(精品論文)高層建筑 畢業(yè)設計說明書

畢業(yè)設計（論文）目 錄1 前言 2頁2 建筑部分 38頁3 上部結構部分 955頁4 基礎部分 5665頁前 言高層建筑是近代經(jīng)濟發(fā)展和科學技術進步的產(chǎn)物。隨著經(jīng)濟的騰飛，城市人口集中，用地緊張，以及商業(yè)競爭的激烈化、城市日益國際化，使相當多的辦公樓、旅館、醫(yī)院、學校等建筑向高層發(fā)展。為了在市區(qū)內(nèi)使高等學校有立足之地，我在各位指導老師的幫助下設計了一幢高層培訓中心。它集辦公、教學、住宿于一體，指導思想明確，設計方案符合實際要求，建成后能馬上投入使用，解決學校教學、辦公、住宿的困難。在此方案的設計中我很榮幸得到了金虹老師、劉文茹老師和齊加連老師的關心和幫助，并給予我熱心的指導，在此我向各位老師表示由衷的感謝。由于我是初學者，這套設計會有很多不足，敬請各位老師多加指教。謝謝建筑部分一 概述高層建筑是隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展和人們生活的需要而發(fā)展起來的，由于西方某些國家工業(yè)革命的興起和發(fā)展，農(nóng)業(yè)人口大量涌入城市，為了解決人們對居住、辦公、商業(yè)、教學用房的需要，早在上一個世紀初便建立了大量的多層建筑，但最初由于受到垂直運輸機械的限制，房屋還不能建得太高。直到1875年第一部載人電梯的制造成功，高層建筑才開始大量涌現(xiàn)出來。所以說，高層建筑是商業(yè)化、工業(yè)化、城市化的結果，而科學技術的發(fā)展，輕質高強材料的出現(xiàn)，以及電氣化、機械化在建筑中的應用，又為高層建筑的發(fā)展提供了物質條件，高層建筑從其完全型的體量和引人注目的外觀，使整個城市變得更加生機勃勃?，F(xiàn)代世界信息交換和傳遞大量集中，人與人之間的聯(lián)系日益密切，為了爭取城市繁華地帶，在有限的土地上容納大量的教學活動場所，教學建筑不得不向高空發(fā)展。高層建筑與其他少層建筑相比，只有節(jié)省用地、節(jié)約市政工程費用，減少拆遷費用等一系列優(yōu)點；同時，高層的發(fā)展還有助于建筑工業(yè)化的發(fā)展，為了充分發(fā)揮高等學校人才和設備優(yōu)勢，為國家和地方常年培養(yǎng)專業(yè)人才，擬在哈爾濱某高校校區(qū)興建一培訓中心。培訓中心是現(xiàn)代化建筑教學的一個主要形式，它自身容教學、管理、住宿三位一體，形成一套系統(tǒng)建筑管理體系，滿足了學習人員，特別是外地學員對學習和生活的需要?，F(xiàn)代高層建筑不斷地采用新型結構體系和新技術、新工藝、新材料，滿足了教學建筑向更高尺度發(fā)展的可能性。二 建筑體型選擇與平面布置1 設計原則建筑是供人使用的有功能作用的空間，同一功能要求和使用目的的建筑可以有多種空間形式，建筑體型一般綜合反映內(nèi)部空間，又在一定程度上反映建筑的性格、歷史時期和民族地域特點。高層建筑體型還常常是街道、廣場或城市某一個區(qū)域的構成中心。鑒于此，高層建筑體型設計應根據(jù)現(xiàn)有經(jīng)濟技術水平處理好功能、空間與形式的辨證統(tǒng)一關系，還要處理好與環(huán)境的關系，以便在滿足功能要求的同時，生根于特定的環(huán)境，給人以良好的感覺。同樣，對于建筑造型與平面布置的選擇，必須考慮結構因素，以有利于結構受力。平面形狀應簡單、對稱、規(guī)則，以減少地震災害的影響。2 建筑造型根據(jù)設計原則，本設計采用“”字型結構體系。這種結構體系符合簡單、對稱、規(guī)則的原則。3 平面布置本設計在平面上力求平面對稱，對稱平面易于保證質量中心與剛度中心重合，避免結構在水平力作用下扭轉。為使常用房間采光、通風效果好，本設計將教室、辦公室等房間布置在南向，而且此方向面對主要街道，交通方便。這樣布置可在建筑后方留有大片空間，利于學員的休息和娛樂。三 立面設計立面設計時首先應推敲各部分總的比例關系，考慮建筑物整體的幾個方面的統(tǒng)一，相鄰立面的連接與協(xié)調(diào)，然后著重分析各立面上墻面的處理、門窗的調(diào)整和安排，最后對入口、門廊等進一步進行處理。