教学楼建筑设计

成教学院教学楼建筑设计
1.1 设计基本资料
1.1.1工程概况
 工程名称：    成教学院教学楼；
 工程环境：       本工程位于徐州市南郊；
 建筑类别：       丙类；
 设计使用年限：   50年；
 地面粗糙度：      C类；
 抗震等级：        三级；
 设防烈度：        7度，第一组别，设计地震基本加速度值为0.1g；
 结构重要性系数：  1.0
原始设计资料
（一）气象资料
      徐州市自然条件及气候条件：
 年平均温度                                      14.2℃
 最热月平均气温                                  31.6℃
        最高气温                                        40.6℃
        最冷月平均气温                                  -4.1℃
        最低气温                                       -22.6℃
        土壤冻结最大深度                                  24cm
         年平均降雨量                                   869.9cm
        日最大降雨量                                   213.0cm
        相对湿度                   平均71%（冬季61%，夏季70%）
        主导风向                          全年主导风向为偏东风
        平均风速                                          3m/s
        最大风速                                       19.3m/s
     基本风压值                                    0.35KN/m2
                夏季平均风速折算成距地面2m处数值：             2.1m/s
        积雪最大厚度                                      24cm
        基本雪压                                     0.35 KN/m2
（二）基本地形及地质水文资料
 （1）气候：具有大陆性气候特点，属温带气候，四季分明，雨量充沛。
 （2）气象要素：风向常年以东南风最多，东北风较少，夏季主导风向为东南风。年平均风速3m/s，最大风速18m/s；年平均温度14摄氏度左右，最热月为七月，月平均27摄氏度左右，最冷月为一月，月平均-4.1摄氏度。日极端最高温度40.6摄氏度，日极端最低-22.6摄氏度；年平均结冰期为2个月，从12月到次年的2月；年最大降雪量30-50厘米；年平均降雨量848.1毫米，年最大降雨量1434.4毫米，一日最大降雨量180.0毫米，一小时最大降雨量75.7毫米。年降雨量以7-8月最多，占全年的60%。
 （3）工程地质：对建筑物有较大影响的是第四纪地层，本工程地质条件能满足一般建筑物的要求，到需注意冲沟、岩脉，建筑物总平面布置应尽量避开，以免导致建筑物倾斜、拉裂。
 粘土、亚粘土地基承载力R=1.2-1.5kg/
 强风化片麻岩地基承载力R=2.5-3kg/
本工程地基土体的平均容重取18.0kg/；粘土的孔隙比及液性指数均大于0.85 ；地基承载力标准值取220KN/。
 （4）水文地质：本地区地下水靠天然降水补给，地下水由东、东南向西、西北方向流动，与地形坡度一致。
 （5）地震工程地质：地质运动以断裂运动为主，褶皱运动为辅，断层裂缝较多，老的断层有三条：峄山断层、张范断层、花石沟断层。在断层内有活动迹象，地壳运动比较活跃，尤其是花石沟断层比较明显，裂隙地面可见。根据有关方面分析：虽然断层较多，但断层并无应力积聚条件，故历史上从未发生过较大地震（最大三级），国家地震局和省地质局确定为7度设防区。
