土木框架開題報(bào)告

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告課題名稱蘇州科技城項(xiàng)目5號(hào)地塊8號(hào)樓副標(biāo)題系名稱土木工程專業(yè)土木工程學(xué)生姓名wangjiajie學(xué)號(hào)0703892011年3月一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題背景（含文獻(xiàn)綜述）本工程屬于蘇州科技城中某一商業(yè)建筑。蘇州科技城位于江蘇蘇州武夷山路南側(cè)、嘉陵江路東側(cè)的區(qū)域內(nèi)，由3個(gè)地塊組成，4、5號(hào)地塊由多棟3-4層商業(yè)及地下車庫組成5號(hào)地塊。8號(hào)樓為商業(yè)餐廳，位于5號(hào)地塊，有地下車庫。占地面積為828m2，總建筑面積為2484m2。建筑分為地下一層，地上兩層。建筑高度為小于20m。采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。本工程建筑抗震設(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防烈度6度，場地類別Ⅲ類，框架的抗震等級(jí)為四級(jí)。文獻(xiàn)綜述框架結(jié)構(gòu)是指由梁和柱以剛接或者鉸接相連接而成構(gòu)成承重體系的結(jié)構(gòu)，即由梁和柱組成框架共同抵抗適用過程中出現(xiàn)的水平荷載和豎向荷載。采用結(jié)構(gòu)的房屋墻體不承重，僅起到圍護(hù)和分隔作用，一般用預(yù)制的加氣混凝土、膨脹珍珠巖、空心磚或多孔磚、浮石、蛭石、陶粒等輕質(zhì)板材等材料砌筑或裝配而成?？蚣馨纯鐢?shù)分有單跨、多跨；按層數(shù)分有單層、多層；按立面構(gòu)成分有對(duì)稱、不對(duì)稱；按所用材料分有鋼框架、混凝土框架、膠合木結(jié)構(gòu)框架或鋼與鋼筋混凝土混合框架等。其中最常用的是混凝土框架（現(xiàn)澆整體式、裝配式、裝配整體式，也可根據(jù)需要施加預(yù)應(yīng)力，主要是對(duì)梁或板）、鋼框架。裝配式、裝配整體式混凝土框架和鋼框架適合大規(guī)模工業(yè)化施工，效率較高，工程質(zhì)量較好?？蚣芙ㄖ闹饕獌?yōu)點(diǎn)：空間分隔靈活，自重輕，有利于抗震，節(jié)省材料；具有可以較靈活地配合建筑平面布置的優(yōu)點(diǎn)，利于安排需要較大空間的建筑結(jié)構(gòu)；框架結(jié)構(gòu)的梁、柱構(gòu)件易于標(biāo)準(zhǔn)化、定型化，便于采用裝配整體式結(jié)構(gòu)，以縮短施工工期；采用現(xiàn)澆混凝土框架時(shí)，結(jié)構(gòu)的整體性、剛度較好，設(shè)計(jì)處理好也能達(dá)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?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體系的缺點(diǎn)為：框架節(jié)點(diǎn)應(yīng)力集中顯著；框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度小，屬柔性結(jié)構(gòu)框架，在強(qiáng)烈地震作用下，結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生水平位移較大，易造成嚴(yán)重的非結(jié)構(gòu)性破性；鋼材和水泥用量較大，構(gòu)件的總數(shù)量多，吊裝次數(shù)多，接頭工作量大，工序多，浪費(fèi)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(gòu)成的桿系結(jié)構(gòu)，其承載力和剛度都較低，特別是水平方向的（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(diǎn)類似于豎向懸臂剪切梁，其總體水平位移上大下小，但相對(duì)與各樓層而言，層間變形上小下大，設(shè)計(jì)時(shí)如何提高框架的抗側(cè)剛度及控制好結(jié)構(gòu)側(cè)移為重要因素，對(duì)于鋼筋混凝土框架，當(dāng)高度大、層數(shù)相當(dāng)多時(shí)，結(jié)構(gòu)底部各層不但柱的軸力很大，而且梁和柱由水平荷載所產(chǎn)生的彎矩和整體的側(cè)移亦顯著增加，從而導(dǎo)致截面尺寸和配筋增大，對(duì)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(jià)方面，也趨于不合理，故一般適用于建造不超過15層的房屋。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，首先要熟悉建筑的平、立、剖等圖，這部分主要參考教材《房屋建筑學(xué)》。