節(jié)奏韻律和虛實對比，是使建筑立面高于表現(xiàn)力的重要設計手法，在建筑立面上，相同構件或門窗作有規(guī)律的重復和變化，給人們在視覺上得到類似音樂詩歌中節(jié)奏韻律的效果。立面的節(jié)奏感在門窗的排列組合、墻面的構件劃分中表現(xiàn)得比較突出。四 剖面設計剖面設計主要分析建筑物各部分應有的高度，建筑層數(shù)、建筑空間的組合利用，以及建筑剖面中的結構、構造關系，建筑物的平面和剖面是緊密聯(lián)系的。在本設計中，教學部分以及底層管理部分的層高均為3.6m，標準層住宿部分層高為3.0m。電梯布置在建筑物中部，消防疏散用樓、電梯布置在建筑物兩端，消防疏散用樓、電梯間均出屋面。五 垂直交通設計本工程主要垂直交通工具是電梯，對電梯的選用及其在建筑物中的合理布置，將使高層建筑的使用更加合理，同時還能提高工作效率。本設計中電梯布置在建筑平面的中部。除了設置兩部電梯外，還設置了兩部防煙（樓）電梯于建筑物的兩端。這樣的布置可使建筑物內(nèi)任意點至樓、電梯出口的距離均不大于30m，滿足高層建筑的防火要求。六 防火設計（一） 耐火等級本工程屬二類建筑（1018層普通住宅和高度不超過50m的公共建筑），其耐火等級不能低于二級。（二） 防火設計要點1 總平面布局中的消防問題（1） 選址應在交通便捷處，根據(jù)城市規(guī)劃確定的場地位置應有方便的道路通過，要求既靠近干道，便于高層建筑中人群的集散，又便于消防時交通組織和疏散。（2） 應設環(huán)形車道，高層建筑周圍應設寬度不小于3.5m的環(huán)形車道，可以部分利用交通道路，以便消防車能靠近高層主體，能在消防時有足夠的流線。2 疏散設計發(fā)生火災時，學員往往還在遠離地面的高層，將他們?nèi)垦杆俚厥枭⒌桨踩貛欠阑鸬闹匾h(huán)節(jié)，疏散設計的原則是路線簡單明了，便于人們在緊急時進行判斷，同時供以室內(nèi)任何位置向兩個方向疏散的可能性。（1） 疏散所需時間從火災現(xiàn)場退出的時間不應超過2分30秒為宜。通道寬度：按通過人數(shù)每100人不少于1m計算。（2） 疏散樓、電梯的位置疏散樓梯是發(fā)生火災時電梯停用的情況下最主要的豎向交通途徑，其位置應首先符合安全疏散距離的規(guī)定，也應符合人在火災發(fā)生后可能的疏導方向。本設計中樓梯設置于建筑的兩端，可雙向疏散。3 疏散樓梯間的防火防煙設計疏散樓梯若只防火不排煙，遇煙氣襲人，容易使人窒息。疏散樓梯的避難前室是疏散路線中從水平到豎向的交通樞紐，可緩沖人們的混亂聚集，疏散樓梯的排煙設施要布置于此，其面積不應小于6m2，如與消防電梯合用則不應小于10 m2。結構部分一工程概況本工程共10層（不包括一層地下室）。地下室層高為3.6m，14層層高為3.6m，510層層高為3.0 m，局部樓梯間出屋面部分層高為3.3 m，建筑總高為32.4 m（不包括出屋面部分）。三進深分別為6.6 m、2.4 m、6.6 m?？倢?5.6 m（局部突出1.5 m不在總寬之內(nèi)）。縱向每個柱距均為7.8 m，共7個柱距，總長54.6 m。本工程結構方案經(jīng)過分析比較，采用純框架結構體系，因為建筑物上部結構荷載對稱，平面布局簡單，受力比較均勻，且房屋總高度不超過6度抗震設防時的55m高度的限值；采用框架結構體系的優(yōu)點可以使結構布置靈活，使用方便，不足的是抗震能力較低剛度較小。本工程建于6度抗震設防區(qū)類場地土。根據(jù)規(guī)范查得，框架的抗震等級為三級。本工程框架材料選用如下：-14層柱采用C40混凝土；510層柱采用C30混凝土；框架梁采用C25混凝土。結構柱網(wǎng)布置見（圖-1）。二截面尺寸估算1 梁板截面尺寸估算框架梁截面高度h，按梁跨度的1/101/15確定，則橫向框架梁高為6600（1/101/15）=660440，取h=600mm，梁寬取梁高的一半，即b=300mm；橫向次梁高為6600（1/81/15）=825440，取h=500mm，梁寬b=250mm；縱向框架梁高為7800（1/101/15）=780520，取h=600mm，梁寬b=300mm。