1.2  建筑设计说明
1.2.1 设计概要
 本设计是教学楼，应根据建筑使用性质、建设规模与标准的不同，确定各类用房。一般由办公用房、公共用房和服务用房等组成。办公楼内各种房间的具体设置、层次和位置，应根据使用要求和具体条件确定。办公建筑应根据使用要求，结合基地面积、结构选型等情况按建筑模数确定开间和进深，并为今后改造和灵活分隔创造条件，故本建筑选取开间为7.2m，进深为7.5m。
 （1）房间使用面积、形状、大小的确定
 一个房间使用面积基本包括：家具、设备所占的面积；人们使用家具、设备所占活动面积；以及行走、交通所需的面积。
 充分利用框架结构的优越性，并考虑到柱网布置的要求，教室的开间取为7.2m，进深为7.5m，厕所对称的布置在建筑朝向较差的一面，距最远的房间20m，并设置公用的前室，前室内置两个洗手盆。厕所有不向邻室对流的直接自然风和天然采光，卫生洁具数量按《规范》要求：男厕所每40人设一具大便器，每30人设一具小便器，女厕所每20人设一具大便器，每40人设一具洗手盆。
 （2）门窗大小及位置的确定
 教室门洞口宽不应小于1000mm，高不应低于2m，根据人流的多少和搬进房间设备的大小取门宽为1000mm，开启方向朝房间内侧；走道两端的门采用等宽双扇门，大厅的门采用三个双扇双向弹簧门。
 （3）窗的大小以及位置的确定
 房间中的窗大小和位置的确定，主要是考虑到室内采光和通风的要求。本次设计中，教室的窗户，考虑《规范》要求窗地比≥1：6，窗宽取为2400mm，高度取为2000mm。厕所内开窗高2400m，并配置机械通风设备。
（4）交通联系部分的平面设计
 一幢建筑物除了有满足各种使用功能的房间以外，还需要有把各个使用房间及室内外有机联系起来的交通联系部分，以保证使用便利和安全疏散。在多层建筑中，楼梯是必不可少的一部分，是楼层人流疏散的必经之路，楼梯的数量、位置及形式应满足使用方便和安全疏散的要求，注重建筑环境空间的艺术效果。
 设计楼梯时，还应使其符合《建筑设计防火规范》、《民用建筑设计通则》和其他有关单项建筑设计规范的规定。考虑防火要求，多层建筑应设封闭楼梯间，且应靠外墙设置，能直接天然采光和自然通风，楼梯的门是可以阻挡烟气入侵的双向弹簧门。考虑结构楼梯平面形式的选用，主要依据其使用性质和重要程度来决定。
 楼梯是多层房屋中的重要组成部分。楼梯的平面布置、踏步尺寸、栏杆形式等由建筑设计确定。
 楼梯常见型式：板式楼梯、梁式楼梯。梁式楼梯梯段板较薄，可以节省材料。梁式楼梯由踏步板、斜梁、平台板及平台梁组成。踏步板支承在斜梁上，斜梁再支承在平台梁上。作用于楼梯上的荷载先由踏步板传给斜梁，再由斜梁传至平台梁。当梯段板较长时，梁式楼梯较为经济，因而广泛用于办公楼、教学楼等建筑中，但这种楼梯施工复杂，外观也显得比较笨重。
 板式楼梯具有下表面平整，施工支模方便，外观比较轻巧的优点，是一种斜放的板，板端支承在平台梁上。作用于梯段上的荷载直接传至平台梁。当梯段跨度较小（一般在3m以内）时，采用板式楼梯较为合适。但其斜板较厚，为跨度的1/25-1/30。
 本设计主入口选取现浇板板式三跑楼梯，A楼和B楼的楼梯选用板式双跑楼。作为主要交通用的楼梯梯段净宽应根据楼梯使用过程中人流股数确定，一般按每股人流宽度0.55m+0～0.15m计算，并不应少于两股人流。楼梯平台部位的净高不应小于2m，楼梯梯段部位的净高不应小于2.2m楼梯梯段净高为自踏步前缘线量至直上方凸出物下缘间的铅垂高度。楼梯坡度的选择要从攀登效率，、节省空间、便于人流疏散等方面考虑。因而本建筑楼梯踏步高度选用150mm,踏面选用300mm。
 走廊作为水平的交通联系其主要功能是连接同一层内的各个房间、楼梯、门厅等，以解决建筑物中水平联系和疏散的问题，要求其宽度满足人流通畅和建筑防火的要求。
 按《规范》要求，双面布房且大于40m的走道的最小净宽为1.8m，考虑到柱截面尺寸和基础布置，适当放大取走道宽3.0m，净宽2.40m，可让三人并行通过。
1.2.2 建筑立面剖面设计
