建筑设计总说明

精英教学综合楼设计总说明

【摘要】:本毕业设计为精英教学综合楼,共四层。建筑面积为约7797.6m2。本教学综合楼设计本着实用、富有现代气息的原则。严格遵循了国家“建筑设计规范”和“建筑结构设计规范”的有关规定进行设计, 并力求细节完整。结构型式定为全框架非承重墙填充结构。采用横向承重体系，以增大结构的横向刚度。本设计主要分为建筑设计和结构设计两部分,在建筑设计部分主要进行平面和立面设计。在结构设计部分进行了结构选型、确定计算单元，基础结构平面布置，各楼层结构平面布置，屋顶结构平面布置及荷载计算,内力计算与组合，梁、柱配筋，基础、板及楼梯设计。采用AUTOCAD2007和天正建筑设计辅助软件进行了施工图设计。在计算中由于拟建建筑物在孝感市区内，按7度抗震设防。完成了建筑平面图、立面图、剖面图、部分建筑详图，基础平面布置图、各层结构平面布置图、屋顶结构平面布置图、框架配筋图、及构件(基础、连系梁、现浇板、楼梯) 配筋图。

【关键词】: 建筑设计结构设计框架结构

【Abstract】: The graduation project is proposed Hubei University for Nationalities Student Activity Center, a total of four. Construction area of about 7797.6m2. Building The spirit of practical instructional design, very modern principle. Strict compliance with the relevant provisions of the State "architectural design" and "Building Code" in the design, and strive to complete the details. Structural type as non-load-bearing walls fill the whole frame structure. Using the lateral load-bearing system in order to increase the lateral stiffness of the structure. The design of the building is divided into two parts, and structural design, architectural design part mainly flat and facade design. In the structural design of the structure of part selection, determining calculation unit, infrastructure layout, each floor layout structure, roof structure layout and load calculation, calculation and combination of internal forces,

beams, columns reinforcement, foundations, boards and stair design . Tengen building design using AUTOCAD2007 and auxiliary software for the construction design. Given that the proposed building in the calculations in Xiaogan City area, according to 7 degree earthquake. Finished building floor plans, elevations, sections, part of the construction detailing, foundation floorplan floorplan layers structure, roof structure floorplan map frame reinforcement, and components (base, and even tie beam, now pouring plates, stairs) reinforcement chart.

【key words】:Building construction design Structure design Frame structure

1建筑设计

本工程为拟建精英教学综合楼，有效使用年限50年。该工程总建筑面积约为7797.6㎡，建筑高度为15.3m。建筑层数四层，层高3.6ｍ。一至四层分别设置为教室、休息室、办公室、会议室、器材室、语音室、微机室,还有各种辅助房间。本工程建筑耐火等级为二级，设计满足耐火等级要求。

1.1方案设计

1）在平面设计上，考虑到建筑建于校园内西部，建筑场地平整，交通便利,用地不受限制,建筑功能上的适用要求以及结构上尽量做到规整、传力明确。

在进行方案设计时，要考虑到自然采光，以及建筑功能上的合理性。由于活动中心使用面积的要求，建筑物水平长度过长，与建筑物的高度比大于2.5，因此考虑到立面上的美观，方案设计选择为组合型内廊式。

2）该建筑在立面上采用宽大而明亮的铝合金窗，有效的满足各房间采光的要求。

同时可以表现简洁和现代感，还增加了立面的美观效果。在排水方面采用女儿墙外排水，使用直径为100PVC落水管。平屋顶女儿墙外排水施工较为简便，经济性好，建筑体型简洁。在剖面上，主要反映建筑物在垂直方向上各部分的组合关系。室内外高差为0.45m。考虑室内外采光通风，窗台取900mm高。在设计雨篷时，主入口雨篷采用轻质钢结构玻璃雨篷。轻质钢结构玻璃雨篷不但制作简单、方便，造价较低，而且对主体结构影响较小，使主体结构处理简单，还体现了时代气息，更能使整个建筑显得明快清新。

建筑物的体型和立面，是以形、色、质三方面的综合给人的一个完整的外观形象。本设计采用浅黄色面砖饰面，一层窗台下至地面标高采用深色花岗岩贴面。两种颜色对比调和，使整个建筑看起来清新宜人。材料表面细而光，有轻快、平易、富丽和柔和之感。

1.2 建筑材料及做法

1.2.1 墙体工程

外墙均采用240mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，内墙均采用200mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土。内粉刷为混合砂浆抹底纸筋灰面。-0.450m处，做法是1:2水泥砂浆防潮层设在相对标高掺2％防水剂30厚。

