土木工程畢業(yè)設計開題報告---商務樓設計

1、XX大學畢業(yè)設計(論文)開題報告題目名稱：商務樓設計題目來源：實際工程題目類別：畢業(yè)設計學院（系）：XX學院專業(yè)班級：土木XX班學生姓名：XX指導教師：XX開題報告時期：一， 題目來源：實際工程二， 研究的目的和意義：畢業(yè)前的最后一次大型課程設計，此次設計的意義重大，也許也是最后一次在老師的指導下學習，土木工程專業(yè)決定了我們將來要從事的工作：就是運用我們所學的專業(yè)知識來指導將來的民用及工業(yè)建筑物的設計，施工，管理等各個環(huán)節(jié)。畢業(yè)設計的實質目的就是讓我們深入了解了工程建設設計與施工的過程，對一般框架類型的房屋有更深刻的認識，以自己的課題出發(fā)，學會應用知識于現(xiàn)代建筑的具體實踐之中，從設計之中來提升

2、自己的能力，獲取間接經(jīng)驗。隨著中國城市化程度的提高，大批人員涌入城市，隨之而來的住宅問題成為越來越多人關注的焦點?？梢院敛豢鋸埖恼f，住宅已經(jīng)成為全中國最熱點的話題之一。對于這樣一個與全社會人民息息相關的產品，如何設計使其更經(jīng)濟，更安全，更舒適，是一個至關重要的問題。土地資源的緊缺，使低層住宅在城市里銷聲匿跡。對于多層住宅，傳統(tǒng)的砌體結構由于承重墻體自身巨大的自重，以及粘土磚的禁用，漸漸淡出舞臺。而鋼筋混凝土結構與砌體結構相比較具有承載力大、結構自重輕、抗震性能好、建造的工業(yè)化程度高等優(yōu)點；與鋼結構相比又具有造價低、材料來源廣泛、耐火性好、結構剛度大、使用維修費用低等優(yōu)點。因此，在我國鋼筋混凝土

3、框架結構是多層住宅最常用的結構型式。近年來，世界各地的鋼筋混凝土多層框架結構的發(fā)展很快，應用很多，對其受力的研究已經(jīng)相對成熟。 然而框架結構的側向剛度小，屬柔性結構框架，在強烈地震作用下，結構所產生水平位移較大，易造成嚴重的非結構性破性。汶川地震后，結構的抗震能力被大大重視。對于框架結構而言，抗震構造措施尤其重要，在這方面的優(yōu)化，也是目前研究的方向之一?？拐鹪O計需遵循“三水準，兩階段”設計方法：1.，做好“強柱弱梁”的設計 由于框架受軸向壓力的作用，其延性通常比梁的延性小，一旦框架柱限于框架梁出現(xiàn)塑性鉸，就會產生較大的層間位移，甚至形成同層各柱上下端同時出現(xiàn)塑性鉸的“柱較結構”，從而危及結構承

4、受垂直荷載的能力。2.，做好“強剪弱彎”的設計 為防止梁端，柱端在彎曲屈服前出現(xiàn)脆性剪切破壞，在設計中要求做到“強剪弱彎”，即構件的受剪承載力要大于構件彎曲時實際達到的剪里。3，做好“強節(jié)點弱構件”的設計，還要對節(jié)點進行抗震構造設計，要求框架節(jié)點核心區(qū)不先于梁柱破壞。綜上，本次設計中，除了在設計前通過閱讀相關書籍資料，更深刻的了解框架結構的有關知識，鞏固課堂上所學的理論知識外，在設計中，通過熟練操作建筑學基本軟件，掌握將來從事本行業(yè)的實踐能力，并通過與手算結果進行對比的方式，鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。因此，本次課題是步入社會前的一次演習，是為以后的路預先而作的一次必不可少的鍛煉。三，

5、閱讀的主要參考文獻及資料名稱四， 國內外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 混凝土結構使用歷史較長。它在性能及材料來源等方面有許多自身優(yōu)點，發(fā)展速度很快，應用也最廣泛，已從工業(yè)與民用建筑，交通設施轉到了近海工程和海底工程等。我國應用混凝土的時間比較短，但目前鋼筋混凝土結構在我國發(fā)展勢頭非常好，所以深入了解混凝土的性能非常有必要。在混凝土結構施工過程中，施工技術的改進起了很大作用。預應力技術的發(fā)明使混凝土結構的跨度大大曾加，滑模施工方法的發(fā)明使高聳結構和貯倉、水池等持種結構的施工進度大大加快。泵送混凝土技術的出現(xiàn)使高層建筑、大跨橋梁可以方便地整體澆注。蒸汽養(yǎng)護使預制構件成品出廠時間大為縮短.在模板方面，除了目前使用