板的最小厚度為L/40=3900/40=97.5mm，考慮到板的撓度及裂縫寬度的限制及在板中鋪設管線等因素，根據(jù)經(jīng)驗取板厚為120mm。2 柱截面尺寸估算根據(jù)柱支撐的樓板面積計算由豎向荷載作用下產(chǎn)生的軸力，并按軸壓比控制估算柱截面面積，估算柱截面時，樓層荷載按1114KN/m2計，本工程邊柱按13KN/m2計，中柱按11KN/m2計。負荷面為7.86.6/2的邊柱軸力：NV=（7.86.6/2）13111.25=4601KN，負荷面為7.8（6.6+2.4）/2的邊柱軸力：NV=（6.6+2.4）/2 7.811111.25=5309KN，各柱的軸力雖然不同，但為了施工方便和美觀，往往對柱截面進行合并歸類。本工程將柱截面歸并為一種。取軸力最大的柱估算截面面積。本工程框架為三級抗震，取N=1.1 NV=1.15309=5840 KN，柱軸壓比控制值N查規(guī)范得N=0.9。其中N=N/ACfC設柱為正方形，柱邊長b=h=C=577mm。故本工程-14層柱截面取為600600mm，510層柱截面取為500500mm。5層底柱截面核算NV=（6.6+2.4）/2 7.81161.25=2896KN，N=1.12896=3185 KN，N/ ACfC=3185000/5002/15=0.850.9柱軸壓滿足要求。柱高度：地上部分每層柱高均等于該層層高，地下部分柱高h=3.6+0.1=3.7m。三荷載匯集1 豎向荷載（1） 樓面荷載樓面活荷載按荷載規(guī)范的規(guī)定，宿舍房間活荷載取1.5 KN/m2（標準值），廁所、走廊、樓梯間、教室活荷載取2.0 KN/m2（標準值），本工程為簡化計算，均取樓面活荷載為2.0 KN/m2。砼樓板（板厚120），250.12=3.0 KN/m2，水泥砂漿抹灰（樓板上下分別為40和20厚），20（0.04+0.02）=1.2 KN/m2，內(nèi)隔墻為200厚陶粒砼砌塊，砌塊容重8 KN/m3，兩側各抹20厚混合砂漿，80.2+200.022=2.4 KN/m2，外墻為400厚陶粒砼砌塊，墻外側貼墻面磚，墻里側抹混合砂漿，0.5+80.4+200.022=4.5 KN/m2。（2） 屋面荷載30厚水泥花階磚 0.6 KN/m2，25厚粗砂墊層 170.025=0.425 KN/m2，35厚苯板 0.1 KN/m2，防水卷材 0.1 KN/m2，20厚砂漿找平層 200.02=0.4 KN/m2，爐渣砼找坡2%（最薄處30厚） 140.15=2.1 KN/m2，120厚鋼筋砼樓板 250.12=3.0 KN/m2，20厚混合砂漿抹灰 200.02=0.4 KN/m2，合 計 7.125 KN/m2，上人屋面活荷 1.5 KN/m2，基本雪壓 0.4 KN/m2，2 水平風荷載查荷載規(guī)范中全國基本風壓分布圖可知哈市基本風壓值為0.45 KN/m2。根據(jù)荷載規(guī)范規(guī)定，對于高層建筑結構，其基本風壓可按基本風壓分布圖中數(shù)值乘以1.1后采用，即0=1.10.45 =0.495KN/m2。垂直于建筑物表面上的風荷載標準值按K下式計算：K=Z S Z 0風荷載體型系數(shù)S ，查荷載規(guī)范可知，矩形平面建筑S =1.3，風壓高度變化系數(shù)Z ，本工程建在某高校校區(qū)，地面粗糙度類別為C類，查荷載規(guī)范中Z 之值，5m以上按內(nèi)插法計算，5m以下按5m高處取值。風振系數(shù)Z ，Z =1+（Hi/H）（V/Z），式中V為脈動影響系數(shù)，當高層建筑的高寬比不小于2，地面粗糙度類別為C類時，V=0.63。式中為脈動增大系數(shù)，與基本風壓0，結構自振周期T及地面粗糙度有關?？蚣芙Y構基本自振周期取T=0.09n=0.0911=0.99，0T2=0.4950.992=0.485。查荷載規(guī)范，=1.32。各層風荷載標準值計算結果見（表-1）。