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九江市某小学教学楼设计

添加时间:2020/08/10 来源:九江学院 作者:周钰旸
在竖向荷载作用的近似计算中,我采用弯矩二次分配法;水平荷载作用下的计算采用D值法。此外还包括有梁、柱、楼梯、基础及楼盖的截面配筋计算。用PKPM软件进行电算,考虑了框架的整体空间作用,并将电算结果与手算结果进行了比较。
以下为本篇论文正文:

摘要

  毕业设计是专业课教学的综合实践性教学环节,是对大学四年来所学内容的复习和巩固。本次毕业设计主要包括建筑设计和结构设计,毕业设计说明针对设计过程的每一步都进行了详细的介绍。建筑设计说明介绍了平面选型的确定,平面组合的选择,材料的选择及主体结构每部分的具体作法;结构设计说明中介绍了结构的类型和布置方式,截面尺寸的初估,施工材料的选择和施工要求;结构计算书中,选取了柱网中的一榀框架进行了详细计算。在竖向荷载作用的近似计算中,我采用弯矩二次分配法;水平荷载作用下的计算采用D值法。此外还包括有梁、柱、楼梯、基础及楼盖的截面配筋计算。用PKPM软件进行电算,考虑了框架的整体空间作用,并将电算结果与手算结果进行了比较。

  关键词  建筑设计,结构设计,结构内力计算,PKPM电算

教学楼设计

Abstract

  The design projection for graduation is the practical teaching link of a synthesis profession instruction; instruction for design of graduation is base to the select of the program design and the produce design to expound and additional remarks. The direction of the graduation design contains the instruction of architect, structural and the calculation sheet of structural design, against every step of the design for a detailed introduce. The direction of architect introduces determination of plan ,the company of plane ,the choice of material and main points on designing cross section ;The direction of structural design introduces structural type and arrangement for structure ,estimation of section measurement ,select of material and demand during working ;In the consideration sheet of structure , choose one frame to design . It also contains the steel arrangement of stairs, foundation and canopy. Consider the effete of the space, Use the software of PKPM to structural calculate, and compare the result of PKPM with the autograph design.

  Keywords  The direction of architect design ,The direction of structural design,  The consideration sheet of structure,  Use the software of PKPM to structural calculate,

目   录

  1 引言

  土木工程专业的毕业设计是综合性和实践性极强的最后一个教学环节,是理论与实际相结合的训练阶段;是我们运用所学的基础理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计的重要实践过程,涉及综合运用建筑、结构、施工、设备和相关学科的基础知识。这不仅是对大学四年所学知识的总结,也是对我们能力的一次考验。

  我这次的课题为九江市某小学教学楼设计,在指导老师的精心指导下,进行了本次毕业设计。本次毕业设计的主要目的是加深对理论和概念的理解,独立系统的完成一项工程设计。由于毕业设计的时间较短,我们土木工程专业的学生本次毕业设计仅需完成该工程的建筑设计及结构设计两部分,侧重于结构计算。通过毕业设计,使我们初步了解运用建筑规范和国家标准图集,初步掌握建筑设计的基本方法和步骤,了解建筑物的一些细部构造,进一步提高和训练绘图技巧,包括使用计算机绘制建筑图及有关结构计算。

  在设计中,一方面要把所学的知识运用到设计、施工中去,熟悉国家有关规范、条例和规程并知道如何去查找规范里的相关条文;本设计说明书主要包括中英文摘要、设计任务书、建筑设计(包括总平面图、平面图、立面图、剖面图等)、框架结构设计、基础设计以及其它附属构件设计,基本上是一个比较全面的设计。在设计中运用了Auto-CAD、PKPM等一系列计算机辅助设计软件,对自己的计算机知识和软件运用能力有了一定的加强。

  由于毕业设计是一种初步的尝试,毕业设计时间仓促,涉及专业比较多,工作量较大,加上条件和水平所限,不可避免地存在疏漏与错误,敬请各位资深专家、老师们批评指正。

  2 建筑设计部分

  本设计为拟建九江市某小学教学楼,永久性建筑,建筑面积为5000m2左右,按规划要求,层数为主体5层,框架结构形式,设计应满足具体功能要求。

  建筑设计在整个设计的过程中起着很大的作用,在这一阶段,我们应该考虑到建筑的外观的造型美观,布局的合理与否,是否舒适,光线是否充沛,保温是否良好等。同时也应该考虑到经济方面的要求。考虑到本建筑的实际要求与客观方面的原因,以及"布局合理、美观大方、设施完备、设计先进"等原则。使得此建筑设计成一座经济、实用、坚固、美观的教学楼。本次设计综合考虑了建筑、结构、设备、造价等方面的因素,解决了建筑功能、环境保护、节能、建筑经济等问题。具体如下:

  建筑设计主要解决:环境、场地、体型;与人的活动有关的空间组织;建筑技术问题;建筑艺术和室内布置。

  结构设计主要解决:结构形式;结构材料;结构的安全性、适用性和耐久性;结构的连接构造和施工方法。而我们所设计的课题在建筑和结构方面均有要求,我们所着重要解决的问题也正就于此。

  建筑对教学的影响早就被人们所知,不仅代表着学校形象,它的设计还有益于教学工作的开展,以及为同学们提供一个好的学习环境,舒适的空间与构造对学校的文化的发展起着重要的作用。

