适用场景:实训大楼建筑设计、培训中心施工准备
内容看点:框架结构设计要点、建筑安全性能提升、施工图绘制方法
行文逻辑:研究现状分析→发展趋势探讨→应用领域归纳
1、课题的目的及意义
毕业设计是一个总结性的教学环节,是学生全面系统地融汇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。
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。土木工程在我国可以分为: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,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。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、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,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、结构布置灵活、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,将给建筑平面布置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。框架结构房屋的布置应对称、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。作为一座培训中心实训大楼设计,在设计之前作为设计者必须深入实际,调查研究,了解其所属位置地理、经济条件。而作为本课题中框架结构的实训大楼,必须整体设计、大门入口设计要体现实训大楼的风格。设计要满足室内水、电、暖、讯、消防、抗震等配套设计要求。因此必须察看相应的规范、标准等。
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。
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。框架钢结构常用于大跨度的公共建筑、多层工业厂房和一些特殊用途的建筑物中,如剧场、商场、体育馆、火车站、展览厅 、造船厂、飞机库、停车场、轻工业车间等。
2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段途径:
一研究的问题
主要研究混凝土框架建筑设计和结构受力的问题。因为方案是常州市某实训中心培训大楼的建筑及结构设计,实训中心是培训学习的主要场所,建筑特质应该能
代表培训机构的特色,体现培训机构的优良培训氛围。以建设绿色建筑为主要目标,以节水,节能等为重点,尤其着重考虑建筑的安全性能。
二研究途径
1收集相关资料,复习之前学习的相关知识点,查遗补缺,学习熟悉使用相关软件。
2根据地质情况进行相关的结构设计,确保房屋结构的耐久性、稳定性、安全性。
3运用PKPM等结构运算软件进行结构复核,从而最终确定最优计划。
4进行房屋和建筑设计,最后绘制施工图。
参考文献
1徐秀丽主编,混凝土框架结构设计M,中国建筑工业出版社,
2混凝土结构设计规范GB50010。中国建筑工业出版社,
3建筑抗震设计规范GB50011。中国建筑工业出版社,
4安静波主编,混凝土结构设计。中国电力出版社,
5陈宗平,薛建阳主编,混凝土结构设计原理。中国电力出版社,
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:
适用场景:办公楼设计前期规划、建筑结构方案选择
内容看点:框架结构设计要点、建筑方案选择依据
行文逻辑:分析结构特点→确定布置原则→选择承重方案
建筑是人类最早的生产活动之一,是在一定的历史条件下,随着社会生产力发展而形成发展的。由于经济的发展、土地的减少,现代建筑趋向于多高层建筑,而砌体结构存在自重大、砌筑工作相当繁重、抗拉抗弯性能低、粘土砖用量很大,往往占用农田,影响农业生产等缺点,现代建筑多采用框架结构、框剪结构、框筒结构等结构体系。而框架结构是多高层建筑的一种主要结构形式。框架结构有钢筋混凝土框架和钢框架,而钢筋混凝土框架在教育建筑中较为常用。随着建筑行业迅速发展,我国混凝土行业已与世界混凝土技术进程同步。从干性混凝土到大流动性混凝土,再到混凝土建筑砌块。高强混凝土,混凝土外加剂发展,各种性能更优混凝土,绿色混凝土发展,混凝土行业前景一片光明。混凝土的各种优越性已充分体现。框架结构内部可用轻型材料分隔,许多轻型、隔热、隔音材料不断出现,绿色建材不断涌现。
框架结构由梁、柱构件通过节点连接构成。按施工方法的不同,框架结构可分为现浇式、装配式和装配整体式三种。在地震区,多采用梁、柱、板全现浇或梁柱现浇、板预制的方案;在非地震区,有时可采用梁、柱、板均预制的方案。
在竖向荷载和水平荷载作用下,框架结构各构件将产生内力和变形。水平荷载作用下框架结构的侧移限值通常控制梁、柱截面尺寸。框架结构的侧移一般由两部分组成:由水平力引起的楼层剪力,使梁、柱构件产生弯曲变形,形成框架结构的整体剪切变形;由水平力引起的倾覆力矩,使框架柱产生轴向框架结构的变形,形成框架结构的整体弯曲变形。当框架结构房屋的层数不多时,其侧移主要表现为整体剪切变形,整体弯曲变形的影响很小。
我的毕业设计是做框架结构,需要对该结构具有较为深入的了解。该办公楼的建筑要求设计4200平米左右,四层。建筑设计要求建筑物功能分区合理,房间布置适宜,满足各项使用功能要求;结构设计要求结构布置合理,构件设计安全经济合理。
一:框架结构体系的特点:
1结构自重较轻。
2建筑立面容易处理。
3计算理论比较成熟。
4设计时要控制高宽比。
5建筑平面布置灵活,能获得较大空间空间,也可按需要做成小房间。
6整体侧向刚度较小,水平荷载作用下侧移较大,有时候影响正常使用。
二、框架结构体系选择的因素及适用范围:
1考虑建筑功能的要求。例如多层建筑空间大、平面布置灵活时。
2考虑建筑高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件等因素。
3非抗震设计时用于多层及高层建筑。抗震设计时一般情况下框架结构多用多层及小高层建筑。
4框架结构体系是介于砌体结构与框架-剪力墙结构之间的可选结构体系。框架结构设计应符合安全适用、技术先进、经济合理、方便施工的原则。
5框架结构由于其抗侧刚度较差,因此在地震区不宜设计较高的框架结构。在7度设防区,对于一般民用建筑,层数不宜超过7层,总高度不宜超过28米。在8度设防区,层数不宜超过5层,总高度不宜超过20米。超过以上数据时虽然计算指标均满足规范要求,但是不经济。
三:框架结构结构布置原则:
1结构平面形状和立面体型宜简单、规则,使各部分均匀对称,减少结构产生扭转的可能性。
2控制结构高宽比,以减少水平荷载下的侧移。
3尽量统一柱网及层高,以减少构件种类规格,简化设计及施工。
4厂房的总长度宜控制在温度伸缩缝间距内,当厂房长度超过规定值时,可设伸缩缝将厂房分成若干温度区段。
四:框架结构的承重方案:根据承重框架布置方向的不同,框架承重体系可分为:
1横向框架承重方案:在横向上布置主梁,在纵向上设置联系梁。楼板支撑在横向框架上,楼面竖向荷载传给横向框架主梁。由于横向框架跨数较少,主梁沿框架横向布置有利于增加房屋横向抗侧移刚度。由于竖向荷载主要通过横梁传递,所以纵向联系梁往往截面尺寸较大,对于给定的净空要求使结构层高增加。
2纵向框架承重方案:在纵向上布置框架主梁,在横向上布置联系梁。楼面的竖向荷载主要沿纵向传递。由于联系梁截面尺寸较小,这样对于大空间房屋,净空较大,房屋布置灵活。不利的一面是进深尺寸受到板长度的限制,同时房屋的横向刚度较小。
