某八层商业写字楼建筑结构设计

摘  要

 本建筑为某八层商业写字楼，框架结构，总投资为455万元，建筑面积为6408m2，位于某城市主干道的西北角，耐久年限为50年，结构按7度设防设计，建筑按6度设防设计，结构类型为框架结构，墙体为加气混凝土砌块。
本建筑坐北朝南，分区比较合理，采用大空间办公，采光较好，办公区集中在南边，而会议室和展厅集中于北边，适用于中小型企业、公司租赁。
 建筑柱网尺寸纵向为2.4m和6.6m，横向为4.8m，底层及各层层高均为3.6m。
 二层以上各层能分别独立使用，首层为公共部分，楼梯采用板式楼梯，全部为防火楼梯，基础为桩基础，采用端承桩基础。
 在框架结构计算时，采用底部剪力法计算地震作用，采用弯矩分配法对框架进行分配，在计算过程中对梁的弯矩进行了调幅，对柱的轴力进行了折减。
 对建筑中出现的墙体均直接放在梁上，墙、板的重量传给梁，梁再传给柱，传力路线明确。
关键词：商业写字楼；建筑设计；结构设计；框架结构；桩基础

 绪论

1.1 建筑层次
 现今社会高层建筑得到广泛的应用，在城市中的高层建筑是反映这个城市经济繁荣和社会进步的重要标志。
 建造高层建筑可以获得更多的建筑面积，这样可以部分解决城市用地紧张和地价高涨的问题；建造高层建筑能够提供更多的休闲地面，将这些休闲地面用作绿化和休息场地，有利于美化环境，并带来更充足的日照、采光和通风效果；从城市建设和管理的角度来看，建筑物向高空延伸，可以缩小城市的平面规模等等这些高层建筑的优点使其应用广泛，所以本次设计为高层建筑。
1.2 建筑方案
 本建筑的高宽比H/B小于5，抗震设防烈度为7度，所以选用框架结构体系。框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构，框架形式可灵活布置建筑空间，使用较方便。
 但是随着建筑高度的增加，水平作用使得框架底部梁柱构件的弯矩和剪力显著增加，从而导致梁柱截面尺寸和配筋量增加，到一定程度，将给建筑平面布置和空间处理带来困难，影响建筑空间的正常使用，在材料用量和造价方面也趋于不合理。因此在使用上层数受到限制。
 框架结构抗侧刚度较小，在水平力作用下将产生较大的侧向位移。由于框架构件截面较小，抗侧刚度较小，在强震下结构整体位移都较大，容易发生震害。此外，非结构性破坏如填充墙、建筑装修和设备管道等破坏较严重。因而其主要适用于非抗震区和层数较少的建筑。

建筑设计
 
 建筑设计是在总体规划的前提下，根据任务书的要求综合考虑基地环境，使用功能，结构施工，材料设备，建筑经济及建筑艺术等问题。着重解决建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排，建筑与周围环境，与各种外部条件的协调配合，内部和外表的艺术效果。各个细部的构造方式等。创造出既符合科学性又具有艺术的生产和生活环境。
 建筑设计在整个工程设计中起着主导和先行的作用，除考虑上述各种要求以外，还应考虑建筑与结构，建筑与各种设备等相关技术的综合协调，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，这要求建筑师认真学习和贯彻建筑方针政策，正确学习掌握建筑标准，同时要具有广泛的科学技术知识。
 建筑设计包括总体设计和个体设计两部分。
2.1 使用功能