 立面设计是在满足房间的使用要求和技术经济条件下，运用建筑造型和立面构图的一些规律，结合平面的内部空间组合进行的。进行立面设计设计时要考虑房屋的内部空间关系，相邻立面的协调，各立面墙面的处理和门窗安排，满足立面形式美观要求，同时还应考虑各入口，雨篷等细部构件的处理。
 考虑设计的是教学楼，立面尽量简洁，大方。在建筑的南立面一二层采用通长的玻璃幕墙，其余采用横向分隔条装饰。
 建筑剖面考虑的是建筑物各部分高度，建筑层数和空间结构体系。确定房间净高时，主要考虑房间的使用性质，室内采光通风及设备设置和结构类型。综合考虑这些因素，取房间层高为3.6m。
1.2.3装饰
 在装饰上不追求豪华，重视材质，崇尚自然，和谐，突出重点，创造出与建筑物身份相称的朴实、典雅。外墙为褐色的马赛克，配上白色的塑钢窗。室内采用彩色水磨石地面，在卫生间内采用地砖防水楼面。
1.2.4抗震设计
   《建筑抗震设计规范》规定，抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。徐州地区抗震设防烈度为7度，必须进行抗震设防。
 建筑根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁四个抗震设防类别。甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑；乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需要尽快恢复的建筑；丙类建筑应属于除甲、乙、丁类以外的一般建筑，丁类建筑应属于抗震次要建筑。本工程的抗震设防类别为丙类。丙类建筑，地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防的要求。丙类建筑的抗震等级应按表6.1.2确定，本设计属于框架结构，7度设防，高度小于30m，所以为三级框架。
 防震逢的最小宽度应符合下列要求：
 （1）框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时可采用70mm；超过15m时，6度、7度、8度和9相应每增加高度5m、4m、3m和2m，宜增加宽度20mm。
 （2）防震缝两侧结构类型不同时，宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定。
1.2.5楼梯的设计
 楼梯平面形式的选用，主要依据其使用性质和重要程度来决定。直跑楼梯具有方向单一，贯通空间的特点，双分平行楼梯和双分转角楼梯则是均衡对称的形式，典雅庄重。双跑楼梯、三跑楼梯一般用于不对称的平面布局，既可用于主要楼梯，也可用在次要部位作为辅助性质的楼梯。人流疏散量大的建筑常采用交叉楼梯和剪刀楼梯的形式，不仅有利于人流疏散，还可达到有效利用空间的效果。其它形式的楼梯，如：弧形梯、螺旋楼梯的使用，可以增加建筑空间的轻松活泼的感觉。
 梯段净高（H）一般应大于人体上肢伸直向上，手指触到顶棚的距离。梯段净高应当以踏步前缘处到顶棚垂直线净高度计算。考虑行人肩扛物品的实际需要，防止行进中碰头产生压抑感，楼梯梯段净高不小于2200mm，平台部分的净高应不小于2000mm。梯段的起始、终了踏步的前缘与顶部凸出物内边缘的水平距离应不小于300mm。
 为了适用和安全，每个梯段踏步一般不超过18步，也不应小于3步。梯段坡度的选择要从攀登效率、节约空间、便于人流疏散等方面考虑。一般在人流量大、安全标准较高或面积充裕的场所，其坡度可较平缓，适宜坡度30度左右。仅供少数人使用或不经常使用的辅助楼梯则允许坡度较陡（不宜超过38度）。计算踏步高度和宽度的一般公式：
r:踏步高度；g:踏步宽度；600mm：妇女、儿童平均踏步长度。本工程的踏步高度为150mm，踏步宽度300mm。作为主要交通用的楼梯梯段净宽应根据楼梯使用过程中人流股数确定，一般按每股人流宽度为0.55+(0-0.15)m计算，并不应少于两股人流。（0-0.15m为人流在行进中人体的摆幅，公共建筑人流众多应取上限值）
 楼梯平台包括楼层平台和中间平台两部分。中间平台形状可变化多样，除满足楼梯间艺术需要外，还要适应不同功能及步伐规律所需尺寸要求。楼层平台：除开放楼梯外，封闭楼梯和防火楼梯，其楼层平台深度应与中间平台深度一致。