3纵横向框架混合承重方案:框架在纵横两个方向上均布置主梁。楼板的竖向荷载沿两个方向传递。柱网较小的现浇楼盖,楼板可以不设井字梁直接支撑在框架主梁上。由于这种方案沿两个方向传力,因此各杆件受力较均匀,整体性也较好,通常按空间框架体系来进行内力分析。
五:变形缝的设置。在框架结构总体布置中,考虑到沉降、温度变化和体型复杂对结构的不利影响,可用沉降缝、伸缩缝和防震缝将结构分成若干独立的部分。框架结构设缝后,给建筑、结构和设备的设计和施工带来一定的困难,基础防水也不容易处理.因此,目前的总趋势是避免设缝,并从整体布置或构造上采取相应的措施来减小沉降、复杂温度变化或体型复杂造成的不利影响。当必须设缝时,应将框架结构划分为独立的结构单元。
该毕业设计是综合应用我们四年来所学基础知识、专业知识和技术知识来解决具体的土木工程问题,使我能够在指导老师的指导下,比较独立地完成办公楼的设计,可以熟悉相关的设计规范、手册、标准图集,掌握autocad、office、pkpm等办公软件技术,为我以后工作打下坚实的基础。
主要参考文献:
[1] 梁兴文 史庆轩 主编《土木工程专业毕业设计指导》 科学出版社出版
[2] 国家基本建设委员会建筑科学院主编《建筑设计资料集》(1~10) 中国建筑工业出版社 1994年
[3]《现行建筑设计规范大全》 中国建筑工业出版社出版 发行 xxxx年
适用场景:建筑设计方案制定、施工组织计划编制
内容看点:框架结构设计要点、施工组织规划方法
行文逻辑:选题依据→研究现状→设计内容→设计方案→进度安排
一、选题的依据及意义
随着社会的发展,办公楼的发展日新月异,它的设计有很强的时代性、技术性,它与现代信息技术和经济发展有着密切联系。随着经济的发展和城市化进程的加快,大量人口涌入城市,此时框架的办公楼为人们提高了足够的工作空间。同时框架结构不仅承载力大、自重轻和抗震性能好,而且其造价低、材料来源广、耐火性好、构刚度大但是现在社会的的工作压力的增加,在以后的不管是办公建筑还是办公环境都必须充满人性化。本工程的体型采用单一体型中的矩形,其特特点是具有明显的主从关系和组合关系,造型统一,简洁,轮廓分明。我选择这一课题由有助于把大学四年中所学到的知识做一个系统的复习和总结,并加得以应用,提高我独立动手的能力和独立解决建筑设计,结构设计,施工组织设计的能力,还能更好的掌握建筑施工图,结构施工图的绘制方法,为今后的工作打下坚实的基础。
二、国内外研究现状及发展趋势(含文献综述)
随着建筑业的发展,目前多层和高层建筑逐渐增多,钢筋混凝土框架结构是其主要形式,虽说它的钢筋及水泥用量都比较大,造价也比混合结构高,但它具有梁柱承重,墙体只起分隔和围护的作用,房间布置比较灵活,门窗开置的大小、形状都较为自由的特点。人们可以根据自己的喜好充分利用其使用空间,满足了使用者在使用上的不同要求。因此,框架结构房屋越来越多的受到人们的青睐。
框架结构是由梁和柱组成承重体系的结构。主梁、柱和基础构成平面框架,各平面框架再由联系梁连接起来而形成框架体系。框架结构的最大特点是承重构件与围护构件有明确分工,建筑的内外墙处理十分灵活,应用范围很广。这种结构形式虽然出现较早,但直到钢和钢筋混凝土出现后才得以迅速发展。根据框架布置方向的不同,框架体系可分为横向布置、纵向布置及纵横双向布置三种。横向布置是主梁沿建筑的横向布置,楼板和连系梁沿纵向布置,具有结构横向刚度好的优点,实际采用较多。纵向布置同横向布置相反,横向刚度较差,应用较少。纵横双向布置是建筑的纵横向都布置承重框架,建筑的整体刚度好,是地震设防区采用的主要方案之一。
三、本课题研究内容
整个毕业设计分为建筑设计,结构设计以及施工组织设计
建筑设计具体设计中,建筑图要满足相关规范的要求,根据实际情况选择建筑方案,考虑到使用,美观,符合办公目的等各方面的要求。体现现代办公中的人性化要求
结构设计:结构设计包括结构设计和绘制结构图两方面。结构计算要求完成基础设计,平面框架结构设计,楼盖设计,楼梯阳台雨棚等结构的设计。本次设计中采用手算和电算两种方法,要求手算一榀框架,采用D值法和分层分析法来完成,电算采用PKPM结构计算软件。施工组织设计:尽可能采用先进的施工技术和组织提高生产率,保证工程质量,满足设计要求。合理布置施工平面图。
四、本课题研究方案
1、建筑设计:
1)建筑设计说明:简单阐明设计依据、建筑功能的分区、建筑等级、建筑类别、防火等级、建筑面积、建筑物的绝对高程或相对周边建筑物的相对高程,交代屋面的设计功能(上人或不上人),说明建筑施工图未表述的各类建筑做法;
2)画各层建筑平面图:应标注建筑物平面的轴线尺寸、总尺寸、门窗相对尺寸,标注各房间的名称及其使用面积,卫生间应画厕位的布置并交代其做法,画洗水池的布置等;
3)画屋面排水平面图:应标注建筑物平面的轴线尺寸,标注屋面排水组织方式,雨落管位置及大小,注明各结点做法或引出另画大样图,必要的附注;
4)画主立面图一个:应显著反映建筑物各部分尤其是门、窗的相对关系,必要的附注;
5)画主要剖面图各一~两个:必须包含一个主楼梯间的剖面,剖面图中应标注各楼层建筑标高,门、窗尺寸及门、窗与楼、地面的.相对标高,可在图中标注楼地面或顶棚做法,必要时,可局部放大另画图表示;
6)其它必要的大样图:平面图或剖面图中交代的局部大样图,天沟造型、楼梯或阳台栏杆等大样。
2、结构设计(用“混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图”——03G101制图):
1)结构设计说明:阐明结构类别、设计使用环境类别、建筑抗震设防类别、框架抗震等级、屋面活荷载、各功能用房的活荷载设计值、填充墙做法、结构材料的选用、其他结构构造措施等;
2)画各层结构平面布置图:标注楼面、屋面的结构构件(框架、梁、板、柱、墙等)名称及其布置,标注楼面、地面、屋面的结构标高(建筑标高扣除装修层的厚度),在图中写必要的附注;
3)计算各屋面及楼面的面荷载:
按钢筋混凝土原理或混凝土结构设计规范估算屋面板、楼面板的厚度(按经济跨厚比估算)按自上而下的顺序累计屋面各结构层荷载,如,恒载=防水层荷载+结合层荷载+找平层荷载+屋板自重+顶棚荷载+??,活载=普通屋面活荷载+??;
按自上而下的顺序累计及楼面各结构层荷载,如,恒载=地砖贴面荷载+楼板自重+顶棚荷载+楼面活荷载+??,活载=普通楼面活荷载+??;
4)一根连梁、一根单梁的设计:
按钢筋混凝土原理或混凝土结构设计规范估算梁高h,(按常用截面高宽比定)
梁或墙上线荷载(含恒载、活载)计算:
连梁、单梁的内力计算:按结构力学的方法计算连续梁、或单梁的内力:弯矩M、剪力V、扭矩T(有的时候存在)、梁端反力Ri。
按钢筋混凝土设计原理或混凝土结构设计规范设计梁的截面:尺寸校验,钢筋、混凝土强度等级的确定,梁截面的配筋,其它构造措施的确定。
的截面、配筋、构造,表示不了的构造措施可写在结构设计说明或本图的附注中。
5)建筑大样图配筋,具体计算方法类同于梁的设计,画截面配筋图,必要时配以附注说明;
6)一榀钢筋混凝土框架的设计:
计算框架梁、框架柱上的荷载:梁上的竖向横载、活载,柱顶或柱间水平荷载(必要时计算水平地震作用、风荷载);
按教材《混凝土结构设计》中的分层法计算竖向荷载作用下的内力;
按教材《建筑结构抗震设计》或《混凝土结构设计规范》的要求确定建筑物抗震抗震设防烈
度,框架抗震等级,并按此确定地震作用的计算方法及抗震构造措施;
按教材《混凝土结构设计》或《高层建筑结构设计》中的D值法或反弯点法计算框架在水平荷载作用下的内力;
按教材《混凝土结构设计》或《高层建筑结构设计》中的内力组合原则,内力进行组合,确定框架各控制截面的最不利内力组合,计算控制截面的配筋;
按教材《建筑结构抗震设计》或《混凝土结构设计规范》的要求,综合考虑以上各款,具体确定框架的构造措施,弥补计算的欠缺,加强框架易损、易坏部位的构造。
在结构平面图中,用平法标注框架的截面配筋、构造,表示不了的构造措施可写在结构设计说明中。