 2.1.1人体尺度
 人体尺度及人活动所占的空间尺度是确定民用建筑内部各种空间尺度的主要依据。我国中等成年男子的平均身高为1670mm，女子为1560mm。
 在建筑设计中，确定人们活动所需的活动空间，应照顾到不同的性别，年龄，身高的要求，对于不同情况按以下三种考虑：
 ⑴应按较高人体考虑空间尺度，应采用男子人体身高幅度的上限1740mm,另加鞋厚 20mm。
 ⑵应按较高人体考虑空间尺度，应采用女子人体平均身高1560mm,另加鞋厚 20mm。
 ⑶一般建筑内使用空间的尺度应按照我国成年人的平均高度1670mm,及1560mm，另加鞋厚 20mm。
 2.1.2家具、设备尺寸和使用他们所需的必要空间
 房间内的家具设备的尺寸，以及人们使用他们所需的空间尺寸，加上必要的面积，基本上确定了房间内部空间尺寸的大小。
2.2 自然条件
 2.2.1 气象条件
 建设地区的温度、湿度、日照、雨雪、风向、风速等是建筑设计的重要依据，例如：炎热地区的建筑应考虑隔热、通风、遮阳、建筑处理较为开敞；在确定建筑物间距及朝向时，应考虑当地日照情况及主要风向等因素。
 2.2.2 地形、地质及地震烈度
 基地的地形，地质及地震烈度直接影响到房屋的平面组织结构选型、建筑构造处理及建筑体型设计等。
 地震烈度，表示当发生地震时，地面及建筑物遭受破坏的程度。烈度在6度以下时，地震对建筑物影响较小，一般可不考虑抗震措施，9度以上地区，地震破坏力很大，一般应尺量避免在该地区建筑房屋，建筑物抗震设防的重点时7、8、9度地震烈度的地区。
 2.2.3 水文
 水文条件是指地下水位的高低及地下水的性质，直接影响到建筑物基础及地下室。一般应根据地下水位的高低及底下水位性质确定是否在该地区建筑房屋或采用相应的防水和防腐措施。
2.3 技术要求
 设计标准化是实现建筑工业化的前提。因为只有设计标准化，做到构件定型化，使构配件规格，类型少，才有利于大规模采用工厂生产及施工的机械化，从而提高建筑工业化的水平。
 除此以外，建筑设计应遵照国家制定的标准，规范以及各地或各部门颁发的标准执行。如：建筑放火规范，采光设计标准，住宅设计规范等。
2.4 建筑设计文件的深度
 根据国家城乡建设环境保护部门批准试行的《建筑设计文件缩制深度》的规定，现将有关建筑施工图设计文件的编制深度简述如下：
 2.4.1 图纸目录
 先列新绘制的图纸，后列选用的标准图或重复利用图。
 2.4.2 首页（包括设计说明）
 ⑴ 施工图设计依据。
 ⑵ 本3项的相对标高雨总图绝对标高的关系。
 ⑶ 本3项的设计规模和建筑面积。
 ⑷ 用料说明：室外用料作法，如基础以上的墙体的砖标号，砂浆标号，墙身防潮层，地下室防水，屋面，外墙、勒脚、散水、台阶、斜坡等作法，可用文字说明或部分文字说明，部分直接在图上引注或加注索引号。
 ⑸ 特殊要求的作法说明（如屏蔽、放火、防辐射、防尘、防震、防腐蚀、防爆等）。
 ⑹ 对采用新技术、新材料的作法说明。
 ⑺ 门窗表。
 2.4.3 平面图
 ⑴ 纵、横墙，柱、墩，内外门窗位置及编号，门的开启方向，房间名称或编号。轴线编号等。
 ⑵ 柱距（开间）、跨度（进深）尺寸、墙身厚度、柱、墩宽、深和轴线关系尺寸。
 ⑶ 轴线间尺寸，门窗洞口尺寸，分段尺寸，外包尺寸。
 ⑷ 伸缩缝、沉降缝、抗震缝等位置尺寸。