6、的木模板、鋼模板、硬塑料模板外，今后向多功能發(fā)展，在鋼筋的綁扎成型方面，正在大力發(fā)展各種鋼筋成型機械及綁扎機具，以減少大量的手工操作?？蚣芙Y構是由梁和柱連接而成的。是如今常用的一種建筑結構，整體性比較好，一般用于小高層建筑。在10層以下，否則要加設剪力墻結構。純框架在現(xiàn)代運用較廣?？蚣芙Y構選型結構分類：混凝土結構按施工方法的不同可分為現(xiàn)澆式、裝配式和裝配整體式?，F(xiàn)澆式框架即梁、柱、樓蓋均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構。一般做法是每層的柱與其上部的梁板同時支模、綁扎鋼筋，然后一次澆注混凝土。整體性強、抗震性能好，其缺點是工作量大、工期長、需要大量的模板。裝配式框架是指梁、柱、樓板均為預制，通過焊接拼裝連接

7、成整體的框架結構。施工速度快、效率高。但由于在焊接接頭處須預埋連接件，節(jié)點構造較難處理，故此型式在框架中較少采用。不宜在地震地區(qū)應用。裝配整體式框架是指梁、柱、樓板均為預制，節(jié)點構造簡單，用鋼量和焊接工作量少，吊裝方便，抗震性能及整體性較好。在樓面荷載較大的工業(yè)廠房中，值得推廣應用。前國內外多層房屋大多采用現(xiàn)澆式鋼筋混凝土框架結構。近年來，由于人們對大空間、大跨度的要求，國內外正在推廣使用預應力混凝土結構。預應力構件的使用，大大減少混凝土的用量。另外，由于地域的不同，或是特殊功能的要求，新的防凍、防火等具有特殊性能的混凝土正不斷地被研制開發(fā)出來，相信未來混凝土的用途會越來越廣泛。五， 主要研究

8、內容，需重點研究的關鍵問題及解決思路 框架結構是高次超靜定結構，既承受豎向荷載，又承受側向作用力，如風荷載或水平地震作用等。一般情況下，計算時不考慮填充墻對框架抗側的作用，因為填充墻的存在在建筑物的使用過程中具有不確定性，而且填充墻常常采用輕質材料，或在墻與柱之前留有縫隙僅通過鋼筋柔性連接。但當填充墻采用砌體墻并與框架結構為剛性連接時，則在水平地震作用下，框架結構將發(fā)生側向變形，填充墻將起斜壓桿的作用。在水平地震作用下，剛性填充墻對框架側向剛度有較大貢獻，要盡量使結構的整體抗側剛度對稱，以免地震時產生過大的整體扭轉?？蚣芙ㄖ闹饕獌?yōu)點：空間分隔靈活，自重輕，有利于抗震，節(jié)省材料；具有可以較靈活

9、地配合建筑平面布置的優(yōu)點，利于安排需要較大空間的建筑結構；框架結構的梁、柱構件易于標準化、定型化，便于采用裝配整體式結構，以縮短施工工期；采用現(xiàn)澆混凝土框架時，結構的整體性、剛度較好，設計處理好也能達到較好的抗震效果，而且可以把梁或柱澆注成各種需要的截面形狀。框架的結構缺點為：框架節(jié)點應力集中顯著；框架結構的側向剛度小，屬柔性結構框架，在強烈地震作用下，結構所產生水平位移較大，易造成嚴重的非結構性破性；鋼材和水泥用量較大，構件的總數(shù)量多，吊裝次數(shù)多，接頭工作量大，工序多，浪費人力，施工受季節(jié)、環(huán)境影響較大；不適宜建造高層建筑， 框架是由梁柱構成的桿系結構，其承載力和剛度都較低，特別是水平方向的

