土木开题报告.docx

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土木开题报告

桂林理工大学

GuilinUniversityofTechnology

本科毕业设计（论文）

开题报告（含论文综述）

学院：

土木与建筑工程学院

所属教研室：

工民建

课题名称：

七星建工框架结构综合办公楼

建筑、结构设计

专业（方向）：

土木工程（工民建）

班级：

土木11-7班学号：

19

学生：

岑剑

指导教师：

李华职称：

高级工程师

开题日期：

2015年3月10日

一、毕业设计（论文）选题的目的和意义。

[⑴课题名称；⑵有关的研究方向的历史、现状和发展情况分析；⑶前人在本选题研究领域中的工作成果简述]

课题名称

七星建工框架结构综合办公楼建筑、结构设计

选题意义

我选择的是框架结构，是应用最广泛的一种结构，它省材料而又能达到很高的强度。

它能代替实体的柱和梁，现代高大建筑都有很坚固的框架，墙壁不用承担任何压力而用轻质建材，使整个建筑重量减轻，具有抗震性好，容易空间划分，易装修，结构承受力小等优点，是工程师常采用的结构形式。

毕业设计要求我们在指导老师的指导下，独立的完成一项工程设计，解决与之有关的所有问题，对我来说既是一次检验四年学习成果的机会也是一次全新的挑战。

对土木工程的学生来说有着重要意义：

（1）毕业设计是一个让我系统地融汇所学理论知识和专业技能并解决实际问题的过程。

加深我对大学四年所学基本理论知识的理解，培养我综合分析和处理问题的能力以及设计创新精神；

（2）毕业设计能让我得到从工程方案制定到设计出图的全过程系统性的训练并熟悉相关设计规范、手册、标准图以及工程实践中常用的方法。

促使我养成理论联系实际的工作作风及严肃认真的科学态度。

（3）本次毕业设计中，需要完成整个建筑的设计，包括建筑外观和结构两个方面。

还需要更好的了解国内外建筑设计的发展的历史、现状及趋势，更多的关注土木工程的发展动态，以及我们在以后的土木工程专业发展的方向。

（4）此次设计需要运用许多计算机软件，如建筑施工图所用绘图软件、插件autoCAD、天正建筑，用于修改结构施工图的天正结构、探索者还有用于结构计算的PKPM等，通过练习这些专业软件，大大提高我的设计、分析能力。

在毕业设计过程中需要我用综合技能去解决实际问题，锻炼能力同时也能发现自己的不足并加以改正。

因此毕业设计对于培养我初步的科学研究能力，提高其综合运用所学知识分析问题、解决问题能力有着重要意义。

研究历史

土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。

它既指工程建设的对象，即建造的各种工程设施，也指建造用的材料、设备和设计、施工等专业技术。

土木工程是伴随着人类社会的发展而发展起来的。

土木工程所建造的设施反映出各个历史时期社会经济、文化、科学、技术发展的面貌，因而土木工程也就成为社会历史发展的见证之一。

土木工程相对于其他工程学科而言诞生得更早，发展及演变历史更古老。

随着技术的进步和时代的发展，土木工程不断注入新鲜血液，其中新的工程材料和力学理论的发展起着最为重要的推动作用，现代土木工程早已不是传统意义上单砖瓦灰砂石，而是由新理论、新材料、新技术、新方法武装起来的大型综合性学科。

研究现状

土木工程包含：

建筑工程、桥梁工程、公路和城市道路工程、铁路工程、隧道工程、水利工程、港口工程、给水和排水工程、环境工程。

作为土木工程专业的学生，我们在校只是学习了土木工程这一个小的分支并且着重学习了工民建部分。

房屋建筑结构设计方面就结构布置部分有以下几种结构：

框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、板柱-剪力墙结构、框架-支撑结构等等。

就此次的设计题目，及结合任务书所给的各项条件，我选择了框架结构比较合理并且切合实际。

发展趋势

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使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。

