畢業設計（論文）開題報告課題名稱恒禹綜合辦公樓設計系別城市建設系專業班土木0403姓名了了評分導師（簽名）了了2008年1月14日了了一．國內、外研究及發展狀況:隨著我國的迅速發展，對能源的需求以驚人的速度增長。在全球能源日益匱乏的今天，如何在各個領域尋找節能的方法被當成了首要的問題亟待解決。在這種大環境下，節能建筑被提上了日程。節能建筑是指遵循氣候設計和節能的基本方法，對建筑規劃分區、群體和單體、建筑朝向、間距、太陽輻射、風向以及外部空間環境進行研究后，設計出的低能耗建筑，其主要指標有：建筑規劃和平面布局要有利于自然通風，綠化率不低于35%；最小日照距離不低于1.1H；窗墻面積比不宜大于0.35，建筑外墻傳熱系數K值小于1.5W/M2·K；要求節能指標在80年代初磚混結構多層住宅達到舒適熱環境效果的同時節能50%等。由于節能建筑具有良好的保暖效果，即房間溫度不會隨著室外氣溫的變化而大幅度變化，有著自然的冬暖夏涼的效果，因此被專家稱為自然“空調房”。建筑節能是通常所說的“提高建筑中的能源利用率”，主要指節約采暖、空調、熱水供應、照明、炊事、電器等方面的能源消耗。在經濟的持續發展和綜合辦公樓市場的逐漸成熟的形勢下，越來越多的來自不同行業的公司被吸引到此。在世界范圍尤其在我國，城市化正在迅速發展，房屋建造往往以幾萬平方米，甚至幾十萬平方米計。幾年內建成像開發區大學城等的幾萬人市鎮也不勝枚舉，建筑的建設也不是孤立地存在，而是以整體出現。在“品質日益接近甲級辦公樓，區域發展前景可期，在市場細分的大背景下，這些成了投資客青睞泛CBD區域辦公樓的理由”的促使下，以“人性化、人情化、生態化辦公”為核心內涵的綜合辦公樓已經逐步亮相。而在當今世界寫字樓物業最新發展趨勢下，辦公樓市場整體租金上揚，CBD地區的租金漲幅趨大，甲級辦公樓依然受到市場追捧，非傳統地區的辦公樓也開始升溫，像上海近郊的普陀、閘北成為市場的焦點。“目前辦公樓的發展是‘中心開花、市郊兩旺’”。中心城區的增長會帶動周邊的次中心，包括市郊產業園區的發展，也進入一個快速發展的階段。由于第一代寫字樓基本功能簡單，在內部空間靈活分割、綠色環保、智能化設計方面有很大欠缺。而第二代寫字樓除了滿足功能需求之外，內部空間開始針對客戶需求靈活分割，智能化水準有所提升。到本世紀初，第三代寫字樓開始考慮以客戶的貼身需求為導向，加入生態環保辦公理念，提高舒適度，加大智能化設施投入，在一定程度上已能達到與國際對接的水平。而目前已經浮出水面的所謂第四代寫字樓，在第三代的功能基礎上，強調以客戶需求為中心，旨在提供低成本高效率的商務平臺，提倡人性化的溝通與交流，注重辦公空間對企業文化和員工素質的培養和提高，引導智能化向國際水準看齊，強化綠色環保辦公理念，提供更多舒適共享交流空間，從而達到國際化商務辦公的標準。所以在時代的發展促使下，建筑師的視野不能局限于在自己的紅線范圍內，應關注城市，將建筑作為城市有機體的組成部分，同時還要關注其他設施與建筑整體性，在各種設施與建筑的功能越來越相互依存，空間越來越相互滲透，提高城市效率下，綜合辦公樓將成為主要角色。為此我們必須虛心學習綜合辦公樓，拓展知識面，了解綜合辦公樓設計，了解綜合辦公樓機能的要素，讓我們為創造優質，特色和活力的建筑發揮更大作用。二．課題研究的目的和意義：城市化是社會發展必然的歷史進程，是人類文明進步的表現。城市化進程，促使城市功能性質發生改變，城市職能得到提高。城市中的一些物質文化與精神文化被保留，同時，許多被更替，被更新。新的生活永遠不停地改造著城市，促使著城市的發展。