10、（即使可以考慮現(xiàn)澆樓面與梁共同工作以提高樓面水平剛度，但也是有限的），它的受力特點類似于豎向懸臂剪切梁，其總體水平位移上大下小，但相對與各樓層而言，層間變形上小下大，設計時如何提高框架的抗側剛度及控制好結構側移為重要因素，對于鋼筋混凝土框架，當高度大、層數(shù)相當多時，結構底部各層不但柱的軸力很大，而且梁和柱由水平荷載所產生的彎矩和整體的側移亦顯著增加，從而導致截面尺寸和配筋增大，對建筑平面布置和空間處理，就可能帶來困難，影響建筑空間的合理使用，在材料消耗和造價方面，也趨于不合理，故一般適用于建造不超過15層的房屋?？蚣芙Y構設計方法一、理論基礎：鋼筋混凝土框架結構的設計方法先后經(jīng)歷了容許應力設計方

11、法、破損階段設計方法和極限狀態(tài)設計方法。容許應力法以線彈性設計方法為基礎，要求在使用荷載作用下構件截面的應力不大干容許應力，截面應力按線彈性設計方法求出，容許應力是用材料的強度除以安全系數(shù)求得。容許應力法僅考慮材料的彈性性質，容許應力取值也無科學依據(jù)，框架結構設計是否安全可靠無法用實驗來驗證。破損階段法以塑性設計方法為基礎，要求在使用荷載作用下構件截面的內力不大于破壞時內力除以某一安全系數(shù)，破損階段法使構件有了總的安全度的概念，可以說它開創(chuàng)了一個新局面。但它仍存在一些重大的缺點：只保證了構件的強度，但卻無法了解構件正常使用是否滿足要求；安全系數(shù)取值仍須經(jīng)驗，并無嚴格科學依據(jù)；單一安全系數(shù)不能對

12、不同荷載、材料、構件區(qū)別對待，從而正確地度量框架結構的安全度。極限狀態(tài)法是破損階段的發(fā)展，它規(guī)定了框架結構的極限狀態(tài)，并把單一安全系數(shù)改為三個分項系數(shù)，即荷載系數(shù)、材料系數(shù)和工作系數(shù)，從而把不同荷載、材料、構件區(qū)別對待，使構件具有比較一致的安全度。從本質上講，破損階段設計法和極限狀態(tài)設計法中的承載力極限狀態(tài)設計所依據(jù)的都是極限強度設計方法。極限強度設計方法的基本原則是求出截面破壞時的極限承載力，然后控制截面在使用荷載作用下的內力不大于破壞時的極限承載力除以某個考慮安全的系數(shù)。系數(shù)可用單一系數(shù)，即破損階段法；也可用分項系數(shù)，即極限狀態(tài)法。隨著可靠度設計方法的發(fā)展，安全系數(shù)的取值已經(jīng)從傳統(tǒng)的定值設

13、計法發(fā)展到今天的半概率設計法，又在向近似概率設計法發(fā)展，使框架結構設計的極限狀態(tài)設計方法向更完善、更科學的方向發(fā)展。但是，只有框架結構的極限承載力得以準確評估后，框架結構安全系數(shù)更為精確、科學的取值才會更有意義，框架結構安全度才能得到充分保證。框架結構在承受水平荷載作用下屬剪切型破壞。近年來，有關學者對框架結構在地震作用下的分析表明多層框架的震害可分為8種整體破壞情況，4中構件部位破壞、6種構件受力破壞情況，2種短柱破壞情況，現(xiàn)分述如下:1. 整體破壞: （1)、柱筋拔斷、整幢傾倒:一側柱筋在一樓拔斷，整幢房屋向另一側傾倒。(2)、全柱潰斷、整幢壓扁:框架弱柱強梁，全部柱每層折斷或壓潰，整幢房

14、屋壓扁成層疊狀。(3)、局柱潰斷、整幢傾斜:局部柱壓潰或折斷，其它柱完好，整幢房屋因局部下陷而傾斜。(4).部分壓扁、部分破壞:同幢房屋中部分柱壓潰折斷壓扁成層疊狀，部分柱嚴重破壞，但未壓潰折斷，故成部分壓扁、部分破壞(5)、底柱壓潰、底層壓扁:底層柱壓潰，底層壓扁，整幢房屋下陷。(6)、底柱折斷、底層扁移:底層柱折斷，底層壓扁，整幢房屋側移。(7)、柱端破壞、底層傾斜:底層柱上下成塑性鉸破壞，底層傾斜、上部房屋平移。(8)、柱頂破壞、底層平移:底層僅柱上端破壞成塑性鉸，柱成彎曲狀，柱下端完好，整幢房屋平移。以部位分為4種破壞情況(1)、柱頭破壞(2)、柱中破壞(3)、柱底破壞。(4)、節(jié)點破

