教學樓建筑設計
成教學院教學樓建筑設計
1.1 設計基本資料
1.1.1工程概況
工程名稱： 成教學院教學樓；
工程環境： 本工程位于徐州市南郊；
建筑類別： 丙類；
設計使用年限： 50年；
地面粗糙度： C類；
抗震等級： 三級；
設防烈度： 7度，第一組別，設計地震基本加速度值為0.1g；
結構重要性系數： 1.0
原始設計資料
（一）氣象資料
徐州市自然條件及氣候條件：
年平均溫度 14.2℃
最熱月平均氣溫 31.6℃
最高氣溫 40.6℃
最冷月平均氣溫 -4.1℃
最低氣溫 -22.6℃
土壤凍結最大深度 24cm
年平均降雨量 869.9cm
日最大降雨量 213.0cm
相對濕度 平均71%（冬季61%，夏季70%）
主導風向 全年主導風向為偏東風
平均風速 3m/s
最大風速 19.3m/s
基本風壓值 0.35KN/m2
夏季平均風速折算成距地面2m處數值： 2.1m/s
積雪最大厚度 24cm
基本雪壓 0.35 KN/m2
（二）基本地形及地質水文資料
（1）氣候：具有大陸性氣候特點，屬溫帶氣候，四季分明，雨量充沛。
（2）氣象要素：風向常年以東南風最多，東北風較少，夏季主導風向為東南風。年平均風速3m/s，最大風速18m/s；年平均溫度14攝氏度左右，最熱月為七月，月平均27攝氏度左右，最冷月為一月，月平均-4.1攝氏度。日極端最高溫度40.6攝氏度，日極端最低-22.6攝氏度；年平均結冰期為2個月，從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，一小時最大降雨量75.7毫米。年降雨量以7-8月最多，占全年的60%。
（3）工程地質：對建筑物有較大影響的是第四紀地層，本工程地質條件能滿足一般建筑物的要求，到需注意沖溝、巖脈，建筑物總平面布置應盡量避開，以免導致建筑物傾斜、拉裂。
粘土、亞粘土地基承載力R=1.2-1.5kg/
強風化片麻巖地基承載力R=2.5-3kg/
本工程地基土體的平均容重取18.0kg/；粘土的孔隙比及液性指數均大于0.85 ；地基承載力標準值取220KN/。
（4）水文地質：本地區地下水靠天然降水補給，地下水由東、東南向西、西北方向流動，與地形坡度一致。
（5）地震工程地質：地質運動以斷裂運動為主，褶皺運動為輔，斷層裂縫較多，老的斷層有三條：嶧山斷層、張范斷層、花石溝斷層。在斷層內有活動跡象，地殼運動比較活躍，尤其是花石溝斷層比較明顯，裂隙地面可見。根據有關方面分析：雖然斷層較多，但斷層并無應力積聚條件，故歷史上從未發生過較大地震（最大三級），國家地震局和省地質局確定為7度設防區。
1.2 建筑設計說明
1.2.1 設計概要
本設計是教學樓，應根據建筑使用性質、建設規模與標準的不同，確定各類用房。一般由辦公用房、公共用房和服務用房等組成。辦公樓內各種房間的具體設置、層次和位置，應根據使用要求和具體條件確定。辦公建筑應根據使用要求，結合基地面積、結構選型等情況按建筑模數確定開間和進深，并為今后改造和靈活分隔創造條件，故本建筑選取開間為7.2m，進深為7.5m。
（1）房間使用面積、形狀、大小的確定
一個房間使用面積基本包括：家具、設備所占的面積；人們使用家具、設備所占活動面積；以及行走、交通所需的面積。
充分利用框架結構的優越性，并考慮到柱網布置的要求，教室的開間取為7.2m，進深為7.5m，廁所對稱的布置在建筑朝向較差的一面，距最遠的房間20m，并設置公用的前室，前室內置兩個洗手盆。廁所有不向鄰室對流的直接自然風和天然采光，衛生潔具數量按《規范》要求：男廁所每40人設一具大便器，每30人設一具小便器，女廁所每20人設一具大便器，每40人設一具洗手盆。
（2）門窗大小及位置的確定
