毕 业 设 计（论文）开 题 报 告

 

第二篇：土木框架开题报告

毕业设计（论文）开题报告

课题名称  苏州科技城项目5号地块8号楼  

副 标 题                                

系 名 称           土木工程             

专    业           土木工程            

学生姓名   wangjiajie  学  号  070389    

                    2011 年  3  月 4 日

一、毕业设计（论文）课题背景（含文献综述）

本工程属于苏州科技城中某一商业建筑。苏州科技城位于江苏苏州武夷山路南侧、嘉陵江路东侧的区域内，由3个地块组成，4、5号地块由多栋3-4层商业及地下车库组成5号地块。8号楼为商业餐厅，位于5号地块，有地下车库。占地面积为828m2，总建筑面积为2484m2。建筑分为地下一层，地上两层。建筑高度为小于20m 。采用钢筋混凝土框架结构。本工程建筑抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度6度，场地类别Ⅲ类，框架的抗震等级为四级。

文献综述

框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰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适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。采用结构的房屋墙体不承重，仅起到围护和分隔作用，一般用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、空心砖或多孔砖、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材等材料砌筑或装配而成。

框架按跨数分有单跨、多跨；按层数分有单层、多层；按立面构成分有对称、不对称；按所用材料分有钢框架、混凝土框架、胶合木结构框架或钢与钢筋混凝土混合框架等。其中最常用的是混凝土框架（现浇整体式、装配式、装配整体式，也可根据需要施加预应力，主要是对梁或板）、钢框架。装配式、装配整体式混凝土框架和钢框架适合大规模工业化施工，效率较高，工程质量较好。

框架建筑的主要优点：空间分隔灵活，自重轻，有利于抗震，节省材料；具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构；框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期；采用现浇混凝土框架时，结构的整体性、刚度较好，设计处理好也能达到较好的抗震效果，而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。

框架结构体系的缺点为：框架节点应力集中显著；框架结构的侧向刚度小，属柔性结构框架，在强烈地震作用下，结构所产生水平位移较大，易造成严重的非结构性破性；钢材和水泥用量较大，构件的总数量多，吊装次数多，接头工作量大，工序多，浪费人力，施工受季节、环境影响较大；不适宜建造高层建筑， 框架是由梁柱构成的杆系结构，其承载力和刚度都较低，特别是水平方向的（即使可以考虑现浇楼面与梁共同工作以提高楼面水平刚度，但也是有限的），它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，其总体水平位移上大下小，但相对与各楼层而言，层间变形上小下大，设计时如何提高框架的抗侧刚度及控制好结构侧移为重要因素，对于钢筋混凝土框架，当高度大、层数相当多时，结构底部各层不但柱的轴力很大，而且梁和柱由水平荷载所产生的弯矩和整体的侧移亦显著增加，从而导致截面尺寸和配筋增大，对建筑平面布置和空间处理，就可能带来困难，影响建筑空间的合理使用，在材料消耗和造价方面，也趋于不合理，故一般适用于建造不超过15层的房屋。

在结构设计之前，首先要熟悉建筑的平、立、剖等图，这部分主要参考教材《房屋建筑学》。结构设计部分主要参考《混凝土结构设计》、《混凝土结构基本原理》、《基础工程设计原理》、《结构力学》、《结构力学》、《工程结构荷载与可靠度设计原理》等，从中利用双向板楼盖、框架的内力计算及设计、抗震设计和桩基础的方法并且严格依据各最新颁布的国家规范进行结构设计。

基础设计                          

基础指建筑底部与地基接触的承重构件，它的作用是把建筑上部的荷载传给地基。因此地基必须坚固、稳定而可靠。 工程结构物地面以下的部分结构构件，用来将上部结构荷载传给地基，是房屋、桥梁、码头及其他构筑物的重要组成部分。