7)二层楼面的楼板配筋设计:
参照教材《混凝土结构设计》中的楼盖设计步骤设计:尽量采用现浇钢筋混凝土双向板肋梁楼盖,分离式配筋;
计算二层楼面各板配筋,根据楼面结构的具体条件,确定构造做法;
将板的配筋标注于图中,标注楼面的结构标高,标注板厚,在图中写必要的附注;
8)一个楼梯间(含梯段板)的设计:
选型,根据结构的具体条件,选择楼梯形式:当梯段进深不大(3m左右)时,可选做板式楼梯;当梯段进深较大(>3.9m)时,宜选做梁式楼梯。
参照教材《混凝土结构设计》中的楼梯设计方法计算梯段板(含梯段梁)、平台梁、平台板,并计算平台梁或梯段梁的反力,以校验墙体或框架梁的局部承载力;
画楼梯间的结构平面布置图,画楼梯梁、梯段板、平台梁、平台板等构件的施工图,在图中写必要的附注。
3 、施工组织设计:
根据建筑施工图和结构施工图,编制红谷滩某办公楼的施工组织设计,主要内容为:
1)施工组织设计说明书。
1、工程概况及主要分项工程的工程量。
2、主要分部工程的施工方案(如土方基础、结构、构件安装、砖、砌体工程、脚手架工程等。包括主要周转材料机械设备的详细计划)。
3、主导工程施工设计。
4、单位工程施工进度计划。
5、主要材料用量及仓库、场地、临时设施汇总。
6、单位工程施工平面布置。
7、单位工程主要技术经济指标。
8、画主导工程网络图
9、画单位工程施工进度计划表即横道图
10、画单位工程施工平面图
五、研究目标、主要特色及工作进度
设计研究目标是掌握钢筋混凝土框架结构建筑的设计过程和如何编制钢筋混凝土框架结构施工组织设计。
其主要特点是柱网布置灵活,论文便于获得较大的使用空间.延性较好。横向侧移刚度较小。因此适用需要大空间的、层数不宜太多、房屋的高度不宜太高的建筑,其建筑特点是结构牢固,建设时间短,建筑物的墙体不承受重力荷载,为非承重墙。
设计进度要求:
第3.5周至第5周半,参加工程实习,要求另祥。
第1周周1上午布置设计任务书。
第1周周2上课,讲解设计任务书及本次设计的总体要求。具体布置建筑设计任务,讲解建筑设计的具体内容,开始建筑方案设计;
第1周周5上午9:00始,交建筑设计方案草稿;
第2周周2上午9:00始,交建筑图(平面图、立面图、剖面)初稿;
第2周周5上午9:00始,交建筑图修改稿,建筑设计说明初稿;
第3周周2上午9:00始,交建筑设计说明修改稿,建筑大样初稿;
第3周周5上午9:00始,交建筑大样修改稿。
第4周周2上午9:00始,交所有建筑设计的正稿,交开题报告。
第6周周1上午9:00始,上课——结构设计课,布置设计任务及要求;
第6周周2上午9:00始,交各层楼、屋面结构平面布置图初稿;
第6周周5上午9:00始,交各层楼、屋面结构平面布置图修改稿,结构荷载计算书初稿;
第7周周2上午9:00始,交结构荷载计算书修改稿,框架计算书(内力、配筋)初稿;第7周周5上午9:00始,交框架计算书修改稿,二层楼面板配筋计算初稿;
第8周周2上午9:00始,交二层楼面板配筋计算修改稿,框架施工图初稿(平法示);第8周周5上午9:00始,交框架施工图修改稿,二层楼面板配筋施工图初稿;
第9周周2上午9:00始,交二层楼面板配筋施工图修改稿,结构构件(连梁、梯等)计算书(内力、配筋)初稿;
第9周周5上午9:00始,交结构构件计算书修改稿。结构设计说明初稿;
第10周周2上午9:00始,交结构设计说明修改稿,结构构件施工图初稿(平法示);第10周周5上午9:00始,交结构构件施工图修改稿,基础选型、平面布置初稿;第11周周2上午9:00始,交基础选型、平面布置修改稿,基础大样设计及基础计算初稿;
第11周周5上午9:00始,交基础设计修改稿及全部结构设计文件。
第12至第15周,参加施工设计,要求另祥。第16周答辩。
六、参考文献
1、房屋建筑学及结构力学教材;
2、“结构设计原理”及”地基基础”教材;
3、“建筑结构荷载规范”(GB50009-2001);
4、“砼结构设计规范”(GB50010-2002)及相应的教材;
5、“建筑地基基础设计规范”(GB50007-2002)及相应的教材;
6、“建筑桩基技术规范“(JGJ94-2008)及相应的教材;
7、“建筑抗震设计规范”(GB50011-2001)及相应的教材;
8、“混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图”——03G101制图;
9、简明建筑结构设计手册或静力结构计算手册;
10、建筑设计资料集及结构设计资料集。
适用场景:政府办公楼设计前方案制定、多层建筑结构选型分析
内容看点:多层建筑结构设计方法、办公楼功能与形态发展趋势
行文逻辑:分析研究现状→明确设计问题→确定设计重点→制定设计方案→预期设计成果
一、国内外研究现状及发展趋势
随着社会的发展,钢筋混凝土框架结构的建筑物越来越普遍,由于钢筋混凝土结构与砌体结构相比较具有承载力大、结构自重轻、抗震性能好、建造的工业化程度高等优点;与钢结构相比又具有造价低材料来源广泛、耐火性好、结构刚度大、使用维修费用低等优点。因此,在我国钢筋混凝土结构是多层框架最常用的结构型式。近年来,世界各地的钢筋混凝土多层框架结构的发展很快,应很多。一般框架结构是由梁柱杆系构成,能够承受水平和竖向荷载作用的承重结构体系。在合理的高度和层数的情况下,框架结构能够用的承重结构体系。在合理的高度和层数的情况下,框架结构能够用的承重结构体系。在合理的高度和层数的情况下,框架结构能够结构的传力系统、传力方式,良好的结构方案是良好结构设计的重要前提。
办公楼是城市第三产业的重要载体,是城市经济的重要组成部分。随着城市的发展与产业结构的升级,办公楼经济所占的比重快速增加,办公楼在城市中的地位与作用也越来越大,人们对办公楼设计使用提出了更高的要求。因而现代办公楼出现了一些新的发展趋势:
1.1 国内外对混凝土框架结构办公楼的研究及发展有以下几方面:
(1)在计算理论方面。在工程结构设计规范中已采用的基于概率论和数理统计分析的可靠度理论,概率极限状态计算体系要不断完善;混凝土的微观断裂机理、混凝土的多轴强度理论及非线性变形的计算理论等方面也需要更大的突破,并应用于工程结构设计中。
(2)在计算机软硬件方面。电子计算机的普及和多功能化,CAD、PKPM等软件系统的开发,缩短了建筑结构设计的时间和工作量,提高了经济效益。
(3)在材料研究方面。混凝土主要是向高强、轻质、耐久、易成型及具备某种特殊性能的高性能混凝土方向研发。钢筋的研发方向则是高强、防腐、较好的延性和良好的粘结锚固性能。
(4)在结构型式方面。预应力混凝土结构由于抗裂性能好,可充分利用高强度材料,各种应用发展迅速。一些高性能新型组合结构具有充分利用材料强度、较好的适应变形能力(延性)、施工较简单等特点,也得到广泛应用。
(5)在实验技术方面。通过对混凝土结构设计理论和设计方法及设计软件等方面大量研究,先进的现代化城市技术保证了实验研究更精确、更系统。基于可靠度理论的分析方法有在逐步完善,并开始用与结构整体和使用全过程的分析。
1.2 办公楼发展趋势:
(1)办公楼均是在特定的历史、社会、经济和文化背景下形成和发展起来的,其建筑布局、空间形态、环境气氛都在不断的变化。今天办公楼作为生产和处理各种商务活动的信息场所,而正在成为社会生产的基础。为了适应这种社会的发展需求,也要求办公楼在形态和功能上要多样化。特别是近几年信息化技术的快速发展,更加速了这种变化的趋势。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。
(2)围绕着绿色生态和节能的主题,建筑形态会更加多样化,功能构成会更加丰富,更加强调人性化和令人身心愉悦的空间环境创造。政府办公楼与其他办公楼一样,设计时应充分考虑适应性、灵活性、高效性和人性化的设计理念,以充分展示建筑功能与建筑形象的亲和力与开放性,做到人及建筑与环境的和谐共处、永续发展,创造亲切宜人的建筑形象和舒适自然的办公环境。随着社会的发展,生态主义、智能化、人性化、个性化、现代化、功能复合化办公建筑的设计理念将是今后现代办公楼的一大发展趋势。