教室門洞口寬不應小于1000mm，高不應低于2m，根據人流的多少和搬進房間設備的大小取門寬為1000mm，開啟方向朝房間內側；走道兩端的門采用等寬雙扇門，大廳的門采用三個雙扇雙向彈簧門。
（3）窗的大小以及位置的確定
房間中的窗大小和位置的確定，主要是考慮到室內采光和通風的要求。本次設計中，教室的窗戶，考慮《規范》要求窗地比≥1：6，窗寬取為2400mm，高度取為2000mm。廁所內開窗高2400m，并配置機械通風設備。
（4）交通聯系部分的平面設計
一幢建筑物除了有滿足各種使用功能的房間以外，還需要有把各個使用房間及室內外有機聯系起來的交通聯系部分，以保證使用便利和安全疏散。在多層建筑中，樓梯是必不可少的一部分，是樓層人流疏散的必經之路，樓梯的數量、位置及形式應滿足使用方便和安全疏散的要求，注重建筑環境空間的藝術效果。
設計樓梯時，還應使其符合《建筑設計防火規范》、《民用建筑設計通則》和其他有關單項建筑設計規范的規定。考慮防火要求，多層建筑應設封閉樓梯間，且應靠外墻設置，能直接天然采光和自然通風，樓梯的門是可以阻擋煙氣入侵的雙向彈簧門。考慮結構樓梯平面形式的選用，主要依據其使用性質和重要程度來決定。
樓梯是多層房屋中的重要組成部分。樓梯的平面布置、踏步尺寸、欄桿形式等由建筑設計確定。
樓梯常見型式：板式樓梯、梁式樓梯。梁式樓梯梯段板較薄，可以節省材料。梁式樓梯由踏步板、斜梁、平臺板及平臺梁組成。踏步板支承在斜梁上，斜梁再支承在平臺梁上。作用于樓梯上的荷載先由踏步板傳給斜梁，再由斜梁傳至平臺梁。當梯段板較長時，梁式樓梯較為經濟，因而廣泛用于辦公樓、教學樓等建筑中，但這種樓梯施工復雜，外觀也顯得比較笨重。
板式樓梯具有下表面平整，施工支模方便，外觀比較輕巧的優點，是一種斜放的板，板端支承在平臺梁上。作用于梯段上的荷載直接傳至平臺梁。當梯段跨度較小（一般在3m以內）時，采用板式樓梯較為合適。但其斜板較厚，為跨度的1/25-1/30。
本設計主入口選取現澆板板式三跑樓梯，A樓和B樓的樓梯選用板式雙跑樓。作為主要交通用的樓梯梯段凈寬應根據樓梯使用過程中人流股數確定，一般按每股人流寬度0.55m+0～0.15m計算，并不應少于兩股人流。樓梯平臺部位的凈高不應小于2m，樓梯梯段部位的凈高不應小于2.2m樓梯梯段凈高為自踏步前緣線量至直上方凸出物下緣間的鉛垂高度。樓梯坡度的選擇要從攀登效率，、節省空間、便于人流疏散等方面考慮。因而本建筑樓梯踏步高度選用150mm,踏面選用300mm。
走廊作為水平的交通聯系其主要功能是連接同一層內的各個房間、樓梯、門廳等，以解決建筑物中水平聯系和疏散的問題，要求其寬度滿足人流通暢和建筑防火的要求。
按《規范》要求，雙面布房且大于40m的走道的最小凈寬為1.8m，考慮到柱截面尺寸和基礎布置，適當放大取走道寬3.0m，凈寬2.40m，可讓三人并行通過。
1.2.2 建筑立面剖面設計
立面設計是在滿足房間的使用要求和技術經濟條件下，運用建筑造型和立面構圖的一些規律，結合平面的內部空間組合進行的。進行立面設計設計時要考慮房屋的內部空間關系，相鄰立面的協調，各立面墻面的處理和門窗安排，滿足立面形式美觀要求，同時還應考慮各入口，雨篷等細部構件的處理。
考慮設計的是教學樓，立面盡量簡潔，大方。在建筑的南立面一二層采用通長的玻璃幕墻，其余采用橫向分隔條裝飾。
建筑剖面考慮的是建筑物各部分高度，建筑層數和空間結構體系。確定房間凈高時，主要考慮房間的使用性質，室內采光通風及設備設置和結構類型。綜合考慮這些因素，取房間層高為3.6m。
1.2.3裝飾
在裝飾上不追求豪華，重視材質，崇尚自然，和諧，突出重點，創造出與建筑物身份相稱的樸實、典雅。外墻為褐色的馬賽克，配上白色的塑鋼窗。室內采用彩色水磨石地面，在衛生間內采用地磚防水樓面。
1.2.4抗震設計