各層風荷載標準值表 表-1距地面高度HIZZS0K=Z S Z 034.081.7151.1631.3000.4951.28332.401.6931.1411.3000.4951.24329.401.6521.1001.3000.4951.16926.401.6141.0491.3000.4951.09023.401.5720.9981.3000.4951.01020.401.5260.9471.3000.4950.93017.401.4820.8801.3000.4950.83914.401.4330.8111.3000.4950.74810.801.3620.7281.3000.4950.6387.201.2860.6151.3000.4950.5093.601.1630.5401.3000.4950.4040.001.0000.5401.3000.4950.347四水平荷載作用下框架內(nèi)力及側移計算由平面圖可以看出，除邊框架外，中間各榀框架受風面積相同，故應選取邊框架和中間框架分別進行計算。下面僅以中框架為例進行計算，邊框架計算從略。1 計算在風荷載作用下各樓層節(jié)點上集中力及各層剪力。計算在風荷載作用下各樓層節(jié)點上集中力時，假定風荷載在層間為均勻分布，并假定上下相鄰各半層層高范圍內(nèi)的風荷載按集中力作用在本層樓面上。10層頂處風荷載作用下各樓層節(jié)點上集中力計算：F10=（10+1h10+1+10h10/2）B =（1.2831.68+1.2433.0/2）7.8 =31.36KN9層頂處風荷載作用下各樓層節(jié)點上集中力計算：F9=（10h10/2+9h9/2）B =（1.2433.0/2+1.1693.0/2）7.8 =28.22KN其余各層風荷載引起的節(jié)點集中力及各層剪力計算結果見（表-2）風荷載作用水平集中力及層剪力表 表-2層號i層高hI（m）風荷標準值ki各層集中力FI（KN）各層剪力VI= FI（KN）女兒墻3.01.283103.01.24331.3631.3693.01.16928.2259.5883.01.09026.4386.0173.01.01024.57110.5863.00.93022.70133.2853.00.83920.70153.9843.60.74820.32174.3033.60.63819.46193.7623.60.50916.10209.8613.60.40412.82222.69地下室3.60.3475.67228.362 計算各梁柱的線剛度ib和ic，計算梁的線剛度時，考慮到現(xiàn)澆板的作用，一邊有樓板的梁截面慣性矩取i=1.5i0，兩邊有樓板的梁截面慣性矩取i=2i0，i0為按矩形截面計算的梁截面慣性矩。線剛度計算公式i=EI/l。各梁柱線剛度計算結果見（表-3）。3 計算各柱抗側移剛度DD值為使柱上下端產(chǎn)生單位相對位移所需施加的水平力，計算公式為：D=C（12 ic/h2）各柱抗側移剛度D見（表-4）各桿件慣性矩及線剛度表 表-3bh（mm）L（mm）EC（N/mm2）I0=bh3/12（mm4）I=2I0i=EI/L（N.mm）梁30060066002.801045.401091.0810104.58101030060024002.801045.401091.0810101.261011柱60060036003.251041.0810109.75101050050030003.001045.211095.211010水平荷載作用下抗側移剛度D及柱剪力Vij計算表 表-4層/hi柱列軸號ic（105）（KN.m）ib（105）（KN.m）K=ib/ 2ic底層K=ib/ icC=K/（2+K）底層C=（0.5+K）/（2+K）Di=C（12 