 ⑸ 卫生器具、水池、台、橱、柜、隔断位置。
 ⑹ 电梯、楼梯位置及楼梯上下方向示意及主要尺寸。
 ⑺ 地下室、地坑、地沟、各种平台、阁楼、人孔、墙上留洞位置尺寸与标高，重要设备位置尺寸与标高等。
 ⑻ 铁轨位置，轨距和轴线关系尺寸，吊车型号、吨位、跨距、行驶范围、吊车梯位置，天窗位置及范围。
 ⑼ 阳台、雨蓬、踏步、斜坡、散水、通气竖管、管线、竖井 、烟囱、垃圾道，消防梯，雨水管位置及尺寸。
 ⑽ 室内外地面标高，设计标高、楼层标高（地层地面为±0.000）。
 ⑾ 剖切线及编号（一般只注在底层平面）。
 ⑿ 有关平面墙上节点祥图或祥图索引号。
 ⒀ 指北针（画在底层平面，尽量取上北下南）。
 ⒁ 平面图尺寸和轴线。如系对称平面可省略重复部分尺寸，楼层平面除开间跨度等主要尺寸及轴线号外与底层相同的尺寸可省略。楼层标准层可共用亦平面，但需注明层次及标高。
 ⒂ 根据工程性质及复杂程度，可绘制夹层平面图、高窗平面图、平顶、留洞等局部放大平面图。
 ⒃ 建筑平面图长度较大，可采用分段绘制，并在每各分段平面的右侧绘出整个建筑外轮廓的缩小平面，表示出该段所在部位。
 ⒄ 屋面平面图可适当缩小比例绘制，一般内容有：墙、檐口、檐沟、坡向、坡度、落水口、屋脊（分水线）、变形缝、楼梯间、水箱间、电梯间、天窗、屋面上人孔、室外消防楼梯及其它构筑物、祥图索引号等。
 2.4.4 立面图
 各个方向的立面应绘全，但差异极小，不难推定的立面可以省略，对于内部院落的局部立面，也可附带在相关剖面图上表示，图剖面图未能完全表示时，则需要单独绘出。
 ⑴ 建筑物两端及分段轴线编号。
 ⑵ 女儿墙顶、檐口、柱、伸缩缝、沉降缝、抗震缝、室外扶梯和消防梯、阳台、栏杆、台阶、踏步、花台、雨蓬、线条、勒脚、洞口、门、窗、门口、雨水管、其他装饰构件和粉刷分格线示意图等；外墙的留洞应注尺寸与标高（宽×高×深及关系尺寸）。
 ⑶ 门窗可适当典型示范一些具体形式与分格。在平面图上表示不出的窗编号，应在立面图上标注，平、剖面图未表示出来的窗台高度，应在立面图上分别注明。
 ⑷ 各部分构造、装饰节点祥图索引、用料名称或符号。
 2.4.5 剖面图
 剖面图应选在有楼梯、层高不同、层数不同、内外空间比较复杂，最有代表型的部位，必须充分表达清楚。如局部情况有不同，可绘制局部剖面。
 ⑴ 墙、柱、轴线、轴线编号，并标注其间距尺寸。
 ⑵ 室外地面，地层地（楼）面、地坑、地沟、各层楼板、平顶、屋架、屋顶、出屋顶烟囱、天窗、挡风板、消防梯、檐口、女儿墙、门窗、吊车、吊车架、走道板、梁、铁轨、楼梯、台阶、坡道、散水、防潮层、平台、阳台、雨蓬、留洞、墙裙、踢脚板、雨水管及其他装修等能见的内容。
 ⑶ 高度尺寸。外部尺寸门、窗、洞口（包括洞口上顶和窗台）高度、层间高度、总高度（室外地面至檐口或女儿墙顶）。内部尺寸地坑深度、隔断、留洞口、平台，墙裙等。
 ⑷ 标高。底层地面标高（±0.000）、以上各层楼面平台标高、屋面檐口、女儿墙顶、烟囱顶标高、高出屋面的水箱间、楼梯间、电梯机房顶部标高、室外地面标高、底层以下地下各层标高。
 ⑸ 节点构造祥图索引号。
 2.4.6 地沟平面图
 供水、暖、电气管线的地沟比较简单、内容较少、不致影响建筑平面图的清晰程度时可附带绘于建筑平面图上，否则必须单独绘制地沟平面图。
 ⑴ 描绘建筑平面的墙柱、门洞、主要轴线、轴线编号。