   本工程楼梯的确定：本工程中采用两部双跑楼梯，一部三跑楼梯。
1.2.6关于防火的设计
玻璃幕墙的要求：
 玻璃幕墙的窗间墙、窗槛墙等填充墙的材料应用非燃烧材料。如外墙面采用耐火极限不低于1小时的非燃烧体时，其墙内填充材料可采用难燃烧材料。无窗间墙和窗槛墙的玻璃幕墙，应在每层楼板外沿设置不低于80cm的实体群墙或在玻璃幕墙内侧每层设自动喷水保护，其喷头间距不宜大于2m。
 疏散楼梯是安全疏散道路中一个主要组成部分，应设明显指示标志，并宜布置在易于寻找的位置。但电梯不能作为疏散楼梯用。疏散楼梯的多少，可按宽度指标结合疏散路线的距离及安全出口的数目确定。
 防火门：防火门分为甲、乙、丙三级，其耐火极限分别为1.2h、0.9h、0.6h。防火门应为向疏散方向开启的平开门，并在关闭后应能从任何一侧手动开启。用于疏散走道和楼梯间的防火门，还应具有顺序关闭的功能。
1.2.7细部构造总说明
 1）勒脚：
 勒脚是墙身接近室外地面的部分，一般情况下，其高度为室内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。当室内地坪出现高差或室内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。水平防潮层根据材料的不同，一般有油毡防潮层、防水砂浆防潮层、配筋细石混凝土防潮层。
 油毡防潮层具有一定的韧性、延伸性和良好的防潮性。由于油毡层降低了上下砌体之间的粘结力，且降低了砌体的整体性，对抗震不利，目前已少用。
 砂浆防潮层是在需要设置防潮层的位置铺设防水砂浆。防水砂浆能克服油毡防潮层的缺点，但由于砂浆系脆性材料，易开裂。故不适于地基会产生微小变形的建筑中。
 为了提高防潮层的抗裂性能，常采用60mm厚的配筋细石混凝土防潮层。工程中常在标高-0.06m处设防潮层。
 2）散水
 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，纵向每隔10米做一道伸缩缝，散水与外墙设20宽缝，其缝内均填沥青砂浆。当屋面排水方式为自由落水时，要求其宽度较出檐多200mm，一般雨水较多地区多做成明沟，干燥地区多做成散水。本工程做散水，宽度600mm，坡度3%，做法详见施工说明。
 4）楼地面工程
 （1）内地面混凝土垫层酌情设置纵横缝（平头缝），细石混凝土地面面层设置分格缝，分格缝与垫层缩缝对齐，缝宽20mm，内填沥青玛蹄谛脂。
 （2）浇水磨石楼地面面层应分格，除特殊注明外，一般普通水磨石面层用厚玻璃条分隔；彩色水磨石面层用2厚铜条分格，分格大小酌情处理。
 （3）室内经常有水房间（包括室外阳台）应设地漏，楼地面用1：2.5水泥砂浆（掺3%防水粉）作不小于1%排水坡度坡向地漏，最薄处为20厚，地面最高点标高低于同层房间地面标高20。 
 （4）特殊注明外，门外踏步、坡道的混凝土垫层厚度做法同地面。
 （5）建筑电缆井、管道井每层在楼板处做法按结构整铺钢筋，待管道安装后用同样标号混凝土封闭。
 5）屋面工程
 （1）屋面防水等级为二级，具体做法详见《施工说明》（苏J9501）
 （2）基层与突出屋面结构（女儿墙、墙、变形缝、管道、天沟、檐口）的转角处水泥砂浆粉刷均做成圆弧或圆角。
 （3）凡管道穿屋面等屋面留洞孔位置须检查核实后再做防水材料，避免做防水材料后再凿洞。
 （4）高屋面雨水排至低屋面时，应在雨水管下方屋面铺放一块490×490×30细石混凝土板保护。
 6）门窗工程
 a)在生产加工门、窗之前，应对门窗洞口进行实测。
 b)玻璃幕墙由业主确定专业厂家，由厂家提供图纸，经业主及设计部门认可后方可施工。玻璃幕墙的安装和施工应严格遵守超现行的玻璃幕墙工程技术的要求。
 c)玻璃幕墙的物理性能、风压变形性能、雨水渗透性能、空气渗透性能和保温性能应符合现行的等级要求。玻璃幕墙在钢筋混凝土结构面上的铁件须预埋，不得后打，不可使用膨胀螺栓。
 d)门窗安装前预埋在墙或柱内的木、铁构件应做防腐、防锈处理。
 7）油漆构件防腐、防锈工程