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分主要參考《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》、《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》、《基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)原理》、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》、《工程結(jié)構(gòu)荷載與可靠度設(shè)計(jì)原理》等，從中利用雙向板樓蓋、框架的內(nèi)力計(jì)算及設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)和樁基礎(chǔ)的方法并且嚴(yán)格依據(jù)各最新頒布的國家規(guī)范進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?；A(chǔ)設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)指建筑底部與地基接觸的承重構(gòu)件，它的作用是把建筑上部的荷載傳給地基。因此地基必須堅(jiān)固、穩(wěn)定而可靠。工程結(jié)構(gòu)物地面以下的部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件，用來將上部結(jié)構(gòu)荷載傳給地基，是房屋、橋梁、碼頭及其他構(gòu)筑物的重要組成部分?；A(chǔ)可以分為淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)，淺基礎(chǔ)主要有無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)、墻下條形基礎(chǔ)、柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、柱下條形基礎(chǔ)等；深基礎(chǔ)主要有樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)和地下連續(xù)墻等幾種形式。筏型基礎(chǔ)又叫笩板型基礎(chǔ)，即滿堂基礎(chǔ)。是把柱下獨(dú)立基礎(chǔ)或者條形基礎(chǔ)全部用聯(lián)系梁聯(lián)系起來，下面再整體澆注底板。由底板、梁等整體組成。建筑物荷載較大，地基承載力較弱，常采用砼底板，承受建筑物荷載，形成筏基，其整體性好，能很好的抵抗地基不均勻沉降。筏板基礎(chǔ)分為平板式筏基和梁板式筏基，平板式筏基支持局部加厚筏板類型；梁板式筏基支持肋梁上平及下平兩種形式。一般說來地基承載力不均勻或者地基軟弱的時(shí)候用笩板型基礎(chǔ)。而且笩板型基礎(chǔ)埋深比較淺，甚至可以做不埋深式基礎(chǔ)?；A(chǔ)設(shè)計(jì)主要參考《基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)原理》、《DESIGNOFSTRUCTURE》和《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)。樓梯設(shè)計(jì)樓梯是多層及高層房屋的豎向通道,是房屋的重要組成部分。通常采用的樓梯結(jié)構(gòu)形式主要有板式和梁式兩種。板式樓梯由梯段斜板、平臺(tái)板和平臺(tái)梁組成,梯段斜板的兩端支承在平臺(tái)梁及樓層梁上。其優(yōu)點(diǎn)是下表面平整,施工是支模方便。缺點(diǎn)是梯段跨度較大是,斜板較厚、材料用量較多。因此板式樓梯宜用于可變荷載較小、梯段跨度不大于3M的情況。梁式樓梯由踏步板、梯段斜梁、平臺(tái)梁和平臺(tái)板組成,踏板支承在斜梁上,斜梁再支承再平臺(tái)梁及樓層梁上,斜梁可位于踏步板下面和上面,也可用現(xiàn)澆欄桿板兼作斜梁。當(dāng)梯段跨度大于3m時(shí),采用梁式樓梯較為經(jīng)濟(jì)。梁式樓梯是采用梁式樓梯的缺點(diǎn)是施工時(shí)支模比較復(fù)雜,外觀也顯得不夠輕巧。主要參考侯治國編《混凝土結(jié)構(gòu)》、周克榮等編《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》?！痘炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》對(duì)混凝土梁式樓梯的設(shè)計(jì)作了簡要地介紹，作為了解?！痘炷两Y(jié)構(gòu)》有關(guān)章節(jié)介紹了梁式樓梯的踏步板、梯段斜梁、平臺(tái)梁和平臺(tái)板的設(shè)計(jì)計(jì)算及構(gòu)造要求?？