二、研究的意义
此次毕业设计我的做的课题为甘肃省临夏市某县政府综合办公楼设计,我要在设计过程中运用大学期间学到的各项知识,手算其中部分框架。通过这个过程我不仅能学到设计相关的知识,发现自身的不足,还能了解框架结构的特点和设计方法等,使我对建筑结构有了更深一层的了解。这对我以后的工作学习有很大的帮助。
而现代办公楼作为城市公共化的空间,就要让人们能够感觉到其公共性,即所谓的“可进入性”形式。比如在光线感、透明度、亮度、色彩、材料、形式等方面进行表达,创造出某种空间秩序,使来访者更加清楚建筑物所创造的不同空间层次氛围,传达这种场所的开放精神。信息时代的来临,则更加突出了这种需求。并且在强调开放之余,还强调信息的高速流通,人们日常交流的便捷等。因而对现有办公楼的需求从功能、形式上都发生了相应的变化。
在现阶段,随着国内经济的飞速发展,民营企业也在迅速崛起,促进了产业结构的变化,也促使第三产业的迅速发展,尤其是服务业,这也直接导致了办公楼的需求量增加,尤其是经济发展区块如沿海一带,但是由于城市空间的有限,这就要求办公楼设计要做到物尽其值,这也就需要各设计人员不断提高自身的设计水平,做到与时俱进。
办公楼因其自身的特点和所处位置等无可厚非的成为了政府空间的一个重要部分,影响着政府的美观和使用等因素,这更体现了办公楼设计的重要性。
三、设计研究的主要问题
3.1 现浇框架结构主体混凝土强度问题
(1)同一个浇筑平面如果出现几种不同等级的混凝土会直接造成施工周期过长,施工管理的`难度和施工难度增加,建筑工程的整体性受到破坏,建筑工程的安全性降低。
(2)采用不同的混凝土会造成施工作业面中接缝增加,如果施工人员施工技术不太成熟的话,会直接造成接缝密封性下降,造成严重的质量隐患。
3.2 框架结构中梁体钢筋和节点过密问题
(1)在建筑施工中要对梁体断面进行科学分析,合理设计,梁体与其上下部分的钢筋的距离合理设置,如果施工中要求钢筋并排放置,那就要注意上下钢筋不能交错。
(2)科学的建筑工程中框架结构的剪力要由混凝土和钢筋进行承担,尽量减少结点和梁端钢筋数量。
(3)在框架结构施工时,钢筋的分布和捆扎要尽量均匀,保证受力的均匀性。
四、设计的重点、难点问题
4.1 具体设计中,建筑图如底层及标准层平面图、顶层平面图、主要立面图、剖面图要满足相关规范的要求,还要根据实际情况选择建筑方案,考虑到实用、美观、符合办公目的等等要求。
4.2 纵横向平面框架结构设计、楼梯、雨蓬等结构设计,其中纵横向平面框架结构设计是最重要的,也是最难的。
4.3 框架柱、各层楼面梁配筋。
5 主要内容、研究方法和思路
主要内容:
1、建筑设计图纸
1)设计说明
2)各层平面图
3)屋顶平面图
4)正立面图
5)背立面图
6)侧立面图(只绘制其中一个侧立面图)
7)剖面图(剖切位置按图纸幅面的大小及产生的图纸数量自定)
8)楼梯大样图(选择合理比例)
9)相关节点详图或墙身大样图(选择合理比例)
2、结构设计图纸
1)设计说明
2)基础平面图及详图
3)结构平面图(任选一层楼盖或屋盖)
4)一榀框架梁柱配筋图
5)楼梯配筋图。
研究方法:抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为01g,设计地震分组第三组,场地类别Ⅱ类。
1、建筑抗震采用7度设防,建筑结构安全等级为二级,横向水平地震作用计算采用D值法。
2、基本风压取ω。=03kN/㎡风荷载作用下的内力计算和框架位移采用D值法计算。
3、荷载作用下采用迭代法计算,活荷载作用下也采用迭代法计算,恒载和活载共同作用采用组合法计算。
设计方案:本设计采用的是钢筋混凝土框架结构,地震烈度为7级,属三级框架丙类建筑。在设计中,遵循先建筑、后结构、再基础的设计过程。建筑设计以建筑设计方案为基础,综合考虑建筑的使用要求、建筑物重要性等级、地质条件、抗震设防要求、施工条件及材料供应情况等方面的条件,参照有关设计规范、资料的规定或建议,并通过调查研究,参考以往相近工程的经验。按照“适用、安全、经济、美观”的设计原则,对建筑物的平面布置、结构构造等项目进行设计,包括建筑平面选择平面柱网布置、平面交通组织及平面功能设计;然后考虑建筑分类、总平面布局、防火分区及安全疏散,进行防火设计;最后设计楼梯间。
六、预期结果:
6.1 对建筑结构设计全过程能够有一个大致的了解,掌握多层建筑设计的一个总体的设计思路。
6.2 通过本次毕业设计,对本专业已学习过的力学、CAD制图、钢筋混凝土结构设计原理、建筑结构设计、房屋建筑学、基础工程等知识进行巩固。
6.3 熟悉和了解钢筋混凝土框架结构设计规范,建筑抗震结构设计规范,建筑地基基础设计规范等相关规范,并且要培养查找规范获取信息的能力。
6.4 能根据实际情况及相关规定选定结构形式,并培养一定的方案比较能力;65具备工程制图及编写说明书的能力。
适用场景:建筑毕业设计任务安排、结构设计方法研究
内容看点:框架结构设计方法解析、建筑设计与施工衔接要点
行文逻辑:确定设计依据→制定研究内容→分析设计重点→开展研究方法→准备设计条件
一、设计依据及研究意义:
依据:
所学教材:房屋建筑学,建筑制图,混凝土结构,材料力学,结构力学,施工技术与组织管理,土力学,基础工程,建筑抗震设计等;
图集:建筑制图标准,中南地区标准图集等;
国家现行有关规范和标准:混凝土结构设计规范,建筑结构何在规范,高层建筑混凝土结构技术规程,建筑抗震设计规范,建筑制图标准等,建筑防火设计,建筑防火规范,建筑工程标准荷载学;
其他:多高层框架结构,高等学校建筑工程专业毕业设计指导等。
意义: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(全)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。
二、设计主要研究内容、预期目标、完成期限和预期进度
主要研究内容:
设计构思:在体系选择方面
1、架结构的柱与梁宜上下左右贯通,不宜采用复式框架;以及砖混框—剪结构。
2、填充墙的布置方面:宜采用轻质材料,且应避免形成上、下层刚度变化过大;避免形成短柱;减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。
其次,在建筑设计方面:
1、要先对建筑外观、建筑面积、建筑高度、层高和室内净高进行设计;
2、然后对局部进行设计,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。各部分都要按照规范要求进行设计。
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。
预期目标:
三个月的工作时间,完成综合教学楼的建筑设计,结构设计和施工组织设计,建筑方案力求新颖,适用,美观,结构设计力求概念清楚,计算方法和结果准确合理,最终形成设计计算书和建筑,结构施工图等设计成果。
完成期限和预期进度:
1———3周:完成开题报告,建筑设计,并绘制出建筑施工图;
4———8周;完成结构设计,绘制结构施工图以及结构计算过程;
9———10周完成施工组织设计,整理设计资料,打印计算书和图纸,准备答辩。
三、设计的研究重点及难点
设计重点为框架结构内力计算和框架梁,柱构件设计。框架结构内力计算方法为:竖向荷载作用下框架结构内力计算拟采用弯矩二次分配法:水平荷载作用下框架结构内力计算拟采用D值法。手算结果与电算结果的.差别及原因分析。
设计难点为框架结构的抗震设计和承载力及变形计算。内力组合,框架梁,剪力墙,柱的设计计算等。选择符合建筑设计原则(功能、美观、经济)的结构形式和构件布置,结构设计中的基本概念。