 ⑵ 地沟祥图需注明沟体平面内净宽度、沟底标高、坡度、坡向。采用通用图节点时，需标注索引号，若地沟盖板型号较多者，应做地沟盖板及过梁统计明细表。
 2.4.7 详图
 当上列图纸对有些布局构造、艺术装饰处理未能表示清楚时。应分别绘制祥图。祥图应构造合理，用料作法相宜，位置尺寸准确，交代清楚，方便施工，并编号注明比例，注意与祥图索引号一致，需要时，对特殊节点绘1：1祥图。
 2.4.8 计算工作
 有关采光、视线、音响、防护等建筑物理方面的计算数，应作为技术文件归档，不外发。
2.5 建筑构造
 2.5.1 基础
 A 基础的定义
 在建筑工程中，建筑物与土层直接接触的部分称为基础；支撑建筑物重量的土层叫地基。基础是建筑物的组成部分，它承受者建筑物的全部荷载，并将它们传给地基，而地基则不是建筑物的一部分，它只是承受建筑物荷载的土壤层。
 B 基础的埋深
 室外设计地面至基础底面的垂直距离称为基础的埋置深度，简称基础的埋深。建筑物上部结构荷载的大小，地基土质好坏地下水位的高低，以及土壤冰冻深度等均影响基础的埋深。
 一般要求基础埋置深度的不同，有深基础，浅基础荷部埋基础之分。
 C 桩基础的适用范围
 a 天然地基土质软弱
 若遇天然地基土质软弱，设计天然地基浅基础部满足地基强度或变形的要求，或采用人工加固处理地基不经济或时间不允许时，则可以 采用桩基础。
 B 高层建筑
 高层建筑：尤其超高层建筑设计的一个重要问题是，必须满足地基基础稳定性要求。在地震区，基础埋置深度d(不应小于建筑物高度的1/16，采用浅基础，难以满足要求，只能用桩基础。
 2.5.2 墙
 根据墙体平面上缩处位置的不同，有内墙和外墙之分，外墙又称围护墙，内墙主要是分隔；内墙主要是分隔房间之用；凡沿建筑物段轴方向布置的墙称为横墙，横向外墙称山墙，沿建筑物长轴方向布置的墙称为纵墙，纵墙有内纵墙和外纵墙之分；在一片墙上，窗与窗或窗与门之间的墙称为窗间墙；窗间下部的墙称为下墙又称窗肚墙。
 非承重的隔墙的内墙通常称为隔墙，主要功能是分隔房间。作为隔墙，要求也具有自重轻，隔声及放火等性能。
 砌块隔墙常采用粉煤灰及硅酸盐，加气混凝土，混凝土或水泥煤渣空心砌块等砌筑。墙厚由砌块尺寸而定，由于墙体稳定性较差，亦需对墙身进行加固处理，通常沿墙身竖向和横向配以钢筋。
 2.5.3 墙面装修
 本工程采用水刷石饰面。
 构造及材料配合比1、15厚1：3水泥砂浆打成，2、10厚1：1、2—1、4水泥石渣抹面。
 主要特点及操作要点：材料质感粗，耐久性号，装饰效果佳。施工时，面层用铁抹子压平，待到七成干燥时，用棕刷子粘水洗去表面的水泥浆，使石渣外露骨3左右。
 注：当面层用白水泥，并加入水泥量5%的颜色后，即成彩色水刷石。
 2.5.4 楼板层与地面
 楼板层是多层建筑楼层间的水平分隔构件，它一方面承受着楼板层上的全部静、活荷载，并将这些荷载连同自重传给墙或柱；另一方面还对墙体起着水平支撑作用。帮助墙体抵抗由于风或地震等所产生的水平力，以增强建筑物的整体刚度。
 作为楼板层，还应未人们提供一个美好而舒适的环境，此外，建筑物重的各种水平设备官线，也都安装载楼板层内。
 2.5.4.1 楼板层的设计要求
 为了保证楼板层的结构安全和正常使用，楼板层的设计有如下要求：