  过去学校只是供人们学习用的场所,而现在人们开始把学校当作该地区的核心性公共建筑。在城市中心地带,学校成了重要的开放场所,它是形成城市景观的重要因素。在小村庄里,学校还起到文化中心的作用,是该地区人们的精神寄托场所。就是说,教育建筑作为城市建筑和城镇的核心建筑不能只有单一的教育功能,作为面向大众开放的场所,它要有更高的格调和魅力,使在这里学习过的人一提到"学习"就会想到这里的学校建筑,学校固有的空间形象能为人们留下好的印象至关重要。

  学校建筑要想达到这种效果,首先在建筑设计方面要满足要求。第一要满足建筑功能的要求,学校建筑主要是为了教学活动的需要而建。过去只要根据学校的类型规模、教学活动要求和条件来设置教学用房,但是随着经济的发展和人们物质生活水平的提高,对学生素质的要求也有所提高,为了达到"五美",致使学校建筑要求除了普通教室外还要有较好的办公房屋,为老师良好的办公环境、休息室、活动室、卫生间等用房,这就要求建筑功能要复杂多样;第二要满足建筑形象的要求。建筑既是物质产品又具有一定的艺术形象,不仅用来满足使用要求,还应满足人们精神和审美要求。建筑形象包括建筑内部空间组合、建筑外部体型、立面构图、细部处理、材料的色彩和质感及装饰处理等内容。良好的建筑形象会使学生在精神上得到满足和享受,使其有好的心情去学习,进而提高教学质量。建筑功能和建筑形象是辩证统一的,既不可分割又相互制约,只有建筑功能和建筑形象同时满足时,建筑设计才能达到好的效果。此外,建筑设计应考虑建筑与结构等相关的技术的综合协调,以及如何以更少的材料、劳动力、投资和时间来实现各种要求,使建筑物做到适用、经济、坚固、美观。

  本方案采用框架结构,框架结构是多层、高层建筑的一种主要结构形式。它的优点是建筑平面布置灵活,能获得较大的使用空间,建筑立面容易处理,可以适应不同的房屋造型。框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的结构形式,横梁和立柱通过节点连成一体,形成承重结构,将荷载传至基础。其特点是承重系统与非承重系统有明确的分工,支承建筑空间的骨架与梁,柱是承重系统,而分割室内外空间的围护结构和轻质隔墙是不承重的,结构整体性好刚度大,抗震性好,开窗自由。框架可以是等跨或不等跨的,也可以是层高相同或不完全相同的,有时因工艺和使用要求,也可能在某层抽柱或某跨抽梁,形成缺梁、缺柱的框架。

  建筑物是社会物质和文化财富,它在满足使用要求的同时,还需要考虑人们对建筑物在美观方面的要求。

  2.1 平面设计

  房屋建筑平面空间处理问题,应根据建筑的性质和规模,结合基地条件和环境特点(包括现有地形、道路、绿化、朝向、原有建筑和设计管网等),建筑群体之间的空间处理,包括建筑群的体形组合协调,使建筑物之间的空地、庭院、广场等空间感觉完整、尺寸比例适宜以及空间与空间之间的联系得当等问题。还应对建筑物的各个使用房间进行功能分析,以确定其主次内外关系;注意与结构布置的关系。按照上述原则来确定该综合楼的位置和布局,规划基地范围内的绿化、道路和出入口,保证与其它建筑物之间的平面距离,综合考虑其通风和采光等,使其满足使用要求和艺术要求。

  所以我们在研究建筑群的空间构图时,既要分析建筑空间构图上的一些特征,又要考虑人们活动过程中对空间构图所提出的要求。

  根据房屋建筑学知识,在建筑总平面设计时,我们综合考虑了以下几个方面问题:

  (1)  建筑群空间处理首先要考虑体形统一协调。

  (2)  建筑群空间组合应与自然环境相配合

  (3)  建筑群空间组合必须考虑人们活动的"动"、"静"的效果。

  (4)  建筑群的空间处理,与内部空间处理一样,也应根据建筑功能程序和艺术要求考虑建筑空间的序列。

  (5)  建筑群空间构图还注意空间的层次与透视效果

  局部平面,房间的布设应综合考虑下面三个方面的要求:

  (1)  使用方面的要求:任何房间的布设不但都应有必须的面积和体积,适宜的形状和尺寸,以适合内部家具和设备的布置和使用活动的要求,而且还必须与其它房间和室外有合理的分隔与联系。

  (2)  环境方面的要求:任何房间一般都应有良好的采光,通风和日照等自然环境条件,而且在房间内一般还应有与使用要求相适应的卫生技术设备。给水、排水、照明、采暖等。

  (3)  审美方面的要求:不管什么房间都应根据具体情况,考虑室内空间体形、比例、色彩、装饰以及家具、设备布置等问题,以满足人们精神上和审美上的要求。

  平面设计是在初步确定的总体布局基础上进行,从总体到局部,从原则到具体逐步深入。

  在整体上,各种类型的民用建筑,从组成平面各部分面积的使用性质来分析,主要可以归纳为使用部分和交通联系部分两类。根据使用功能的要求,结合自然条件、经济条件、技术条件(包括材料、结构、施工),来确定各个房间的大小和形状,确定房间和房间之间以及室内与室外之间的分隔与联系方式和平面布局,使综合楼的平面组合满足实用、经济、美观和结构合理的要求。无论是使用房间还是辅助房间,在平面设计中都要首先根据房间内部活动特点、使用人数的多少、家具和设备的多少来确定其面积的大小。在一般建筑中,使用房间最常见的平面形状是矩形,因为梁板结构的布置以矩形最为经济,而且矩形平面一般也有利于室内家具的布置和满足使用活动的要求,在建筑组合设计中,也便于上下左右灵活组合。本次房间设计全部为矩形,且都能满足上述要求。