15、壞以受力分為6種破壞情況:(1)、柱剪切破壞。(2)、柱剪壓破壞(3)、柱壓屈破壞(4)、柱壓彎破壞(5)、柱塑性鉸破壞。(6)、梁剪切破壞短柱破壞主要為剪切破壞。分析震害現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，多層框架中8種整體破壞、構件破壞中的4種部位破壞、5種受力破壞、短柱中的2種受力破壞，都說明在多層框架的震害中，整體破壞的全部、構件破壞的大部分都因柱構件的破壞而引起，故柱在多層框架的抗震中占據(jù)十分重要的位置，是框架抗震的主要矛盾。二、設計步驟：1、框架梁柱的截面設計原則 根據(jù)震害分析，以及近年來國內外試驗研究資料，應把框架設計成延性結構。粱、柱塑性鉸設計，應遵循下述原則：(1) 強柱弱梁。要控制粱、柱相對強度，使

16、塑性鉸在梁中先出現(xiàn)，盡量避免或減少在柱中出現(xiàn)。嚴防框架結構形成幾何可變體系而倒塌。(2) 強剪弱彎。要提高構件的抗剪承載能力，使其大于塑性鉸的抗彎承載力，以防過早地發(fā)生剪切破壞。(3) 強節(jié)點、強錨固。設計中應保證梁的塑性鉸在充分發(fā)揮作用前，框架節(jié)點、鋼筋的錨固不致過早破壞。2、提出結構方案多層鋼筋混凝土框架結構是一種由梁和柱以剛接或鉸接相連接成承重體系的房屋建筑結構。多層鋼筋混凝土框架結構設計文件與圖紙是最主要的依據(jù)之一， 全面理解設計文件，并規(guī)范進程加以實施，是結構方案的主要工作。3、框架梁的設計 彎矩調幅 框架中允許梁端出現(xiàn)塑性鉸，因此在梁中考慮塑性內力重分布。通常在豎向荷載作用下可考慮

17、支座調幅以降低支座彎矩，現(xiàn)澆框架的支座彎矩調幅系數(shù)可采用0.80.9，水平荷載作用下產生的彎矩不參與調幅，彎矩調幅在內力組合之前進行。同時應注意梁跨中設計彎矩值不應小于按簡支梁計算的跨中彎矩的一半。 梁的正截面受彎承載力計算 為了提高梁的延性，阻止脆性破壞，應滿足下列要求； (1) 受壓區(qū)混凝土高度 x0.25h0(一級抗震設防時)，X0.35h0(二級抗震設防時)； (2) 梁端截面底面和項面配筋量的比值，除按計算確定外，一級不應小于0.5，二、三級不宜小于0.3。通長鋼筋，一、二級不應少于 214，且不應少于其較大縱向鋼筋截面積的14；三、四級不少于212； (3) 梁端縱向受力鋼筋的配筋

18、率不應小于最小配筋率，且不宜大于2.5。貫穿中柱的每根縱向鋼筋直徑一、二級均不宜大于柱截面高度的 120。 梁斜截面受剪承載力計算 (1) 剪壓比的限制。為防止混凝土在抗剪鋼筋屈服前過早地發(fā)生脆性破壞，應使梁內平均剪應力與混凝土抗壓強度設計值之比，即剪壓比不應過大，也就是梁的截面不應太小。 (2) “強剪弱彎”原則調整梁的截面剪力。為了避免梁在彎曲破壞前發(fā)生剪切破壞，應根據(jù)不同的抗震設防等級調整。 框架柱的設計 (1) 軸壓比的限制。柱的軸壓比應不超過，對一級為0.7，二級為0.8，三級為0.9的規(guī)定。變形能力要求高和類地上的高層建筑其限值應適當減少。 (2) 按“強柱弱梁”原則復核柱的配筋。