《建筑抗震設計規范》規定，抗震設防烈度為6度及以上地區的建筑，必須進行抗震設計。徐州地區抗震設防烈度為7度，必須進行抗震設防。
建筑根據其使用功能的重要性分為甲類、乙類、丙類、丁四個抗震設防類別。甲類建筑應屬于重大建筑工程和地震時可能發生嚴重次生災害的建筑；乙類建筑應屬于地震時使用功能不能中斷或需要盡快恢復的建筑；丙類建筑應屬于除甲、乙、丁類以外的一般建筑，丁類建筑應屬于抗震次要建筑。本工程的抗震設防類別為丙類。丙類建筑，地震作用和抗震措施均應符合本地區抗震設防的要求。丙類建筑的抗震等級應按表6.1.2確定，本設計屬于框架結構，7度設防，高度小于30m，所以為三級框架。
防震逢的最小寬度應符合下列要求：
（1）框架結構房屋的防震縫寬度，當高度不超過15m時可采用70mm；超過15m時，6度、7度、8度和9相應每增加高度5m、4m、3m和2m，宜增加寬度20mm。
（2）防震縫兩側結構類型不同時，宜按需要較寬防震縫的結構類型和較低房屋高度確定。
1.2.5樓梯的設計
樓梯平面形式的選用，主要依據其使用性質和重要程度來決定。直跑樓梯具有方向單一，貫通空間的特點，雙分平行樓梯和雙分轉角樓梯則是均衡對稱的形式，典雅莊重。雙跑樓梯、三跑樓梯一般用于不對稱的平面布局，既可用于主要樓梯，也可用在次要部位作為輔助性質的樓梯。人流疏散量大的建筑常采用交叉樓梯和剪刀樓梯的形式，不僅有利于人流疏散，還可達到有效利用空間的效果。其它形式的樓梯，如：弧形梯、螺旋樓梯的使用，可以增加建筑空間的輕松活潑的感覺。
梯段凈高（H）一般應大于人體上肢伸直向上，手指觸到頂棚的距離。梯段凈高應當以踏步前緣處到頂棚垂直線凈高度計算。考慮行人肩扛物品的實際需要，防止行進中碰頭產生壓抑感，樓梯梯段凈高不小于2200mm，平臺部分的凈高應不小于2000mm。梯段的起始、終了踏步的前緣與頂部凸出物內邊緣的水平距離應不小于300mm。
為了適用和安全，每個梯段踏步一般不超過18步，也不應小于3步。梯段坡度的選擇要從攀登效率、節約空間、便于人流疏散等方面考慮。一般在人流量大、安全標準較高或面積充裕的場所，其坡度可較平緩，適宜坡度30度左右。僅供少數人使用或不經常使用的輔助樓梯則允許坡度較陡（不宜超過38度）。計算踏步高度和寬度的一般公式：
r:踏步高度；g:踏步寬度；600mm：婦女、兒童平均踏步長度。本工程的踏步高度為150mm，踏步寬度300mm。作為主要交通用的樓梯梯段凈寬應根據樓梯使用過程中人流股數確定，一般按每股人流寬度為0.55+(0-0.15)m計算，并不應少于兩股人流。（0-0.15m為人流在行進中人體的擺幅，公共建筑人流眾多應取上限值）
樓梯平臺包括樓層平臺和中間平臺兩部分。中間平臺形狀可變化多樣，除滿足樓梯間藝術需要外，還要適應不同功能及步伐規律所需尺寸要求。樓層平臺：除開放樓梯外，封閉樓梯和防火樓梯，其樓層平臺深度應與中間平臺深度一致。
本工程樓梯的確定：本工程中采用兩部雙跑樓梯，一部三跑樓梯。
1.2.6關于防火的設計
玻璃幕墻的要求：
玻璃幕墻的窗間墻、窗檻墻等填充墻的材料應用非燃燒材料。如外墻面采用耐火極限不低于1小時的非燃燒體時，其墻內填充材料可采用難燃燒材料。無窗間墻和窗檻墻的玻璃幕墻，應在每層樓板外沿設置不低于80cm的實體群墻或在玻璃幕墻內側每層設自動噴水保護，其噴頭間距不宜大于2m。
疏散樓梯是安全疏散道路中一個主要組成部分，應設明顯指示標志，并宜布置在易于尋找的位置。但電梯不能作為疏散樓梯用。疏散樓梯的多少，可按寬度指標結合疏散路線的距離及安全出口的數目確定。
防火門：防火門分為甲、乙、丙三級，其耐火極限分別為1.2h、0.9h、0.6h。防火門應為向疏散方向開啟的平開門，并在關閉后應能從任何一側手動開啟。用于疏散走道和樓梯間的防火門，還應具有順序關閉的功能。
