某高校学生活动中心建筑结构设计
摘 要：本次项目为某高校学生活动中心建筑结构设计，总建筑面积约为3500 m2。世界各地的钢筋混凝土多层框架结构的发展很快。而对于建筑评估要从它的使用性，耐久性以及稳定性等方面进行。而现在运用最多的要数框架结构。因为框架结构有着很多优点：承载力大、结构自重轻、抗震性能好、造价低、材料来源广泛、耐火性好、结构刚度大、使用维修费用低等。与其他结构相比框架结构有很大的优越性，如在合理的高度和层数的情况下，框架结构能够提供较大的建筑空间，其平面布置比较的灵活，可适合多种工艺与使用功能的要求。
关键词：高校学生活动中心 ；建筑设计；框架结构；结构设计
Architectural structure design of a college student activity Center
Abstract:This project is the architectural structure design of a university student activity center, with a total construction area of about 3500 m2. World-wide reinforced concrete multi-story frame structures have developed rapidly.The building evaluation should be carried out in terms of its use, durability and stability.Now the most used frame structure is the frame structure.Because the frame structure has many advantages: large bearing capacity, light structural weight, good seismic performance, low cost, wide material sources, good fire resistance, large structural stiffness, low use and maintenance costs.Compared with other structures, the frame structure has great advantages, such as at a reasonable height and the number of layers, the frame structure can provide a large building space, its layout is more flexible, can be suitable for a variety of processes and the use of function requirements.
Key words: college student activity center; architectural design; frame structure; structural design
1 设计理念
要让这座建筑活力四射的形象突显出来，并给参观者留下深刻印象．成为高校学生活动的天地，一个丰富的符号标志。现代、多元、有机是贯穿设计的主题，也是建筑意在表达的人文精神，建筑轮廓采用柔美的曲线及圆形有机组合，形似花朵。整个建筑设计彰显鲜明的建筑个性特征。通过对基地地形、周围环境及设计条件的分析。为高校学生活动中心方案设计定下了创作构思要点[1]，具体如下：
（1)富有新意，具有强烈的高校学生个性。
（2)造型优美并具有全方位的美感，髓充分体现出高校学生建筑
的美学特征。
（3)具有完善的功能要求，创造出功能与造型的完美结合。
（4)具有高科技的估量。
（5)合理利用自然采光以节约能源。
2 建筑设计
本设计是高校学生活动中心，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。一般包括报告厅、资料室、阅览室、美术工作室、书法活动室、摄影工作室、音乐工作室、歌舞排练厅、健身房、棋类研究室、计算机房、模型工作室、普通教室、大会议室、固定展厅、乒乓球室、台球室、教师休息室等组成。
活动中心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。娱乐房间应根据使用要求，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。建筑外观设计中的色彩要和环境的色彩形成统一，在某种程度上与环境融为一体，只有每一栋建筑色彩的运用都有和谐之美[2]。
高校学生活动中心建筑空间的主要使用者是高校学生，因此在空间间尺度的控制上，要针对高校学生身体尺度的特殊性进行设计。高校学生的身体体形在这个年龄阶段中的成长是十分迅速的，尺度控制要根据不同空间的主要使用者年龄阶段进行考虑。同时不能把空间尺度的设设计简单的变为把成人尺度的空间缩小[3]。
在考虑到高校学生空间尺度控制的特殊性前提下，还要兼顾到空间尺度的可变性。高校学生活动中心建筑正处于更新换代的时期，其对功能空间的要求也在不断变化和拓拓展，而高校学生活动中心的主要使用者高校学生的成长发育也是不断发展的，因此在尺度的控制上要预留一定的弹性，空间尺度可灵活调整大小，既要满足高校学生现有的空间尺度需求，又要考虑到日后高校学生成长发育以及建筑功能拓展所带来的变化需求。
