陕西理工学院 毕业设计开题报告
题 目：院 系：专 业：姓 名：学 号：指导教师： 汉中市汉台第四中学实验楼设计 土建学院 土木工程 冯伟伟 0919014038 周志军
20 年 月 日
一．所研究课题的目的及意义 毕业设计是一个总结性的教学环节，是学生全面系统地掌握所学理论知识和专业技能并运用于解决实际问题的过程。通过本教学环节，要加深学生对所学基本理论知识的理解，培养学生综合分析和处理问题的能力以及设计创新精神，使学生得到有关单位工程建设从方案制定到施工组织的全过程系统性的训练。 通过毕业设计的完成，使自己对四年所学的理论知识得到一次系统的总结。主要目的是培养学生综合运用所学知识和技能，理论联系实际，独立分析，解决实际问题的能力，使学生得到从事本专业工作和进行相关的基本训练。 通过毕业设计这一重要的教学环节，培养土木工程专业本科毕业生正确的理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度。 毕业设计要求我们在指导老师的指导下，独立系统的完成一项工程设计，解决与之有关的所有问题，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，具有实践性、综合性强的显著特点。因此毕业设计对于培养学生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。 在完成本次毕业设计过程中，我们需要运用感性和理性知识去把握整个建筑的处理，这其中就包括建筑外观和结构两个方面。还需要我们更好的了解国内外建筑设计的发展的历史、现状及趋势，更多的关注这方面的学术动态，以及我们在以后的土木工程专业发展的方向。同时积极、独立的完成本次毕业设计也是为今后的实际工作做出的必要的准备。 二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等 （一）研究现状： 土木工程是建造各类工程设施的科学，技术和工程的总称。土木工程是伴随着人类社会的发展而发展起来的。它所建造的工程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。作为土木工程专业的学生，深知土木工程设计范围之广，以及和社会生活联系之密切。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。工民建方面就结构布臵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、筒体结构、框架-核心筒结构、巨型结构等等。 就此次的设计题目，以及结合任务书所给定的各项条件，选择了框架结构比较合理并且切合实际。 （二）发展趋势：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，
2
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。 钢筋混凝土多层框架结构作为一种常用的结构形式, 具有传力明确、结构布臵灵活、抗震性和整体性好的优点, 目前已被广泛地应用于各类多层的工业与民用建筑中。随着社会的发展，多层框架结构的建筑越来越多了。但随着结构高度增加，水平作用使得框架底部梁柱构件的弯矩和剪力显著增加，从而导致梁柱截面尺寸和配筋量增加，到一定程度，将给建筑平面布臵和空间处理带来困难，影响建筑空间的正常使用，在材料用量和造价方面也趋于不合理。框架结构住宅是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱，再用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、浮石、蛭石、陶烂等轻质板材隔墙分户装配成而的住宅。适合大规模工业化施工，效率较高，工程质量较好。 框架结构房屋的布臵应对称、均匀，减小抗侧刚度中与水平荷载合力作用线的距离，减小结构重心和刚度中心之间的距离，以减小结构发生的扭转。由于框架构件截面较小，抗侧刚度较小，在强震作用下结构整体位移和层间位移都较大，容易产生震害。此外，非结构性破坏如填充墙、建筑装修和设备管道等破坏较严重。因而其主要适用于非抗震区和层数较少的建筑，抗震设计的框架结构除需加强梁、柱和节点的抗震措施外，还需注意填充墙的材料以及填充墙与框架的连接方式等，以避免框架变形过大时填充墙的破坏。框架结构是柔性结构，有水平位移，房屋的总水平位移越大，人的感觉越不舒服，而层间位移会影响建筑物的装修和隔墙开裂，因而对这两种水平位移进行限，这样在设计中要增大房屋的抗侧刚度。在框架结构的抗震设计中，柱顶、柱底、梁端易出现裂缝。 （三）研究方法：框架是典型的杆件体系，近似计算的方法很多，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： 忽略梁，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，因此在做竖向荷载计算时，假定结构无侧移。 （四)应用领域：框架结构可设计成静定的三铰框架或超静定的双铰框架与无铰框架。 三、对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法（技术路线）或 设计（实验）方案进行说明 随着我国的建筑法规的健全，对实验楼的规管力度的加大，实验楼的安全性能会得到保证在设计中，认真贯砌“适用、安全、经济、美观”的设计原则。 设计的主要内容： （一）、建筑设计部分： （1）本工程位于汉中市汉台区四中校园内，实验楼的总建筑面积为5000平米左右,建筑层数为5层。普通实验楼的平面组合可采用综合式组合，即可以有走道，套间，或大厅的综合组合形式，内部空间要解决学生的课间休息及交往活动，解决师生的交往活动。特别应解决好各种流线问题，各功能应分区明确合理。要有较好的疏散 3
方式，满足防火要求，立面及造型应反映新时代教育建筑的形式。其中实验室15间计算机实训室3间，阶梯教室3间，会议室1间，科学馆1间。另有楼梯间，厕所，门卫，等许多辅助房间自定。 由于多媒体放映室等所需的空间跨度比较大，本实验楼采用框架结构，基础采用独立基础。框架结构的优点是建筑平面布臵灵活，可以形成较大的空间满足使用，框架结构的墙体是填充墙，起围护和分隔作用适合普通教室之间的分隔，框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间，但抗震性能差。 （2）平面布局 根据建筑物的使用要求，合理安排建筑个组成部分的位臵，并确定它们的相互关系，考虑当地环境，建筑物内部以及内外之间方便和安全的交通联系，符合总体规划的要求。另外主要房间的布臵，不仅影响平面视图效果，也会对装饰装修以及给排水造成影响，对其平面设计必须满足以下几点： A房间满足活动空间和家具摆放，布局合理，施工方便； B门窗满足出入方便，疏散安全，采光通风； C满足审美要求。 （3）交通联系设计 充分考虑水平交通联系和垂直交通联系以及与各个房间的关系，做到交通路线简捷明确，联系通行方便，人流通畅，紧急疏散时迅速安全，满足一定的采光通风要求，考虑整体视觉效果。 （二）结构部分的设计主要包括： （1）计算简图的确定：框架各构件在计算简图中均用单线条代表。各单线条代表各构件形心轴所在位臵线。梁的跨度等于该跨左、右两边柱截面形心轴线之间的距离。为简化起见，底层柱高可从基础顶面算至楼面标高处，中间层柱高可从下一层楼面标高算至上一层楼面标高，顶层柱高可从顶层楼面标高算至屋面标高。 （2)结构设计与布臵：结构设计资料以及结构布臵及结构计算简图的确定。首先，本次设计采用框架结构，屋盖和楼盖采用现浇钢筋混凝土，独立基础。然后选用荷载汇集及一榀主框架进行设计。计算内容包括：风荷载计算、荷载组合及内力分析、现浇板计算、楼梯计算、基础及基础梁计算、楼盖计算。其次，结构的布臵考虑对荷载分布情况及性质.满足刚度均匀，力学模型清晰，尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围,使其以最直接的线路传递到基础。 (3) 水平风荷载作用下的内力计算：采用D-值法，对于层数较多的框架，梁、柱的线刚度可能较为接近，甚至梁的线刚度小于柱的线刚度。这时，框架节点对柱的约束为弹性支承，柱的侧向刚度不仅与柱的线刚度和层高有关，而且还与梁的线刚度等因素有关。另外，柱的反弯点位臵也不是一成不变的，而是取决于该柱上下端转角的比值。 4
（4）结构的竖向荷载计算：竖向荷载作用下的内力计算。由于实验楼为5层，各个房间跨度不统一，按照多层多跨计算，首先 ，将多层框架分层，以每层梁与上下柱组成的单层框架作为计算单元，柱远端假定为固端，其次，用力矩分配法分别计算各计算单元的内力，由于除底层柱底是固定端外，其他各层柱均为弹性连接，为减少误差，除底层柱外，其他各层柱的线刚度均乘以0.9的折减系数，相应的传递系数也改为1/3，底层柱仍为1/2，最后，分层计算所得的梁端弯矩即为最后弯矩。 （5）地震荷载作用下框架内力及侧移计算（忽略）； （6）结构内力组合计算：结构设计,要找出结构最不利内力,那首先要找出哪些荷载能够出现,哪 些能够同时出现,这些能够同时出现的荷载进行组合求出结构最不利内力.当然为了找出最不内力,先求出每种荷载下结构的内力,根据荷载组合情况,求最不利内力组合下的内力值了 （7）结构配筋计算：包括梁截面设计计算、柱截面设计计算、基础配筋设计计算。 一．设计中可能遇到的技术难题及拟采用的解决方法 1．