1.2.7細部構造總說明
1）勒腳：
勒腳是墻身接近室外地面的部分，一般情況下，其高度為室內地坪與室外地面的高差部分。它起著保護墻身和增加建筑物立面美觀的作用。由于它容易受到外界的碰撞和雨、雪的侵蝕，遭到破壞，同時地表水和地下水的毛細作用所形成的地潮也會造成對勒腳部位的侵蝕。所以，在構造上必須采取相應的防護措施。
勒腳防潮層：分為水平防潮層和垂直防潮層。當室內地坪出現高差或室內地坪低于室外地面時，要同時設置水平防潮層和垂直防潮層。
本工程只設水平防潮層。水平防潮層根據材料的不同，一般有油氈防潮層、防水砂漿防潮層、配筋細石混凝土防潮層。
油氈防潮層具有一定的韌性、延伸性和良好的防潮性。由于油氈層降低了上下砌體之間的粘結力，且降低了砌體的整體性，對抗震不利，目前已少用。
砂漿防潮層是在需要設置防潮層的位置鋪設防水砂漿。防水砂漿能克服油氈防潮層的缺點，但由于砂漿系脆性材料，易開裂。故不適于地基會產生微小變形的建筑中。
為了提高防潮層的抗裂性能，常采用60mm厚的配筋細石混凝土防潮層。工程中常在標高-0.06m處設防潮層。
2）散水
為保護墻基不受雨水的侵蝕，常在外墻四周將地面做成向外傾斜的坡面，以使將屋面水排至遠處，這一坡面稱散水。散水坡度約3%-5%，寬一般為600mm-1000mm，縱向每隔10米做一道伸縮縫，散水與外墻設20寬縫，其縫內均填瀝青砂漿。當屋面排水方式為自由落水時，要求其寬度較出檐多200mm，一般雨水較多地區多做成明溝，干燥地區多做成散水。本工程做散水，寬度600mm，坡度3%，做法詳見施工說明。
4）樓地面工程
（1）內地面混凝土墊層酌情設置縱橫縫（平頭縫），細石混凝土地面面層設置分格縫，分格縫與墊層縮縫對齊，縫寬20mm，內填瀝青瑪蹄諦脂。
（2）澆水磨石樓地面面層應分格，除特殊注明外，一般普通水磨石面層用厚玻璃條分隔；彩色水磨石面層用2厚銅條分格，分格大小酌情處理。
（3）室內經常有水房間（包括室外陽臺）應設地漏，樓地面用1：2.5水泥砂漿（摻3%防水粉）作不小于1%排水坡度坡向地漏，最薄處為20厚，地面最高點標高低于同層房間地面標高20。
（4）特殊注明外，門外踏步、坡道的混凝土墊層厚度做法同地面。
（5）建筑電纜井、管道井每層在樓板處做法按結構整鋪鋼筋，待管道安裝后用同樣標號混凝土封閉。
5）屋面工程
（1）屋面防水等級為二級，具體做法詳見《施工說明》（蘇J9501）
（2）基層與突出屋面結構（女兒墻、墻、變形縫、管道、天溝、檐口）的轉角處水泥砂漿粉刷均做成圓弧或圓角。
（3）凡管道穿屋面等屋面留洞孔位置須檢查核實后再做防水材料，避免做防水材料后再鑿洞。
（4）高屋面雨水排至低屋面時，應在雨水管下方屋面鋪放一塊490×490×30細石混凝土板保護。
6）門窗工程
a)在生產加工門、窗之前，應對門窗洞口進行實測。
b)玻璃幕墻由業主確定專業廠家，由廠家提供圖紙，經業主及設計部門認可后方可施工。玻璃幕墻的安裝和施工應嚴格遵守超現行的玻璃幕墻工程技術的要求。
c)玻璃幕墻的物理性能、風壓變形性能、雨水滲透性能、空氣滲透性能和保溫性能應符合現行的等級要求。玻璃幕墻在鋼筋混凝土結構面上的鐵件須預埋，不得后打，不可使用膨脹螺栓。
d)門窗安裝前預埋在墻或柱內的木、鐵構件應做防腐、防銹處理。
7）油漆構件防腐、防銹工程
a)所有埋入混凝土及砌塊中的木質構件均須做好防腐處理，滿涂焦油一道。屋面架空硬木版須經防蟲、防腐處理后方可使用，面刷酚酞清漆。
b)所有埋入混凝土中的金屬構件須先除銹，刷防銹漆餓二道；所有露明金屬構件（不銹鋼構件除外），均須先除銹刷防銹漆一道，再刷油漆二道。
c)所有室內木質門窗均需打膩子，磨退后刷底漆一道，再刷調和漆二道。
8）基礎工程