框架结构由梁柱构成，构件截面较小，因此框架结构的承载力和刚度都较低，它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，楼层越高，水平位移越慢，高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力，这时，现浇楼面也作为梁共同工作的，装配整体式楼面的作用则不考虑，框架结构的墙体是填充墙，起围护和分隔作用，框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间，可提供较大的使用空间，也可构成丰富多变的立面造型。

国外多用钢为框架材料，而国内主要为钢筋混凝土框架，框架结构可通过合理的设计，使之具有良好的延性，成为“延性框架”,在地震作用下，这种延性框架具有良好的抗震性能。

二、设计或研究主要内容和重点，预期达到的目标及拟解决的主要问题和技术关键，有何创新之处。

（此部分为重点阐述内容）

建筑设计

1.建筑设计部分 

（1）根据设计任务书要求以及相应的建筑设计规范来还有建筑物的朝向，位置，体系等因素的要求，收集资料，查阅文献，综合考虑总体规划、基地环境、功能要求，先对建筑外观、建筑面积、建筑高度、层高和室内净高进行设计。

选定总开间、进深尺寸，将平面划分成各需求房间，各房间的面积应符合其使用功能。

依据建筑物的宽度来确定中间走廊的宽度，走廊宽度应满足安全疏散的要求。

确定建筑物的层数（拟定为7层），层高的选择上主要注意首层的层高，且是室内净高不能影响舒适度要求。

拟定首层层高，2至6层为，7层为。

（2）对局部进行设计，如楼地面、顶棚、屋面、楼面、坡面及楼梯位置，消防要求等进行设计。

确定建筑外围的台阶、坡道和散水的设计。

确定楼梯布置位置，根据层高设计楼梯，踏步高度和宽度应符合舒适度要求。

确定内外墙面装饰所用材料、楼面和顶棚的装饰样式。

明确屋面防水、保温所需材料和做法。

根据防火要求，设计消防设施的位置。

在设计门窗布置时，应注意立面外观效果，可适当采用构造措施，使建筑外观更有特色。

（3）最后要明确框架结构的抗震级数，采用规则结构以利于房屋抗震，按照“三统一”的原则，确定柱网尺寸，确定材料及截面尺寸，以及基础的选定。

完成建筑方案的设计，运用AutoCAD，天正软件绘制建筑施工图。

结构设计

（1）结构设计就是根据建筑设计方案及设计原始资料，选择结构体系，布置结构构件（柱网、框架梁、次梁、缝的设置，铺板方向等），进行结构计算，确定构件配筋，整理计算书并绘制结构施工图。

 布置结构过程中要充分考虑建筑结构布局要合理，保证建筑的整体性和刚度，以及建筑内部舒适性。

（2）结构设计包括手算和电算两方面，手算包括：

取一榀框架对其进行内力分析（竖向荷载作用下力矩分配法，水平向荷载作用下D值法）；风荷载的计算与效应组合；恒荷载的计算与效应组合；活荷载的计算与效应组合；标准层的内力分析（弹性方法和塑性方法）与配筋设计；估算梁、柱截面尺寸并进行配筋计算；浇楼梯、雨篷的内力分析与设计；电算包括：

一榀框架的内力分析；梁、板、柱各层的配筋图。

将手算结果结合PKPM的机算结果进行比较分析，对比手算和电算的主要差别。

（3）做好“强柱弱梁”设计。

通过调整梁、柱之间受弯承载力的相对大小，使塑性铰出现在两端，即梁端屈服，避免柱端出铰。

（4）做好“强剪弱弯”设计。

通过调整梁、柱截面受剪承载力与受弯承载力之间的相对大小，使框架梁、柱发生延性弯曲破坏、避免脆性剪切破坏。

强剪弱弯是保证构件延性，防止脆性破坏的重要原则。

（5）做好“强核心区，强锚固”设计。

节点核心区的实际受剪承载力大于左右两端截面各方向的实际受弯承载力之和对应的核心区剪力。

在梁端塑性铰充分发展前应避免核心区破坏。

伸入核心区的梁、柱纵筋，应有足够的锚固长度，避免因粘结破坏而增大层间位移。

（6）要求绘制以下结构施工图：

a、结构设计说明

b、楼、屋面结构布置图

c、梁平法施工图

d、柱平法施工图

e、一品框架配筋详图

f、基础平面布置图及基础详图

g、楼梯、雨篷等详图

三、研究方案：

[⑴技术方案（有关方法、技术路线、技术措施）；⑵实施方案所需的条件（技术条件、试验条件等）]