基础可以分为浅基础和深基础，浅基础主要有无筋扩展基础、墙下条形基础、柱下独立基础、柱下条形基础等；深基础主要有桩基础、沉井基础和地下连续墙等几种形式。

筏型基础又叫笩板型基础，即满堂基础。是把柱下独立基础或者条形基础全部用联系梁联系起来，下面再整体浇注底板。由底板、梁等整体组成。建筑物荷载较大，地基承载力较弱，常采用砼底板，承受建筑物荷载，形成筏基，其整体性好，能很好的抵抗地基不均匀沉降。筏板基础分为平板式筏基和梁板式筏基，平板式筏基支持局部加厚筏板类型；梁板式筏基支持肋梁上平及下平两种形式。一般说来地基承载力不均匀或者地基软弱的时候用笩板型基础。而且笩板型基础埋深比较浅，甚至可以做不埋深式基础。

基础设计主要参考《基础工程设计原理》、《DESIGN OF STRUCTURE》和《建筑地基基础设计规范》进行设计。

楼梯设计

楼梯是多层及高层房屋的竖向通道,是房屋的重要组成部分。通常采用的楼梯结构形式主要有板式和梁式两种。板式楼梯由梯段斜板、平台板和平台梁组成,梯段斜板的两端支承在平台梁及楼层梁上。其优点是下表面平整,施工是支模方便。缺点是梯段跨度较大是,斜板较厚、材料用量较多。因此板式楼梯宜用于可变荷载较小、梯段跨度不大于3M的情况。梁式楼梯由踏步板、梯段斜梁、平台梁和平台板组成,踏板支承在斜梁上,斜梁再支承再平台梁及楼层梁上,斜梁可位于踏步板下面和上面,也可用现浇栏杆板兼作斜梁。当梯段跨度大于3m时,采用梁式楼梯较为经济。梁式楼梯是采用梁式楼梯的缺点是施工时支模比较复杂,外观也显得不够轻巧。

主要参考侯治国编《混凝土结构》、周克荣等编《混凝土结构设计》。《混凝土结构设计》对混凝土梁式楼梯的设计作了简要地介绍，作为了解。《混凝土结构》有关章节介绍了梁式楼梯的踏步板、梯段斜梁、平台梁和平台板的设计计算及构造要求。

框架计算

框架结构的内力分析和侧移计算较多采用计算机程序，但在进行方案设计时或设计层数不多且较规则的框架时，常采用近似计算方法计算框架内力。在竖向荷载作用下，规则多层框架的侧移很小，可近似认为侧移为零，可选用弯矩分配法或迭代法进行内力分析。在初步设计时可以用更为简化的分层法计算分析，具体步骤如下：1）计算各跨梁在竖向荷载作用下的固端弯矩；2）计算框架各节点的力矩分配系数；3）将各节点的不平衡力矩同时进行分配，并向远端传递，再在各节点分配一次，即可结束^[9]。在水平荷载作用下（一般是风或地震作用），对于比较规则的、层数不多的框架结构，当柱轴向变形对内力及位移影响不大时，可选用D值法进行内力分析。柱的抗侧移刚度与梁的线刚度有关，柱的反弯点高度与梁柱线刚度比、上下层梁的线刚度比、上下层的层高变化有关。考虑上述因素的影响，对柱的抗侧移刚度和反弯点高度进行修正，就是D值法。框架的侧移方面的事项，其主要包括两部分内容：控制框架顶部的最大位移；控制层间相对位移。在水平荷载作用下，框架结构的变形也可以分成两部分：梁、柱弯曲变形引起的总体剪切变形；框架柱轴向变形引起的整体弯曲变形。对于高度不高的一般框架结构，位移曲线以总体剪切变形为主，故只需考虑由梁柱弯曲变形引起的侧移。可按D值原理近似计算梁柱弯曲变形引起的侧移^[5]。

主要参考《混凝土结构设计》、叶列平等编《混凝土结构》（下册）、《混凝土结构基本原理》、《结构力学》、《框架实用计算》、《钢筋混凝土结构概念计算与设计》、《Theory of Beam-Columns》和相关规范。