四、设计研究的方法及步骤:
毕业实习调查
资料收集和文献查阅
建筑方案设计
结构选型
结构平面布置,绘制草图
荷载统计
手工框架设计
电算结构设计,施工图设计
施工组织设计
整理设计计算书,打印图纸和计算书,指导老师审批签字。
五、进行设计所需要的条件:
1、所学课程的熟练掌握。
2、查阅图书馆的相关书籍与文献。
3、个人勤奋努力、不懂就问、敢于挑战的精神。
4、指导老师的谆谆教导。
5、组员之间的相互交流与学习。
6、舒适安静的设计环境。
指导教师意见:
签名:
**年**月**日
适用场景:工程设计初期方案制定、学生毕业设计任务执行
内容看点:框架结构设计方法、建筑施工图规范、抗震设计要点
行文逻辑:设计依据确定→结构内力分析→施工图绘制→配筋计算→基础设计
1. 设计(或研究)的依据与意义:
本工程为某城区办公楼采用多层框架结构,为永久性建筑。该楼总建筑面积为8000㎡,拟建位置另行给定,抗震设防烈度为8度。
根据城市城市规划.建筑规模和要求以及现有的气象条件(气温.相对湿度.主导风向.基本雪压).工程场地地质条件.及材料供应和施工条件进行设计。西城区办公楼由主楼和会议中心两部分组成,主体结构为7层,内外装修均为一般装修。
相关设计依据:
(1).《建筑地基设计规范》 gb50007-xx
(2).《混凝土结构设计规范》 gb500010-xx
(3).《建筑结构荷载规范》 gb50009-xx
(4)、《建筑抗震设计规范》 gb500011-xx
(5).《砌体结构设计规范》 gb50003-xx
(6).《房屋建筑制图统一标准》 cb/t50001-xx
(7).《建筑结构制图标准》、 gb/t50105-xx
(8).《建筑设计防火规范》 gb50045-1995
(9).有关标准图集、相关教科书和及相关规定。
意义:
近年来框架结构在世界各地又有了很大的发展,许多城市普遍兴建了包括商场、住宅、旅馆、办公楼和多功能建筑等各种类型的框架建筑。土木工程专业学生毕业后参加或从事框架结构设计已成为必须面对的现实之一。
通过毕业设计对大学期间所学的知识做一个系统的总结和应用,通过自己对在熟悉任务书的基础上参观、比较同类建筑,查阅、搜集有关设计资料使我的所学的知识得以综合的应用,提高综合知识的应用能力,对所学过的知识得以系统的深化。并培养我独立解决建筑设计、结构设计的内容和步骤,及掌握建筑施工图结构施工图绘制的方法,为今后工作打下良好的基础。
同时毕业设计是学生在毕业前半年的后学习和综合训练的实践性学习环节,是学习深化、拓宽、综合教学的重要过程;是学生学习、研究与实践成果的全面总结;是学生综合素质与实践能力培养效果的全面检验;是学生毕业及学位资格认定的重要依据;也是衡量高等教育质量和办学效益的重要评价内容 。所以我们每一个毕业生都应该认真的努力完成自己的毕业设计,使自己成为社会需要的人才。
2. 国内外同类设计(或同类研究)的概况综述
框架结构是由梁柱杆系构成,能够承受竖向和水平荷载作用的承重结构体系。一般设计成双向梁柱抗侧力体系,主体结构均宜采用刚接模式。抗震设计时,为协调变形和合理分配内力,框架结构不宜设计成单跨结构。
竖向荷载作用下,框架结构以梁受弯为主要受力特点,梁端弯矩和跨中弯矩成为梁结构的控制内力。水平荷载作用下,框架柱承担水平剪力和柱端弯矩,并由此产生水平侧移,在梁柱节点处,由于协调变形使梁端产生弯矩和剪力,因此产生于柱上下端截面的轴力、弯矩和剪力是柱的控制内力。
随着经济的发展,生活水平的提高,人们对建筑产品也提出了更高的要求,不仅要安全、经济,还要实用、美观。政府办公楼作为公共建筑,在适应时代需求的同时,不仅有与其他公共建筑的共性,也有自己独特的特点。其总体特征有以下几个方面:
(1). 现代政府办公楼(特别是城市办公楼)一般为高层超高层建筑,少数低级行政单位为多层。这主要是因为随着经济的发展和城市化进程的加快,大量人口持续不断的拥向城市,致使城市规模不断扩大,需要更多的政府机关、单位和工作人员来管理和协调辖区内的各种关系,因此,政府办公楼必须为各级行政工作人员提供足够的办公空间,而现在高层建筑的大量涌现,建筑技术的日臻成熟,因其能提供大量的建筑空间,因而成为多数政府办公建筑的首选。
(2). 主体大都采用框架结构,或框架剪力墙结构,以满足现代办公建筑的布置灵活、大开间、大进深要求。材料上多用钢筋混凝土,局部采用钢结构,以满足承受自重、活荷载以及办公用具荷载,并保证具有足够的强度和稳定性要求。
(3). 为减轻结构自重,现代框架结构内部填充墙多采用加气砼砌块,外墙多采用非承重黏土空心砖。
(4). 政府办公建筑面积较大,使用人员众多,流动性大,一般布置为内廊式,竖向上则布置多部电梯、楼梯。
(5). 政府办公建筑作为特殊的公共建筑,作用也因使用单位的不同而各异,因此在设计时还应充分考虑便于各部门施政的要求。
(6). 政府办公楼中有一些特殊用途的房间,如会议室,新闻发布厅等,由于其建筑面积很大,且内部要求空旷,不能布置柱,因此在结构设计中是难点,需要特别重视,重点考虑。
(7). 办公环境的好坏会影响办公效率的高低,因此现代政府办公建筑应充分考虑保温隔热消音通风等要求,采用新型无毒装饰材料,减少对办公人员的影响。会议室、新闻发布厅等特殊用途房间还应专门设计,满足其特殊要求。
(8). 随着现在能源的日益紧缺,建筑作为能源消耗大户,也应充分考虑环保要求。现代政府办公建筑中多采用新型、环保技术和材料,以减少对能源的消耗,大限度的节约能源。
(9). 政府办公楼作为公共建筑,必须考虑对交通运输的要求,保证周边道路的通畅。
(10). 在保安监控、清洁卫生方面,应设置专人专管,以利于工作的开展和责任的落实。
3. 课题设计(或研究)的内容
本工程根据设计任务书设计一办公楼,根据地质情况及各种荷载情况设计建筑物的基础,根据荷载和建筑布局设计建筑物主体各层结构,设计梁柱的尺寸及配筋、板厚及配筋,根据气象条件设计建筑物的地下防水防潮、屋面的防水、保温与隔热,使其达到“实用、安全、经济、美观”的要求。
(1).建筑方案设计
绘出主要平面,立面,剖面图,标明尺寸(一张1号图纸),比例1:200。
(2).建筑施工图设计
1).平面图:底层平面,标准层平面,顶层平面,比例1:100;
2).立面图:主立面,背立面,侧立面,比例1:100;
3).剖面图:主要剖面(1:100),楼梯剖面(1:50);
4).详图:需要详细说明的节点,比例1:10或1:20;
5).总平面图(1:500),门窗表,建筑设计说明。
(3).结构施工图
1).基础平面图和基础详图,比例1:100;
2).楼面,屋面结构平面图及节点详图,比例1:100;
3).框架梁柱配筋图节点详图,比例1:50;
4).部分结构构件详图,比例1:20或1:10;
4. 设计(或研究)方法
采用框架结构近似计算法,求竖向荷载作用下的内力用弯矩分配法;求水平荷载作用下的内力时,有d值法等。求水平地震作用的时候采用底部剪力法;
结合所学过的知识、通过查阅参考资料初步设计,再交指导老师审查,审查通过后,利用autocad 、和手工完成绘图,利用excel、word等完成设计说明书及其他内容的编写。
结构部分计算的大概步骤:
1).初估梁柱截面尺寸 2). 荷载计算
3). 水平地震作用的侧移验算 4). 风荷载作用下的侧移验算
5). 水平地震作用下横向框架的内力计算 6). 竖向荷载作用下框架的内力计算
7). 框架梁柱配筋 8). 板的配筋计算
9). 楼梯配筋 10).基础的设计及配筋计算
5. 实施计划
设计内容 所用时间
1.英文资料翻译 1周
2.开题报告、建筑方案 2周
3.各种结构的确定、绘图、编制设计说明书 7周
4.修改、整理 1周
5.检查、准备、答辩 1周
适用场景:建筑工程施工前设计审查、框架结构配筋调整方案
内容看点:框架结构设计关键问题、抗震配筋优化方法