現代辦公樓是集各種復雜的綜合性功能為一體的高智能性辦公建筑，裝備有先進的通訊系統、內部網絡系統、辦公自動化系統及對整幢建筑物主要機電設備及安全性采取計算機自動監控的系統。辦公樓建筑作為城市建筑的一種主要類型，在城市的發展過程中起著不可磨滅的作用。不同時期，不同風格的辦公建筑，沿城市的干道向城市四周展開。從中我們也許可以尋找出城市的文脈和城市發展的軌跡。同時在一定意義上，辦公建筑也成為管理者，規劃者，設計者素質的綜合體現。建筑中，結構是為建筑物提供安全可靠、經久耐用、節能節材、滿足建筑功能的一個重要組成部分，它與建筑材料、制品、施工的工業化水平密切相關，對發展新技術。新材料，提高機械化、自動化水平有著重要的促進作用。所以我們研究的目的是要在規劃設計、建筑形象、空間效率、智能配置、能源利用、經濟營運、健康環保等方面都擁有前瞻性，而且還要與國際商務辦公環境接軌，滿足全球化時代跨國企業發展的需求。三．課題研究的主要內容、難點及關鍵技術：在不同類型的結構設計中有些內容是一樣的，做辦公樓框架結構設計時關鍵是要以“人性化、人情化、生態化辦公”為核心內涵，同樣也是設計的難點。在辦公樓發展的三個階段內，第一代寫字樓基本功能簡單，在內部空間靈活分割、綠色環保、智能化設計方面有很大欠缺。而第二代寫字樓除了滿足功能需求之外，內部空間開始針對客戶需求靈活分割，智能化水準有所提升。到本世紀初，第三代寫字樓開始考慮以客戶的貼身需求為導向，加入生態環保辦公理念，提高舒適度，加大智能化設施投入，在一定程度上已能達到與國際對接的水平。而目前已經浮出水面的所謂第四代寫字樓，在第三代的功能基礎上，強調以客戶需求為中心，旨在提供低成本高效率的商務平臺，提倡人性化的溝通與交流，注重辦公空間對企業文化和員工素質的培養和提高，引導智能化向國際水準看齊，強化綠色環保辦公理念，提供更多舒適共享交流空間，從而達到國際化商務辦公的標準。在遵循安全，實用，美觀的大前提下，根據本設計的建筑設計規范，建筑環境資料，建筑設計的依據、設計要求以及現狀條件，本建筑設計的平面布局、開間、進深的確定、主出入口的確定、平、立面設計、交通組織，本設計根據規范要求對消防疏散的考慮，建筑隔聲設計、建筑通風設計、建筑采光設計,建筑指標以及對建筑結構方案的考慮的等內容。該課題內容設計要求：辦公建筑應根據使用性質，建設規模與標準的不同，確定各類用房。一般由辦公樓用房，公共用房，服務用房等組成。辦公樓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。一般應將對外聯系多的部門，布置在主要入口附近，機要部門應相對集中，與其他部門宜適當分隔。其他部門按工作性質和相互關系分區布置。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。辦公建筑樓梯的設計應符合放火規范規定。六層及六層以上辦公樓應設電梯；建筑高度超過75m的辦公樓電梯應分區或分層使用。主要樓梯及電梯應設于入口附近，位置要明顯。辦公室門洞口寬度不應小于1m，高度不應小于2m。機要辦公室，財務辦公室，重要檔案庫和重要儀表間的門應采取防盜措施，室內設防盜警報裝置。門廳一般可設傳達室，收發室，會客室。根據使用需要也可設門廊，警衛室等。門廳應與樓梯，過廳，電梯鄰近。嚴寒和寒冷地區的門廳，應設門斗或其他防寒設施。電梯井道及產生噪聲的設備機房，不宜與辦公用房，會議室貼鄰。否則應采取消聲，隔聲，減振等措施。辦公室的室內凈高不得低于2．6m，設空調的可不低于2．4m；走道凈高不得低于2．1m，貯藏間凈高不得低于2m。結構設計部分結構計算書主要內容：1．