 从结构上考虑，楼板层必须具有足够的强度，以确保安全；同时，还应有足够的刚度，使其在荷载作用下的弯曲挠度不超过许可范围。刚度以挠度来控制，通常现浇混凝土的挠度F<l/250¬l/350。
 设计楼板层时，根据不同的使用要求，要考虑隔声，防水，防火等问题。
 在多层或高层建筑中，楼板结构占相当大的比重，要求在楼板层设计时，尽量为建筑工业化创造有利条件
 多层建筑中，楼板层的造价约占建筑造价的20-30%,因此，在楼板层设计时，应力求经济合理。
 2.5.4.2 楼板层的做法
 楼板层的做法：
 瓷砖地面
 找平层水泥砂浆20mm厚
 混凝土板120mm厚
 石灰砂浆粉刷20mm厚
 2.5.4.3 地面构造
 地面构造为：
 水磨石地面
 80厚钢筋混凝土整浇层
 80厚C10级混凝土
 吊顶或粉底
 2.5.4.4 屋面做法
 屋面做法为：
 二毡三油防水层
 冷底子油玛蹄脂二道 
 20mm厚保温层水泥蛭石
 20mm厚水泥砂浆找平层 
 80mm厚钢筋混凝土整浇层 
 吊顶或粉底
 2.5.5 踢脚线
 其重要功能是保护墙面，防止墙面因受外界的碰撞损坏，或在清洗地面时，脏污墙面。
 踢脚线的高度取100mm为施工方便和与地面协调起见，踢脚线的材料基本上与地面材料一致。
 2.5.6 雨蓬
 雨蓬是建筑物入口处位于外门上部用以遮挡雨水，保护外门免受雨水侵害的水平构件，采用混凝土悬臂板
 悬挑长度：大门约为1.8m    侧门约为1.0m
 雨蓬的板面梁作防水砂浆抹面，厚20 mm，为了防止雨水沿墙边渗入墙面，除尽量将过梁或圈梁与雨蓬整浇在一起并作在板的上部外，尚须将防水砂浆抹面沿墙身粉刷到雨蓬面上 200  mm 处，以形成泛水。
 2.5.7 楼梯
 本工程采用现浇钢筋混凝土板式楼梯，开间4.2m,进深8.4m。
楼板段作为一块整板，斜搁在梯段的平台梁上，梯段跨度为3.6。踏步300mm,踏高150mm。
 栏杆采用钢管，扶手采用木扶手。
 2.5.8 台阶
 室外台阶的平台与室内地坪的高差为50mm,表面内外稍微倾斜，以免雨水流向室内。
 2.5.9 电梯
 电梯由轿箱，电梯井道及运载设备等三部分组成构成：电梯轿箱应造型美观，经久耐用，轿箱采用金属框架结构，内部用光洁有色钢板壁或有色钢板壁面，花格钢板地面，萤光灯局部照明以及不锈钢，操纵板。入口处则采用钢材或坚硬铝材制成的电梯门槛。
 电梯井道设计必须考虑防火要求，井道四周，应为防火结构，同时当井道内超过两部电梯时，需用防火围护结构予以隔开。
 2.5.10 屋顶
 2.5.10.1 屋顶设计要求
 屋顶设计要求应从功能、结构、建筑艺术三方面考虑。
 ⑴ 功能要求
 屋顶是建筑物的维护结构，应能抵抗自然界各种恶劣环境的影响。首先是能抵抗风雪雨霜的侵袭，其中雨水对雨水的威胁最大，故防水是屋顶设计的核心。在房屋建筑中，屋顶漏水非常普通，其中原因是多方面的。
 ⑵ 结构要求
 屋顶不仅是房屋的维护结构，也是房屋的承重结构。所以屋顶结构应有足够的强度和刚度，作到安全可靠，并因防止因结构变形防水开裂漏水。
 ⑶ 建筑艺术要求
 屋顶的形式对建筑的造型有重要的影响。变化多样的屋顶外形，装修精美的屋顶细部，是传统建筑的重要特征之一。在现代建筑中，如何处理好屋顶和细部也是设计不可忽视的重要内容。
 2.5.10.2 排水方式
 采用无组织排水，排水方案为女儿墙外排水。 某八层商业写字楼建筑结构设计(一)......