行文逻辑:确定截面尺寸→控制配筋率→调整柱配筋→验算裂缝宽度→优化节点构造
通过本次实训,我收获颇丰,学到了很多知识,特别是提高了综合分析应用的能力。对于实训内容我有如下见解与发现。
对于框架结构的内力目前多采用计算机辅助软件来进行分析和计算,但是目前有的工程设计人员过分地依赖计算机的计算结果,而缺少独立分析问题、解决问题的能力,致使在一些图纸中出现不必要的问题,为以后事故的发生埋下隐患。
1截面尺寸的选择
梁、柱的截面尺寸的选择是框架结构设计的前提,除应满足规范《混凝土结构设计规范GB50010-20xx》所要求的取值范围,还应注意尽可能使柱的线刚度与梁的线刚度的比值大于1,以达到在罕遇地震作用下,梁端形成塑性铰时,柱端处于非弹性工作状态而没有屈服,节点仍处于弹性工作阶段的目的。即规范所要求的“强柱弱梁强节点”。
2梁、柱的适宜配筋率
框架梁的配筋在设计中应掌握“适中”的原则,一般情况下其配筋率宜取0.4%~1.5%框架柱的全部纵向受力钢筋的配筋率宜取1%~3%。另外当梁端的纵向受拉钢筋最小配筋率大于2%时,其箍筋的最小直径应增大2mm。但是无论在何种情况下,均应满足规范《混凝土结构设计规范GB50010-20xx》所规定的最大、最小配筋率的要求。
另外框架梁的纵向受拉钢筋配筋率,应注意规范《混凝土结构设计规范GB50010-20xx》与规范《混凝土结构设计规范GBJ-89》中的区别。规范《混凝土结构设计规范GBJ-89》中梁的纵向受拉钢筋最小配筋率只和框架的抗震等级有关,而在规范《混凝土结构设计规范GB50010-20xx》中梁的最小配筋率除和框架的抗震等级有关外,还和混凝土的轴心抗拉强度设计值与钢筋的抗拉强度设计值的比值有关,所以在设计中应依据规范来确定梁的最小配筋。
3框架柱配筋的调整
框架柱的配筋率一般都很低,有时电算结果为构造配筋,但是实际工程中均
不会按此配筋。因为在地震作用下的框架柱,尤其是角柱,所受的扭转剪力最大,同时又受双向弯矩作用,而横梁的约束又较小,工作状态下又处于双向偏心受压状态,所以其震害重于内柱,对于质量分布不均匀的框架尤为明显。
因此应选择最不利的方向进行框架计算,另外也可分别从纵、横两个方向计算后比较同一侧面的配筋,取其较大值,并采用对称配筋的原则。为了满足框架柱在多种内力组合作用下其强度要求,在配筋计算时应注意以下问题:
(1)角柱、边柱及抗震墙端柱在地震作用组合下会产生偏心受拉时,其柱内纵筋总截面面积应比计算值增大25%。
(2)框架柱的配筋可放大1.2~1.6倍,其中角柱1.4倍,边柱1.3倍,中柱1.2倍。
(3)框架柱的箍筋形式应选用菱形或井字形,以增强箍筋对混凝土的约束。
(4)对于二、三级框架的底层柱底和底部加强部位纵筋宜采用焊接,且当柱纵向钢筋的总配筋率超过3%时,箍筋的直径不应小于Φ8,并应焊接。
另外多层框架电算时常不考虑温度应力和基础的不均匀沉降,当多层框架水平尺寸和垂直尺寸较大以及地基软弱土层较厚或地基土质不均匀时,可以适当放大框架柱的配筋,且宜在纵、横两个方向设置基础梁,其配筋不宜按构造设置,应按框架梁进行设计,并按规范《混凝土结构设计规范GB50010-20xx》要求设置箍筋加密区。
4框架梁裂缝宽度、斜截面配筋调整
在满足梁柱的截面尺寸和配筋率的情况下,仍需在计算配筋后进行梁的裂缝宽度的验算和满足梁端斜截面“强剪弱弯”条件下的梁端配筋调整。
4.1影响裂缝宽度的因素和调整的办法
框架梁的.裂缝宽度验算往往被工程设计人员忽视,对此应引起我们的注意。影响裂缝宽度的主要因素有两方面,一是构件的混凝土强度等级,二是钢筋的级别和直径。由于混凝土等级与钢筋的级别有一定的“依赖关系”,因此对于普通的混凝土构件,混凝土的高等级对减小梁的裂缝宽度影响不大,一般情况下宜采用加大梁的配筋率或增大梁的截面尺寸的方法来减小梁的裂缝宽度。另外需注意在利用计算机辅助软件进行结构建模中的荷载输入时,一定要将恒、活载数值分
开输入,以便进行内力组合和裂缝宽度的计算,不要贪图省事而将恒、活载合并输入,以防止梁、柱内力计算错误,致使所绘制的施工图不能使用。
4.2梁端斜截面的配筋调整
框架结构设计中,宜满足在地震作用下框架梁的梁端斜截面受弯承载力的规范要求,即“强剪弱弯”。在具体设计和梁配筋调整时,可采用以下方法:
①不放大梁端负弯矩钢筋而加大梁的跨中受力钢筋(一般放大1.1~1.3倍);
②梁端箍筋的直径可增加2mm;
③支座处尽量不设置弯起钢筋,宜利用箍筋承受支座剪力。
4.3在电算中合理、准确运用弯矩的调幅
规范规定只有在竖向力作用下梁端弯矩可调幅,水平力作用下梁端弯矩不允许调幅,因此在计算时必须先将竖向荷载作用下的梁端弯矩调幅后,再将水平荷载产生的梁端弯矩叠加。在此可采用两种方法:一是将梁端的固定弯矩调幅后,再进行力矩分配;二是将由力矩分配法算得的梁端负弯矩直接乘以调幅系数。
5框架结构设计中应注意的其它问题
(1)在框架结构中不允许采用两种不同的结构型式,楼、电梯间、局部突出屋顶的房间,均不得采用砖墙承重。因为框架结构是一种柔性结构体系,而砖混结构是一种刚性结构。为了使结构的变形相互协调,不应采用不同结构混合受力。
(2)加强短柱的构造措施:在工程施工过程中顶棚可能要吊顶或其它装修,甲方为了节约开支,往往要求柱间填充墙不到顶或者是在墙上任意开门窗洞口,这样往往会造成短柱。由于短柱刚度大,吸收地震作用使其受剪,当混凝土抗剪强度不足时,则产生交叉裂缝及脆性错断,从而引起建筑物或构筑物的破坏甚至倒塌。所以在设计中应采取如下措施:
①尽量减弱短柱的楼层约束,如降低相连梁的高度、梁与柱采用铰接等;
②增加箍筋的配置,在短柱范围内箍筋的间距不应大于l00mm,柱的纵向钢筋间距≤150mm;
③采用良好的箍筋类型,如螺旋箍筋、复合螺旋箍筋、双螺旋箍筋等。
(3)由于建筑的需要,有时需要框架梁外挑,且梁下设置钢筋混凝土柱。在柱的内力和配筋计算中,有些设计人员对其受力概念不清,误认为此柱为构造柱,并且其配筋为构造配筋,悬臂梁也未按计算配筋,这样有可能导致水平荷载
作用下承载力不足,为事故的发生埋下隐患.实际上,在结构的整体计算中,此柱为偏心受压构件,柱与梁端交接处类似于框架梁、柱节点,应考虑悬臂梁梁端的协调变形。所以对于此柱应作为竖向构件参与结构的整体分析,并且柱与梁端交接处应按框架梁、柱的节点处理。
(4)在计算单榀框架的内力时,应注意底层框架柱的计算高度和箍筋加密区高度在规范《混凝土结构设计规范GB50010-20xx》~《混凝土结构设计规范GBJ-89》中的区别:规范《混凝土结构设计规范GBJ-89》要求底层柱遇有刚性地面时,除上端箍筋加密外,在刚性地面上、下各500mm范围内也应加密,而在规范《混凝土结构设计规范GB50010-20xx》中规定除满足以上条件外,还应满足柱根不小于柱净高1/3范围内箍筋加密的要求。
(5)在设计框架结构和裙房时,高低跨之间不要采用主楼设牛腿、低层屋面或楼梯梁搁在牛腿上的做法,也不要用牛腿托梁的方式作为防震缝。因为在地震时各单元之间,尤其是高低层之间的震动情况不同,连接处很容易压碎、拉断。因此,凡要设缝,就要分得彻底,凡不设缝,就要连接牢固,绝不能似分非分,似连非连,否则很容易在地震中破坏。
(6)在设计中不得随意加大主筋的面积,或为了简化构造而统一截面设计,以避免造成结构的某些部位相对薄弱。
(7)对于框架梁下部的填充墙构造措施,当填充墙长度大于5m时,墙顶与梁宜采用拉接措施;当墙高度超过4m时,宜在墙高中部设置与柱连接的通长钢筋混凝土水平墙梁。
(8)填充墙拉筋和预埋件等不应与框架梁、柱的纵向钢筋焊接,宜采用在柱内预留预埋件,待砌筑填充墙时再将拉结筋与之焊接的施工方法。
适用场景:地震灾害评估准备、建筑安全设计审查
内容看点:抗震设计优化参考、结构倒塌模式解析
行文逻辑:分析震害现状→梳理研究基础→总结分析方法
随着我国经济的快速发展,人们对生活水平的要求也越来越高。对建筑物的要求也越来越高,那么与之相关的框架结构又该怎样去设计呢?
