东南大学土木工程毕业设计开题报告.docx

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东南大学土木工程毕业设计开题报告

毕业设计（论文）开题报告

土木工程学院院（系）

土木工程专业

设计（论文）题目昆山杏花宾馆混凝土框架结构设计

学生姓名学号

起止日期2015.03.02---2015.06.05

设计地点前工院

指导教师卢瑞华

顾问教师

教研室主任_______________________________________

教学院长（教学系主任）童小东

发任务书日期2015年3月1日

毕业设计（论文）开题报告

论文题目

昆山杏花宾馆混凝土框架结构设计

一、选题背景和意义：

毕业设计作为我们大学生活中最后的挑战，既是对我们四年来所学知识的检验，又是我们走向工作岗位前的一次实战训练。

这次毕业设计，卢瑞华老师精心为我们挑选了三道与实际工程相结合的题，这几道题目都是实际工程的简化，对我们来说都是很好的锻炼机会。

在老师给我们耐心的讲解过题目后，我最终选择了“昆山杏花宾馆混凝土框架结构设计”这个课题。

此次选题我选择了宾馆结构，是因为随着经济迅速的发展和人们生活水平的提高，旅游业应运而生，游客们对快捷酒店的需求越来越大，掌握这些小型宾馆的设计十分重要。

昆山杏花宾馆位于江苏省苏州市昆山。

底层高4.5米，二、三层高4.2米，其余层层高3.3米，建筑宽为20米、长64米、总高度为22.8米，建筑体型较为规则，无地下室。

此建筑结构安全等级为二级，抗震设防类别为丙类，设计使用年限为50年。

查规范可得，建筑抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度0.1g，设计地震分组为一组；建筑场地类别为III类，特征周期Tg＝0.45秒；基本风压0.45kN/m2，基本雪压0.40kN/m2。

由于这次设计基于实际工程，工作量不容小觑。

通过完成这次毕业设计，我们需要熟练掌握结构设计的基本原理和方法。

如根据建筑的体型和功能、场地要求等选择合理的结构形式；依据实际条件进行结构布置、选择构件尺寸；根据荷载规范进行荷载计算，内力组合，从而进行截面设计、抗震设计、基础设计、楼梯设计等。

在毕业设计的过程中，我们不仅能在查阅相关设计规范、手册、标准图集的过程中熟悉专业知识及技巧，更能培养我们在遇到问题时独立分析问题解决问题的能力。

此外，我们还能够在后期的电算校核和施工图绘制的过程中学习土木工程相关专业软件的使用，如AUTOCAD、PKPM等，这一点对于即将迈入工作岗位的我们是十分重要的。

土木工程专业设计型毕业设计是对学生所学课程进行综合训练的实践性环节，是紧密联系工程实践培养学生独立工作能力的重要步骤，也是完成理论到实践的一个重要过渡。

毕业设计所有的任务，包括外文文献的翻译、结构手算及电算对我们来说都是十分艰巨的任务。

在这次设计的过程中，我们将会遇到很多未知的问题，这对我们可以说既是机遇也是挑战。

相信在老师的悉心帮助和指导下我们会很顺利地解决这些问题，从而不断提高自己的职业素养，为即将走上的工作岗位打好扎实的基础。

二、课题关键问题及难点：

在前两周的时间里，在老师的指导下我仔细研读了图纸、熟悉了工程地质报告和梳理清了结构设计的主要步骤。

这次毕业设计主要包括结构方案设计、结构分析、构件设计及绘制施工图四个步骤，每一个步骤中都包含许多问题和难点，主要如下所示：

（1）结构方案设计

选择好的结构方案便相当于成功了一半，我们在拿到建筑图后要根据建筑物的使用功能合理选择结构的类型、结构布置和进行结构主要尺寸的估算，这些步骤缺一不可。

首先，在结构方案设计的初期，我们要把握好结构整体的受力，尽可能避免不规则现象的出现，优化柱网布置、删繁就简。

其次，结构中主次梁的布置直接影响到单向板和双向板的选择，主次梁要根据建筑的使用功能和柱网的布置灵活调整。

柱子截面的选择既要满足轴压比的控制也要考虑角柱扭转效应、竖向刚度规则与否等因素的影响。

楼梯的结构设计要注意净空的要求、基础的类型要依据地质条件合理选择、框架柱设计要满足“强柱弱梁”的规则避免或推迟柱端出现塑性铰、满足“强剪弱弯”的要求使结构弯曲破坏发生在剪切破坏之前。