蚣苡?jì)算框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析和側(cè)移計(jì)算較多采用計(jì)算機(jī)程序，但在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)或設(shè)計(jì)層數(shù)不多且較規(guī)則的框架時(shí)，常采用近似計(jì)算方法計(jì)算框架內(nèi)力。在豎向荷載作用下，規(guī)則多層框架的側(cè)移很小，可近似認(rèn)為側(cè)移為零，可選用彎矩分配法或迭代法進(jìn)行內(nèi)力分析。在初步設(shè)計(jì)時(shí)可以用更為簡化的分層法計(jì)算分析，具體步驟如下：1）計(jì)算各跨梁在豎向荷載作用下的固端彎矩；2）計(jì)算框架各節(jié)點(diǎn)的力矩分配系數(shù)；3）將各節(jié)點(diǎn)的不平衡力矩同時(shí)進(jìn)行分配，并向遠(yuǎn)端傳遞，再在各節(jié)點(diǎn)分配一次，即可結(jié)束[9]。在水平荷載作用下（一般是風(fēng)或地震作用），對(duì)于比較規(guī)則的、層數(shù)不多的框架結(jié)構(gòu)，當(dāng)柱軸向變形對(duì)內(nèi)力及位移影響不大時(shí)，可選用D值法進(jìn)行內(nèi)力分析。柱的抗側(cè)移剛度與梁的線剛度有關(guān)，柱的反彎點(diǎn)高度與梁柱線剛度比、上下層梁的線剛度比、上下層的層高變化有關(guān)?？紤]上述因素的影響，對(duì)柱的抗側(cè)移剛度和反彎點(diǎn)高度進(jìn)行修正，就是D值法?？蚣艿膫?cè)移方面的事項(xiàng)，其主要包括兩部分內(nèi)容：控制框架頂部的最大位移；控制層間相對(duì)位移。在水平荷載作用下，框架結(jié)構(gòu)的變形也可以分成兩部分：梁、柱彎曲變形引起的總體剪切變形；框架柱軸向變形引起的整體彎曲變形。對(duì)于高度不高的一般框架結(jié)構(gòu)，位移曲線以總體剪切變形為主，故只需考慮由梁柱彎曲變形引起的側(cè)移?？砂碊值原理近似計(jì)算梁柱彎曲變形引起的側(cè)移[5]。主要參考《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》、葉列平等編《混凝土結(jié)構(gòu)》（下冊）、《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》、《框架實(shí)用計(jì)算》、《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)概念計(jì)算與設(shè)計(jì)》、《TheoryofBeam-Columns》和相關(guān)規(guī)范。樓蓋設(shè)計(jì)樓蓋是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分,對(duì)于保證建筑物的承載力、剛度、耐久性以及抗風(fēng)、抗震性能具有重要的作用,對(duì)于建筑效果和建筑隔聲、隔熱也有直接的影響。常見的樓蓋結(jié)構(gòu)形式有肋梁樓蓋、井式樓蓋、無梁樓蓋、密肋樓蓋、扁梁樓蓋等。整體式肋梁樓蓋主要是由板、次梁、主梁及豎向承重的柱或墻所組成。肋梁樓蓋每一區(qū)格板的四邊一般均由梁或墻支承,板上的荷載主要通過板的受彎作用傳到四邊支承的構(gòu)件上。GB50010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定：沿兩對(duì)邊支承的板應(yīng)按單向板計(jì)算；對(duì)于四邊支承的板，當(dāng)長邊與短邊長度之比小于或等于2.0時(shí),應(yīng)按雙向板計(jì)算;當(dāng)長邊與短邊長度之比大于2.0,但小于3.0時(shí),宜按雙向板計(jì)算;當(dāng)按沿短邊方向受力的單向板計(jì)算時(shí),應(yīng)沿長邊方向布置足夠數(shù)量的構(gòu)造鋼筋;當(dāng)長邊與短邊長度之比大于或等于3.0時(shí)，可按沿短邊方向受力的單向板計(jì)算?！痘炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》中介紹了單向板和雙向板的計(jì)算方法。單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)過程中還應(yīng)注意內(nèi)力傳遞的計(jì)算模型簡圖的選用，一般地：板-次梁，以次梁為鉸支座的連續(xù)梁；次梁-主梁，以主梁為鉸支座的連續(xù)梁；主梁-柱，因?yàn)槭钦麧步Y(jié)構(gòu)，故采用剛架模型。而雙向板在兩個(gè)方向的截面上均作用有彎矩和剪力另外還有扭矩,在計(jì)算簡圖中，注意雙向板上的荷載除了傳給次梁外,還有一部分直接傳給主梁。書中介紹了兩種方法:(1)按彈性理論計(jì)算內(nèi)力：等截面等跨連續(xù)梁的內(nèi)力可以采用查表法進(jìn)行計(jì)算;（2）按塑性理論方法計(jì)算內(nèi)力：該理論對(duì)塑性鉸線法作了基本的假定,板即將破壞時(shí),“塑性鉸線”發(fā)生在彎矩最大處;塑性鉸線上只存在一定值的極限彎矩,其扭矩和剪力可認(rèn)為等于零。