钢筋混凝土框架结构设计土木工程开题报告.doc

毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述 一.研究背景在钢筋混凝土建筑中，框架结构是一种常用的结构形式，具有传力明确、结构布置灵活、抗震性和整体性好的优点，前已被广泛地应用于各类多层的工业与民用建筑中。钢筋混凝土框架结构是由楼板、梁、柱及基础几种承重构件组成的，由主梁、柱与基础构成平面框架，各平面框架再由连续梁连接起来而形成的空间结构体系。在合理的高度和层数的情况下，框架结构能够提供较大的建筑空间，其平面布置灵活，可适合多种工艺与使用功能的要求。1、研究现状对于框架结构，在结构建筑特点方面：它是由钢筋混凝土梁、柱、节点及基础为主框，加上楼板、填充墙、屋盖所组成的结构形式，楼板和横梁连在一起，横梁和柱通过节点连为一体，形成承重结构，将荷载传至基础，力的传递路线比较明确。对于整个房屋全部采用这种结构形式的称为框架结构或纯框架结构。框架可以是等跨或不等跨的，也可以是层高相同或不完全相同的，有时因房屋布局和空间使用要求等原因，也可能要在某层抽柱或某跨抽梁，形成缺梁、缺柱的框架。墙体是填充墙，仅起围护和分隔作用，所以框架结构的最大特点是承重构件与围护构件有明确分工，建筑物的内外墙处理十分灵活，应用范围很广，因此能为建筑提供灵活的使用空间。在结构受力性能方面：框架结构构件截面较小，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，所以框架结构属于柔性结构，自振周期较长，地震反应较小，经过合理的结构设计可以具有较好的延性性能。2、结构优缺点钢筋混凝土框架结构的主要优点：空间分隔灵活，自重轻，节省材料；具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构；框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期；采用现浇混凝土框架时，结构的整体性、刚度较好，设计处理好也能达到较好的抗震效果，而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。 钢筋混凝土框架结构的缺点为：框架节点应力集中显著；框架结构的侧向刚度小，属柔性结构框架，在强烈地震作用下，结构所产生水平位移较大，易造成严重的非结构性破坏，适用于非抗震设计；钢材和水泥用量较大，构件的总数量多，吊装次数多，接头工作量大，工序多，浪费人力，施工受季节、环境影响较大；不适宜建造高层建筑。3、适用范围框架是由梁柱构成的杆系结构，其承载力和刚度都较低，特别是水平方向的（即使可以考虑现浇楼面与梁共同工作以提高楼面水平刚度，但也是有限的），它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，其总体水平位移上大下小，但相对于各楼层而言，层间变形上小下大，设计时如何提高框架的抗侧刚度及控制好结构侧移为重要因素，对于钢筋混凝土框架，当高度大、层数相当多时，结构底部各层不但柱的轴力很大，而且梁和柱由水平荷载所产生的弯矩和整体的侧移亦显著增加，从而导致截面尺寸和配筋增大，对建筑平面布置和空间处理，就可能带来困难，影响建筑空间的合理使用，在材料消耗和造价方面，也趋于不合理，故一般适用于建造不超过15层的房屋。4发展趋势进入当代社会，随着经济的快速发展，人们对办公楼的要求也越来越高，使得传统的木质、砖混结构的办公楼已不能满足现代办公的需求。而钢筋混凝土框架结构的出现则突破了这些局限性: 一方面，框架结构以梁柱承重的特点使平面布置更加灵活； 另一方面，梁柱本身结构类型和布置位置也可以灵活选定，比如柱子可以选用L型、T 型、十字型等类型，如此可以使整个立面更加富于变化；再则，通过合理设计，框架结构可以做成延性框架，延性框架的抗震性能好，可承受较大侧向变形。因此，钢筋混凝土框架结构在多、高层办公楼中得到了广泛的使用。根据框架结构的自身特点，在进行建筑、结构设计时，国际上流行采用“三统一”的原则，即“统一柱面、统一层高、统一荷载”的模式设计。统一柱面可使办公楼根据人们的需要和功能要求实行相对任意分割，不至于因建筑柱面不同而在改变使用功能上受到制约；统一层高可使楼房采光效果好，空气流通顺畅，布局安排合理，水平运输畅通无阻，有利于使用功能的相互替代；统一荷载，打破了会议室和其他部门之间的明显界限。 