最后我们要综合上面的这些设计原则，选择最优方案，结构设计没有唯一的答案，具有很高的灵活性，我们要学会多方面权衡，从而达到经济效益的最大化。

（2）结构分析

结构分析是结构设计的重要一步，主要是要计算结构在各种作用下的效应，使结构满足安全、适用和耐久的需求。

这一步主要解决的就是结构设计模型和理论的选取，包括结构的计算简图和结构的计算理论。

手算的繁琐性决定了我们主要采用的是简化的方法来近似计算，简化时要注意的问题便是简化后的模型既要反映结构的实际受力特性使结构偏于安全和简单，又要充分考虑到结构中各种主要的影响因素。

楼盖中单向板按连续梁计算采用弹性方法或塑性方法设计，双向板一般按弹性方法设计，主体结构内力分析中竖向荷载近似用弯矩分配法和迭代法计算、在初步设计时还可采用更为简化的分层法进行计算、水平荷载可用D值法或反弯点法进行计算。

（3）构件设计

主体结构的构件设计既要满足结构受力的要求由计算控制，也要满足规范规定的构造要求。

在设计时要注意钢筋的锚固长度、钢筋间的最小净距等。

（4）施工图绘制

由于以前都没有如此系统的用计算机绘制过施工图，因此在软件的掌握上存在一定的难度。

这次一共要绘制至少8张施工图，包括屋面平面结构布置及配筋图、标准层结构布置及配筋图、一榀框架详图、柱网布置及配筋图、楼梯结构布置图和详图、基础布置平面图及基础详图等。

包括线型的选择、钢筋的摆放等都需要我们注意。

总的说来，我们要掌握好结构设计的基本概念，学会从整体上把握结构的受力和传力机理选择合理的计算模型，计算时要牢牢依据规范严格执行，熟悉现有规范的条文，确保结构的安全、适用和耐久。

最后要注意细部构造，学好专业软件画好、画细施工图。

此外由于本结构平面布置比较规则，主要需要解决的就是竖向刚度的变化问题，防止结构竖向不规则。

相信，在老师的指导下我一定能够顺利解决这些问题，完成这次毕业设计。

三、文献综述（或调研报告）：

随着经济的发展和人民生活水平的提高，传统的砖混结构已经不能满足人们的需求，一大批新型的钢筋混凝土结构形式如框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒中筒结构、核心筒结构等如雨后春笋般出现。

由于钢筋混凝土结构与砌体结构相比而言具有承载力大、结构自重轻、抗震性能好、建造的工业化程度高等优点，与钢结构相比又具有造价低、材料来源广泛、耐火性好、结构刚度大、使用维修费用低等优点，现已成为我国运用最为广泛的一种结构形式。

钢筋混凝土结构是由两种力学性能不同的材料——钢筋和混凝土，按照一定的原则结合成一体，共同发挥作用的结构形式。

这种结构形式能够充分合理的利用钢筋的抗拉能力和混凝土的抗压能力，由于钢筋和混凝土之间存在较好的传递应力的能力，在荷载作用下，这两种材料之间不产生相对滑移，从而能够协调变形、共同受力。

此外，钢筋和混凝土两种材料的温度线膨胀系数相近，当温度变化时，两者不会产生过大的不协调变形而导致破坏。

混凝土对钢筋有良好的保护作用，结构的耐火性和耐久性也因此大大提高。

另外，钢筋混凝土结构可模性好，能够根据设计需要支模浇筑成各种形状和尺寸的结构；整体性好，通过合适的配筋，可获得较好的延性，具有较好的抗震性能，不失为一种经济又合理的结构形式。