通常在下列情況下,應(yīng)按彈性理論方法進(jìn)行設(shè)計(jì):=1\*GB3①直接承受動(dòng)力和重復(fù)荷載的結(jié)構(gòu);=2\*GB3②在使用階段不允許出現(xiàn)裂縫展開有較嚴(yán)格限制的結(jié)構(gòu)。抗震設(shè)計(jì)抗震設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想主要是小震不壞、大震不倒，并且中震可修，與此相應(yīng)，對(duì)小震（多遇地震），結(jié)構(gòu)必須有足夠強(qiáng)度；而對(duì)于大震（罕遇地震），結(jié)構(gòu)則必須有足夠的延性。概括地講，抗震設(shè)計(jì)有三方面內(nèi)容；其一，小震下的強(qiáng)度計(jì)算；其二，大震下的變形驗(yàn)算，其三，保證結(jié)構(gòu)延性的構(gòu)造措施?？拐鹪O(shè)計(jì)主要參考《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論與實(shí)例》和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》?！督ㄖY(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論與實(shí)例》作為教材，介紹了地震及結(jié)構(gòu)抗震的基本知識(shí)和場地、地基及基礎(chǔ)等概念，還有單自由度、多自由度體系結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)地震作用計(jì)算有三種方法：底部剪力法、振型分解反應(yīng)譜法和時(shí)程分析法。水平地震作用下框架內(nèi)力分析常用D值法。內(nèi)力組合時(shí)框架梁一般選梁的梁的兩端和跨中截面為其控制面；柱則選柱的上、下截面作為控制截面?？蚣芤M(jìn)行兩方面的側(cè)移驗(yàn)算：（1）對(duì)所有的框架都先進(jìn)行多遇地震作用下的層間彈性位移驗(yàn)算；（2）對(duì)某些結(jié)構(gòu)，《抗震規(guī)范》中規(guī)定要進(jìn)行罕遇地震作用下的彈塑性位移驗(yàn)算。設(shè)計(jì)中荷載的取值和計(jì)算主要是參考《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》。繪制結(jié)構(gòu)圖以及結(jié)構(gòu)詳圖時(shí)參考《混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》,03G101-1,中國建筑規(guī)范設(shè)計(jì)研究院出版,2003.1以及《房屋建筑CAD制圖統(tǒng)一規(guī)則》GB_T18112_2000。二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）方案介紹（主要內(nèi)容）本次設(shè)計(jì)的基本任務(wù)有：完成基礎(chǔ)、樓梯、樓面板、框架和細(xì)部構(gòu)造的計(jì)算與配筋。其中，框架結(jié)構(gòu)計(jì)算采用電算（整體框架）與手算（單榀框架）結(jié)合的方法。設(shè)計(jì)的整體步驟和思路如下：=1\*GB1⒈確定各項(xiàng)荷載取值，根據(jù)建筑圖紙進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)平面布置，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行構(gòu)件截面初選。各項(xiàng)荷載按荷載規(guī)范和設(shè)計(jì)任務(wù)書取值?？蚣芙Y(jié)構(gòu)平面布置：本設(shè)計(jì)要求的設(shè)計(jì)區(qū)域，是一個(gè)純框架結(jié)構(gòu)體系，柱網(wǎng)布置還算規(guī)整，縱向?yàn)?跨,橫向?yàn)?跨。現(xiàn)確定框架采用縱、橫向混合承重方案，即在縱橫兩個(gè)方向上都布置主梁。次梁根據(jù)跨度按縱橫向布置，樓板按雙向板設(shè)計(jì)計(jì)算。=2\*GB1⒉用規(guī)范方法進(jìn)行樓蓋（擬采用雙向板）設(shè)計(jì)和配筋計(jì)算（手算）。雙向板肋梁樓蓋可采用彈性理論和塑性理論進(jìn)行計(jì)算，因設(shè)計(jì)任務(wù)中的主要樓蓋設(shè)計(jì)內(nèi)容是屋面，對(duì)裂縫和變形控制要求較高，故選用彈性理論方法計(jì)算內(nèi)力，即假定梁板為理想彈性體，這樣計(jì)算出的內(nèi)力有較大的設(shè)計(jì)余量，偏安全。=3\*GB1⒊運(yùn)用簡化的分層法和D值法來計(jì)算單榀框架的內(nèi)力分析（手算）。