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    土木工程实验楼毕业设计文献综述

    资料分类:土木工程毕业设计 - 毕业设计开题报告 | 发布形式:资料共享 | 更新时间:2017-11-04 显示全部楼层

      一、前言
      这次毕业设计的题目是《实验楼》。此实验楼主要用与学生上课,上机,做实验以及教师教学与办公使用。所以该建筑采用单走廊建筑形式和钢筋混凝土框架结构类型。采用单走廊建筑形式,可以降低相互间的干扰;采用钢筋混凝土框架结构类型,主要是因为施工简单而且房间的布置较灵活,适合实验楼的功能使用。从学校建筑的使用上来说,建筑不宜过高,因此,将此实验楼设计成五层,使整个建筑层高控制在20米以内。建筑1-2层为实验室和普通的教室以及图书馆。因为1层的实验室内有大型的设备,所以为了搬运方便,把此类实验室设在低层。3层的功能主要为总成实验室和普通教室以及学术报告厅。4-5层主要是教室和办公室所在,也有一些实验室。本实验楼的设计为下文中所说的基础课实验楼。所查阅文献的主要范围包括建筑功能与建筑形式,建筑结构等内容。
      二、建筑形式与建筑功能
      (1)对大学实验楼设计的认识
      通过对一些资料的阅读,自己对大学实验楼设计时的要求以及布局和功能分区特点有了一些感性的认识,补充了建筑知识方面的欠缺。以下是在阅读资料时对实验楼设计认识较深的一些知识。
      1)等学校基础课实验楼示范中心建设标准》关于建筑方面的要求:
      ①、实验室人均占有实际使用面积至少2.5平方米
      ②、实验室房间高度不低于2.5米,地面防滑、耐磨,地面和墙面要有耐腐蚀的特殊需要。
      ③、房屋无破损、无危漏隐患,需防振的要原理振动源。实验台、柜、桌、椅无破损、符合规范标准。
      ④、实验室通风良好。根据实验要求需控温控湿的实验室,温度保持在16 ?C -6?C,湿度保持在60%左右。
      ⑤、实验室照明良好,桌面光照应达到150LX以上。水、电、气管道、网络走线布局安全、合理、符合国家规范。噪音一般低于55分贝〔机械设备可低于
      70分贝)。
      ⑥、中心要根据国家有关部门的规定有防火、防盗、防爆、防破坏基本设备和措施。高压容器、易燃、易爆、有毒等物品要按国家有关规定合理存放,专人管理。使用放射性同位素和有害射线的要有许可证。有三废处理措施,符合环保要求。
      ⑦、中心教学环境清洁、整齐、卫生,避免师生在实验过程中的交叉感染
      2)实验室根据使用性质分为教学及科研两类。由于大学学科齐全,实验室的种类也几乎包括各种学科的内容。目前来看,一般说我国高校实验室设置大体可分为两类:
      对于基础课,设立基础课实验室。如基础物理实验室、基础化学实验室、普通生物实验室等。这种基础实验室,着重于对学生进行基本理论和基本技能的培养。这样的实验室是一室多用和一室多能的,和公共基础课实验室一样,可以向全校开放。视其规模大小,可以分设为一、二、三室。
      对于专业课,设立专业性研究实验室,并根据需要由学校加大投资力度,逐渐建成重点学科实验室。如电子技术实验室、物化实验室、遗传学实验室、微生物实验室、分析化学实验室等。此种实验室可以供学生做专业实验及一些综合性的设计和验证性实验,也可以作为研究生和教师进行科研项目研究用实验室。
      3)基础实验楼的布局方式有三种:全校合一式、分组布局式、综合布局式。
      ①、全校合一式
      全校合一式,是将全校所有专业的基础实验室部分综合成一栋大的建筑。当各学科之间的实验室安排适当,对使用没有造成干扰的时候,全面的集中将是一种高效的形式,它可以使相关专业的空间得到连续,不会造成中断,也便于管
      理和资源共享。而且,集中式的建筑会带来建筑规模的增大,对于创造大尺度的
      统一的校园空间是有好处的。但是它会带来技术处理上的难度,同时也可能造成
      造价的上升.