由于本工程为宾馆结构，需要有灵活的结构平面布置和较大的室内空间，查阅相关资料表明可采用混凝土框架结构。

混凝土框架结构分为装配式、装配整体式和现浇式混凝土框架结构，目前国内多层房屋大多采用现浇式钢筋混凝土框架结构，现浇式框架全部在现场浇筑，整体性和抗震性好。

对于多层房屋，竖向荷载是主要荷载，因而如何承受竖向荷载是结构布置时重点考虑的问题。

根据重力荷载传递路线，框架结构有横向框架承重，纵向框架承重和纵横向框架混合承重等三种布置方案。

其中纵横向框架混合承重方法可以使房屋两个方向均有较大的抗侧刚度，整体工作性能好。

框架结构由于其抗侧刚度小属柔性结构，在强震下结构的顶点位移和层间位移较大，能导致刚度较大的非结构构件的破坏如填充墙等，但框架结构自震周期较长，地震反应较小，经过合理的设计仍可达到较高的抗震性能。

目前，混凝土框架结构常用在高度不大于50m的房屋中，需要内部空间开阔的多层民用建筑和多层工业建筑常采用框架体系。

根据框架结构的自身特点，进行混凝土框架结构布置的主要工作是合理的确定梁、柱的位置、跨度及尺寸，使结构受力形式合理。

结构平面形状和立面形状要尽可能简单、规则，使刚度均匀，从而减小偏心及扭矩。

现今，框架结构的设计理论越来越为规范化和成熟。

建筑体型的多样化和建筑功能需求的增加，随之出现异形柱框架结构，室内柱不出墙，从而大大增强了房间的美观实用性；结构设计软件的迅猛发展使结构设计越来越为便捷，结构设计周期明显缩短；建筑规范的完善使结构设计行业更加规范化和合理化，结构设计迈入新的时代。

本次毕业设计中，我们要综合运用大学四年所学的知识进行结构设计。

主要是依据相关规范的规定进行结构布置、计算简图确定、竖向荷载及水平荷载计算内力组合，从而进行截面设计、抗震设计、基础设计、楼梯设计等，保证结构的安全、适用和耐久性。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家标准.混凝土结构设计规范（GB50010—2010）.北京：

中国建筑工业出版社，2010

[2]中华人民共和国国家标准.建筑结构荷载规范（GB50009—2012）.北京：

中国建筑工业出版社，2012

[3]中华人民共和国国家标准.建筑抗震设计规范（GB50011-2010）.北京：

中国建筑工业出版社，2010

[5]中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范（GB50007-2011），北京，中国建筑工业出版社，2011