  办公室按工作人数来确定开间和进深。开间一般取、、、等。柱距可按单开间或扩大开间取。采用扩大开间有利于平面布置较为灵活。具体确定柱距在满足使用的基础上同时考虑经济性和施工条件,本设计采用的横向不等跨设计。根据房间平面组合方式确定房屋跨数和跨度。单走廊平面一般采取三跨布置;双走廊平面可以取三跨或五跨布置。本设计以三跨布置较为合理,纵向采取的组合方式,此时考虑到梁、板、柱、基础的综合经济指标,适应当地的施工条件,柱网力求整齐划一,以利于构件的统一化以及立面造型处理。

  在单层或局部平面上,建筑平面是表示建筑物在水平方向各部分的组合关系及房间的具体设计。由于建筑平面通常较为集中地反映建筑功能方面的问题,因此从平面设计着手。但是,在平面设计中始终需要从建筑整体空间的效果出发,紧密联系建筑剖面和立面,反复思考,认真推敲,不断调整和修改平面。

  建筑平面设计是方案设计的主要内容,它对是否满足建筑物的使用功能起着决定性的作用。建筑功能多种多样,所处的环境各不相同,因此平面设计没有统一模式。这就给自由灵活的分隔空间创造了十分有利的条件。框架结构对建筑平面组合限制较少,各部分空间的大小和平面布置可按功能特点作不同的处理。但各空间的形式和平面尺寸应尽量与柱网的排列形式和尺寸协调。

  2.2 剖面设计

  建筑剖面设计是对各房间和交通联系部分进行竖向的组合布局。它的主要内容有确定建筑物竖向各空间的组合关系、空间的形状和尺寸、确定房间的剖面形状、建筑各部分的高度及建筑物的层数,进行建筑剖面组合,研究建筑空间的利用。此外还要处理建筑剖面中的结构、构造关系等问题。建筑平面与剖面是从两个不同的方向来表示建筑各部分的组合关系,因此,设计中的一些问题往往需要将平面和立面结合在一起考虑,才能加以解决。它与平面设计一样,和建筑的使用、建筑造价、节约用地等有密切的关系,结合平面全面地进行考虑。

  房间各部分高度的确定:

  1、静高和层高  从楼地面到室内天花或其它构件底面的距离叫净高,净高加上楼板层的结构,即该层的地坪面或楼板面到上层楼板面的距离叫层高。确定房间高度和剖面形状的原则与确定房间的平面尺寸和形状是一样的。房间高度的确定主要考虑以下几个方面:

  (1)、人体活动及家具设备的要求:为保证人们的正常活动,一般情况下,室内最小净高应使人举手不接触到顶棚为宜。为此房间的净高应不低于2.2m.

  (2)、采光、通风的要求:除了和平面中窗户的宽度及位置有关外,还和窗户在剖面中的高低有关。当房间采用单侧采光时,通常窗户上沿离地的高度,应大于房间进深长度的一半。当房间允许两侧开窗时,房间的净高不小于总深度的1/4.房间的通风要求,室内进出风口在剖面上的高低位置,也对房间净高有一定影响。

  (3)、结构高度及其布置方式的影响:在满足房间净高要求的前提下,其层高尺寸随结构层的高度而变化。

  (4)、建筑经济效果:在满足使用要求和卫生要求的前提下,适当降低层高可相应减小房屋的间距,节约用地,减轻房屋的自重,改善结构受力情况,节约材料。

  (5)、室内空间比例:在合理地确定房间的高度的同时,还应注意房间的高度比例。给人以适宜的空间感觉。面积大的房间高度要高一些,面积小的房间则可适当降低。

  房间的高度,也是反映建筑标准和建筑经济的一个方面。因为建筑体积和造价有密切的关系,所以适当降低房间的层高,降低整幢建筑的高度,对减轻建筑自重、改善结构受力有重要的意义,同时也是是降低建筑造价的措施之一。综合考虑上述因素,我们认为:使用要求是决定房间尺寸和形状的主要因素,但在满足基本使用的条件下,结构的经济合理,构件的规格等等,又往往成为决定具体尺寸的重要因素。教学楼层高以3.3m-4.2m为宜。本工程底层层高定为4.2m,以上各层均为3.6m.

  室内外高差:为防止室外雨水流入室内并防止墙身受潮,所以要将室内地面适当抬高。但一般建筑从使用方便出发,室内外高差不宜过大,一般取、等。

  2、门的设计与布置

  在建筑设计中,各种门的设计与布置,包括确定门的大小、数量、位置和开启方式等等,对于人流活动、家具布置、内部窨使用以及安全疏散等影响很大。因此,对门必须进行精心设计。门的形式可以分为:平开门、弹簧门、推拉门、折叠门、转门等。本建筑采用的是平开门。考虑到此门的一些优点。比如:平开门的构造简单,开启灵活,加工制作简便,易于维修,是建筑中在常见、使用最广泛的门。门的尺度通常是指门洞的高度尺寸。一般民用建筑门的高度不宜小于2100mm.门的宽度为:单扇700-1000mm,双扇1200-1800mm.