1.2.2门窗

入口出采用双扇玻璃门，内门为实木门。内外窗均采用铝合金窗，为5 mm 厚玻璃，凡木料与砌体结构接触部位均应涂满防水柏油二度。

1.2.3地面做法

60厚C20垫层，1：2.5水泥砂浆20厚找平，用1：1.5水泥石子浆铺面12mm 厚，做彩色水磨石，3mm厚玻璃条分格，方格尺寸为：1000mmx1000mm。基础底采用100mm垫层，埋深为室外地面以下1.35m，形式为柱下独立基础。

1.2.4楼面做法

30mm水磨石地面，120mm厚现浇混凝土板，20mm混合砂浆抹底。

1.2.5屋面做法

三毡四油防水层，20mm水泥砂浆找平，膨胀珍珠岩保温隔热层（最薄处80mm），120mm现浇混凝土板。20mm混合砂浆抹底。

1.2.6散水做法

水泥砂浆散水宽600mm，做法见建筑标准图集。

1.2.7落水管及雨水口

屋面雨水口做法见建筑标准图集；落水管材料采用直径为100PVC管。

1.2.8踏步做法

踏步面用彩色水磨石加铜防滑条。

1.2.9沉降缝做法

外墙及屋面沉降缝做法见建筑标准图集10ZG111。

2 结构设计

建筑物高度为15.3m，结构安全等级为二级，结构设计使用年限为50年。室内地面设计标高±0.000 m，室内外高差-0.450m。图纸中标高以米计，尺寸以毫米计。卫生间采用现浇双向板。

结构材料：混凝土C30，钢筋HPB300、HRB400。材料特性由相关资料查得。

该工程所在地区属于7度抗震设防烈度，根据《建筑抗震设计规范》(GB5001-2010)查得现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度在采用框架结构时为60m，在设防烈度为7度时，需进行地震作用计算。

2.1 结构选型

本工程采用梁柱全现浇框架结构，楼屋盖为现浇混凝土板，内外墙用蒸压粉煤灰加气混凝土填充。框架结构是由梁和柱连接而成，梁柱交接处的框架节点通常为刚接。框架结构是多次超静定结构，既承受竖向荷载，又承受水平荷载。它的优点是：建筑平面布置灵活，能获得较大空间，建筑立面容易处理，结构自重较轻，计算理论比较成熟，在一定高度范围内造价较低。综合考虑各混凝土结构施工方法的优缺点，故本设计采用框架结构。在选择柱网布置时考虑到设计为内廊式结构，两边房间进深都为7200mm，中间走道为3300mm。在内廊两侧设柱，则形成7200mm,3300mm,7200mm的三跨框架。框架结构是空间受力体系，在手算条件下，可把实际框架结构看成纵横两个方向的平面框架。根据荷载的传递方式—楼面竖向荷载主要为横向框架传至柱，故采用横向框架承重体系，纵向框架侧按连续梁考虑。

2.2 连系梁设计

以A轴LL1(2)连系梁为例计算。取截面为250mmx450mm。连续梁上的荷载有连系梁自重，梁上墙体重，还有窗重。根据结构实际情况和连系梁规程规定，该梁可按照塑性法计算。故可对该梁端弯矩进行调幅，取调幅系数为0.8。支座弯矩降低后，经过塑性内力重分布，在相应荷载作用下的跨中弯矩将增加，即跨中弯矩为调幅后梁端弯矩的平均值与按简支梁计算的跨中弯矩之和。且保证调幅后，支座及跨中控制截面的弯矩值均不小于按简支梁计算的跨中弯矩值的1/3。再进行连系梁的抗弯、抗剪控制截面配筋计算。

2.3 框架结构计算

以手算一榀框架KJ-4为例，计算单元见计算书：

在计算单元范围内，底层柱高从基础顶面算至二层楼板楼底为 4.9m。其余各层柱高为建筑层高，均为3.6m。拟定框架梁截面为300mmx700mm，框架柱截面为400mmx400mm。根据《建筑结构荷载规范》查得楼面活荷载标准值：教室、办公室、楼梯楼面活荷载均为2.5KN/㎡，，上人屋面活荷载为2.0KN/㎡，不上人屋面活荷载为0.5KN/㎡；建筑物所在地区基本风压为0.35KN/㎡；基本雪压为0.5KN/㎡。

