一、工程概况

南京龙潭某重机厂B2组团厂房南楼设计

本课题以实际工程为背景，来源于生产实践，属应用型课题。本任务要求设计南京龙潭某重机厂B2组团厂房南楼。工程地点位于南京市龙潭镇。B2组团厂房南楼的占地面积约为52#215;21m，高4层，拟采用钢筋混凝土框架结构，建筑面积约4300m²，设计使用年限为50年，抗震基本设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组。拟建的B2组团建筑场地类别为Ⅲ类建筑场地，地基基础设计等级为丙级。基础形式采用桩基础，桩型可采用钻孔灌注桩或预制桩。本工程建筑结构安全等级为二级，结构类型为多层框架结构，框架的抗震等级为三级。平面轴线尺寸、柱网尺寸及各楼层层高由建筑设计确定。

二、项目研究背景

所要编写的方案是南京龙潭某重机厂B2组团厂房南楼的建筑设计，从课程设计资料中可以初步了解该工程基本的结构形式，安全等级，气象资料和工程地质资料，在设计过程中主要是其计算荷载作用下的结构内力，找出最不利的内力组合，从而选取最安全的结果计算配筋并绘图。

1.建筑设计部分

本课题所需要设计的建筑类型为多层厂房。多层工业厂房的特点：

（1）建筑物占地面积小；

（2）厂房进深较小；

（3）交通运输面积大；

（4）由于多层厂房在楼层上布置设备，受梁板结构经济合理性的制约，厂房柱网尺寸较小，使得厂房的通用性具有相对的局限性；

（5）对楼层上布置荷载大、设备大、振动大的工艺适应性差，且结构计算和构造处理复杂。

根据所提供的总平面图及标准层柱网布置图，进行建筑设计，并完成相应的建筑施工图绘制，包括平面、立面、剖面等几个方面的设计。

1.1平面设计

满足使用功能的需求是确定其平面面积和空间形状的主要依据。可以根据以下方面进行考虑：（1）方便各使用空间之间的联系；（2）符合紧急情况下规范所规定的疏散要求；（3）满足使用高峰时段人流、货流通过所需占用的安全尺度；（4）满足采光、通风等方面的需要。建筑物的平面组合方式有串联式组合、并联式组合、混合式组合。

1.2立面设计

建筑立面设计偏重于对建筑物的各个立面以及其外表面上所有的构件。在设计时要同时综合考虑立面之间的相互协调，特别是相邻立面之间的连续关系，对门窗的大小、比例、位置，以及各种突出物的形状等进行必要的调整。要特别注意以下一些方面：（1）掌握节奏的变化和韵律感（2）注重尺度和比例的协调性（3）掌握虚实的对比和变化（4）注意材料的色彩和质感。并必须严格按照规范要求设计。

1.3剖面设计

剖面图是用剖切平面在建筑平面图的横向或纵向沿建筑物的主要入口，窗洞口，楼梯等位置上将建筑物假想的垂直剖开，然后移去不需要的部分，再把剩余的部分按某一水平方向进行投影而绘制的图形，主要是反映建筑内部层高、层数不同、内外空间比较复杂的部位，这是立面和平面无法表达清楚的。建筑物剖面设计有分层式组合、分段式组合。此剖面设计将采用分层式组合进行设计。

1.4大样图设计

大样图通常是在建筑的平、立、剖面图上，通过引出放大或进一步剖切放大节点的方法，将细部用详图表达清楚。除了构件形状和必要的图例外，构造详图中还应该标明相关的尺寸以及所用的材料、级配、厚度和做法。

2 .结构设计部分

框架结构是指由梁和柱以刚接相连接而成，构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。

现浇框架优点为整体性强、抗震性能好，其缺点是现场施工工作量大、需要大量模板，造成严重的环境污染。装配式的优点是可实现标准化、工业化、机械化生产。因此，施工速度快、效率高。但是由于焊接接头处需预埋连接件，增加用钢量，且整体性较差，抗震能力弱。

2.1 结构布置原则

结构布置包括柱网布置、承重框架的布置以及变形缝的设置。柱网布置应满足生产工艺的要求，满足建筑平面布置的要求，要使结构受力合理，并且应方便施工。承重框架的布置有横向框架承重、纵向框架承重以及纵横向框架混合承重等方案。

变形缝的布置包括伸缩缝、沉降缝和防震缝的布置。

2.2 结构计算

框架结构是一个空间受力体系，分析时有空间分析和简化分析两种方法。空间分析使用软件，利用电算手段计算。但是在初步设计阶段，为确定结构布置方案和构建截面尺寸，还需要采用简化计算估算，虽精确度差，但概念明确，能够直接放映其受力特点，从而判断结构的合理性。简化计算时应合理简化计算单元，选择合理的节点连接方式，确定简化模型，选择合理层高和跨度，计算截面惯性矩并计算符合实际的荷载。通常用分层法和D值法。