      目前各地的新建的大学校园的基础实验楼很多采用这种形式,特别是对于校
      园规模不大,实验楼的面积不多的情况下。
      ②、分组布局式
      分组布局式,是将基础实验楼按照不同的学科类型,组合成几个组团,在将组团与组团联系起来形成连续的基础实验楼群,形成一个集中的公共实验区。既可很好的避免相互的干扰,同时联系也很方便。分组布局式一般常见于规模较大的综合性大学。
      ③、混合布局式
      混合布局式,是将小体量的若干学科实验楼与相对应的教学和办公楼结合的布局形式。这种布局多用于个别专业的空间与众不同,对其他专业空间则可集中设置。
      4)实验楼的平面类型
      基础实验楼建筑平面类型通常分为:单走廊平面、双走廊平面、单元组合平面。
      单走廊平面为实验建筑中最常见的平面形式,一般为中间走廊,两侧布置实验室、办公室、准备室等。这种形式体型简洁,便于施工,造价较低,易于布置管道,特别适宜于利用自然通风、采光的普通实验室。但走道过长是时,交通噪声会有一定的影响。因外墙面较多,故不宜于作空调、洁净要求较高的实验室。
      双走廊平面是在单走廊平面基础上,加大进深,两侧布置实验室、研究室,中间不止特殊实验室。同时,由于建筑物加大了进深,可以节约用地,建筑物内管网也易于集中,各实验室间交通相对缩短。它的特殊形式是环行走廊,有利于发生事故时人流疏散。
      单元组合平面是为适应实验室发展需要,有利于提高实验建筑灵活性所采取的另一种布置方式,它有利于实验室及其管网的相对集中。实验楼扩建时,可以根据实验需要增加若干个单元,而不影响建筑的完整体形。
      以上实验楼建筑平面类型如下图所示:
      (2)建筑功能的布局论述
      建筑设计首先要满足建筑功能的需求,因为人们的生产和生活活动所需要的良好环境,是建筑设计的首要任务。例如设计学校,首先要满足教学活动的需要,教室设置应做到合理布局,使各类活动有序进行、动静分离、互不干扰:教学区应有便利的交通联系和良好的采光及通风条件,同时还要合理安排学生的课外和体育活动空间以及教师的办公室、卫生设备、储藏空间等等。又如工业厂房,首先应该适应生产流程的安排,合理布置各类生产和生活、办公及仓储等用房,使得人流、物流能方便有效运行,同时还要达到安全、节能等各项标准。因此,满足人们对各类建筑的不同的使用要求,即为建筑功能要求。但是,各类房屋的建筑功能不是一成不变的,它随着人类社会的不断发展和人们物质文化生活水平的不断提高而有不同的内容和要求。
      不同的使用功能要求不同的建筑空间,处理好建筑功能和建筑空间的关系,并选择合理的结构体系,就自然形成建筑的外形。建筑设计师应该在这个基础上,根据建筑构图原理,进行艺术加工,发挥建筑结构自身具有美学价值的因素,并利用它来构成艺术形象。这样就可以使建筑最终达到实用、经济和美观的目的。结构是构成建筑艺术形象的重要因素,结构本身富有美学表现力。为了达到安全与坚固的目的,各种结构体系都是由构件按一定的规律组成的,这种规律性的东西本身就具有装饰效果。建筑师必须注意发挥这种表现力在建筑设计中不求建筑自身形体的美,专靠附贴式装饰,堆砌贵重的装修材料,这只能给人以虚假、庸俗的感觉,达不到真实的美的效果,既浪费了人力和物力,又不坚固耐久。
      所谓自然的显示结构,不是说结构就是美,而是要袒露具有美学价值的因素,经过建筑设计师的艺术加工,来达到表现建筑美的目的,而不是简单的表现结构本身。
      (3)建筑形式的论述
      根据结构的受力和构造特点,建筑结构可分为以下几种主要类型:
      1)混合结构形式
      混合结构的楼、屋盖一般采用钢筋混凝土结构构件,而墙体及基础等采用砌体结构,“混合”之名即由此而得。
      2)排架结构形式
      排架结构的承重体系是屋面横梁(屋架或屋面大梁)和柱及基础,主要用于单层工业厂房。屋面横梁与柱的顶端铰接,柱的下端与基础顶面固接。在排架结构中一榀榀排架之间在垂直和水平方向都需要选择合适的地方来添加支撑构件,以增加其水平刚度,而且在建筑物两端的山墙部位,还应添加抗风柱,这使得排架建筑物的轴线定位与一般建筑物都不同。但排架能够承受大型的起重设备运行时所产生的动荷载,因此排架结构常用于重型的单层厂房。
      3)框架结构形式
