)抗震設防的要求。本設計屬于框架結構，8度設防，高度小于24m,抗震等級為二級。

　　2.6樓梯設計

　　樓梯作為建筑物垂直交通的主要設施，設計時應滿足以下幾個方面的要求：

　　（1）疏散要求：樓梯的.位置，數(shù)量，間距及寬度都應滿足防火規(guī)范的疏散要求，做到人流通行流暢，上下樓層聯(lián)系便捷。

　�。�2）使用要求：樓梯作為垂直交通主要設施，應位于建筑明顯突出的位置，起到引導人流的作用，因使用頻率高應充分考慮其造型美觀，并有良好的采光條件，給人以舒適的感覺。

　　（3）安全要求：作為主要的疏散通道，應堅固安全，經(jīng)久耐磨，受力合理。

　　（4）構造要求：合理的選擇樓的形式、坡度、材料、構造做法，精心的處理好其細部構造。樓梯的形式是多種多樣的，對象不同，場合不同，環(huán)境部同，角度不同，性質(zhì)不同，對樓梯的稱謂也不同。本設計采用平行雙跑樓梯。樓梯屬于建筑物中重要的疏散通道和消防通道，因此國家各種現(xiàn)行規(guī)范對樓梯的尺度有著明確的構造要求�！睹裼媒ㄖO計通則》規(guī)定每個梯段的踏步不應超過18級，且不應少于3級。《建筑樓梯模數(shù)協(xié)調(diào)標準》規(guī)定樓梯踏步不宜高于210mm,并不宜小于140mm,各級踏步高度均應相同。一般樓梯的坡度范圍在23°~45°，適宜的坡度為30°。《建筑樓梯模數(shù)協(xié)調(diào)標準》規(guī)定樓梯段的最大坡度不宜超過38°。作為主要交通用的樓梯梯段凈寬應根據(jù)樓梯使用過程中人流股數(shù)確定，一般按每股人流寬度為0.55+（0‐0.15）m計算，并不應少于兩股人流。（0‐0.15m為人流在行進中人體的擺幅，公共建筑人流眾多應取上限值）。樓梯梯井指四周為梯段和平臺的內(nèi)側(cè)面圍繞的空間，實際設計時梯井寬度一般取60~200mm.樓梯欄桿應采取不宜攀登的構造，當采用垂直桿件做欄桿時，其桿件凈距不應大于0.11m.中間平臺的深度不應小于樓梯梯段的寬度，并不得小于1.20m,當有搬運大型物件需要時應適量加寬，住宅建筑中的樓梯平臺的結構下緣至人行過道的垂直高度不應低于2m.梯段最低、最高踏步的前緣線與頂部凸出物的內(nèi)邊緣線的水平距離不應小于300m.

　　在本工程中，共有兩部樓梯，均采用雙跑樓梯，樓梯的開間為3.6m,進深7.2m.層高為3.6m,設計為等跑樓梯，每跑均12級踏步，11個踏面，踏步尺寸為300mm×150mm,中間休息平臺尺寸為1950mm×3600mm.

　　2.7防火設計

　　為減少火災和降低火災損失，在建筑內(nèi)部采用防火墻、耐火樓板。本工程耐火等級為二級。民用建筑必須滿足耐火等級和耐火極限的要求，為防止著火建筑的輻射熱在一定時間內(nèi)引燃相鄰建筑，且便于消防撲救的間隔距離成為防火間距。防火建筑必須滿足規(guī)范要求。

　　三、結構設計

　　進行結構方案的比較，結構布置和構件選型，選取一榀主框架進行設計計算，進行樓梯雨蓬的設計，先進行標準層結構平面布置，然后進行梁柱結構布置，包括梁柱尺寸粗估與驗算，然后就是進行現(xiàn)澆樓板的設計與計算，樓梯的設計與計算，接下來就是進行橫向框架在豎向荷載作用下的計算簡圖和計算，為了便于設計計算，在計算模型和受力分析進行不同程度的簡化，在手算橫向框架時進行的基本假定包括：結構分析的彈性靜力假定，一般情況下不考慮結構進入彈塑性狀態(tài)引起的內(nèi)力重分布；平面結構假定，在柱網(wǎng)正交布置情況下，可以認為每一方向的水平力只有該方向的抗側(cè)力結構承擔，垂直于該方向的抗側(cè)力結構不受力。樓板在自身平面內(nèi)的剛性假定，由剛性樓板的假定，同一標高處，所有抗側(cè)力結構的水平位移相等。

　　橫向框架在恒荷載作用下的計算，首層單獨計算，第二層至第五層所受的荷載一致，由于屋頂?shù)淖饔昧硗庥嬎闱蠼狻?/p>

　　計算框架在活荷載作用下的計算簡圖，通過詳細的受力分析及荷載折算，求解方法與恒荷載一致。

　　橫向框架在重力荷載代表值作用下的計算簡圖，在有地震作用的荷載效應組合時要用到重力荷載代表值，對于樓層，重力荷載代表值取全部的荷載和50%的樓面活荷載，對于屋面，重力荷載代表值取全部的恒荷載和50%的雪荷載。

　　內(nèi)力的計算與內(nèi)力組合，通過手算恒荷載產(chǎn)生的彎矩，軸力和剪力，其余內(nèi)力的計算取用結構力學求解器進行計算加快進度，節(jié)省時間。內(nèi)力組合，選擇最不利內(nèi)力進行配筋計算。

　　[1] 中華人民共和國國家標準.高層民用建筑防火規(guī)范GB5 0045-2010[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012

　　[2] 中華人民共和國國家標準.建筑制圖標準GB 50104-2010[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012

　　[3] 中華人民共和國國家標準.房屋建筑制圖統(tǒng)一標準GB 50001-2010[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011

　　[4] 中華人民共和國國家標準.建筑抗震設防分類標準GB 50223-2010[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012

　　[5] 中華人民共和國國家建筑標準設計圖集.建筑物抗震構造詳圖GB 50068-2012[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013

　　[6] 中華人民共和國國家標準.建筑結構荷載規(guī)范GB 50009-2010[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012

　　[7] 中華人民共和國國家標準.混凝土結構設計規(guī)范GB 50010-2012[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013

　　[8] 中華人民共和國國家標準.建筑抗震設計規(guī)范GB 50011-2010[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012