  对门的设计主要考虑了以下几点:(1) 根据功能要求确定门的大小;(2) 根据使用的具体要求确定门的数量。

  3、窗的设计和布置

  房间中窗子的大小、形式和位置,对室内采光、通风、日照和使用等功能要求,对建筑物的装门面构图,都有很大关系,设计时应根据各方面要求综合考虑。窗的形式一般按开启方式定。可以分为:平开窗、固定窗、悬窗。本建筑采用的是铝合金塑钢窗。窗的尺度主要取决与房间的采光、通风、构造做法和建筑造型等要求,并要符合现行的有关规定。为使窗坚固耐久,一般平开窗的窗高度为800-1200,宽度不宜大于500,推拉窗高宽均不宜大于1500mm.采用铝合金门窗是因为其有以下的特点:质量轻、密封性好、气密性、水密性、隔声性、隔热性均优于木门窗;耐腐蚀、坚固耐用。

  采光是窗的主要功能,室内采光的优劣,一方面取决于的平面和剖面的尺寸和形式;另一方面也与窗的方位、位置、大小、形状、窗子的透光程度、窗前的遮挡情况、以及室内墙反光能力等因素有关。房间所需采光面积大小,在一般民用和工业建筑中,常常参考实践经验所得的窗面积和地面面积来进行设计。

  窗子的大小、数量,还应考虑经济条件和当地的气候条件,因为窗的造价比墙贵,而且窗子的保温、隔热性能比墙差。在设计窗的位置时,考虑了下列问题:

  1、窗的位置应很好地考虑房间内部的使用情况。

  2、窗子大都兼有通风的作用,因此房间的窗子位置应与门的位置一起考虑,最好把窗开在门对面的墙上或离门较远的地方,以使房间尽可能得到穿堂风。

  3、窗子的位置还考虑了立面的要求,使立面构图整齐谐调,不致杂乱无章,影响立面的效果。

  室内光线的强弱和照度是否均匀,不仅与窗在平面中的宽度和位置有关,而且还与窗在剖面中的高低有关。房间内光线的照射深度主要取决于侧窗的高度,侧窗上沿越高,光线的照射深度越远,一般房间的窗台高与工作面相协调,可取。进深较大的房间,为避免室内远离窗口处的照度过低,可适当提高窗上沿的高度。垂直交通包括三步楼梯及两部电梯。门的高度根据人体尺寸来确定,窗高要满足通风采光要求。

  教学楼由功能不同,大小不同的房间组合,在空间组合时考虑人流的分配和对外联系,以减少干扰并简化交通疏散设计。

  2.3 立面设计

  建筑外形反映内部空间和空间组合的情况。建筑外形还反映不同的技术条件、不同的自然条件以及不同的民族特点。立面设计是为了满足使用功能和美化环境的需要而进行的。同时,还可起到改善环境条件、保护结构和装饰美化建筑物的作用。并且要考虑它的耐久性、经济性;正确处理与施工技术的关系。

  所以完整的立面设计,并不只是美观问题,它和平、剖面的设计一样,同样也有使用要求、结构构造等功能和技术方面的问题,但是从房屋的平、立、剖面来看,立面设计中涉及的造型和构图问题,通常较为突出。建筑外形不是设计者主观臆造出来的,它是功能、结构体系和内部空间组合等合乎逻辑的反映;建筑外形也不是建筑内容的简单反映或直接表现,而是在建筑功能、技术、经济等各种条件制约下,根据建筑艺术表现的要求和建筑形式美的构图规律,进行加工创作而成的。

  不同的功能要求具有不同的建筑空间,而不同的建筑空间又形成不同的建筑外形,这种关系首先表现在建筑外部的体形组合上,其次也表现在立面上许多构件和构件的组合上。建筑立面可以看成是由许多构部件所组成:它们有墙体、梁柱、墙墩等构成房屋的结构构件,有门窗、阳台、外廊等和内部使用空间直接连通的部件,以及台基、勒脚、檐口等主要起到保护外墙作用的组成部分。恰当地确定立面中这些组成部分和构部件的比例和尺度,运用节奏韵律、虚实对比等规律,设计出体型完整、形式与内容统一的建筑立面,是立面设计的主要任务。

  建筑物的外墙做散水,主要是为了迅速排除靠墙体的地面水并堵住地面水沿墙脚向下渗透,以减少墙脚基础受水侵蚀的可能性。散水是将外墙四周地面做成向外倾斜的坡道,以便将水导至远离墙脚处。由于散水附属在外墙底部,当墙身下沉时,在交接处容易产生裂缝而渗水。解决办法可在接缝处嵌以沥青油膏,或将勒脚做至散水面以下。本次设计的散水宽度为900mm,坡度为3%.