      框架结构由横梁和柱及基础组成主要承重体系。框架横梁与框架柱为刚性连接,形成整体刚架;底层柱脚也与基础顶面固接。通过合理设计,框架可以成为耗能能力强、变形能力大的延性框架。梁、柱都是线形构件, 惯性矩小,因此框架结构的侧向刚度比较小。用于比较高的建筑时,需要截面尺寸大的梁柱才能满足侧向刚度的要求,减小了有效使用空间,造成材料浪费。因此,框架结构不适用于高度很大的房屋建筑。
      框架结构的填充墙宜选用轻质墙体,以减轻结构自重。
      4)剪力墙结构
      纵横布置的成片钢筋混凝土墙体称为剪力墙,剪力墙的高度往往从基础到屋顶,宽度可以是房屋的全宽。剪力墙与钢筋混凝土楼、屋盖整体连接,形成剪力墙结构。
      剪力墙结构采用现浇钢筋混凝土,整体性好,承载力及侧向刚度大。合理设计的延性剪力墙具有良好的抗震性能。剪力墙结构的适用高度范围大,多层及30-40层都可应用。在剪力墙内配置钢骨,成为钢骨混凝土剪力墙,可以改善剪力墙的抗震性能。剪力墙结构平面布置不灵活,空间局限,结构自重大。沿高度方向,剪力墙宜连续布置,避免刚性突变。
      5)其他形式的结构
      除上述形式的结构外,在高层和超高层房屋结构体系中,还有框架-剪力墙结构、框架-筒体结构、筒中筒结构等;单层房屋中除排架结构外,还有刚架结构;在单层大跨度房屋的屋盖中,有壳体结构、网架结构、悬索结构等。
      这些结构都有各自的特地和适用条件以及他们适用的建筑类型,我们要根据设计的资料和要求选用合理的建筑形式来进行建筑设计。
      (4)设计建筑物功能与建筑形式的相关内容
      本建筑是实验楼,采用框架结构形式。框架结构是多层和高层房屋中常用的结构体系。这种体系主要由梁和柱组成,墙不承重,平而布置灵活,易于满足建筑物设置大房间的要求,在工业与民用建筑中广泛应用。该建筑物按框架组成形式、施工方法、承重框架的布置区分,用的分别是横向框架结构,梁板式结构和装配整体式框架。横向框架结构的主梁,沿房屋平面较短方向布置,横向刚度好,于抗震有利,采用较多。梁板式结构由梁、板、技三种构件组成。荷载由板传给梁,再由梁经柱传给基础,这种结构应用较为普遍。装配整体式框架是由工厂预制成个体构件,然后在施工现场连接成整体的,它兼有装配式和整体式两者的优点。
      框架只能在自身平面内抵抗侧向力,必须在两个正交的主轴方向设置框架,以抵抗各个方向的侧向力。抗震框架结构的梁柱不允许铰接,必须采用刚接,使梁端能传递弯矩,同时使结构有良好的整体性和比较大的刚度。抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。
      框架结构可以采用横向承重,或者纵向承重,或者纵横双向承重,采用何种承重方式主要取决于楼板布置。
      沿建筑高度,柱网尺寸和梁截面尺寸一般不变,上层的柱截面尺寸可以减小。当柱截面尺寸变化时,轴线位置尽可能保持不变。柱网布置尽可能对称。
      三、建筑结构
      (1)建筑结构类型的论述
      在建筑中,由若干构件(如板、梁、柱等)连接而构成的能承受荷载和其他间接作用(如温度变化、地基不均匀沉陷等)的体系,称为建筑结构。建筑结构在建筑中起骨架作用,是建筑的重要组成部分。一般,建筑结构可简称结构。
      根据所用材料的不同,建筑结构分为混凝土结构、砌体结构、钢结构和木结构。
      泥凝土结构是钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、素混凝土结构的总称,其中目前应用最广泛的是钢筋泥激土结构。钢筋混凝土结构的主要优点是强度高、耐久、抗震性能好,并具有可塑性,可制成各种形状:其缺点是自重大、抗型能力差、现浇时耗费模板多、工期长等。钢筋混凝土结构广泛应用于工业与民用建筑中,一些特种结构,如烟囱、水塔、简仓、挡土墙等也主要用钢筋混凝土建造。随着建筑技术的发展,钢筋混凝土结构的缺点正逐步得到克服,例如采用轻骨料混凝土减轻自重,采用预应力混凝土提高构件的抗裂性,采用预制构件克服模板耗费多和工期长的缺点等。
      砌体结构是以砌体为主制作的结构,包括砖结构、石结构和其他材料的砌块结构。砌体结构的主要优点是造价低廉、耐火性高、工艺简单、施工方便:其缺点是自重大、强度较低、抗震性能差、施工速度慢、不能适应建筑工业化的要求等。砌体结构出能就地取材,所以在工业与民用建筑中得到了广泛的应用,特别是在村镇建设中主要是采用砌体结构。砌体结构除应用于单层和多层建筑外,在特种结构巾,如烟囱、水塔、小型水池等也常采用。