[6]曹双寅主编．工程结构设计原理（第3版）．南京：

东南大学出版社，2012

[7]邱洪兴主编．建筑结构设计（第一册）（第2版）．南京：

东南大学出版社，2007

[8]邱洪兴主编．建筑结构设计（第二册）（第2版）．南京：

东南大学出版社，2008

[9]单建吕令毅编著.结构力学（第2版）.南京：

东南大学出版社，2011

[10]东南大学等四校合编.土力学.南京：

中国电力出版社，2010

[11]华南理工大学、浙江大学、湖南大学三校编著.基础工程.北京：

中国建筑工业出版社，2014

[12]李爱群高振世张志强主编．工程结构抗震与防灾（第2版）．南京：

东南大学出版社，2012

[13]梁兴文史庆轩主编.土木工程专业毕业设计指导房屋建筑工程卷.北京：

中国建筑工业出版社，2014

[14]万胜武陈占峰主编.结构设计软件应用--PKPM.武昌：

武汉大学出版社，2014

[15]姚谏主编.建筑结构静力计算手册（第二版）.北京：

中国建筑工业出版社，2014

四、方案（设计方案、或研究方案、研制方案）论证：

（1）主体结构方案

由于本工程用途为宾馆，由设计资料知宾馆一楼设有大厅，需要较大的空间，此外为了满足旅客的需求需要大量空间。

为使建筑平面布置灵活，获得较大的使用空间，考虑采用钢筋混凝土框架结构体系。

此外建筑所在地昆山市抗震设防烈度为7度，建筑总高度为22.8m，本工程抗震设防类别为丙类，综合技术和经济各方面指标考虑，工程主体结构选用钢筋混凝土框架结构。

框架采用纵横向框架双向承重方案，使两个方向均有较大的抗侧刚度，从而使结构有较好的整体工作性能。

柱网拟采用内廊式柱网，将柱子布置在客房与卫生间之间，优化柱网使受力更加合理。

主次梁布置主要根据建筑的功能及墙的布置确定。

根据本工程地质报告，基础采用混凝土桩基础，这样能承受较大的荷载、坚固耐久、施工速度快。

楼梯布置采用板式楼梯，方便设计及施工，也较美观。

（2）初步确定梁柱截面尺寸及材料强度等级

材料等级：

一到四层混凝土梁板柱采用C35，其余各层混凝土强度等级梁板柱均选用C30。

梁板柱纵筋采用HRB400，箍筋采用HRB400。

板：

板在楼盖中是最大面积的构件，为了节省材料，减轻结构自重，板不宜过厚,板由次梁间距决定。

一般楼层现浇楼板厚度不应小于80mm，顶层楼板厚度不宜小于120mm，采用双层双向配筋。

板的跨厚比，单向板不大于30；双向板不大于40。

依据结构布置图知本工程，双向板跨度最大为4000mm，则4000/40=100mm，单向板跨度为2200mm，则2200/30=73mm。

考虑到房屋以后暖通布线置管施工的方便性，楼面板和屋面板板厚均为120mm。

梁：

框架主梁的高度可按照高跨比来确定，即梁高

，宽度

。

次梁截面高度和宽度分别按

，

来选取。

则框架主梁：

普通次梁：

短梁：

柱：

柱截面尺寸由轴压比控制，考虑结构层高的变化，采用变截面柱，在结构层高突变的地方将柱截面缩小100mm。

依据负荷面积可分别可估算出中柱、边柱截面尺寸。

考虑质心与钢心不重合导致的扭转效应以及结构施工的方便性，1至3层角柱、边柱均取与中柱相等为

，4至6层均取值为

（3）计算理论选取及注意事项

整体框架的设计满足：

“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”三原则。

本设计高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。

对楼盖计算的板进行分类，单向板按连续梁计算采用弹性方法或塑性方法设计，双向板一般按弹性方法设计。

水平荷载作用下的框架内力计算采用D值法计算，该方法认为，柱的侧移刚度不仅与柱本身线刚度有关，而且还与梁的线刚度有关，柱的反弯点高度不是定值，它随梁柱线刚度比、该柱所在层位置、上下层梁间的线刚度比、上下层层高以及房屋总高度的不同而发生变化。

竖向荷载作用下框架的内力计算采用分层法和弯矩二次分配法。

采用分层法时，竖向荷载作用下刚架结构侧移一般较小，可以忽略不计，并且每一层刚架梁上的竖向荷载只对本层的梁及与本层梁相连的梁刚架柱产生弯矩和剪力，忽略对其他各层梁柱的影响。

在内力组合时可以选取Excel等计算软件作为辅助工具对所算出的荷载标准值进行组合，选取最不利组合的内力值为框架的设计值，由此完成框架的截面设计。

最后在进行楼梯设计时应在楼梯平板下设梁，并设置构造柱，基础设计按桩基础进行计算。

在配置结构细部钢筋时不仅要满足计算要求更要满足构造要求。

（4）计算结果校核和施工图绘制

手算结束后借助专业的结构设计软件——PKPM对整个建筑进行电算，完善手算中没有涉及的部分，并对比手算结果，分析手算的误差及产生原因。

最后结合手算和电算的结果绘制结构的部分施工图。

五、进度安排：

毕业设计（论文）进度安排

起止日期

工作内容

备注

第1周

了解有关要求，英文翻译；熟悉建筑方案，考虑结构方案

第2周

框架结构布置及确定计算简图，荷载计算

第3周

楼（屋）盖计算

第4~6周

框架恒活作用下的内力计算；水平地震作用计算及内力、位移分析；风荷载作用下的位移及内力计算；

第7周

内力组合

第8周

框架结构截面设计

第9周

基础设计

第10周

楼梯设计

第11周

上部结构电算及复核

第12~14周

绘制施工图

第15周

成果整理；答辩准备

六、指导教师意见：

签名：

年月日

七、开题审查小组意见：

签名：

年月日