本课题研究的重点及难点

研究重点：

选择结构体系、布置结构构件（柱网、框架梁、次梁、缝的设置，铺板方向等）、建筑功能分区、水平及竖向荷载作用下内力验算、内力组合、截面设计（截面尺寸、配筋计算）及施工图绘制。

难点：

框架结构设计计算、水平荷载作用下的内力计算、竖向荷载作用下内力验算、内力组合、截面设计（截面尺寸、配筋计算）。

前期已开展工作：

认真熟悉设计任务书，参观本设计实体建筑，参加了毕业实习，查阅并收集相关规范资料，仔细参考、阅读设计实例，还查找并翻译了相关外文资料。

研究方法

框架是典型的杆件体系，近似计算的方法很多，主要包括：

力矩分配法、分层法、迭代法、反弯点法、D值法等。

工程中最实用的是力矩分配法及D值法，前者多用于竖向作用下求解，后者用于水平作用下求解。

这些方法的使用都作了以下几点的假定：

忽略粱，柱轴向变形及剪切变形。

杆件为等截面（等刚度），以杆件轴线作为框架计算轴线。

在竖向荷载下结构的侧移很小，因此在做竖向荷载下计算时，假定结构无侧移。

构件初估

（1）框架柱

框架柱截面高度与宽度一般可取（1/10~1/15）层高，本次结构设计需考虑抗震设计，所以柱截面高度与宽度均不宜小于300mm。

在设计中应尽量避免出现短柱，对于楼梯间不可避免的出现短柱，除验算柱的受剪承载力外，还需要采用一些必要措施提高柱的延性和抗剪能力。

可以通过轴压比可以初步估算框架柱的截面尺寸，公式如下：

注：

为框架柱的轴压比限值，此建筑设防烈度为7度，所以抗震等级为三级，则轴压比限值为。

N为柱轴向压力设计值，可由下式确定：

（2）框架梁

框架梁的截面尺寸一般会根据梁的跨度、抗震设防烈度、竖向荷载大小等因素来确定。

一般不做刚度验算的最小截面高度可按下式估算：

次梁：

h=（1/12~1/18）L；主梁：

h=（1/8~1/14）L

式中的L分别代表主梁间距和柱与柱或柱与墙之间的间距，也称之为梁的计算跨度。

对于截面尺寸的选择，现浇钢混结构中主梁的截面宽度不应小于200mm，次梁的截面高度不应小于150mm。

梁的截面高度在小于800mm时一般以50mm为模数，大于800mm时以100mm为模数。

（3）板

板的厚度应改满足承载力、裂缝控制和刚度的要求，而在选择板厚时应以10mm为模数。

板厚可按下式进行估算：

板：

h=（1/30~1/40）L；L代表次梁间距。

荷载计算

（1）风荷载

《建筑结构荷载规范》GB50009规定垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值

按式

计算。

基本风压值与风速大小有关，可查规范得，但不得小于。

根据任务书可知本建筑的地面粗糙度为C类，可根据规范里的表格查出相应的风压高度变化系数。

Z高度处的风振系数对于高度大于30m且高宽比大于的建筑，用风振系数加大风载，否则该系数取为1，公式为

公式中的

可近似用Z/H代替，脉动增大系数查表时需要，T为基本周期，一般为（~）N，N为建筑物层数。

各楼层总风力

。

（2）地震荷载

本次建筑结构为6层框架结构，以剪切变形为主，高度不超过40m且质量和刚度沿高度分布比较均匀，所以在结构计算地震作用时可采用底部剪力法。

结构底部总水平地震作用标准值为：

结构等效总重力荷载

，而

为结构总重力荷载代表值，即指100%的恒荷载、50%~80%的楼面荷载、50%的雪荷载和50%的屋面积灰荷载之和，不计入屋面活荷载。