二、工程概况和设计基本资料 1、工程概况：淮阴卫生高等职业技术学校新校区实训楼工程，位于市高教园区长江路以南、天津路以西、规划支路以北，工程类型为房屋建筑工程，结构类型为框架结构 ，拟建建筑物建筑面积3000左右，框架结构四层，其中首层层高为4.2m左右，其余各层层高为3.9m左右。2、设计基本原始资料： 本设计为钢筋混凝土框架结构，结构安全等级为二级。1、基本风压：0.40KN/m2；2、基本雪压：0.40 KN/m2；3、楼面活载：按建筑结构荷载规范GB5009-2012采用；4、抗震设防烈度为7度（0.10g），地震分组第二组；5、工程地质资料：该场地土属于类场地土。序号岩石名称厚度（m）fak(kPa)1素填土1.502粉土3.51503粘土0.52404粉土3.8200 三、目前框架结构设计所用的方法和适用条件 在多数情况下，框架结构可以简化为平面结构进行内力分析，在纵向和和横向都分别由若干榀框架承受竖向荷载和水平荷载。框架是典型的杆件体系，结构力学已经比较详细地介绍了超定刚架（框架）内力和位移计算方法。比较精确的手算方法有：全框架力矩分配法、无剪力分配法、迭代法等。在实际用中已多被更精确、更省人力的计算机程序分析杆件有限元方法所代替。 竖向荷载作用：多层多跨框架在一般竖向荷载作用下，侧移较小，可作为无侧移框架按力矩分配法进行内力分析。在近似方法中，可将多层简化为单层框架，既分层作力矩分配计算。分层计算所得梁弯矩即为最后弯矩，但必须将上下两层所得同一柱子的内力叠加，才能得到柱的内力。这样由分层法计算所得出的框架结点处的弯矩之和常常不等于零。这是由于分层计算单元与实际结构不符带来的误差。若提高精度。可对节点，特别是边节点不平横弯矩再做一次分配，予以修正。水平荷载作用：风或地震对框架结构的水平作用，一般都可以简化为作用于框架节点上的水平力。 用反弯点法来近似计算。它首先假定梁柱之间的线刚度之比无穷大，其次又假定柱的反弯点高度为定值，使框架结构在侧向荷载作用下的内力计算大为简化。但这样也带来了一定的误差，首先是当梁柱线刚度较为接近时，特别是在高层框架结构或抗震设计时，梁的线刚度可能小于柱的线刚度，框架节点对柱的约束应为弹性支承。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数有关。为此做出了改进，称为改进反弯点法，有称D值法。它对柱的侧向刚度和反弯点高度的计算作了改进和修正。 竖向活荷载的最不利位置： 考虑活荷载最不利布置有分跨计算组合法、最不利荷载位置法、分层组合法和满布荷载法等四种方法。1、 分跨计算组合法是将活荷载逐层逐跨单独地作用在结构上，分别计算出整个结构的内力。其工作量大，但过程简单，宜运用电脑进行内力组合。2、 最不利荷载位置法是为了求某一指定截面的最不利内力，可以根据影响线方法，直接确定产生此最不利内力的活荷载布置。3、 分层组合法是以分层法为依据的，比较简单。4、 满布荷载法，在活荷载产生的内力远小于恒荷载及水平荷载所产生的内力时，可不考虑活荷载的最不利布置。但求得的梁的跨中弯矩比最不利荷载位置法的计算结果要小，因此对梁跨中弯矩应乘以1.11.2的系数予以增大。内力组合：控制截面：框架柱的弯矩、轴力和剪力沿柱高是线性变化的，因此可取各层柱上下端截面作为控制截面。对于框架梁，在水平力和竖向力共同作用下，剪力沿梁轴线呈线性变化，弯矩则呈抛物线形变化（指竖向分布荷载），因此，除取梁的两端为控制截面外，还应在跨间取最大正弯矩的截面为控制截面。为了方便，不在用极值的方法确定最大正弯矩控制截面。荷载组合：要找出哪几种荷载同时作用时才是最不利的，为此要考虑可能出现的荷载组合情况另一方面几种活荷载同时作用又同时达到设计值的可能性毕竟不大，因此要考虑活荷载组合值系数。内力组合：控制截面的内力种类有轴力N、弯矩W、剪力V。对同一控制截面一般可考虑以下四种内力组合：（1）+Mmax及相应的N和V（2）-Mmax及相应的N和V（3） Nmax及相应的M和V（4） Nmax及相应的M和V内力组合又分一般荷载组合和地震荷载组合。 板： 按弹性理论进行内力计算，板厚及其各种构造要求按规范要求设计。 基础：根据地质条件和上部结构进行设计。其中条形基础内力计算采用倒梁法计算，按地基承载力确定基础底面尺寸；按受冲切承载力确定基础高度和变阶处的高度；按础受弯承载力计算底板配筋。 各种构造按相应的设计规范要求设计。四.研究价值与意义由于框架结构具有空间大、平面布局灵活多样的特点，满足了人们不断追求使用个性化的要求。随着社会的不断发展和人们物质生活水平的提高，框架结构(住宅、公共建筑)将会得到较大发展。