1、选题意义和背景。
钢筋混凝土框架结构由于其平面布置灵活、自重相对较轻等优点在我国有较为广泛的应用,例如办公楼、医院、学校校舍及工业厂房等。然而,框架结构也有其缺点,比如,抗侧刚度小、节点区域应力集中显着、并在强烈多维地震动作用下结构容易产生过大的非线性水平位移等。在实际震害中,框架梁往往先于框架柱产生破坏,并不能很好地保证强柱弱梁的抗震设防要求。一般来说,各类建筑物在地震动作用下产生的破坏甚至倒塌是造成人民生命财产受到损失的首要原因。据统计,各类结构物倒塌造成的人员伤亡占地震中伤亡总数的95%实际震害调查结果显示,倒塌比例较高的建筑类型主要有砖混结构、底框砖混结构和框架结构。框架结构的倒塌主要以整体倒塌模式为主,外围围护结构及填充墙的破坏也比较显着。倒塌是由于结构在地震作用下丧失承担重力荷载的能力而引起的。而整体倒塌通常由地震作用下结构产生较大的层间位移引起,同时受到p4效应放大和构件强度刚度承载力退化的影响,结构逐渐失稳直至侧向倾覆。震害调查报告显示在框架结构破坏的案例中存在大量外围围护结构以及填充墙破坏的情况,这不仅造成了人们身体上和心理上的伤害,还对震后建筑修复带来一定的问题。所以,我们有必要对框架结构的抗震性能以及轴压比、框架填充墙等因素对框架结构抗倒塌性能的影响进行深入的研究。这不仅可以预测框架结构在未来地震作用中的地震反应,对可能遭受的结构破坏甚至整体倒塌进行预防,还可以对框架结构在地震作用下的抗震性能水平进行更准确地分析评价,从而有针对性地指导完善结构设计方案以及对既有建筑的改造加固。
2、论文综述/研究基础。
21增量动力分析的国内外研究现状
地震作为一种随机往复载荷,对于结构的破坏是一个损伤累积的过程,用强度准则和变形准则很难描述这一现象。ida方法可以对框架结构进行从弹性状态到弹塑性状态直至倒塌的全过程分析。对于这方面内容国内外学者都做了大量的研究。
1977年,bertero将同一条地震动作用下的多次非线性时程分析结果放在一起,以试图了解逐级放大的地震作用对结构非线性发展的影响规律以及结构从弘性、非弹性直至发生整体倒塌的全过程中结构的性能。这种分析方法被称为ida丈法。
清华大学叶列平、陆新征等通过汉川地震极震区框架结构抗倒塌的研究得出增强结构整体性及冗余度可明显提高结构抗倒塌储备系数的结论。冯世平等人研究了钢筋混凝土框架结构在强烈的地震作用下的倒塌反应。对结构处于不稳定状态下降段时的动力反应进行了讨论,还探讨了极限曲率延性比和强度降低率在结构地震倒塌反应中的应用。
22地震易损性分析的国内外研究现状
20世纪70年代初地震易损性曲线首先被用于对核电站的地震概率风险评估,随着易损性理论的发展,越来越多的学者开展了对核电站以及其它重大结构如混凝土重力坝、变电站结构以及古塔等的地震易损性分析研究。作为生命线工程,桥梁结构的地震易损性研究也受到了各国学者的广泛重视。国内外学者、机构对结构地震易损性开展了大量研究工作,取得了许多成果。
muratserdar选取三层、五层、七层的rc结构房屋,采用人工地震波作用在不同层数的房屋,分析不同层数的rc结构的易损性。美国的地震损失评估软件hazus在大量研究者成果的基础上,结合性能设计理论和能力谱方法,给出了各类建筑结构的地震易损性曲线。
李谦对型钢混凝土框架结构基于ida方法进行了研究,并把ida方法应用到了型钢混凝土框架结构的地震易损性分析中。吕大刚、常泽民将可靠度引入了结构易损性分析中,对结构进行基于可靠度的整体和局部易损性的分析。
适用场景:学生宿舍建筑设计、框架结构受力分析
内容看点:框架结构安全设计、建筑节能方案
行文逻辑:研究问题→建立模型→分析结果→绘制图纸
本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径):
1.研究的问题
本课题主要研究的是钢筋混凝土框架建筑设计和结构受力问题。建设计应符合经济合理性的要求,所以需遵循“适用、经济、安全、美观”的要求。因为方案为某大学生学生宿舍楼建筑及结构设计,大学宿舍是学习、生活的"主要场所,所以建筑特质宜朴素大方、经济适用。校园建筑设计以建设低耗能、超低耗能和绿色建筑为主要目标,以节能、节水、节材等为重点。单体设计中应以自然采光与通风为主,校园建筑设计以建设低耗能、超低耗能和绿色建筑为主要目标,以节能、节水、节材等为重点。
钢筋混凝土框架设计对于结建筑本身有着至关重要的意义,结构设计的内容一般包括屋盖、楼盖的设计;框架设计;基础设计三大部。根据框架结构的自身特点,在进行建筑、结构设计时,在混凝土框架结构的建筑中,框架的设计和结构受力是整个建筑的核心与关键所在。了解节结构受力情况对保证建筑安全性具有重要的意义。混凝土框架结构的受力受多种因素的影响,本课题主要分析体系的选择、地基的选取和抗震设计方面对钢筋混凝土框架设计影响,以及就受不同方向的荷载对钢筋混凝土框架的影响。从而为钢筋混凝土框架结构安全性和耐久性的奠定基础。
2.研究的途径
1)前期准备:收集相关资料,查阅中外文献、请教老师和同学讨论。学习、掌握钢筋混凝土框架结构的受力特点、钢筋混凝土框架构件的一般设计过程、钢筋混凝土框架构件设计注意要点等内容,并且学习使用PKPM、AutoCAD软件;
2)针对地质报告选择不同的设计方案确保结构的安全性,建立PKPM模型,通过改变钢筋混凝土框架中梁柱荷载的大小和方向等参数,了解在不同条件下钢筋混凝土框架结构的内力特点。
3)对PKPM软件运算的结果进行分析,得出关于钢筋混凝土框架的内力特点的结论。选择最优方案进行计算。
4) 进行建筑设计、房间布置,运用AutoCAD等绘图软件,绘制施工图。
适用场景:住宅楼设计任务执行、施工方案编制参考
内容看点:住宅楼设计关键步骤、施工组织编制方法
行文逻辑:设计准备→建筑设计→结构设计→工程量计算→施工方案编制
1、课题研究的目的和意义
近年来框架结构在世界各地又有了很大的发展,许多城市普遍兴建了包括商场、住宅、旅馆、办公楼和多功能建筑等各种类型的框架建筑。土木工程专业学生毕业后参加或从事框架结构设计已成为必须面对的现实之一。
通过毕业设计对大学期间所学的知识做一个系统的总结和应用,通过自己对在熟悉任务书的基础上参观、比较同类建筑,查阅、搜集有关设计资料使我的所学的知识得以综合的应用,提高综合知识的应用能力,对所学过的知识得以系统的深化。并培养我独立解决建筑设计、结构设计的内容和步骤,及掌握建筑施工图结构施工图绘制的方法,为今后工作打下良好的基础。
同时毕业设计是学生在毕业前半年的最后学习和综合训练的实践性学习环节,是学习深化、拓宽、综合教学的重要过程;是学生学习、研究与实践成果的全面总结;是学生综合素质与实践能力培养效果的全面检验;是学生毕业及学位资格认定的重要依据;也是衡量高等教育质量和办学效益的重要评价内容 。所以我们每一个毕业生都应该认真的努力完成自己的毕业设计,使自己成为社会需要的人才。
2、设计任务及要求
设计一幢五层住宅楼的建筑与结构的施工图。并完成工程量的计算、钢筋下料单的编制、施工组织设计编制、施工方案编制等内容。
通过调查及搜集有关技术资料,进行建筑的平面、立面、剖面和详图设计,正确选择结构方案,独立完成指定设计题目的建筑与结构施工图设计,并提出规定的"设计文件,然后能够进行工程施工及工程监理等技术方案的编制与整理。