 a)所有埋入混凝土及砌块中的木质构件均须做好防腐处理，满涂焦油一道。屋面架空硬木版须经防虫、防腐处理后方可使用，面刷酚酞清漆。
 b)所有埋入混凝土中的金属构件须先除锈，刷防锈漆饿二道；所有露明金属构件（不锈钢构件除外），均须先除锈刷防锈漆一道，再刷油漆二道。
 c)所有室内木质门窗均需打腻子，磨退后刷底漆一道，再刷调和漆二道。
 8）基础工程
 根据现行《建筑地基基础设计规范》和地基损坏造成建筑物破坏后果（危及人的生命、造成经济损失和社会影响及修复的可能性）的严重性，将基础分为三个安全等级：一级、二级、三级。本设计基础的安全等级为二级，对应于破坏后产生严重的后果，建筑类型为一般工业与民用建筑。  基础按刚度分可分为：刚性基础和柔性基础；按构造分类可分为：独立基础、条形基础、筏板基础、箱形基础和壳体基础。
 其中，独立基础是柱基础中最常用和最经济的型式。本工程采用独立基础。
 基础埋置深度的选择应考虑：
 1.建筑物结构条件和场地环境条件。
 在保证建筑物基础安全稳定，耐久使用的前提下，应尽量浅埋，以便节省投资，方便施工。某些建筑物需要具备一定的使用功能或宜采用某种基础形式，这些要求常成为其基础埋深的先决条件。结构物荷载大小和性质不同，对地基的要求也不同，因而会影响基础埋置深度的选择。为了保护基础不受人类和生物活动的影响，基础宜埋置在地表以下，其最小埋深为0.5m ，且基础顶面宜低于室外设计地面0.1m，同时有要便于周围排水沟的布置。
 2.工程地质条件
 3.水文地质条件
 选择基础埋深时应注意地下水的埋藏条件和动态。
1.地基冻融条件。
《规范》规定所考虑的因素：
2.建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施、基础的形式和构造。
3.作用在地基上的荷载大小和性质。
4.工程地质和水文地质条件。
5.相邻建筑物的基础埋深。
6.地基土冻胀和融陷的影响。
 综合以上因素：本设计初选基础顶面到室外地面的距离为500mm，室内外高差为450mm,则底层柱高=3600+450+500=4550mm
 9）工种配合
 a)设备管井的封闭需待设备及管道安装后再进行，个别管道井要待设备调试后再封闭。
 b)凡楼板、墙体及墙上留洞，均需对照有关专业图纸，准确无误后方可施工。钢筋混凝土墙和楼板上所有留洞需预留，不得再打。
 c)卫生间、空调等管道内施工时要防止砂浆残渣和碎砖等杂物掉入，防止堵塞。
1.3 建筑细部具体构造做法
 屋面做法：
 选用刚性防水屋面
 1、40厚的C20细石混凝土，内配4双向钢筋，中矩150，粉平压光。
 2、洒细砂一层，再干铺纸胎油毡一层。
 3、20厚1：3水泥砂浆找平层。
 4、卷材防水层。
 5、20厚1：2.5水泥砂浆找平层。
 6、70厚水泥防水珍珠岩块。
 7、现浇100厚钢筋混凝土屋面板 。
 8、12厚纸筋石灰抹底
楼面做法：        `
 选用水磨石楼面
 1、15厚1：2白水泥白石子(掺有色石子)磨光打蜡。
 2、20 厚1：3 水泥砂浆找平层。
 3、现浇100厚钢筋混凝土楼面板。
 4、12厚纸筋石灰抹底
地面做法：
 选用水磨石地面(彩色水磨石地面)
 1、15厚1：2白水泥白石子(掺有色石子)磨光打蜡。
 2、20 厚1：3 水泥砂浆找平层。
 3、60厚C10混凝土。
 4、100厚碎石或碎砖夯实。
 5、素土夯实。
内墙做法：
 选用混合砂浆粉面
 1、刷(喷)内墙涂料。
 2、10厚1：2水泥石灰砂浆抹面；
 3、15厚1：3水泥石灰砂浆打底；
 4、190厚混凝土空心小砌块。
外墙做法：
 选用白水泥砂浆粉刷墙面
 1、8 厚1：2.5水泥砂浆粉面；
 2、10厚1；3水泥砂浆打底；
墙基防潮：
 采用防水砂浆防潮层
 20厚1：2水泥砂浆掺5%避水浆，位置一般在-0.06标高处
踢脚做法：
 采用水磨石踢脚、台度
 1、10厚1：2水泥白石子磨光打蜡；
 2、12厚1：3水泥砂浆打底。
卫生间做法：
 1、4-厚马赛克，素水泥浆擦缝
 2、3-4厚水泥胶合层
 3、20厚1：3水泥砂浆找平层
 4、素水泥浆结合层一道
 5、80厚钢筋混凝土楼板
女儿墙做法
6厚水泥砂浆罩面
12厚水泥砂浆打底
200厚空斗砖
20厚水泥砂浆找平