2.3 主体结构分析与设计

本建筑物主体结构为四层钢筋混凝土框架结构，平面形状为矩形，框架结构构件截面较小，因此框架结构的承载力和刚度都较低，它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，楼层越高，水平位移越慢，高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力，所以框架结构属于柔性结构，自振周期较长，地震反应较小，经过合理的结构设计可以具有较好的延性性能。

2.4 构件及节点设计

构件及节点设计应保证整个框架结构安全可靠、经济合理且便于施工。此处需主要考虑材料强度，截面尺寸，箍筋，梁柱纵筋在节点区锚固，框架梁与预支楼板的连接构造等问题。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，并考虑柱的二阶效应（由轴向力与柱的挠曲变形所引起的附加弯矩）对柱截面设计的影响程度来确定。在非地震区，框架节点的承载能力一般通过采取适当的构造措施来保证。

2.5 基础设计

本课题采用桩基础，桩型可采用灌注桩或预制桩。预制桩的优点有质量可靠和工期短，钻孔灌注桩在地质情况较复杂时有一定的优势，还可以扩大桩底，增强桩身强度和持力层的承载力。桩基础设计要求：

1. 基础底面积由修正后的地基承载力特征值确定;
2. 基础的高度由柱与基础交按处基础的受冲承载力确定;
3. 基础变阶处的高度由变阶处的受冲承载力确定;
4. 基础的配筋由抗弯计算确定。

2.6 抗震设计

从抗震角度讲选取的结构布置应该满足以下原则:1.结构平面应该力求简单规则，结构的主要抗侧力构件应对称均匀布置，尽量是结构的刚心与质心重合减少地震时的局部应力集中。2.结构的竖向布置应使结构的质量延高度均匀分布，避免刚度突变，并尽可能地降低结构重心，使结构更稳定。3.合理设置变形缝。4.加强屋盖的整体性。5.尽可能做到技术先进，经济合理。

结构设计时也应满足抗震等级要求，并通过D值法或底部剪力法对结构进行抗震计算，使其做到小震不坏，中震可修，大震不倒的基本目标。

主要参考文献

[1] 同济大学，东南大学，西安建筑科技大学，重庆大学合编．房屋建筑学[M]．中国建筑工业出版社，2005

[2] 叶列平编著．混凝土结构（上册）第二版[M]．北京：清华大学出版社，2005．

[3] 东南大学，同济大学，天津大学合编．混凝土结构与砌体结构设计[M]．北京：中国建筑工业出版社，2008．

[4] 陈国兴，樊良本等编著．基础工程学[M]．中国水利水电出版社，2002．

[5] 陈国兴等编著．工程结构抗震设计原理[M]．中国水利水电出版社，2002．

[6] 徐秀丽主编．混凝土框架结构设计[M]．中国建筑工业出版社，2008．

[7] 周果行编著．房屋结构毕业设计指南[M]．中国建筑工业出版社，2004．

[8] 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，2005．

[9] 董军、张伟郁、顾建平编著．土木工程专业毕业设计指南－房屋建筑分册[M]．北京：中国水利水电出版社，2002．

[10] 建筑设计资料集编委会编．建筑设计资料集（8）第二版[M]．北京：中国建筑工业出版社，1996．

[11] 建筑设计资料集编委会编．建筑设计资料集（9）第二版[M]．北京：中国建筑工业出版社，1997．

[12] 陈保胜，陈忠华主编．建筑装饰构造资料集（上、下）[M]．北京：中国建筑工业出版社，1995．

[13] 建筑结构构造资料集编委会编．建筑结构构造资料集（上、下）第二版[M]．北京：中国建筑工业出版社，2009．

[14] 王小红，罗建阳主编．建筑结构CAD-PKPM软件应用[M]．北京：中国建筑工业出版社，2005．

[15] 沈蒲生主编．高层建筑结构设计例题[M]．北京：中国建筑工业出版社，2005．

[16] Grider, A.，Ramirez, J.A. and Yun, Y.M. ”Structural Concrete Design” [M]．Boca Raton: CRC Press LLC, 1999.

相关课本与规范

[17]龙驭球、包世华主编. 结构力学Ⅰ- 基本教程[M]. 北京：高等教育出版社，2006.

[18]龙驭球、包世华主编. 结构力学Ⅱ- 专题教程[M]. 北京：高等教育出版社，2006.