3 地基基础设计
任何一个结构物都建造在一定的地层上，结构物的全部荷载都由它下面的地层承担。受结构物影响的那一部分地层称为地基，结构物与地基接触的部分称为基础地基稳固是保证建筑物安全的基础和前提。基础工程包括结构物的地基与基础的设计施工。工程建设中，有时不可避免地遇到地质条件不好或软弱地基，这样的地基不能满足结构物要求，需要先经过人工处理、加固，再建造基础，处理后的地基成为人工地基。地基基础处理的措施有：对上部结构进行维护；对上部结构进行加固或减荷，基础加固、地基加固。地基基础缺陷处理的一般原则如下：当地基基础的变形已经趋于稳定时，一般可不作地基或基础的加固。当地基不均匀沉降尚未趋于稳定时，一般考虑“等待沉降稳定”、“加速沉降稳定”和“制止沉降”三种方法处理。确保能够有效地加固地基, 提高地基强度, 使地基的承载力满足工程建筑物的设计要求, 保证建筑物的安全使用
。地基稳固是保证建筑物安全的基础和前提，结合实际，详细阐述了地基基础缺陷处理的一般原则。
在进行地基设计时，首先要有一个上部结构--基础--地基相互作用的整体观点，要了解上部结构的特点、基础的作用、以及在各种地基上可能出现的问题。例如：在软土地基及一般中等压缩性地基上相同建筑出现的问题是不同的。由于上部结构类型很多，地基土的差别也很大，所以在进行地基设计时应遵循一定的基本原则
。
4 结构设计
框架结构是由横梁和立柱组成的杆件体系,是最常见的承重结构系。由于框架结构柱网布置灵活，能获得较大的使用空间，在办公楼、教学楼、住宅楼、公寓以及商业建筑中常常采用。为达到设计经济目的,要求结构总重量最小,即框架梁柱面截面尺寸应该取最小值[6]。但框架梁柱截面尺寸还受到柱的轴压比、梁柱剪压比、梁挠度、最小结构尺寸等限制,因此框架结构梁柱截面尺寸还应同时满足这些约束条件,钢筋混凝土结构的承载力较高，大多数情况下可用来代替钢结构，因而节约钢材；耐久、耐火。钢筋埋放在混凝土中，经混凝土保护不易发生锈蚀，因而提高了结构的耐久性。当火灾发生时，钢筋混凝土结构不会像木结构那样被燃烧，也不会像钢结构那样很快达到软化温度而破坏；可模性好。钢筋混凝土结构可以根据需要浇捣成任意形状；现浇式或装配整体式钢筋混凝土结构的整体性好，刚度大[7]。
多层框架结构的平面布置形式非常的灵活，将框架结构按照承重方式的不同分为以下三类：
（1）横向框架承重方案：以框架横梁作为楼盖的主梁，楼面荷载主要由横向框架承担。由于横向框架数往往较少，主梁沿横向布置有利于增强房屋的横向刚度。同时，主梁沿横向布置还有利于建筑物的通风和采光。但由于主梁截面尺寸较大，当房屋需要大空间时，净空较小，且不利于布置纵向管道。
（2）纵向框架承重方案：以框架纵梁作为楼盖的主梁，楼面荷载由框架纵梁承担。由于横梁截面尺寸较小，有利于设备管线的穿行，可获得较高的室内净空。但房屋横向刚度较差,同时进深尺度受到预制板长度的限制。
（3）纵横向框架混合承重方案：纵横向框架混合承重方案是沿纵横两个方向上均布置有框架梁作为楼盖的主梁，楼面荷载由纵，横向框架梁共同承担。它具有较好的整体工作性能。
结构布置简单规则均匀。结构简单包含有三层意思，即（1）结构的类别划分，计算模型清楚；（2）各结构构件力学功能分工，在荷载和作用下传力路线
直接、明确；（3）其受力、薄弱环节及抗震性能估计把握，精细分析程序可靠。这就要求工程师在熟练运用计算机设计程序的同时，更要掌握必要的框架结构简化估算方法[8]。
5 结构抗震
中提到混凝土框架结构在进行结构设计时，先要根据《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2004）来确定建筑的类别。对丙类建筑而言，其抗震等级比照该地的抗震设防烈度进行计算；而对于乙类建筑，地抗震措施应该符合该地的抗震设防烈度要求，但是，若该地抗震设防烈度为Ⅵ～Ⅷ，则建筑物的抗震措施（体现为抗震等级）应该符合抗震烈度提高一度的要求；若某地的地震设防烈度为IX，则建筑物的抗震措施应符合比IX 的抗震设防烈度更高的要求[9]。
中提到各种震害的资料表明，选择对抗震有利的建筑场地以及合理规的结构型式是减轻震害的有利手段。除此之外，增加结构延性，提高节点连接强度，增加主要承重构件稳定性也是抗震的必要措施[10]。具体方法如下：
（1）框架的塑性屈服较多、较早地发生在梁端底层柱根的塑性铰较晚形成，应采取“强柱弱梁”的原则。
（2）节点处梁达到弯曲极限状态时节点仍保持有足够的强度和变形能力。
（3）梁柱构件在弯曲破坏之前，避免各种形式的脆性破坏（如剪拉破坏、剪压破坏、粘结锚固失效等）。
（4）重视非结构构件的抗震设计，减少地震损失。尽可能增设结构抗震防线，构件和节点连接的强度和刚度要相适应。
（5）地基基础的强度和刚度要与上部结构的强度和刚度相适应，而且各个柱下基础的抗震潜力应一致。
结构的安全性问题是结构设计的首要问题。1995年神户地震受到严重的破坏后，研究地震损失评估越来越重要
。结构设计时，柱和节点核心区混凝土强度等级高于梁，一方面控制了柱截面面积，另一方面加大了柱梁抗弯强度的比值，有效避免柱端和节点核心区脆性破坏，整体上提高了梁柱节点的抗震性能
。
6 小结
钢筋混凝土结构是指承重的主要构件是用钢筋混凝土建造的。在做混凝土结构毕业设计设计的过程中，要明确结构设计对建筑物功能的要求，掌握设计中的基本原理。正确使用结构设计的各种原则，根据实际情况设计出结构可靠的钢筋混凝土建筑物，做好自己的毕业设计。
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