求解α的公式是根据规范给出的地震影响系数曲线结合结构自振周期T与特征周期

的大小关系来确定的，一般为

。

根据结构自振周期T与

的关系来确定是否要考虑顶部附加水平地震作用

，其公式为

。

楼层处的水平地震作用标准值按下式计算：

内力计算

（1）竖向荷载下的内力计算

对于竖向荷载下结构构件的内力可采用分层力矩分配法近似计算，假定结构无侧移，其主要有以下几个计算要点：

计算各层梁上竖向荷载值和梁的固端弯矩；将框架分层，各层梁跨度及柱高与原结构相同，将柱端假定为固端；计算梁、柱线刚度，但由于中间层的柱端受力情况的假设与实际情况不符，所以除底层外，上层各柱的线刚度均要乘以的修正系数；计算和确定梁、柱弯矩分配系数和传递系数，底层柱的传递系数为1/2，其余层柱的传递系数为1/3；然后按照力矩分配法的计算原则计算单层梁、柱弯矩；最后将分层计算得到的且属于同一柱的柱端弯矩叠加得到最终弯矩。

（2）水平荷载下的内力计算

对于水平荷载下结构构件的内力可采用D值法近似计算，其假定为

；同层柱的侧移相同；梁柱轴向变形忽略不计。

首先算出相邻梁柱的线刚度，根据规范表中的情况计算梁柱线刚度比K，一般层柱的线刚度比为

，其对应的刚度修正系数为

，其余情况可依据表里的公式进行计算。

柱的抗侧移刚度

，最后可以根据平面框架内各柱侧移相等的假定，得各柱剪力按刚度分配的计算公式为：

结构计算步骤

（1）初估梁、柱截面尺寸和板的厚度；

（2）恒活荷载计算；

（3）水平荷载作用下框架的内力计算（D值法）；

（4）竖向荷载作用下框架的内力计算（分层力矩分配法）；

（5）框架梁、柱配筋；

（6）板的配筋计算；

（7）楼梯配筋；

（8）基础的设计及配筋计算；

通过PKPM软件进行计算，它的主要技术条件：

（1）计算参数的确定；

（2）荷载的组合；

（3）荷载效应组合校核手算的计算结果。

四、主要参考文献目录

参考资料：

1、建筑结构荷载规范（GB50009—2001）

2、建筑地基基础设计规范（GB50007—2002）

3、混凝土结构设计规范（GB50010—2002）

4、砌体结构设计规范（GB50003—2001）

5、建筑抗震设计规范（GB50011—2001）

6、钢筋混凝土结构设计（教材）

7、房屋建筑学（教材）

8、土木工程专业毕业设计指南

五、毕业设计（论文）工作进度计划。

（必须包含一定工作量的计算机知识综合应用环节）

1建筑方案1周

（1）确定柱网布置和层高

（2）～确定主要出入口

（3）～确定各层主要功能

2建筑设计2周

（1）～绘制建筑平面图

（2）～绘制建筑立面图

（3）～绘制建筑剖面图（在楼梯处剖开）

（4）～绘制总平面图、门窗表及建筑总说明

（5）～整理修改建筑图

3基本假定与计算简图1周

（1）梁、板、柱截面尺寸确定

（2）～梁板柱配筋设计

4水平地震作用下的内力和侧移计算计算周

（1）重力荷载计算

（2）～水平地震作用计算

5风荷载作用下的内力和侧移计算周

（1）位移计算与验算

（2）～构件内力计算

6竖向荷载作用下的内力计算1周

（1）～计算单元与计算简图

（2）～内力计算

7内力组合及构件节点设计2周～

8基础设计周

（1）基础尺寸设计

（2）～底板配筋

9计算机制图与计算1周

（1）～计算机制图

（2）～PKPM计算

10计算书整理1周～

六、指导教师审核意见

指导教师签字：

年月日

七、开题答辩结论和审核意见

教研室主任签字：

年月日