ic/hi2）（105）DiVij（KN）10/3.0B0.5210.9160.8790.3050.2121288005.16C0.5213.4363.2980.6220.43212880010.52D0.5213.4363.2980.6220.43212880010.52E0.5210.9160.8790.3050.2121288005.169/3.0B0.5210.9160.8790.3050.2121288009.81C0.5213.4363.2980.6220.43212880019.98D0.5213.4363.2980.6220.43212880019.98E0.5210.9160.8790.3050.2121288009.818/3.0B0.5210.9160.8790.3050.21212880014.16C0.5213.4363.2980.6220.43212880028.85D0.5213.4363.2980.6220.43212880028.85E0.5210.9160.8790.3050.21212880014.167/3.0B0.5210.9160.8790.3050.21212880018.20C0.5213.4363.2980.6220.43212880037.09D0.5213.4363.2980.6220.43212880037.09E0.5210.9160.8790.3050.21212880018.206/3.0B0.5210.9160.8790.3050.21212880021.94C0.5213.4363.2980.6220.43212880044.70D0.5213.4363.2980.6220.43212880044.70E0.5210.9160.8790.3050.21212880021.945/3.0B0.5210.9160.8790.3050.21212880025.34C0.5213.4363.2980.6220.43212880051.65D0.5213.4363.2980.6220.43212880051.65E0.5210.9160.8790.3050.21212880025.344/3.6B0.9750.9160.4500.1840.16611780024.56C0.9753.4361.7620.4680.42311780062.59D0.9753.4361.7620.4680.42311780062.59E0.9750.9160.4500.1840.16611780024.563/3.6B0.9750.9160.4500.1840.16611780027.30C0.9753.4361.7620.4680.42311780069.58D0.9753.4361.7620.4680.42311780069.58E0.9750.9160.4500.1840.16611780027.302/3.6B0.9750.9160.4500.1840.16611780029.57C0.9753.4361.7620.4680.42311780075.36D0.9753.4361.7620.4680.42311780075.36E0.9750.9160.4500.1840.16611780029.571/3.6B0.9750.9160.4500.184019C0.9753.4361.7620.4680.42311900079.16D0.9753.4361.7620.4680.42311900079.16E0.9750.9160.4500.184019-1/3.6B0.9750.4580.4500.3930.36617960045.14C0.9751.7181.7620.6010.54317960069.04D0.9751.7181.7620.6010.54317960069.04E0.9750.4580.4500.3930.35517960045.144 各柱剪力計算設第i層第j個柱的D值為Dij，該層柱總數(shù)為m，該層任意柱的剪力為：Vij= Vi（Dij/ Dij）各柱剪力計算結果見（表-4）5 確定柱的反彎點高度比y反彎點距柱下端距離為yh：y=y0+y1+y2+y3式中y0標準反彎點高度系數(shù)， y1考慮上下層梁剛度不同時反彎點高度比的修正值 y2,y3考慮上下層層高變化時反彎點高度比的修正值y0根據(jù)結構總層數(shù)m及該柱所在層n及K值查表。例如，計算10層柱反彎點高度系數(shù)y：由m=11，n=11，K=0.879，查表得，y0=0.34；上下層梁相對剛度無變化，y1=0；最上層柱y2=0；下層層高與本層層高之比3= h9/ h10=1，查表得，y3=0；B軸反彎點高度系數(shù)為：y=y0+y1+y2+y3=0.34+0+0+0=0.34其余各柱反彎點高度系數(shù)見（表-5）。