框架是典型的杆件体系，近似计算的方法很多，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： 忽略梁，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。 二．1.活荷载的折算与折减 对于单向板肋梁楼盖中的连续梁板，往往忽略次梁对板、主梁对次梁的约束作用而采铰支座确定其计算简图，当考虑楼面活荷载的最不利布臵时，支座实际的转动将减小连续梁板的内力使得计算误差较大。此时应考虑活荷载的折算，即在保持总荷载不变的前提下，将部分活载折算为恒载进行内力计算，减小计算简图带来的误差。这在用活荷载最不利布臵进行楼板及次梁内力计算时一定要考虑，但本人的设计按照活载满布方式求内力，所以不需考虑活载折算，用弹性法只需将跨中弯矩扩大 1.1～1.2 倍进行调整。 2. 抗震组合中不考虑屋面活荷载 在进行竖向荷载统计时，考虑到屋面活荷与雪荷载标准值同时出现的概率极小，《建筑结构荷载规范》4.3.1条规定：屋面均布活荷载不应与雪荷载同时组合,所以二者中只取较大值进行计算。在进行内力组合时，非抗震组合中的活载内力应是根据屋面活载与雪荷载较大值计算出的，而抗震组合中的活载内力应是取屋面雪荷载计算出的。 3. 每榀框架上的层间剪力计算
5
按照结构单元进行每层的重力荷载代表值统计，计算结构单元的自振周期、结构单元上作用的地震作用和层间剪力，然后根据侧移刚度的比例将层间剪力分配到所选的框架上再计算内力。 4.梁弯矩调幅中跨中弯矩的处理 在计算竖向荷载作用下的框架内力时，需要考虑梁端负弯矩调幅。在进行框架梁设计时，可以主动考虑塑性内力重分布，对梁端负弯矩进行适当调幅，达到调整配筋分布、节约材料、方便施工的目的。当降低梁端负弯矩后，塑性内力重分布就会提前出现，梁的最终承载能力主要取决于跨中截面的弹性承载能力，所以跨中弯矩需要按照平衡条件相应增大，才能保证框架梁的总体承载能力不变。 5.内力组合中的“有利”问题 构件截面内力组合中出错最多的是某种荷载效应对组合目标内力来说是“有利”的，但仍然按照“不利”时的分项系数计算，特别是以“轴力最小”为目标进行柱截面内力组合时最容易出错。《建筑结构可靠度设计统一标准》中7.0.4条规定当荷载效应对结构构件承载力 “有利”时，永久荷载的分项系数取1.0，不考虑可变荷载。在进行内力组合时，必须进行组合目标内力与竖向荷载内力之间的符号关系判别（水平荷载内力左右均考虑，选取不利值即可），若二者符号一致，此竖向内力应对结构不利，若二者符号相反，则此竖向内力应对结构“有利”再区分此竖向内力是由永久荷还是可变荷引起的，正确选取分项系数进行内力组合。 三．结构截面设计中的常见问题分析 1.场地类别对抗震等级的影响 抗震等级对于框架截面设计的影响很大。一般情况下根据房屋高度和设防裂度从抗震规范中直接查出抗震等级，但对于“场地类别为Ⅰ类时，除6度外，可按表内降低1度所对应的抗震等级采取抗震构造措施，但相应的计算要求不应降低”。当采用Ⅰ类场地时，抗震计算的抗震等级与采取抗震构造措施的抗震等级不一样，而笔者的毕业设计的场地类别为二类，按照原先的抗震构造措施。 2.框架柱的计算长度 确定框架结构计算简图时取框架柱的长度为结构的层高，但实际上梁柱纵筋相互交叉形成的节点连接是介于刚接与铰接之间的,更接近于刚接。所以《混凝土结构设计规范》7.3.11条规定了柱的计算长度,对于现浇框架的底层柱取l0= 1. 0 H0，其余柱取l0= 1. 25 H0 6
五、毕业设计进程安排 各部分时间安排分别为：设计调研及完成开题报告、开题报告答辩：2周、建筑设计3周、结构设计8周、地基基础设计2周，共15周。 建筑、结构、基础各部分设计进度如下： 1.建筑设计进度： 序 号 1 2 3 4 2.结构设计进度： 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 设 计 内 容 查阅中、外文资料 结构设计总说明 确定计算简图、计算结构刚度 重力荷载、风荷载及横向水平地震作用计算 横向风荷载作用下结构内力分析 横向水平地震作用下结构内力分析及位移验算 重力荷载作用下框架结构内力分析 内力组合 截面设计 上机计算 绘图 合计 设 计 时 间（天） 2 4 3 4 4 5 4 3 3 3 13 48 设 计 内 容 布臵设计任务、方案草图 绘制草图、构造设计 正式图 整理 合计 设 计 时 间（天） 5 7 5 1 18 3.地基基础设计进度12天（此部分可以根据实际工程要求灵活安排）。 六、指导教师评语
7
1.对开题报告的评语 2.对开题报告的意见及建议 指导教师签名： 年 月 日
8
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容