[19]混凝土结构设计规范GB50010-2010 [S]. 北京：中国建筑工业出版社，2011．

[20]建筑抗震设计规范 GB50011-2010. [S]. 北京：中国建筑工业出版社，2010．

[21]建筑地基基础设计规范(GB50007-2011). [S]. 北京：中国建筑工业出版社，2011．

[22]建筑桩基技术规范JGJ94#8212;2008. [S]. 北京：中国建筑工业出版社，2008．

一、研究对象

本毕业设计是实际工程应用课题。工程地点为江苏省南京龙潭，建筑面积约4300m²，跨度21m，共4跨。

二、需要完成的最终成果

根据所提供的设计资料，完成建筑初步方案设计、建筑设计，进行框架结构计算、基础设计计算、构件设计、节点构造设计等，完成建筑和结构的施工图绘制等。

三、本课程要解决的问题

（1）根据设计方案进行结构选型，确定构件尺寸；

（2）作用计算：恒载、楼（层）面荷载、风载、地震作用；

（3）房屋在水平荷载作用下的侧移验算；

（4）房屋在竖向荷载作用下及水平荷载下的内力计算；

（5）内力组合及截面设计：选择一榀框架及一面剪力墙进行设计；

（6）基础计算；

（7）楼梯、雨蓬计算。

结构部分计算：

1．初估梁柱截面尺寸 2. 荷载计算 3. 水平地震作用的侧移验算 4. 风荷载作用下的侧移验算 5. 水平地震作用下横向框架的内力计算 6. 竖向荷载作用下框架的内力计算 7. 框架梁柱配筋 8. 板的配筋计算 9. 楼梯配筋 10.基础的设计及配筋计算

四、采取的研究方法与手段

4.1 建筑方面

根据设计资料和设计要求，确定建筑的平面和立面尺寸，合理选择轴线、进行柱网布置，完成建筑的平面、立面及剖面设计，并绘制相应的建筑施工图。

1、建筑体型选择与平面布置

1) 设计原则

对于建筑造型与平面布置的选择，必须考虑结构因素，以有利于结构受力。平面形状应简单、对称、规则，以减少地震灾害的影响。

2）建筑造型

根据设计原则，本设计采用对称方型结构体系。

3）平面布置

本设计在平面上力求平面对称，对称平面易于保证质量中心与刚度中心重合，避免结构在水平力作用下扭转。

2、立面设计

考虑建筑物整体的几个方面的统一，相邻立面的连接与协调，然后着重分析各立面上墙面的处理、门窗的调整和安排，最后对入口、门廊等进一步进行处理。

3、剖面设计

剖面设计主要分析建筑物各部分应有的高度，建筑层数、建筑空间的组合利用，以及建筑剖面中的结构、构造关系，建筑物的平面和剖面是紧密联系的。

4、确定层高

框架的层高即框架柱的长度可取相应的建筑层高，即取本层楼面至上层楼面的高度，但底层的层高则应取基础顶面到二层楼板顶面之间的距离。

5、楼梯布置

楼梯设计需满足lt;lt;民用建筑设计通则gt;gt;（GB50352-2005）所要求的最小宽度和最大高度，以及相关的坡度等的要求，同时要满足其对防火疏散等的安全需要要求。

6、防火设计

（1）平面布局中的消防问题

(2）疏散设计

a.疏散所需时间

b.疏散楼的位置

(3)疏散楼梯间的防火防烟设计

4.2 结构方面

进行结构布置，选择构件截面尺寸及材料强度等级，并对结构、构件进行设计计算。

1.结构形式：

本设计采用框架结构,高度为4层，平面结构均匀对称，楼屋面板采用现浇钢筋混凝土板，整体性好。结构布置要考虑柱网情况、纵横向跨数和跨度、次梁设置等。

2.柱网布置：

做到柱网平面简单规则，受力合理，同时施工方便。

纵向采用对等不等跨式轴网，横向采用等跨式轴网。 跨度采用15M数列，开间采用6M数列具体进深开间与设计时的平面布置相联系。次梁布置符合最小跨度要求4~6m。

3.结构计算

水平地震结构计算，一般应首先验算控制性尺寸是否满足要求，在有抗震要求的地区，地震时的侧移刚度往往是主要控制因素。计算时一般是先整体，后局部。

（1）结构布置及结构计算简图的确定，确定关键的节点连接和有效长度。

（2）荷载的计算，包括恒载和活载，先计算标准值再乘以相应系数计算设计值。

（3）结构内力计算，考虑结构塑性内力重分布及相关的力学知识。

（4）结构内力组合，对内力加以相应系数进行组合求出最大值作为计算依据。

（5）截面设计和配筋计算，利用计算出的所需钢筋面积进行配筋计算，应照顾施工方便和材料供给方便。

4.抗震设计

主体承重结构按规范要求使用D值法或反弯点法进行承载力计算，并通过框架内力分析进行内力组合，最后对框架进行结构位移计算，包括弹性验算和弹塑性验算。

5.基础设计

（1）场地情况

本厂房建筑场地平坦，无障碍物，经地质文物勘察，地质良好。

（2）基础

基础的设计不仅要使基础在内力或其它因素作用下本身应具有足够的强度、刚度和耐久性外，还要满足地基的设计要求，使地基具有足够的强度和稳定性，并不产生过大的沉降或不均匀沉降。由地基情况及结构形式，该厂房的基础采用桩基础。