2.3.1 荷载统计

屋面恒载作用：屋面板自重与纵向框架梁的自重以均布荷载的形式作用于

框架梁上；纵向女儿墙自重和连续梁自重通过连续梁以集中力的形式作用在柱上。屋面活载作用：屋面为不上人屋面，屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，取两者中的较大值，所以屋面活荷载标准值为0.5KN/㎡。

楼面恒荷载作用：楼面扳自重，框架梁自重，还有内隔墙自重以均布荷载的形式作用于框架梁上。连续梁自重通过连续梁以集中力的形式作用在柱上；同理，考虑作用于节点的集中力偏心，产生节点弯矩。楼面活荷载作用：楼面活荷载标准值为2.0 KN/㎡。

2.3.2 水平荷载作用下的内力计算

在框架结构中，水平荷载为地震荷载。根据《建筑结构荷载规范》查得孝感市区各楼层可仅考虑一个自由度，结构的水平地震作用标准值；应按下列公式确定：

FEk=α1Geq

将地震荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载。采用计算较为简单的反弯点法计算，但是由于该框架梁柱线刚度之比小于3，柱的侧移刚度不仅与柱的线刚度和层高有关，而且还与梁的线刚度等因素有关；另外，柱的反弯点高度不是个定值，它随着该柱与上下层梁的线刚度比，该柱所在的楼层位置，上下层梁的线刚度比及上下层层高的变化而变化。因此反弯点法的计算精度难以满足工程要求。与反弯点法相比，D值法对柱的反弯点位置及侧移刚度进行了改进与修正，其精度较高，故在水平荷载作用下采用D值法计算。运用D值法，求得柱上下端的弯矩，通过节点平衡得出梁端弯矩，由此得到水平风荷载作用下梁柱弯矩和梁端剪力以及柱端轴力。根据规程，对水平荷载不需要进行调幅。

2.3.3 竖向恒荷载作用下的内力计算

因本工程横向框架结构的自身特点和结构形式，在竖向恒荷载作用下的侧移较小，按无侧移框架计算影响不大，则可近似的按无侧移框架进行分析，故采用弯矩二次分配法计算。这样做概念明确，计算精度较高。计算梁固端弯矩时，因梁与柱整浇，可作刚性节点，把梁两端看作固定端。由于AB跨框架梁上有三种荷载作用，则把每种荷载分别作用所得到的固端弯矩求出在进行相加而得。采用弯矩二次分配法计算。要注意的是，由纵向框架梁偏心而引起的弯矩要与梁端弯矩相加共同作为节点处的不平衡弯矩进行分配。通过弯矩二次分配得到各端部弯

矩值，但是梁端实际弯矩小于按照弹性法计算出来的值。按照框架结构在强震下的合理破坏模式，塑性铰应在梁端出现，同时，为了便于浇注混凝土，也往往希望减少节点处梁的上部钢筋，因此对梁端弯矩进行调幅，即人为地减小梁端负弯矩，减少节点附近梁的上部钢筋，取弯矩与连系梁同理要对梁端弯矩进行调幅，取调幅系数为0.8。支座弯矩降低后，经过塑性内力重分布，在相应荷载作用下的跨中弯矩将增加，即跨中弯矩为调幅后梁端弯矩的平均值与按简支梁计算的跨中弯矩之和。且保证调幅后，支座及跨中控制截面的弯矩值均不小于按简支梁计算的跨中弯矩值的1/3。跨内各节点弯矩、梁端剪力可根据梁端弯矩及梁上荷载通过内力平衡求得；柱轴力可由梁端剪力和节点集中荷载叠加得到；柱底轴力还要考虑柱自重。

2.3.4 竖向可变荷载作用下的内力计算

由于竖向活荷载不大，且根据实际计算值活荷载与恒荷载相比：q/g=0.35，比值小于3，由活荷载产生的内力远小于恒荷载及水平力所产生的内力，因此在手算条件下，采用较简单的满布荷载法。求出竖向活荷载的框架内力，对比满布荷载作用下的内力与考虑活荷载不利布置的内力，根据对比结论，需对满布荷载的跨中弯矩进行调整，因此要对梁跨中弯矩乘以1.1--1.2的系数予以增大。即可认为满布竖向活荷载作用下的内力即为考虑活荷载不利布置的内力。采用弯矩二次分配法计算，方法与竖向恒荷载作用下内力计算相同。