根據現行《建筑地基基礎設計規范》和地基損壞造成建筑物破壞后果（危及人的生命、造成經濟損失和社會影響及修復的可能性）的嚴重性，將基礎分為三個安全等級：一級、二級、三級。本設計基礎的安全等級為二級，對應于破壞后產生嚴重的后果，建筑類型為一般工業與民用建筑。 基礎按剛度分可分為：剛性基礎和柔性基礎；按構造分類可分為：獨立基礎、條形基礎、筏板基礎、箱形基礎和殼體基礎。
其中，獨立基礎是柱基礎中最常用和最經濟的型式。本工程采用獨立基礎。
基礎埋置深度的選擇應考慮：
1.建筑物結構條件和場地環境條件。
在保證建筑物基礎安全穩定，耐久使用的前提下，應盡量淺埋，以便節省投資，方便施工。某些建筑物需要具備一定的使用功能或宜采用某種基礎形式，這些要求常成為其基礎埋深的先決條件。結構物荷載大小和性質不同，對地基的要求也不同，因而會影響基礎埋置深度的選擇。為了保護基礎不受人類和生物活動的影響，基礎宜埋置在地表以下，其最小埋深為0.5m ，且基礎頂面宜低于室外設計地面0.1m，同時有要便于周圍排水溝的布置。
2.工程地質條件
3.水文地質條件
選擇基礎埋深時應注意地下水的埋藏條件和動態。
1.地基凍融條件。
《規范》規定所考慮的因素：
2.建筑物的用途，有無地下室、設備基礎和地下設施、基礎的形式和構造。
3.作用在地基上的荷載大小和性質。
4.工程地質和水文地質條件。
5.相鄰建筑物的基礎埋深。
6.地基土凍脹和融陷的影響。
綜合以上因素：本設計初選基礎頂面到室外地面的距離為500mm，室內外高差為450mm,則底層柱高=3600+450+500=4550mm
9）工種配合
a)設備管井的封閉需待設備及管道安裝后再進行，個別管道井要待設備調試后再封閉。
b)凡樓板、墻體及墻上留洞，均需對照有關專業圖紙，準確無誤后方可施工。鋼筋混凝土墻和樓板上所有留洞需預留，不得再打。
c)衛生間、空調等管道內施工時要防止砂漿殘渣和碎磚等雜物掉入，防止堵塞。
1.3 建筑細部具體構造做法
屋面做法：
選用剛性防水屋面
1、40厚的C20細石混凝土，內配4雙向鋼筋，中矩150，粉平壓光。
2、灑細砂一層，再干鋪紙胎油氈一層。
3、20厚1：3水泥砂漿找平層。
4、卷材防水層。
5、20厚1：2.5水泥砂漿找平層。
6、70厚水泥防水珍珠巖塊。
7、現澆100厚鋼筋混凝土屋面板 。
8、12厚紙筋石灰抹底
樓面做法： `
選用水磨石樓面
1、15厚1：2白水泥白石子(摻有色石子)磨光打蠟。
2、20 厚1：3 水泥砂漿找平層。
3、現澆100厚鋼筋混凝土樓面板。
4、12厚紙筋石灰抹底
地面做法：
選用水磨石地面(彩色水磨石地面)
1、15厚1：2白水泥白石子(摻有色石子)磨光打蠟。
2、20 厚1：3 水泥砂漿找平層。
3、60厚C10混凝土。
4、100厚碎石或碎磚實。
5、素土實。
內墻做法：
選用混合砂漿粉面
1、刷(噴)內墻涂料。
2、10厚1：2水泥石灰砂漿抹面；
3、15厚1：3水泥石灰砂漿打底；
4、190厚混凝土空心小砌塊。
外墻做法：
選用白水泥砂漿粉刷墻面
1、8 厚1：2.5水泥砂漿粉面；
2、10厚1；3水泥砂漿打底；
墻基防潮：
采用防水砂漿防潮層
20厚1：2水泥砂漿摻5%避水漿，位置一般在-0.06標高處
踢腳做法：
采用水磨石踢腳、臺度
1、10厚1：2水泥白石子磨光打蠟；
2、12厚1：3水泥砂漿打底。
衛生間做法：
1、4-厚馬賽克，素水泥漿擦縫
2、3-4厚水泥膠合層
3、20厚1：3水泥砂漿找平層
4、素水泥漿結合層一道
5、80厚鋼筋混凝土樓板
女兒墻做法
6厚水泥砂漿罩面
12厚水泥砂漿打底
200厚空斗磚
20厚水泥砂漿找平
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