郑州大学化学系办公楼建筑结构设计结构设计

大学化学系办公楼建筑结构设计结构设计

1 绪论

1.1 概述

本章将首先对建筑设计和结构设计作简单介绍，后叙述框架结构的含义、优点及国外框架结构研究状况。最后讲述本毕业设计的研究意义、目的及主要工作容。

1.2 建筑设计

建筑设计包括两方面的容，即对建筑空间的研究及对构成建筑空间的建筑物实体的研究。其程序一般可以分为方案阶段、初步设计阶段和施工图设计阶段。建筑设计除应满足相关的建筑标准、规等要求之外，还应满足建筑功能的需求，符合所在地规划发展的要求并有良好的视觉效果，采用合理的技术措施。

本毕业设计的建筑设计部分参考相关规的规定，考虑实用、美观等要求，采用框架结构，建筑功能分区明确，合理布置房间。

1.3 结构设计

建筑结构的设计原则就是要保证结构及构件的安全性、适用性和耐久性。结构及构件既要满足建筑功能的要求，结构构件在外力作用下的安全性，还要满足人们生活的舒适度及经济合理性。

本毕业设计的结构设计部分包括结构计算和绘制结构施工图两方面。结构计算需要完成横向框架结构设计、基础设计及楼梯设计。同时，采用PKPM 结构计算软件进行电算，将手算与电算结果对比分析。利用PKPM和AutoCAD软件绘制结构施工图。

1.4 框架结构及其特点

框架结构是指由梁和柱刚接或铰接相连接而构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平和竖向荷载。框架建筑的主要优点在于空间分隔灵活，自重轻，利于抗震，节省材料，可以较灵活地配合建筑平面布置，利于安排需要较大空间的建筑结构。框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期。采用现浇混凝土框架时，结构的整体性、刚度较好，设计处理好也能达到较好的抗震效果，而且可以把梁或柱浇筑成各种需要的截面形状。

1.5 国外框架结构研究状况

随着社会的发展,钢筋混凝土框架结构的建筑物越来越普遍。由于钢筋混凝土结构与砌体结构相比较具有承载力大、结构自重轻、抗震性能好、建造的工业化程度高等优点；与钢结构相比又具有造价低、材料来源广泛、耐火性好、结构刚度大、使用维修费用低等优点。因此，在我国钢筋混凝土结构是多层框架最常用的结构型式。近年来，世界各地的钢筋混凝土多层框架结构的发展很快，应用很多，一般用于小高层建筑，在10层以下，否则要加设剪力墙结构。纯框架在现代运用铰广。目前国外多层房屋大多采用现浇式钢筋混凝土框架结构。近年来，由于人们大空间、大跨度的要求，国外正在推广使用预应力混凝土结构。预应力构件的使用大大减少混凝土的用量。另外，由于地域的不同，或是特色功能的要求，新的防冻、防火等具有特殊性能的混凝土正不断地被研制开发出来，相信未来混凝土的用途会越来越广泛。

1.6 本设计的研究意义及目的

土木工程专业毕业设计是对学生所学课程进行综合训练的实践性教学环节，是紧密联系工程实践，培养学生独立工作能力的重要步骤，也是完成理论到实践的过渡。通过查阅相关设计规，完成一个完整的毕业设计过程，使我对建筑设计和结构设计有系统的了解和掌握，对以前所学的专业知识进行综合性的复习和运用。

我选择的毕业设计题目是大学化学系办公楼，教学楼有其自身的特殊性，不仅要满足正常的教师办公要求，也要满足正常的教学要求。在结构方案选择上采用框架结构体系，框架结构具有传力明确、结构布置灵活、抗震性和整体性好的优点。

通过本次设计，学会综合运用所学过的基础理论和专业知识，以提高分析和解决工程实际问题的能力，熟悉工程设计的容和程序，为以后的工作打下良好基础。

1.7 本毕业设计的主要工作容

本设计为六层框架教学楼，主要进行了建筑设计和结构设计。建筑设计主要是对教学楼的平面、立面、剖面及细部构造进行设计（见附件）。本教学楼在结构布置方案上采用横向承重。手算一榀框架时，选一具有代表意义的框架进行结构计算，主要按以下步骤进行1)确定框架计算简图 2)荷载计算3)垂直荷载作用的力计算 4)水平荷载作用下力计算5)荷载组合和力组合 6)截面设计（配筋计算）。然后又进行了基础设计与楼梯设计。同时采用PKPM软件对框架教学楼进行电算，并与手算结果进行对比分析。用PKPM软件导出框架教学楼的结构施工图并做出相关修改，使之符合规要求。