6 計算柱端彎矩根據(jù)各柱分配到的剪力及反彎點位置yh計算第i層第j個柱的柱端彎矩。上端彎矩：Mtij=Vij.h.（1-y）下端彎矩：Mbij=Vij.y.h計算結果見（表-5）。風荷載作用下柱反彎點高度比及柱端彎矩 表-5層/hi柱列軸號K123y0Y1Y2Y3YMtij（KN.m）Mbij（KN.m）10/3.0B0.8791010.3400000.34010.225.26C3.2981010.4500000.45017.3614.20D3.2981010.4500000.45017.3614.20E0.8791010.3400000.34010.225.269/3.0B0.8791110.4000000.40017.6611.77C3.2981110.4650000.46532.0727.87D3.2981110.4650000.46532.0727.87E0.8791110.4000000.40017.6611.778/3.0B0.8791110.4400000.44023.7918.69C3.2981110.5000000.50043.2843.28D3.2981110.5000000.50043.2843.28E0.8791110.4400000.44023.7918.697/3.0B0.8791110.4500000.45030.0324.57C3.2981110.5000000.50055.6455.64D3.2981110.5000000.50055.6455.64E0.8791110.4500000.45030.0324.576/3.0B0.8791110.4500000.45036.2029.62C3.2981110.5000000.50067.0567.05D3.2981110.5000000.50067.0567.05E0.8791110.4500000.45036.2029.625/3.0B0.879111.200.4500000.45041.8134.21C3.298111.200.5000000.50077.4877.48D3.298111.200.5000000.50077.4877.48E0.879111.200.4500000.45041.8134.214/3.6B0.45010.8310.4500000.45048.6339.79C1.76210.8310.5000000.500112.66112.66D1.76210.8310.5000000.500112.66112.66E0.45010.8310.4500000.45048.6339.793/3.6B0.4501110.5000000.50049.1449.14C1.7621110.5000000.500125.24125.24D1.7621110.5000000.500125.24125.24E0.4501110.5000000.50049.1449.142/3.6B0.4501110.5000000.50053.2353.23C1.7621110.5000000.500135.65135.65D1.7621110.5000000.500135.65135.65E0.4501110.5000000.50052.2353.231/3.6B0.4501110.500000C1.7621110.5000000.500142.49142.49D1.7621110.5000000.500142.49142.49E0.4501110.5000000.50057.9457.94-1/3.6B0.4501100.6500000.65056.88105.63C1.7621100.5500000.550111.84136.70D1.7621100.5500000.550111.84136.70E0.4501100.6500000.65056.88105.637 計算梁端彎矩由柱端彎矩，并根據(jù)節(jié)點平衡原理計算梁端彎矩。邊跨外邊緣處的梁端彎矩Mbi= Mtij+ Mbi+1，j中間支座處的梁端彎矩Mlbi= （