  女儿墙是屋顶上直接受到风吹雨淋的一个构件,如果没有适当的防水措施,雨水就有可能顺女儿墙渗入室内,女儿墙的外饰面材料也可能因此而破坏。防止女儿墙渗水的办法主要是在女儿墙的墙身中铺设油毡防水层,或把屋面防水层铺过女儿墙。本次综合楼设计中,为了安全和美观的需要,设置了女儿墙,女儿墙高。并充分考虑了女儿墙的抗震和防水。女儿墙对屋面防水和抗震是不利的,因此在没有必要做女儿墙的地方,如为了安全和美观确有需要时,应充分做好防水和抗震的措施。

  勒脚是外墙接近室外地面处的表面部分,其作用:一是保护墙身不受外界雨、雪的侵袭而受潮、受冻;二是加固墙身,以防因外界机械性破坏而使墙身受损;三是对建筑物立面处理产生一定效果。

  根据勒脚的作用,勒脚应选用防水性、耐久性较好,并有一定装饰效果的材料。本次综合楼外墙勒脚采用1:2水泥砂浆粉刷,高度为600 mm.这种勒脚的优点是造价低,施工方便,.缺点是比较脆、容易裂,日久常有起壳剥落现象,严重的会造成墙体的破坏。发生起壳剥落现象的主要原因:一是施工时墙面清洗湿润不够,以致在抹灰时砂浆中水份被砖墙吸收,使面层抹灰咬不住,从而造成了面层与基层的粘结,造成空鼓;二是当室内外高差较大时,地下的潮气由室内填土进入勒脚墙体并停留在与外墙抹灰交接的孔隙间,由于地下潮气往往含有碱性介质,经过外墙面的风吹日晒,潮气挥发,碱性介质形成结晶,体积膨胀,致勒脚面层成片剥离脱落;三是由于散水坍陷,使抹灰开裂渗水,当水浸入勒脚后,由于冻融循环的影响,导致表面脱壳。

  玻璃幕墙的设计,由于玻璃幕墙比较有质感,和其他装饰方式相比,有施工简单,造价底,效果好,被广泛用于建筑的外墙装饰,加上它可以有不同的颜色供设计人员选择,搭配灵活,取得的效果较好,在关键位置布置,有画龙点睛的效果,本结构在中间位置,雨棚上方设置一道玻璃幕墙,配上学校名字,有相互照应的效果。

  建筑立面设计的步骤,通常根据初步确定的房屋内部空间组合的平剖面关系,例如房屋的大小、高低、门窗位置,构部件的排列方式等,描绘出房屋各个立面的基本轮廓,作为进一步调整统一,进行立面设计的基础。设计时首先应该推敲立面各部分总的比例关系,考虑建筑整体的几个立面之间的统一,相邻立面间的连接和协调,然后着重分析各个立面上墙面的处理,门窗的调整安排,最后对入口门廊、建筑装饰等进一步作重点及细部处理。

  2.4 楼梯设计

  楼梯间的尺寸,可根据建筑的尺寸,人流大小以及楼梯间的布置位置确定。楼梯的布置形式,由楼段、休息平台的尺寸确定。在一般情况下,楼梯通向走道的平台宽度可小些,只需保证梯段有适当后退,避免上下楼梯的人流与走道人流突然碰撞和拥挤。

  设计楼梯时应考虑以下三个基本要求:

  1、要满足功能上的要求

  楼梯的数量、位置、形式和楼梯的宽度、坡度均应该符合上下通畅、疏散方便的原则,楼梯间必须直接采光,采光面积应不小于1/12楼梯间平面面积。设置在公共建筑中的主要楼梯,有的需要富丽堂皇,有的需要精巧简洁,应在楼梯形式、栏杆式样、材料选用方面作精心设计,一般建筑则适当考虑美观问题。

  2、要满足结构和建筑构造方面的要求

  在建筑构造方面要满足坚固与安全的要求,例如扶手、栏杆和踏步之间应有牢固的连接,选用栏杆式样也应注意花饰形式。杆件与杆件的间距应考虑防止发生意外事故。

  3、要满足防火、安全方面的要求

  楼梯的间距和数量,应根据建筑物的耐火等级,满足防火设计规范中民用建筑及工业辅助建筑安全出口所规定的要求。这样楼梯才有足够的通行和疏散能力,此外还应注意在楼梯间四周的墙,不准有凸出太多的砖柱、砖礅、散热片、消防栓等构件,防止人在紧急疏散通行时受阻而发生意外。在楼梯间内除必须的门以为,不准另外设置门、窗,防止火灾发生时,火焰窜出和烟雾蔓延、扩散到楼梯间而使楼梯失去通行疏散作用。

  楼梯材料的选用应该考虑建筑物的耐火等级,同时还应结合考虑材料的耐磨、防滑、易清洁和美观等要求。此外,设计楼梯时尚需考虑到经济和施工的方法。

  楼梯的位置与防火疏散、出入口位置、建筑物平面关系和艺术要求有关。主要楼梯安排在主要出入口附近,将次要楼梯安排在建筑物的尽端。

  2.5 构造和建筑设计措施

  建筑不仅要满足人们生产、生活等物质功能的要求,而且要满足人们精神文化方面的要求。为此,不仅要赋予现实用属性,同时,也要赋予它美观的属性。建筑的美观主要是通过内部空间及外部造型的艺术处理体现,同时,涉及到建筑的群体空间布局,而其中建筑物的外观形象经常地,广泛地被人们所接触,对人的精神感受上产生的影响尤为深刻。建筑体型和立面设计是整个建筑设计的重要组成部分,要满足使用功能,物质技术条件,环境条件及社会经济条件等要求。