2.3.5 内力组合

控制截面：梁的控制截面为支座边缘截面和跨中截面。

柱的控制截面为柱顶截面和柱底截面。

组合目标：梁的组合目标为以下两种内力：

①支座边缘处-M max、+M max及V max；

②跨中处-M max及+M max；

柱的组合目标为以下四种内力：

① M max及相应的N、V；

② N max及相应的M、V；

③ N min及相应的M、V。

④︱M︱比较大（非最大），但N 比较小或比较大。

因为第④种组合无法求出，由前三种组合目标所得到的内力计算配筋能够满足要求，因此在计算时可不考虑第④种组合方式。

荷载组合：根据结构类型、房屋高度等因素，针对梁柱的某一控制截面的某一组合目标，考虑以下四种内力组合形式：

(1) 1.2SGk＋1.4SQk

(2) 1.2SGk＋1.3SEhk

(3) 1.35SGk+0.9×1.4×SQk

(4) VRE[1.2x(SGk+0.5xSQk)+1.3xSEhk

（注：SGK为恒荷载标准值，SQk为活荷载标准值，SEhk为地震荷载标准值，VRE为系数.）

2.3.6配筋计算

由于本工程按7度设防区设计，形成延性框架结构。其设计原则是：“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”。

在进行梁的配筋计算时，分别选取支座及跨中最不利内力值控制值进行配筋计算。对框架梁进行正截面受弯承载力计算时，应满足受弯构件最小配筋率的要求。斜截面受剪承载力计算包括：截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配箍率验算。因为本设计的一榀框架中在梁的2/3处有一集中荷载作用，因此在计算梁斜截面受剪承载力计算时，要计算集中荷载对支座边缘处截面所产生的剪力值。通过计算，该剪力值小于总剪力值的75%，则按均布荷载下矩形的简支梁计算斜截面受剪。框架梁与连系梁的搭接处的局部剪力，但考虑到局部剪力有可能在搭接处产生裂缝，故在中间跨连系梁两侧加设间距为100mm的附加箍筋。

框架柱的内力控制值取值，应预先判断大小偏心。当时X≤Xb 时(其中X为受压区高度，Xb 为界限破坏时，受压区计算高度)，按照矩形截面大偏心受压构件正截面受压承载力计算配筋；当X＜Xb时，按照矩形截面小偏心受压构件正截面受压承载力计算配筋。试验表明，小偏心受压情况下，随着轴向压力的增加，正截面受弯承载力随之减小，但在大偏心受压情况下，轴向压力的存在反而使构件正截面的受弯承载力提高。在界限破坏时，正截面受弯承载力达到最大值。因此，当为大偏心时，应取弯矩较大，轴力较小；当为小偏心时，应取弯矩较大，轴力较大。根据此原则，可确定出所需最大钢筋面积。除此之外，框架柱全部纵筋的

配筋率不应小于0.6%；同时，一侧钢筋的配筋率不应小于0.2%。轴心受压构件的纵向受力钢筋应沿截面的四周均匀放置，钢筋根数不得少于4根，钢筋直径不宜小于12mm，通常在16至32mm 范围内选用。为了减少钢筋在施工时可能产生的纵向弯曲，宜采用较粗的钢筋并配置箍筋。从经济、施工以及受力性能等方面来考虑，全部纵筋配筋率不宜超过5%。平面框架柱的平面外稳定按轴心受压构件验算。梁与柱为刚接的钢筋混凝土框架柱，其计算长度应根据框架不同的侧向约束条件及荷载情况确定。

2.4 基础设计

根据水文地质资料，本工程所在地的地质情况良好，土质均匀，持力层地基承载力达到200Kpa，为浅基础类型，按乙级地基基础设计。由于上部结构整体刚度较好，基本上无不均匀沉降，因此，本次设计选用柱下钢筋混凝土独立基础（台阶式基础）。相对于其他基础，柱下钢筋混凝土独立基础是柱基础中最常用的形式，其结构规则，计算简单，施工方便，造价较低；还有较好的抗弯抗剪性能。基础埋置深度的大小，对于建筑物的安全和正常使用、基础施工技术措施、施工工期和工程造价等影响很大，因此，确定基础埋置深度是基础设计工作中的重要环节。本工程在设计时综合考虑建筑物自身条件以及所处的环境〔例如，应注意地下水的埋藏条件和动态〕。从实际出发，在满足地基稳定和变形要求的前提下，以基础宜浅埋的原则，合理选择基础埋置深度〔除岩石地基外，基础埋深不宜小于0.5m〕。本设计的基础埋深为室外地面以下1.80m，高度为0.80m。根据上部结构传来的内力值，偏心距的大小，选择基础尺寸，长宽比为1.2，然后进行冲切验算和底板配筋。柱下钢筋混凝土独立基础满足底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm；间距不宜大于200mm，也不宜小于100mm。每延米分布钢筋的面积应不小于受力钢筋面积的1/10。混凝土强度等级为C30。设有100mm垫层，垫层混凝土强度等级为C10。支撑底层中间平台梁的构造柱从基础圈梁起，截面为200mmx200mm。