      钢结构是用钢材制作的结构。钢结构的优点是强度高、重量轻、材质均匀、制作简单、运输方便;缺点是易锈蚀、维修费用高、耐火性能差等。钢结构主要用于大跨度屋盖、高层建筑、重型工业厂房、承受动力荷载的结构及塔桅结构中。应当指出,钢材是国民经济各部门中不可缺少的重要材料,价格比较昂贵,因此在建设中应合理使用,最大限度地节约钢材。
      木结构是以木材为主制作的结构。木结构的优点是能就地取材、制作简单、造价较低、便于施工;缺点是木材本身疵病较多、易燃、易腐、结构变形较大。由于木材的用途广泛,而其产量受到自然条件的限制,目前在大、中城市中已经限制采用木结构,只是在林区和农村的房屋中还有少量应用。由于木材易燃、易腐,因此在火灾危险性较大及在经常受潮又不易通风的生产性建筑中不宜应用。过去由于对生态保护重现不够,森林资源破坏严重,导致被动地限制木结构在建筑工程中的正常使用。
      (2)设计建筑物结构类型相关内容
      本设计建筑物将采用钢筋混凝土结构类型。钢筋混凝土由钢筋和混凝土两种材料组成的。混凝土构件内放置钢筋的主要目的是加强构件受拉区域的抗拉能力,因为混凝土是-种人工石料,它的抗压能力很强,但是抗拉能力很弱。当钢筋混凝土梁承受荷载时,中和轴以上的压应力由混凝土负担,中和轴以下,因为混凝土抗压能力很弱而迅速开裂,拉应力乃由钢筋负担。这样就充分利用了混凝土的抗压能力和钢筋的抗拉能力。和钢梁相比,用少量钢材即可获得承载能力相同的梁。
      四、结论
      在写文献综述之前,阅读了很多建筑和结构方面的书籍,为了了解更多的实验楼设计方面的知识,在网上也阅读了许多和实验楼有关的论文材料,这样才使得自己在做这个毕业设计时不会感到迷茫,不会有无从下手、措手不及的感觉。
      在阅读中我深深体会到实验楼的设计完全不是简单的把楼盖起来就完事了。实验楼在现在大学的教学和工作中作用是很重大的。实验楼的规划、布局和设计要完全依据周围的自然环境以及已经存在的教学区的位置和学生老师利用的便宜之处,还要结合本学校的教学资源和人文环境,要尽最大的努力在给老师学生的教、学提供利用便宜之外,还要想到通过实验楼外部形象的设计能够反映出本学校的特质和人文气息。
      在实验楼的本身设计中更是有很多要注意的地方。层高,结构选型,门厅、窗户的设计,建筑物的朝向,房间的进深和开间模数,交通人流,以及学生的交流互动空间,甚至还应该考虑到节能保温方面的内容。所有设计考虑的内容都是为了提高教学条件,改善学习环境,为学生营造一个舒适、安全和良好的学习、交流场所。
      通过这次写文献综述,我自身的建筑和结构方面的知识有了一定的补充,充实了我以前一些知识的不足。而且我认识到做建筑和结构设计不是随心所欲的,而是要全方面考虑,各方面的因素都要纳入建筑物设计中,用各种方法完善所设计的建筑物。
      通过对本文的叙述,使我对框架结构,钢筋混凝土结构有了进一步的了解。框架结构有自重轻,房间布置灵活,增加了有效面积等优点。缺点是用钢量比砖混结构高出约30%,与砖混结构相比,造价偏高。部分柱子截面尺寸如果过大,会凸出墙外,影响美观。通过比较,对该建筑决定采用框架结构形式和钢筋混凝土结构形式。
      五、参考文献
      (1)房屋建筑学(教材);
      (2)建筑设计资料集(1~8集)(中国建筑工业出版社);
      (3)浙江省建筑构件通用图集;
      (4)建筑制图标准(GBJ00G101,GBJ104-87);
      (5)民用建筑设计通则(JGJ37-87);
      (6)建筑设计规范;
      (7)混凝土结构设计规范(GB50010-2002);
      (8)建筑结构制图规范;
      (9)建筑结构构造资料集;
      (10)简明建筑结构设计手册;
      (11)钢筋混高层建筑结构设计;
      (12)工民建专业毕业设计指南;
      (13)《混凝土结构》上册,第二版,天津大学、同济大学、东南大学主编,清华大学主审。北京:中国建筑工业出版社,2004;
      (14)《房屋建筑制图统一标准》(GB/T 50001-2001);

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    毕业设计开题报告

    编号 52S80504471

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