楼盖设计

楼盖是结构设计的重要组成部分,对于保证建筑物的承载力、刚度、耐久性以及抗风、抗震性能具有重要的作用,对于建筑效果和建筑隔声、隔热也有直接的影响。常见的楼盖结构形式有肋梁楼盖、井式楼盖、无梁楼盖、密肋楼盖、扁梁楼盖等。整体式肋梁楼盖主要是由板、次梁、主梁及竖向承重的柱或墙所组成。肋梁楼盖每一区格板的四边一般均由梁或墙支承,板上的荷载主要通过板的受弯作用传到四边支承的构件上。GB50010混凝土结构设计规范中规定：沿两对边支承的板应按单向板计算；对于四边支承的板，当长边与短边长度之比小于或等于2.0时,应按双向板计算; 当长边与短边长度之比大于2.0,但小于3.0时,宜按双向板计算;当按沿短边方向受力的单向板计算时,应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋; 当长边与短边长度之比大于或等于3.0时，可按沿短边方向受力的单向板计算。《混凝土结构设计》中介绍了单向板和双向板的计算方法。

单向板肋梁楼盖设计过程中还应注意内力传递的计算模型简图的选用，一般地：板-次梁，以次梁为铰支座的连续梁；次梁-主梁，以主梁为铰支座的连续梁；主梁-柱，因为是整浇结构，故采用刚架模型。而双向板在两个方向的截面上均作用有弯矩和剪力另外还有扭矩,在计算简图中，注意双向板上的荷载除了传给次梁外,还有一部分直接传给主梁。书中介绍了两种方法:(1)按弹性理论计算内力：等截面等跨连续梁的内力可以采用查表法进行计算;（2）按塑性理论方法计算内力：该理论对塑性铰线法作了基本的假定,板即将破坏时,“塑性铰线”发生在弯矩最大处;塑性铰线上只存在一定值的极限弯矩,其扭矩和剪力可认为等于零。通常在下列情况下,应按弹性理论方法进行设计:①直接承受动力和重复荷载的结构;②在使用阶段不允许出现裂缝展开有较严格限制的结构。

抗震设计

抗震设计的指导思想主要是小震不坏、大震不倒，并且中震可修，与此相应，对小震（多遇地震），结构必须有足够强度；而对于大震（罕遇地震），结构则必须有足够的延性。概括地讲，抗震设计有三方面内容；其一，小震下的强度计算；其二，大震下的变形验算，其三，保证结构延性的构造措施。

抗震设计主要参考《建筑结构抗震设计理论与实例》和《建筑抗震设计规范》。《建筑结构抗震设计理论与实例》作为教材，介绍了地震及结构抗震的基本知识和场地、地基及基础等概念，还有单自由度、多自由度体系结构的地震反应。框架结构地震作用计算有三种方法：底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法。水平地震作用下框架内力分析常用D值法。内力组合时框架梁一般选梁的梁的两端和跨中截面为其控制面；柱则选柱的上、下截面作为控制截面。框架要进行两方面的侧移验算：（1）对所有的框架都先进行多遇地震作用下的层间弹性位移验算；（2）对某些结构，《抗震规范》中规定要进行罕遇地震作用下的弹塑性位移验算。

设计中荷载的取值和计算主要是参考《建筑结构荷载规范》。绘制结构图以及结构详图时参考《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》,03G101-1,中国建筑规范设计研究院出版,2003.1以及《房屋建筑CAD制图统一规则》GB_T18112_2000。

二、毕业设计（论文）方案介绍（主要内容）

本次设计的基本任务有：完成基础、楼梯、楼面板、框架和细部构造的计算与配筋。其中，框架结构计算采用电算（整体框架）与手算（单榀框架）结合的方法。

设计的整体步骤和思路如下：

⒈确定各项荷载取值，根据建筑图纸进行框架结构平面布置，结合经验进行构件截面初选。各项荷载按荷载规范和设计任务书取值。

框架结构平面布置：本设计要求的设计区域，是一个纯框架结构体系，柱网布置还算规整，纵向为6跨,横向为2跨。现确定框架采用纵、横向混合承重方案，即在纵横两个方向上都布置主梁。次梁根据跨度按纵横向布置，楼板按双向板设计计算。