2.5 现浇楼板设计

考虑到建筑的防火要求，故取公共厕所处楼板厚为120mm。取混凝土强度等级为C25，钢筋为HPB300。在荷载统计时，有蹲位处采用2100mm木质隔墙隔开，还有隔墙，洗漱台处，均为局部荷载。这些荷载在计算时，按照《建筑结构荷载规范》局部恒荷载等效为均布恒荷载来计算，等效的恒荷载再与板的自重相叠加

就得到作用于现浇板上总的恒荷载；活荷载标准值为2.0 KN/㎡。卫生间现浇板长边与短边跨度比小于2，现浇双向板设计，按照弹性理论计算，在求各区格板跨内正弯矩时，按恒荷载满布及活荷载棋盘式布置计算，取跨中最大正弯矩可由满布荷载g+q/2及间隔布置±q/2分别求出的单区格板的跨中弯矩进行叠加得到，支座最大负弯矩可近似按恒活荷载满布时求得。

楼屋盖根据荷载计算结果，查建筑标准图集10ZG401，均采用120mm厚现浇混凝土板。

2.6现浇板式楼梯设计

考虑到本工程楼梯开间不大且层高较低，从经济适用、结构简单方面出发本工程楼梯采用现浇板式楼梯。楼梯的结构设计包括梯段板，平台板，平台梁三个部分。在进行梯段板的设计时通常取1m宽板带作为计算单元，统计板上荷载，选取斜板的计算简图，由于梯段板是一块两端均与梁整结的斜板，故计算简图可以用一根假想的跨度等于斜板水平投影净长的水平梁代替，斜板内分布钢筋可采用Φ8，每级踏步不少于1根，放置在受力钢筋内侧。在进行平台板的设计时，该工程的平台板是一块梯形的异形板，为了计算的方便和结构的安全，选用梯形板的最长方向作为计算跨度长，亦取1m宽为计算单元。进行平台梁设计时，其支撑情况选用在框架梁上加构造小短柱的方式，平台梁与短柱整浇，然后根据梁的跨度初步拟定梁的截面尺寸，以简支梁的形式进行计算，统计梁上荷载进行内力计算，然后进行配筋计算。

3施工图绘制

运用AUTOCAD2007和天正建筑设计辅助软件绘制了建筑平面图、立面图、剖面图、部分建筑详图，基础平面布置图、各层结构平面布置图、屋顶结构平面布置图、框架配筋图、及基础、连系梁、现浇板、楼梯配筋图。

4设计总结与谢辞

经过四年基础与专业知识的学习以及老师们的辛勤栽培下，使我能够在这次毕业设计中能够独立地完成设计任务。

在完成毕业设计的几个月来，我能根据设计进度的安排，按时按量的完成自己的设计任务。在做毕业设计前期，我提前准备了一些关于活动中心的设计资料，而且温习了《结构力学》、《钢筋混凝土》、《建筑结构抗震设计》等知识，并

借阅了《抗震规范》、《混凝土规范》、《荷载规范》等规范。在做毕业设计中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计以及施工图的绘制。在做毕业设计后期，主要进行设计中的错误查找改正，并得到李晓目老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。通过这次的设计，使我也看到了自己的很多不足之处，特别是绘图和一些新规范的要求掌握的不是很好。所以，我们还需要努力的学习，多做，多练，多思考，这样才能吸取经验教训,合理设计，不断进步。

这次毕业设计使我对四年中所学的专业知识作了一次全面的复习，不但使我更加牢固地掌握所学知识，在很大程度上也是对我综合能力上的一次提高，充分培养了我独立探求知识的能力，也加强了我的团队精神，也是对我们将理论知识运用于实际设计的一次锻炼。不论是对我们以后的工作或者继续学习，都是非常重要的。通过毕业设计，我不仅温习了以前在课堂上学习的专业知识，同时我也得到了老师和同学的帮助，学习和体会到了建筑结构设计的基本技能和思想，特别是在概念设计上，更是体会到了它的重要性。

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