  2.5.1 墙体

  根据墙体在平面上所处位置不同,有内墙和外墙、纵墙和横墙之分。凡位于房屋内部的墙体统称为内墙,它主要起分隔房间的作用;位于房屋周边的墙体统称为外墙,它主要是抵御风、霜、雨、雪的侵袭和保温、隔热,其围护作用;沿建筑物短轴方向布置的墙体称为横墙,有内横墙和外横墙之分。在一片墙上,窗与窗或窗与门之间的墙体称为窗间墙,窗洞下部的墙称为窗下墙。墙体按结构受力情况分为承重墙和非承重墙。此结构墙体均为非承重墙。非承重墙虽不承受外来荷载,但承受自身重量,下部有基础的墙称为自承重墙。仅起分隔房间的作用,自身重量由楼板或梁来承担的墙称为隔墙。框架结构中,填充在柱子之间的墙又称为填充墙。

  墙体应满足以下几个要求:要有足够的强度和稳定性,满足保温、隔热等热工方面的要求,满足隔声要求,满足防火要求及抗震要求。为满足抗震要求,应设置贯通的圈梁,使其具有一定的延伸性,减缓墙体的酥碎现象产生。墙脚和勒脚受到土壤中水分的侵蚀,致使墙身受潮,墙面层脱落,影响卫生环境,应做好防潮工作。墙体材料采用现在运用较为广泛的粉煤灰轻渣空心砌块。门窗过梁用来支承门窗洞口上墙体的荷重,本工程采用钢筋混凝土过梁。有些部位的窗户则无需过梁,直接位于框架梁之下。

  2.5.2 楼地层

  楼地层包括楼板层和地坪层,是水平方向分隔空间的承重构件,楼板层分隔上下楼层空间,地坪层分隔大地与底层空间。楼板是房屋的水平承重构件,楼板层由面层、楼板、顶棚三部分组成,必须满足足够的强度和刚度;隔声、防火、热工;建筑经济等要求。本工程采用现浇钢筋混凝土楼板,该楼板具有坚固、耐久、刚度大、强度高防火性能好等优点,当前应用比较普遍。现浇楼板经常与现浇梁一起浇筑,形成现浇梁板。本工程正是采用的梁板式楼板。楼地面采用大理石地面,该种地具有良好的耐磨性,耐久性、防火性,并具有质地美观、高贵典雅、表面光洁,易清洁等优点。

  地面层是人们日常生活、工作、生产时经常接触的地方,也是建筑物中经常经受磨擦、洗刷和承受压力的部分。因此,对满足各种使用功能要求、艺术要求以及经济要求等才有较大影响,设计时必须综合考虑,重点解决。例如对使用频繁的大厅,应具有足够的坚固性,即在各种外力作用下不易被磨损,不起灰,而且还应考虑平整、光洁等美观以及防滑等要求。地面应考虑隔声,使人行走时不致产生过大的噪声。浴厕、开水房的地面,则要求防水、防潮,而且要注意易于清扫;对一些有特殊要求的房间,地面还要考虑耐酸、耐碱、耐腐蚀、耐高温等要求。

  此外,由于地面面积较大,技术要求较高,施工比较费时、费工,特别当采用高级材料时,则更应全面考虑材料、施工、经济指标等要求。

  地面构造的设计主要是:选择面层材料,确定基本构造方案及解决特殊构造要求,如:防水、隔音、防油、防酸碱等;进行细部节点处理,如不同地面交接处构造、变形缝构造等。

  楼地面主要是用来分隔上下空间,它既是上层的地面,又是下层的天花,因此在设计时综合考虑了上下两层的要求。对楼板要求能隔声,底层的地面则要求注意了防潮。

  2.5.3 屋顶

  屋顶是房屋顶层覆盖的外围护结构,它的主要功能是为建筑提供一个良好的内部使用空间环境,因此它具有能够抵御自然界中的风、雨、雪、霜的干扰,太阳辐射,气温昼夜的变化和各种外界不利因素对建筑物影响的能力,同时屋顶也是建筑造型的重要组成部分。屋顶的组成包括屋面、支承结构和顶棚。屋顶按其外形一般分为平屋顶、坡屋顶、其它形式的屋顶由于屋顶覆盖在房屋的最好上面,因此屋顶的防水的问题就特别突出。防止屋面漏水是要解决的首要问题,也是保证建筑室内空间能够正常使用的先决条件。为解决这一问题,应从两方面入手,一方面选择好的屋面防水材料,不让屋顶产生漏水现象;另一方面,组织设计好屋面的排水坡度将雨水引向雨水口,以达到使屋面雨水迅速排走,不在屋顶产生积水现象。

  南方夏季炎热,强烈的太阳光辐射屋顶,屋顶只有采取相应的隔热措施,才能保证大量的热量不会通过屋顶传入市内。本工程采用外檐沟排水。采用钢筋混凝土檐沟,为防止倾覆,采用现浇式。屋面采用刚性防火屋面,其构造简单,施工方便,造价较低。屋顶覆盖在房屋的最上面,要起到防止自然界风霜雨雪、阳光、灰砂等侵袭和防水、保温、隔热等作用,有时还要考虑人们在上面使用。屋顶搁置上墙上,除承担本身的重量外,还要承受人、物、风雨和积雪等外力,所以屋顶设计要考虑和解决防水、保温、承重这三面问题。

  屋顶的防水和排水是靠必要的防水材料,通过适当的构造处理而形成的,防水效果的好坏与材料和构造组织的好坏有很大关系。屋面防水基本方法有两种:一是"导"的方法,即利用屋面坡度将防水构件互相搭接铺盖,把屋面雨水因势利导地迅速排除,使渗漏的可能性缩到最小范围。二是"堵"的方法,即利用防水材料,堵塞屋面防水构件的缝隙,做到无缝无孔,以防止雨水渗漏。