⒉用规范方法进行楼盖（拟采用双向板）设计和配筋计算（手算）。

双向板肋梁楼盖可采用弹性理论和塑性理论进行计算，因设计任务中的主要楼盖设计内容是屋面，对裂缝和变形控制要求较高，故选用弹性理论方法计算内力，即假定梁板为理想弹性体，这样计算出的内力有较大的设计余量，偏安全。

⒊运用简化的分层法和D值法来计算单榀框架的内力分析（手算）。

⒋对框架整体运用PKPM软件建模并计算内力（电算）。计算结果可以和手算的结果进行比较分析和验证，确保建模正确，规范、设计方法等选取正确。

本过程使用PMCAD进行几何建模，先定义轴线和生成网点，再定义构件、楼层和荷载，之后进行楼层组装，调整设计参数，最后检查建模是否正确，是否与实际建筑模型相一致。

完成建模后，生成SATWE数据，利用SATWE进行框架整体的内力计算，查看计算结果，与手算结果进行比较、分析。如果计算结果不佳，还要对构件进行优化和调整，反复计算，以期得到一个安全经济的设计方案。

⒌完成框架整体的配筋计算，并且手算完成楼梯等次结构的设计计算和配筋。

⒍基础设计，本工程拟用钢筋混凝土预制方桩。

筏板基础的设计按一下程序进行：(1)桩型选用 ;(2)桩基持力层的选择 ;(3)单桩竖向承载力计算; (4)桩的布置;（5)承台设计。

⒎绘制结构和各构件的施工图，编写施工说明。

三、毕业设计（论文）的主要参考文献

[1] 建筑制图标准（GB/T50104－2001）[S]．北京：中国计划出版社，2002．

[2] 建筑结构制图标准（GB/T50105－2001）[S]．北京：中国计划出版社，2002．

[3] 建筑结构荷载规范（GB50009-2001）[S]．北京：中国建筑工业出版社．2002．

[4] 混凝土结构设计规范（GB50010－2002）[S]．北京：中国建筑工业出版社，2002．

[5] 建筑抗震设计规范（GB50011-2001）[S]．北京：中国建筑工业出版社，2001．

[6] 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）[S]．北京：中国建筑工业出版社，2002．

[7] 建筑结构设计综合手册编制委员会．建筑结构设计综合手册[M]．郑州：河南科学技术出版社，1989.4.17．

[8] 袁聚云著．基础工程设计原理[M]．上海：同济大学出版社，2007.12．

[9] 建筑结构静力计算手册编写组．建筑结构静力计算手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1975.9．

[10] 周克荣等著．混凝土结构设计[M]．上海：同济大学出版社，2001．

[11] 袁聚云等著．基础工程设计原理[M]．上海：同济大学出版社，2002．

[12] 黄兴棣．钢筋混凝土房屋结构设计与实例[M]．上海：上海科学技术出版社，1995.12．

[13] 建筑结构构造资料集编委会．建筑结构构造资料集上册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1990.5．

[14] 建筑结构构造资料集编委会．建筑结构构造资料集下册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1990.5．

[15] 张叙，李军．常用建筑结构节点设计施工详细图集[M]．北京：中国建筑工业出版社，2003.2．

[16] Park R，Paulay T．Reinforced Concrete Structures[M]．New York：John Wiley & Sons，1975．

[17] MacGregor James G．Reinforced Concrete－Mechanics & Design[M]．2nd ed. New Jersey，USA：Prentice Hall，Englewood Cliffs，1998．

[18] 建筑结构设计编辑组编，建筑结构静力计算手册[M]，北京：中国建筑工业出版社，1975.

四、审核意见