辦公樓結構設計與布置：設計概況、結構設計資料以及結構布置及結構計算簡圖的確定；2．結構的豎向荷載計算：包括恒荷載計算、活荷載的計算；3．結構的風荷載作用：包括結構的風荷載計算、風荷載作用下的側移驗算4．結構的地震作用：包括地震荷載作用下框架內力及側移計算；5．結構內力組合計算；6．結構配筋計算：包括梁截面設計計算、柱截面設計計算、基礎配筋設計計算然而該課題要做到以“人性化、人情化、生態化辦公”為核心內涵，主要取決于結構體系、結構布置、構件的截面尺寸、材料強度等級以及主要機構構造是否合理和周圍設施環境是否成有機整體。這些問題已經正確解決，結構計算、施工圖的繪制、則是另令人辛苦的具體程序設計工作了，因此原來在學校使用的手算方法，將被運用到具體的程序代碼中去，精力就不僅集中在怎樣利用所學的結構知識來設計出做法，還要想到如何把這些做法用代碼來實現。其關鍵技術是研究分層計算法、D值法（改進反彎點法）、底部剪力法、“強柱弱梁”思想和抗震概念設計等。如何解決以“人性化、人情化、生態化辦公”為核心內涵設計出成品。四．研究方法及技術途徑：在不同的設計階段，本課題的研究方法也不同。建筑設計過程中，主要運用房屋建筑學、人性化的理念以及規劃方面的有關知識及研究方法；在結構設計過程中，主要運用分層計算法、D值法（改進反彎點法）、底部剪力法、“強柱弱梁”思想和抗震概念設計等。以框架結構為例談抗震概念設計：由于建筑抗震設計的復雜性，在實際工程中抗震概念設計就顯得尤為重要。它主要包括以下內容：建筑設計應注意結構的規則性；選擇合理的建筑結構體系；抗側力結構和構件的延性設計。能力設計法是結構延性設計的主要內容，包括我國規范的內力調整和構造兩個方面。它是二十世紀70年代后期，新西蘭知名學者T.Paulay和Park提出的鋼筋混凝土結構在設計地震力取值偏低的情況下具有足夠延性的方法。其核心思想為：通過“強柱弱梁”引導結構形成“梁鉸機構”或者“梁柱鉸機構”；通過“強剪弱彎”避免結構在達到預計延性能力前發生剪切破壞；通過必要構造措施使可能形成塑性鉸的部位具有必要的塑性轉動能力和耗能能力。例如“強柱弱梁”技術途徑：結構動力反應分析表明，結構的變形能力和破壞機制有關。常見有三種典型的耗能機構，“梁鉸機構”、“柱鉸機構”、“梁柱鉸機構”。“梁鉸機構”和“梁柱鉸機構”的梁先屈服，可使整個框架有較大的內力重分布和能量消耗能力，極限層間位移大，塑性鉸數量多，不因個別塑性鉸失效而結構整體失效。因而抗震性能好，是鋼筋混凝土理想的耗能機構。我國規范采用的是允許柱子、剪力墻出鉸的梁柱鉸方案，采取相對的“強柱弱梁”措施，推遲柱子的出鉸時間。但不能完全排除出現薄弱層的柱鉸機構的可能性，因而需要限制柱子的軸壓比，必要時通過時程分析法判斷結構的薄弱層，防止出現柱鉸機構。我們常見的“強柱弱梁”的調整措施就是要人為增大柱子的抗彎能力，誘導在梁端先出現塑性鉸。這是考慮到柱中實際彎矩在地震中的可能增大。在結構出現塑性鉸之前，結構構件因拉區混凝土開裂和壓區混凝土的非彈性性質，鋼筋與混凝土之間的粘結退化，使得各構件剛度降低。梁剛度降低較受壓的柱子相對嚴重，結構由最初的剪切型變形向剪彎形變形過渡，柱內的彎矩較梁端的彎矩比例增大；同時結構的周期加長，影響到結構各振型的參與系數的大小；地震力系數發生變化，導致部分柱子彎矩增大，由于構造原因及設計中鋼筋的人為增大，使得梁的實際屈服強度提高，從而使得梁出現塑性鉸時柱內彎矩增大。結構出現塑性鉸之后，同樣有上述原因的存在，而且結構屈服后的非彈性過程就是地震力進一步增大的過程，柱彎矩隨地震力的增大而增大。地震力引起的傾覆力矩改變了柱內的實際軸力。