=4\*GB1⒋對(duì)框架整體運(yùn)用PKPM軟件建模并計(jì)算內(nèi)力（電算）。計(jì)算結(jié)果可以和手算的結(jié)果進(jìn)行比較分析和驗(yàn)證，確保建模正確，規(guī)范、設(shè)計(jì)方法等選取正確。本過程使用PMCAD進(jìn)行幾何建模，先定義軸線和生成網(wǎng)點(diǎn)，再定義構(gòu)件、樓層和荷載，之后進(jìn)行樓層組裝，調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，最后檢查建模是否正確，是否與實(shí)際建筑模型相一致。完成建模后，生成SATWE數(shù)據(jù)，利用SATWE進(jìn)行框架整體的內(nèi)力計(jì)算，查看計(jì)算結(jié)果，與手算結(jié)果進(jìn)行比較、分析。如果計(jì)算結(jié)果不佳，還要對(duì)構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，反復(fù)計(jì)算，以期得到一個(gè)安全經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案。=5\*GB1⒌完成框架整體的配筋計(jì)算，并且手算完成樓梯等次結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算和配筋。=6\*GB1⒍基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，本工程擬用鋼筋混凝土預(yù)制方樁。筏板基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)按一下程序進(jìn)行：(1)樁型選用;(2)樁基持力層的選擇;(3)單樁豎向承載力計(jì)算;(4)樁的布置;（5)承臺(tái)設(shè)計(jì)。=7\*GB1⒎繪制結(jié)構(gòu)和各構(gòu)件的施工圖，編寫施工說明。三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要參考文獻(xiàn)[1]建筑制圖標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50104－2001）[S]．北京：中國計(jì)劃出版社，2002．[2]建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50105－2001）[S]．北京：中國計(jì)劃出版社，2002．[3]建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）[S]．北京：中國建筑工業(yè)出版社．2002．[4]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010－2002）[S]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002．[5]建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2001）[S]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001．[6]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007-2002）[S]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002．[7]建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合手冊編制委員會(huì)．建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合手冊[M]．鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社，1989.4.17．[8]袁聚云著．基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)原理[M]．上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2007.12．[9]建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊編寫組．建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1975.9．[10]周克榮等著．混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M]．上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2001．[11]袁聚云等著．基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)原理[