2 建筑设计

2.1 工程概况

本工程实例的名称为大学化学系办公楼，批准总建筑面积为6864m2,拟建层数为6层。结构类型为现浇钢筋混凝土框架结构，地基基础设计为柱下独立基础。基础埋深1.8m。办公室配备为：（1）教师办公室：合理选择开间和进深，以1-2开间为一办公单元；(2）会议室：每层一个；(3)传达室：1个，设在首层大厅旁边；(4)多功能展厅：1个，考虑通风并适当考虑自然采光；（5）裙房：设计成两层，阶梯会议室或报告厅。

2.2 设计资料

本工程的拟建位置于市中原区。气象条件为冬季室外计算温度-9℃，冻土深度30cm，夏季室外计算温度+33℃；年降水量680mm；市平均风速夏季为2.8m/s，主导风向为南风，冬季为3.5m/s，主导风向为东北风，基本风压0.45kN/m；最大积雪厚度为20cm，雪荷载为0.4kN/m2；常年地下水位于地面以下，水质对混凝土无侵蚀。地理条件为场区地势平坦，地层分布规律，地耐力按170kN/m2计，持力层为轻亚粘土，II类场地。工程抗震设防设防烈度为7度。钢筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HPB335级钢筋，混凝土采用C30等级混凝土。

2.3 建筑设计

2.3.1 办公楼的组合设计

根据设计任务书提到的功能要求，在符合国家有关规的前提下，对教学楼整体进行平面组合设计，考虑到教学楼的特点，选择廊式的组合方式，并考虑结构特点和美观，整体结构呈T形，主楼和裙楼的沉降缝为150mm(为两个柱边距离)，具体见建筑平面图。

2.3.2 各种房间的尺寸确定

根据设计任务书提到的功能要求，配备一个门卫室、资料室，每层一个会议室，多功能室设置在裙楼，，根据房屋建筑规，柱网开间为7600mm,进深为6900mm,门卫室尺寸不需要很大，可以取3800mm×6900mm,会议室需要采光比较好，最好设置在阳面，尺寸为7600mm×6900mm,其余的办公室尺寸取7600mm×6900mm和3800mm×6900mm,具体祥见建筑平面图。

2.3.3 楼梯、厕所设计

根据办公楼的用途和人流量，可以设计三个楼梯，一个三跑的主楼梯，

两个双跑的侧楼梯，楼梯间尺寸为有7600mm×6900mm和4200mm×6900mm，楼梯不能仅靠着边墙设置，会造成荷载集中。每层有两个男女卫生间和两个开水房，而厕所最好不要对着办公室。男女卫生间的尺寸都为3800×6900mm，而开水房的尺寸为2400mm×6900mm,卫生间和开水房的标高为-0.030m,楼梯、厕所和开水房的具体做法见建筑图纸。 2.3.4 房间门窗的尺寸确定

门主要作为交通疏散，并兼通风用。结合教室尺寸以及建筑设计防火规的要求，选择门洞的尺寸为单门1000mm×2100mm、双门1800mm×2400mm和三门5000mm×2700mm，门开，以免影响走道中行人的通行。

窗的大小根据采光和通风要求确，普通办公室的窗户尺寸为1800mm×2400mm裙楼的多功能室窗户的尺寸为2100mm×2100mm，厕所的窗户尺寸1200×600mm,次楼梯的窗户尺寸为1800mm×1000mm,主楼梯的窗户尺寸为2700×1200mm，窗户的具体作法见建筑图纸。

2.3.5 走道设计

根据设计任务书的要求，充分考虑教学楼的使用过程中人流量的变化，选择廊式走道，走道宽为3m。

2.3.6 勒脚和散水设计

勒脚是墙身接近室外地面的部分，一般情况下，其高度为室地坪与室外地面的高差部分。它起着保护墙身和增加建筑物立面美观的作用。由于它容易受到外界的碰撞和雨、雪的侵蚀，遭到破坏，同时地表水和地下水的毛细作用所形成的地潮也会造成对勒脚部位的侵蚀。所以，在构造上必须采取相应的防护措施。勒脚防潮层分为水平防潮层和垂直防潮层。当室地坪出现高差或室地坪低于室外地面时，要同时设置水平防潮层和垂直防潮层。本工程只设水平防潮层。

为保护墙基不受雨水的侵蚀，常在外墙四周将地面做成向外倾斜的坡面，以使将屋面水排至远处，这一坡面称散水。散水坡度约3%-5%，宽一般为600mm-1000mm，本工程做散水，宽度600mm，坡度2%。

2.4 本章小结

本章详细说明了本教学楼的设计资料及工程概况，为后面框架结构的手算提供了必要

[1][2]的依据。参考了《建筑制图标准》（GB/T50104-2010），《建筑结构荷载规》（GB50009-2001）

（2010年版）,《混凝土结构设计规》[3]（GB50010-2002），《建筑设计防火规》[4]（GB50016-2010），《建筑抗震设计规》[5]（GB50011-2001）等，对教学楼的细部构造（勒脚、散水、楼梯设计等）进行说明，完成了教学楼的建筑设计部分。建筑设计部分主要是对建筑平面、立面和剖面的设计。