我們規范中的軸壓比限值一般能保證柱子在大偏壓的范圍內，軸力的減小也能導致柱子屈服能力的降低。同樣從抗震概念設計來說，框架-剪力墻結構具有了多道抗震防線。有框架和墻體組成的抗震結構中，框架的剛度小，承擔的地震作用力小，而彈性極限變形值和延性卻較小。整個結構在地震作用下，墻體很快超過自身的較小彈性極限變形，出現裂縫，水平承載力下降，此時框架尚未充分發揮自身的水平抗力；墻體開裂后，框架承擔的地震力增大，同時由于結構剛度的變化，地震作用效應也發生了變化。但無論是剪力墻還是框架，都是主體結構的一部分，損傷壞后的修復工作都是比較困難的，而且花費也不小。抗震規范規定：除框架頂層和柱軸壓比小于0.15者及框支梁與框支柱以外，柱端彎矩設計值應符合分別為一級取1.4，二級取1.2，三級取1.1。9度及一級框架結構尚應符合，根據實配鋼筋面積及材料強度標準值確定。底層柱軸力大，塑性轉的能力差，為避免柱腳出鉸后壓潰，一、二、三級框架結構底層，柱端截面組合彎矩設計值分別乘以增大系數1.5，1.25和1.15。角柱的調整后的組合彎矩尚應乘以不小于1.10的系數。對一級抗震等級的剪力墻肢截面組合彎矩設計值進行調整，迫使塑性鉸出現在墻肢底部加強部位，底部加強部位及以上一層彎矩設計值取墻肢底部截面組合彎矩設計值，其它部位乘以1.2的增大系數。對部分框支抗震墻結構，一、二級框支柱的柱上端和底層柱下端，其組合彎矩設計值應分別乘以增大系數1.5和1.25。以上“強柱弱梁”的調整措施，經過非線性動力反應分析表明，基本滿足大震不倒地要求。在7度區，梁的鋼筋由重力荷載控制，柱的鋼筋基本由最小配筋率控制。全面增大了柱梁相對抗彎能力。同時，7度區很難出現正彎矩塑性鉸，對抵抗大震起到有利作用。在9度區，采用實配鋼筋面積和材料強度標準值計算柱內彎矩，構造上梁鋼筋的增大同樣導致柱內彎矩設計值的增大，在多波輸入下，梁端塑性鉸轉動大，發展較充分，柱端塑性鉸發展不充分，轉動較小。塑性變形更多集中與梁端，滿足抗震能力設計要求。對8度區，其大震位移反應同9度差不多，但柱端塑性鉸較9度多，轉動大，梁端塑性鉸出現充分但轉動小，因而“強柱弱梁”效果不明顯，有關專家建議8度二級抗震等級時，彎矩增大系數宜取1.35，這有待進一步的完善。五．實施計劃：該課題以“人性化、人情化、生態化辦公”為核心內涵”對我們有很大的啟發，完成一個建筑物的精品設計必需先進行調查研究，了解設計深度，對不同設計方案的比較，采用可行的經濟合理的方案，考慮各種荷載，得出該工程的結構可靠度，按照國家設計及施工規范、強制性條文的要求，利用所學知識，根據不同的結構，選擇結構計算單元，進行荷載計算、豎向荷載作用下內力計算、水平荷載作用下的內力和側移計算、截面設計（梁、板、柱截面尺寸及配筋）、樓板設計（選用什么雙向板，確定配筋）、樓梯設計（計算配筋）、基礎設計（采用柱下獨立基礎計算配筋），確定截面的配筋還應滿足構造要求。施工圖中,結構及構件尺寸的標注要齊全,受力鋼筋、箍筋及構造鋼筋的編號清楚、正確。受力鋼筋的錨固、連接及截斷位置清楚正確，結合周圍環境設施的布局與其和諧交融，從而實現以“人性化、人情化、生態化辦公”為核心內涵”。綜上所述：無論是在實施分層計算法、D值法（改進反彎點法）、底部剪力法、“強柱弱梁”思想，還是抗震概念設計——框架結構通過計算和構造措施來實現“追求梁鉸機構的能力設計方案”從而，進而實現“小震不壞，中震可修，大震不倒”的三水準設防目標的。我們的視野不能再停留在自己的紅線范圍內，應將建筑作為城市有機體的組成部分，作為塑造自我的體現，作為完善人的精神領地。為創造優質的