设计多层框架结构，设计人应首先判断结构方案的可行性，对可能碰到的问题，提前采取措施予以解决，并对所有计算结果认真分析，判断，准确无误后方可应用于实际工程。通过毕业设计，使我有机会熟悉一个设计项目的全过程，将大学期间所学建筑和结构专业知识综合地运用于实际工程设计中，掌握框架结构设计计算的方法，为以后走上工作岗位打下坚实的基础。在设计过程中，我们培养了独立解决问题的意识，进一步熟悉了PKPM、CAD等软件的操作，提高了绘制图纸的能力，并增强了自己的职业责任感以及严谨求实的工作态度。 五、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）S.北京:中国建筑工业出版社，20102中华人民共和国国家标准.建筑抗震设计规范（GB50011-2010）S. 北京:中国建筑工业出版社，20103中华人民共和国国家标准.建筑结构荷载规范（GB50009-2001）S. 北京:中国建筑工业出版社，20064丁宇明,黄水生.土建工程制图M.北京:高等教育出版社，20075吕晓寅,刘林等.混凝土房屋结构设计M.北京：清华大学出版社，20096同济大学等.房屋建筑学M.北京：中国建筑工业出版社，20067 东南大学等. 混凝土结构设计原理M. 北京：中国建筑工业出版社，20088 徐秀丽. 混凝土框架结构设计M. 北京：中国建筑工业出版社，20089 周浪. 混凝土结构设计M. 北京：中国计划出版社，200610 熊丹安.建筑设计与结构设计概要M. 武汉：武汉理工大学出版社，200511郭秉山.建筑结构工程师手册M.中国建筑工业出版社,2002.12徐建.二级注册结构工程师专业考试复习教程（第六版）M.中国建筑工业出版社,2011.14 Abbie B. Liel,Curt B. Haselton, Gregory G. Deierlein. Seismic Collapse Safety of Reinforced Concrete Buildings. II Comparative Assessment of Nonductile and Ductile Moment Frames J. Journal of Structural Engineering ,201115 黄雅捷. 钢筋混凝土异形柱框架结构抗震性能及性能设计方法研究D. 西安建筑科技大学, 2003. 16李健豪. 浅谈某高层建筑结构优化设计J. 建材与装饰, 2007(11): 5-6.17 许成祥. 钢管混凝土框架结构抗震性能的试验与理论研究D. 天津大学,2003.18 曹长龙. 多层钢筋混凝土框架结构设计探讨J. 工程与建设, 2009,23(1):70-72.19 许成祥. 钢管混凝土框架结构抗震性能的试验与理论研究D. 天津大学,2003.20 范俊梅. 钢筋混凝土多层框架结构设计问题分析J. 科技资讯,2008,(3):45.毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：本设计主要研究多层框架的建筑设计、地震作用下的框架结构设计及其基础设计，和了解结构电算过程、运用软件进行结构设计。建筑设计包括建筑总平面及建筑平面简图、立面图、剖面图和节点祥图。建筑设计要满足建筑使用功能和外观要求。框架结构设计包括结构布置，构件截面尺寸的选择及其材料标号的选择，基础形式的选择等。通过结构内力计算来确定各种杆件截面尺寸和配筋设计。框架柱按实际情况分别采用轴心受压和偏心受压来计算。梁考虑正截面抗弯计算和抗剪计算。基础考虑地质条件和上部结构、荷载条件。本工程框架结构的竖向荷载计算采用荷载迭代法近似计算。水平荷载包括：风荷载和水平地震作用，计算采用改进反弯点法既D值法来近似计算。荷载最不利组合考虑一般荷载组合和地震作用下的荷载组合 。对于框架结构一般最不利组合（不考虑地震作用）：（1） 恒+任一活荷载（2） 恒+0.9（使用活荷载+风荷载） 考虑地震作用下荷载最不利组合：S=G*SGK +Eh*Sehk控制截面：框架梁的控制截面是支座面和跨中截面，支座截面一般由受弯和受剪承载力控制，跨中由受弯承载力控制。梁支座截面的最不利位置在柱边。对于框架柱控制截面在上下端由弯矩和轴力控制。根据本工程的地质和上部结构和荷载综合考虑采用条形基础。基础、内力计算采用倒梁法，控制截面和构造按规范要求设计。 其他结构和构造按其规范要求设计。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日