19、為使塑性鉸首先出現(xiàn)在梁端，柱的抗彎能力大于梁的抗彎能力，梁柱端彎矩，除頂層和軸壓比小于0.15者外，應符合下列要求： 一級 Mc=1.1入Mb 二級 M =1.1Mb 式中：Mc節(jié)點上下柱端順時針或反時針方向截面組合彎矩設計值之和； Mb 節(jié)點上下梁端反時針或順時針方向組合彎矩設計值之和； 入實配系數(shù)。可按左右梁端縱向受拉鋼筋實配面積之和與計算面積之和比值的1.1倍采用。 (3) 按“強剪弱彎”的原則調整柱的截面剪力。為防止柱在壓彎破壞前發(fā)生剪切破壞，柱的端部截面組合的剪力設計值應以調整。 框架節(jié)點震害調查表明，框架節(jié)點破壞主要是由于節(jié)點核芯區(qū)箍筋數(shù)量不足，在剪壓共同作用下混凝土出現(xiàn)斜裂縫，箍

20、筋屈服甚至拉斷，從而柱的縱筋被壓屈引起的。為了防止節(jié)點核芯區(qū)剪切破壞，必須保證其混凝土的足夠強度和箍筋的足夠數(shù)量。 3抗震設計建筑物抗震等級（抗震設防標準），建筑工程抗震設防分類標準根據(jù)建筑重要性、使用人數(shù)的不同把建筑分為甲乙丙丁四類，如三級甲等醫(yī)院因為地震時要救人，定為甲級，其設防烈度和抗震措施要提高一度，設計采用的地震動參數(shù)要經(jīng)過專門的地震安全性評價確定；中小學教學樓因為學生多，自救能力弱，定為乙類，其設計采用的地震作用按照當?shù)氐目拐鹪O防烈度，但抗震措施要提高一度，所以按照規(guī)范規(guī)定，這次汶川的中小學應當都采取8度的抗震措施，不應該突然倒塌。 一般建筑如住房設防類別為丙類，其設計采用的地震作

21、用按照當?shù)氐目拐鹪O防烈度，抗震措施也不提高。丁類的一般是倉庫等，抗震要求更低。目前，在鋼筋混凝上框架結構的抗震設計中“塑性鉸控制”理論發(fā)揮著越來越重要的作用，其要點如下：鋼筋混凝上結構可以通過選擇合理截面形式和配筋構造來控制塑性鉸的出現(xiàn)部位；抗震延性結構應當選擇并沒計有利十抗震的塑性鉸部位；在預期出現(xiàn)塑性鉸的部位應該通過合理的配筋構造來加大其塑性變形能力，防止過早出現(xiàn)脆性的剪切及錨固破壞。因此，鋼筋混凝上延性框架沒汁的基本原則是：塑性鉸應該盡可能出現(xiàn)在梁的兩端。設計成強柱弱梁；避免粱、柱過早剪壞。在可能出現(xiàn)塑性鉸的區(qū)域內，應設計成強剪弱彎；避免出現(xiàn)節(jié)點區(qū)破壞及鋼筋的錨同破壞，設計成強節(jié)點、強錨

22、同。（1）強柱弱梁 當梁相對較弱，柱相對較強時，大部分塑性鉸出現(xiàn)在梁端，結構不容易形成幾何可變體系，因為塑性鉸數(shù)量多且分散在各層，也就是說塑性變形分散在各層；當柱相對較弱，梁相對較強時，柱中塑性鉸數(shù)量增多。如果柱中塑性鉸集中在某一層，則因為塑性變形集中，使得該層成為薄弱層，易形成幾何可變體系。梁是受彎構件，容易實現(xiàn)大的延性和耗能能力，而柱是屬十壓彎構件，特別是軸壓比大的柱，不容易實現(xiàn)大的延性和耗能能力。柱是重要的承重結構構件。一旦出現(xiàn)大的塑性變形，難以修復，柱的破壞可能使整個結構倒塌所滑強柱弱梁型框架就是要盡量減少或推遲柱中塑性鉸的出觀，尤其要防止同一層各柱上、下端都出現(xiàn)塑性鉸，（2）強剪弱彎在鋼筋混凝土框架中，粱和柱的破壞形態(tài)可以歸納為兩種：正截面的彎曲破壞和斜截面的剪切破壞。 當發(fā)生正截面彎曲破壞時，在破壞之前將會先形成塑性鉸，只要設計合理妥當，形成的塑性鉸會具有良好的變形能力和耗能能力但是當發(fā)生的是斜截面剪切破壞時，其延性小，耗能差，屬于脆性破壞，所以，在鋼筋混凝上框架的抗震設計中，為了保證粱和柱中出現(xiàn)塑性鉸不會過早地發(fā)生剪切破壞，就應該使梁和柱在塑性鉸處的受剪承載力大于受彎承載力，以實現(xiàn)強剪弱