  屋面排水设计,主要解决以下两个问题:

  1、决定适宜的排水坡度

  为了排除雨水,屋面就需要有一定的坡度。坡度越大,排水越畅。但当坡度过大,会给施工和结构布置造成不利条件。在一般情况下,坡屋顶的坡度对排水要求是没总是的,对综合楼这样的平屋顶来说,屋面坡度采用2%为适宜。坡度在工地上有时也用泛水来表示,屋面泛水就是屋脊标高与檐口标高的差值。综合楼设计屋顶坡度采用垫置坡度。也称填坡或构造找坡,一般在水平铺设的预制屋面上,用轻质材料填出屋面排水坡度。

  2、合理组织排水系统

  合理组织的水系统,主要根据屋面高低、跨度大小、变形缝位置等,划分排水区段、确定屋面的排泄水方向和檐口的排水方式本工程采用外挑天沟女儿墙平屋顶,屋面分水线排水坡度为2%,檐沟内垫置出1%横向坡度。雨水从屋面穿过女儿墙流入天沟内,雨水顺天沟坡度流入雨水管口。

  结合教学楼楼屋面特点,我们采用刚性防水,就是利用水泥及其制品(水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土)的高渗性做成的屋面防水层。刚性防水屋面与柔性防水屋面比较,其特点是便于结构形式复杂的屋面的防水;便于上人使用;除少量热沥青刷面外基本上摆脱了高温操作;材料来源广,比柔性防水便宜;耐久性较好,维修比较方便。

  刚性防水层的基本材料是水泥、砂、石,它的基本防水原理是利用水泥制品的密实性来抵抗水分的渗透,因此它的抗渗能力与制品的密实程度有着密切的关系。提高刚性防水材料的密实性主要通过改进颗粒级配、合理控制水灰比及良好的施工质量而获得的。为了进一步提高抗渗性能,在刚性防水材料中,也可以掺入一些防水剂。综合楼防水层屋面做法是:钢筋混凝土楼板上为20厚1:3水泥砂浆找平,上面为保温层,再用20厚水泥砂浆找平,上面为隔离层,结构层采用40厚C20细石混凝土,内配?4@150双向钢筋 <mailto:内配?4@150双向钢筋>,最上面的面层为青色防滑地砖。

  本设计工程建筑设计力求给人一种均衡、和谐的感觉,与环境融于一体,充分体现了建筑物的功能,通过巧妙组合,使建筑物创造了优美、和谐、统一而又丰富的空间环境,给人以美的享受。






建筑图

  3 结构设计部分
  3.1 工程概况
  3.1.1 项目名称
  3.1.2 建设地点
  3.1.3 工程概况
  3.1.5工程地质条件
  3.1.6 地震烈度
  3.2 设计依据

  3.3 结构布置
  3.4 截面初估
  3.4.1 柱截面尺寸
  3.4.2 梁截面尺寸
  3.4.3 板截面尺寸
  3.5 计算简图及刚度计算
  3.5.1 柱线刚度
  3.5.2 梁线刚度
  3.5.3 计算简图

  3.6 荷载统计
  3.6.1 屋面恒载
  3.6.2 楼面恒载
  3.6.3 梁自重
  3.6.4 柱自重
  3.6.5 墙体自重
  3.6.6 栏杆自重
  3.6.7 活荷载标准值
  3.6.8 荷载传递路线
  3.6.9 框架梁线荷载计算
  3.6.10 柱顶集中荷载计算
  3.6.11 风荷载计算
  3.6.12 地震作用计算

  3.7 结构变形验算
  3.7.1 质点的水平地震作用标准值
  3.7.2 剪重比验算
  3.8 地震作用下的内力分析
  3.8.1 各柱每楼层的反弯点高度计算
  3.8.2 平地震作用下柱端弯矩计算
  3.9 风载作用下的内力分析
  3.9.1 各柱每楼层的反弯点高度计算
  3.9.2 风载作用下柱端弯矩计算
  3.9.3 由结点平衡求得梁端弯矩

  3.10 竖向荷载内力分析
  3.10.1 由均布恒荷载在屋面处引起的固端弯矩
  3.10.2 由均布恒荷载在楼面处引起的固端弯矩
  3.10.3 由均布活荷载在楼面、屋面处引起的固端弯矩
  3.10.4 用弯矩二次分配法求解恒载或活载作用下的弯矩
  3.11 荷载效应组合
  3.12 内力调整
  3.12.1 强柱弱梁原则
  3.12.2强剪弱弯原则
  3.13 柱截面设计(以底层A柱为例)
  3.13.1 正截面承载力计算
  3.13.2 斜截面受剪承载力计算
  3.13.3 其余各柱垂直于弯矩方向的承载力验算
  3.13.4 其余各柱受剪承载力验算

  3.14 框架梁截面设计
  3.14.1 跨中最大正弯矩
  3.14.2 正截面受弯承载力计算
  3.14.3 斜截面受剪承载力计算
  3.15 框架节点抗震验算
  3.15.1 底层A柱节点进行抗震验算
  4 楼板计算
  4.1 标准层楼板
  4.1.1 荷载设计值
  4.1.2 楼板计算
  4.2 顶层楼板
  4.2.1 荷载设计值
  4.2.2 楼板计算