通过毕业设计使学生初步掌握建筑设计、结构设计的一般原则、步骤和方法,能够进行工程施工现场一般技术人员完成的基本工作。能综合运用已学过的知识,培养综合分析问题、解决问题的能力,以及相应的设计技巧,同时还将培养设计工作中实事求是、严格、准确的科学态度和工作作风。
3、毕业设计的主要内容和技术方案
选择小区无非是选择一种生活。小区其实就是一部历史,一个能住进小区的业主无疑是喜欢舒适的生活。而舒适就是小区的灵魂。生活造就舒适,舒适又源于生活。正是因为生活品质上升需求,小区有一个共性――讲究生活品质,讲究健康指标,讲究场合之情调。
毕业设计主要分成设计准备、建筑设计和结构设计、工程量计算、钢筋下料计算、施工方案编制、施工组织设计(横道图、网络图、平面布置图)等几部分。
3.1 设计准备
在这个阶段,主要工作有:弄清楚工程概况,明确设计目的和相关要求,搜集相关资料和规范,为进一步设计做好基础。
3.1.1工程概况:
(1)、工程名称:温州市三都金凤小区L幢住宅楼
(2)、建设地点:浙江省温州市三都镇
(3)、建设单位:浙江八达建设有限公司
监理单位:温州职业技术学院
设计单位:杭州建筑设计院有限公司
(4)、建筑面积:单幢总建筑面积1445.85平方米
(5)、建筑层数:地上五层,无地下室
(6)、建筑高度:14.900M
(7)、结构形式:钢筋混凝土框架结构
(8)、建筑结构安全等级:二级
(9)、设计使用年限:50年
(10)、建筑耐火等级:二级
(11)、抗震设防烈度:六度
(12)、地面粗糙程度:B级
(13)、屋面防水等级:Ⅱ级
诸暨位于浙东会稽山西麓,是省辖县级市,现由绍兴市代管。与绍兴、萧山、义乌富阳等8个县(市)接壤。地形以丘陵为主,素有“七山一水二分田”之称,气候温暖湿润,属亚热带季风气候。
3.2 建筑设计
我的设计作品是一幢一梯两单元的五层住宅楼:三室两厅两卫,五层上人屋顶,建筑面积1445.85平方米,设计根据本地房屋建设,要求设计要求。
设计内容包括以下:
(1)建筑总说明:包括各部分建筑构造的做法,材料规格及色彩,使用的标准及通用图集,防火与防盗及门窗表。
(2)建筑平面图:包括底层平面图、标准层、屋顶平面图。
(3)建筑立面图:根据建筑形式,设计出主要立面及侧立面。对复杂的民用建筑。四个立面均应表示。
(4)建筑剖面图:至少表示1~2个在设计中较复杂的位置的横剖面或纵剖面。
(5)建筑构造详图:根据具体工程设计需要,画出4~5个施工构造详图,标明详图做法及尺寸。
3.3 结构设计:
运用PKPM根据设计平面画,画好梁板柱施工图,导出内力荷载并编著计算书。
内容至少有:结构设计说明,一榀框架结构设计计算(手算与电算,考虑抗震)、构造以及绘图。
采用架结构近似计算法,求竖向荷载作用下的内力用弯矩分配法;求水平荷载作用下的内力时,有D值法等。求水平地震作用的时候采用底部剪力法。
结合所学知识、通过查阅参考资料初步设计,再交指导老师审查,审查通过后,利用AutoCAD和手工完成绘图等。
结构部分计算的大概步骤:
(1)柱截面尺寸
(2)荷载统计
(3)框架内力计算
(4)框架配筋计算
(5)板的配筋计算
(6)楼梯配筋计算
(7)基础的设计及配筋计算
(8)楼梯和雨蓬设计计算。
施工图:
(1)结构设计说明:包括各材料的强度等级,各构件钢筋的构造要求,图纸未能交待清楚或未作交代的有关构造处理及施工说明。
(2)结构平面布置:包括底层、标准层结构平面布置和屋面结构平面布置。
(3)框架、梁板柱:框架、(一榀)梁柱的配筋图
(4)基础:基础平面布置及基础配筋图。
(5)楼梯:梁氏楼梯或板式楼梯及休息平台的配筋图。
3.4 需要重点解决的问题是:
3.4.1建筑部分:
设计说明书:设计说明书应着重说明建筑方案的构思,建筑方案如何满足各部分功能的要求,建筑物采光、防火、防腐等要求的说明,建筑物与周围环境的关系等。建筑经济指标、建筑物位置(坐标),标高及与相邻建筑物的关系、道路的相对标高、特殊装饰材料的规格、色彩、各部分施工做法的说明、使用的设计规范及标准的说明、使用的标准图集、通用图集的说明及防盗措施可在建筑总平面图和建筑总说明中表示。
3.4.2结构部分:
设计说明书;设计说明书包括结构方案的选择及说明,结构构件的计算(如框架、楼梯、雨蓬、现浇梁板等);特殊情形的地基、地基加固措施的说明和依据;基础类型的选择和基础设计计算等。
结构构件计算的一般顺序是:荷载计算→内力计算→荷载组合及控制截面的内力组合→配筋计算及钢筋选择。
上述有关的说明和计算内容编入设计说明书时,应包括必要的计算简图和内力图,计算过程应条理化和图表化。
3.5 钢筋下料单的编制
3.5.1对所做的结构进行钢筋下料计算,并编制钢筋下料单
(1)基础钢筋翻样:独立基础钢筋、条形基础钢筋、桩基及承台钢筋、筏形基础钢筋、箱形基础钢筋等,按每个同学自已设计的基础形式选择;
(2)柱钢筋翻样:抗震框架柱钢筋、非抗震框架柱钢筋;
(3)梁钢筋翻样:框架梁钢筋、普通梁、悬挑梁钢筋等;
(4)剪力墙钢筋翻样:包括剪力墙柱钢筋、剪力墙身钢筋、剪力墙梁钢筋等,如设计中无没不须计算;
(5)板钢筋翻样:包括有梁楼盖板钢筋、无梁楼盖板钢筋、平板钢筋、楼梯钢筋等;
(6)其他构件钢筋翻样:包括构造柱钢筋、圈梁钢筋、砌体加固钢筋、过梁钢筋等。
3.5.2对所做的结构进行模板设计计算,并绘制模板布置图各构件各选一个进行绘制。
(1)基础模板图(2)柱模板图(3)梁模板图
(4)剪力墙模板图(5)板模板图(6)其他构件模板图
3.6框架结构工程量计算
根据建筑施工图,结构设计图,结合课本知识,计算基础土方量、模板量、混凝土量,最后汇总确认各个分部分项工程量,确定定额,然后再确定各个分部分项工程所需要的人数,天数,最后确定总工期。以便下面容易画横道图,网络图。
3.7施工方案、组织设计编写
(1)工程概况、施工方案(主要施工方法)、施工组织的组成等;
(2)工程进度计划编制;
(3)施工平面图设计;
(4)主要技术经济指标、安全(质量、进度)保证措施。
4、施工组织设计依据
(1)、浙江八达建设有限公司提供的用地勘测红线图及规划设计条件;
(2)、浙江八达建设有限公司提供的设计任务书及相关修改意见;
(3)、建设工程设计合同;
(4)、诸暨市建设局初步设计批复;
(5)、预算文件提供的有关数据;
(6)、国家相关法律法规、施工图设计、招标文件及其补充文件;
(7)、劳动力分配均匀,材料、构件、加工品的来源和供应充足,主要施工机械的生产能力和配备齐全;
(8)、设备安装进场时间和对土建的要求,以及对所需场地要求;
(9)、建设用地征购、拆迁情况,施工许可证办理情况;
(10)、水、电供应条件俱全;
(11)、浙江八达建设有限公司可提供的施工用地、施工用房、水、电等条件。
5、其他解决问题
(1)建筑节能
(2)最大限度发挥建筑物的作用
(3)尽可能大的提高建筑的使用效率
(4)结构合理,使用方便设计新颖,风格前卫
6、主要参考资料
(1)《混凝土结构设计》
(2)《房屋建筑学》
(3)《现行建筑设计规范大全》
(4)《民用建筑节能设计标准陕西省实施细则》
(5)《建筑结构荷载规范》
(6)《建筑抗震构造详图》
(7)《建筑地基基础设计规范》
(8)《建筑抗震设计规范》
(9)《混凝土结构设计规范》
(10)《房屋建筑制图统一标准》
(11)《建筑设计统一标准》
(12)《建筑用料及做法》
18位用户关注