  5 楼梯计算
  5.1 一号楼梯计算(底层)
  5.1.1 梯段板计算
  5.1.2 平台板设计
  5.1.3 平台梁设计
  5.2 一号楼梯计算(标准层)
  5.2.1 梯段板计算
  5.2.2 平台板设计
  5.2.3平台梁设计
  5.3 二号楼梯计算(底层)
  5.3.1 梯段板计算
  5.3.2 平台板设计
  5.3.3平台梁设计

  5.4 二号楼梯计算(标准层)
  5.4.1 梯段板计算
  5.4.2 平台板设计
  5.4.3 平台梁设计
  6 基础设计
  6.1 ⑤轴框架A柱独立基础设计
  6.1.1 初步确定基础高度、埋深
  6.1.2 确定基础地面面积
  6.1.3 验算偏心距
  6.1.4 验算基底最大压力
  6.1.5 验算基础高度
  6.1.6 基础底板配筋

  6.2 ⑤轴框架B柱独立基础设计
  6.2.1 初步确定基础高度、埋深
  6.2.2 确定基础地面面积
  6.2.3 验算偏心距
  6.2.4 验算基底最大压力
  6.2.5 验算基础高度
  6.2.6 基础底板配筋

  7 PKPM计算书

结 论

  转眼间几个月过去了,我们的毕业设计也接近尾声了。此时此刻,回想这几个月来的点点滴滴,才发现其实我们在这段时间里收获得了很多。经过四年的基础与专业知识的学习,培养了我独立做设计的能力。在老师的指导和同学的帮助下,我成功地完成了这次的设计课题--徐州市育才小学教学楼的框架结构设计。

  此课题设计历时约三个月,在这三个月中,我能根据设计进度的安排,紧密地和本组同学合作,按时按量的完成自己的设计任务。使我不仅温习了《结构力学》、《钢筋混凝土》、《建筑结构抗震设计》等知识,并且还借阅了《抗震规范》、《混凝土规范》、《荷载规范》等规范,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。

  通过本次设计,我也感觉到了自己的优势与不足。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结,但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己知识还比较欠缺,需要增大阅读面。自己要学习的东西还太多,上课时听老师讲,总是觉得自己什么东西都会,什么东西都懂,有点眼高手低。通过这次毕业设计,我才明白知识是一个长期积累的过程,在以后的工作、生活中都应该不断的学习,努力提高自己知识和综合素质。知识必须通过应用才能实现其价值!有些东西以为学会了,但真正到用的时候才发现是两回事,所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。所以我们在努力学习文化知识的时候也需要联系实际,经常去工地看看,量的积累是需要一个台阶才能实现质的飞跃,而这正是实践。

  在整个设计中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力,使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的很辛苦,但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富,使我终身受益。

  本文从设计初期到定稿,历时数月。

  在本设计论文完成之际,首先要向我的导师致以诚挚的谢意。在毕业设计过程中,老师给了我许许多多的帮助和关怀。老师学识渊博、治学严谨,平易近人,在老师的悉心指导中,我不仅学到了扎实的专业知识,也在怎样处人处事等方面收益很多;同时他对工作的积极热情、认真负责、有条不紊、实事求是的态度,给我留下了深刻的印象,使我受益非浅。在此我谨向老师表示衷心的感谢和深深的敬意。

  另外,衷心感谢帮助过我的同学们,在我毕业论文写作中,与他们的探讨交流使我受益颇多;同时,他们也给了我很多无私的帮助和支持,我在次深表谢意。

  最后,我也要感谢我的母校,是她提供了良好的学习环境和生活环境,让我的大学生活丰富多姿,为我的人生留下精彩的一笔。 学海无涯,学无止境。明天,将是我终身学习另一天的开始。

  参考文献
  [1]建筑结构荷载规范GB 50009-2001[S].北京:中国建筑工业出版社,2002年
  [2]建筑抗震设计规范GB 50011-2001[S].北京:中国建筑工业出版社,2001年
  [3]混凝土结构设计规范GB 50010- 2002[S].北京:中国建筑工业出版社,2002年
  [4]建筑地基基础设计规范GB 50007-2002[S].北京:中国建筑工业出版社,2002年
  [5]房屋建筑制图统一标准GB 50001-2001[S].北京:中国建筑工业出版社,2002年
  [6] 董军。土木工程专业毕业设计指南房屋建筑工程分册[M].北京:国水利水电出版社2002年。
  [7]梁兴文、史庆轩主编,土木工程专业毕业设计指导[M].北京:科学出版社,2002年。40-150
  [8]同济大学、西安建筑科技大学、东南大学、重庆建筑大学编,房屋建筑学第三版[M].北京:中国建筑工业出版社,1997年。120-200
  [9]东南大学、同济大学、天津大学合编。混凝土结构中册[M].北京:中国建筑工业出版社,2003年。60-150
  [10]东南大学编著,清华大学主审,《建筑结构抗震设计》[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.40-160
  [10]湖南大学结构力学教研室编,《结构力学》上册第四版[M] .北京:高等教育出版社,1998.40-100
  [11]段兵廷主编。土木工程专业英语[M] .武汉:武汉工业大学出版社,2001.40-125
  [12]沈蒲生、苏三庆主编。高等学校建筑工程专业毕业设计指导[M] .北京:中国建筑工业出版社,2000
  [13]罗福午等。 混凝土结构及砌体结构(上、下册)[M]. 中国建筑工业出版社
  [14]王增忠。 AutoCAD 2004+天正+PKPM建筑制图教程[M]. 清华大学出版社

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