框架结构毕业设计方案开题报告.doc

开题汇报
题 目： 朔州市政府办公楼建筑结构设计（框架结构4）
文件综述：
填写说明：指依据研究内容查阅大量参考文件，经过文件阅读写清该课题内容中国外研究现实状况、基础研究方法、目前存在问题、发展动向，进而引出开展本设计（论文）研究内容、意义、必需性和价值等（页面大小能够依据字数多少调整）。
1.序言
作为一名土木工程专业学生，毕业设计无疑是大学阶段最为关键步骤之一，它是对我们大学阶段所学知识一次综合利用，是我们踏入工作岗位之前一次大练兵。经过毕业设计，使我们熟悉设计全过程，培养我们独立分析、处理问题意识，并锻炼我们调查研究，搜集资料查阅资料及阅读中、外文文件能力，为成为一名合格工程师做好准备。
我毕业课题是朔州市政府办公楼建筑结构设计。作为政府部门办公场所，政府办公楼除应含有通常办公楼所应该含有功效合理、布局实用、设施优异特点外，还须表现出领导机构权威性和群众办事机构亲切性。而要实现造型和功效完美搭配，则要求我们必需选择适宜结构形式，本课题设计采取钢筋混凝土框架结构。

2.研究背景
在钢筋混凝土建筑中，框架结构是一个常见结构形式，含有传力明确、结构部署灵活、抗震性和整体性好优点，前已被广泛地应用于各类多层工业和民用建筑中。钢筋混凝土框架结构是由楼板、梁、柱及基础多个承重构件组成，由主梁、柱和基础组成平面框架，各平面框架再由连续梁连接起来而形成空间结构体系。在合理高度和层数情况下，框架结构能够提供较大建筑空间，其平面部署灵活，可适合多个工艺和使用功效要求。

2.1研究现实状况
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、屋盖所组成结构形式，楼板和横梁连在一起，横梁和柱经过节点连为一体，形成承重结构，将荷载传至基础，力传输路线比较明确。对于整个房屋全部采取这种结构形式称为框架结构或纯框架结构。框架能够是等跨或不等跨，也能够是层高相同或不完全相同，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、缺柱框架。墙体是填充墙，仅起围护和分隔作用，所以框架结构最大特点是承重构件和围护构件有明确分工，建筑物内外墙处理十分灵活，应用范围很广，所以能为建筑提供灵活使用空间。
在结构受力性能方面：框架结构构件截面较小，所以框架结构承载力和刚度全部较低，它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全部承受很大水平力，所以框架结构属于柔性结构，自振周期较长，地震反应较小，经过合理结构设计能够含有很好延性性能。

2.2结构优缺点
钢筋混凝土框架结构关键优点：空间分隔灵活，自重轻，节省材料；含有能够较灵活地配合建筑平面部署优点，利于安排需要较大空间建筑结构；框架结构梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采取装配整体式结构，以缩短施工工期；采取现浇混凝土框架时，结构整体性、刚度很好，设计处理好也能达成很好抗震效果，而且能够把梁或柱浇注成多种需要截面形状。
　钢筋混凝土框架结构缺点为：框架节点应力集中显著；框架结构侧向刚度小，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，易造成严重非结构性破坏，适适用于非抗震设计；钢材和水泥用量较大，构件总数量多，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；不宜建造高层建筑。

2.3适用范围
框架是由梁柱组成杆系结构，其承载力和刚度全部较低，尤其是水平方向（即使能够考虑现浇楼面和梁共同工作以提升楼面水平刚度，但也是有限），它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，设计时怎样提升框架抗侧刚度及控制好结构侧移为关键原因，对于钢筋混凝土框架，当高度大、层数相当多时，结构底部各层不仅柱轴力很大，而且梁和柱由水平荷载所产生弯矩和整体侧移亦显著增加，从而造成截面尺寸和配筋增大，对建筑平面部署和空间处理，就可能带来困难，影响建筑空间合理使用，在材料消耗和造价方面，也趋于不合理，故通常适适用于建造不超出15层房屋。

2.4发展趋势
进入现代社会，伴随经济快速发展，大家对办公楼要求也越来越高，使得传统木质、砖混结构办公楼已不能满足现代办公需求。而钢筋混凝土框架结构出现则突破了这些不足: 首先，框架结构以梁柱承重特点使平面部署愈加灵活； 其次，梁柱本身结构类型和部署位置也能够灵活选定，比如柱子能够选择L型、T 型、十字型等类型，如此能够使整个立面愈加富于改变；再则，经过合理设计，框架结构能够做成延性框架，延性框架抗震性能好，可承受较大侧向变形。所以，钢筋混凝土框架结构在多、高层办公楼中得到了广泛使用。
依据框架结构本身特点，在进行建筑、结构设计时，国际上流行采取“三统一”标准，即“统一柱面、统一层高、统一荷载”模式设计。统一柱面可使办公楼依据大家需要和功效要求实施相对任意分割，不至于因建筑柱面不一样而在改变使用功效上受到制约；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，水平运输通畅无阻，有利于使用功效相互替换；统一荷载，打破了会议室和其它部门之间显著界限。

2.5小结
进入现代社会，伴随经济快速发展，大家对办公楼要求也越来越高，使得传统木质、砖混结构办公楼已不能满足现代办公需求。而钢筋混凝土框架结构出现则突破了这些不足: 首先，框架结构以梁柱承重特点使平面部署愈加灵活: 其次，梁柱本身结构类型和部署位置也能够灵活选定，比如柱子能够选择L型、T 型、十字型等类型，如此能够使整个立面愈加富于改变: 再则，经过合理设计，框架结构能够做成延性框架，延性框架抗震性能好，可承受较大侧向变形。所以本课题选择框架结构作为政府办公楼结构形式是十分适合。

3.工程概况
3.1设计原始资料
1、 建筑在山西朔州市
2、 气象条件
室外气温：年平均气温最冷月份-20℃，年平均气温最高月份25℃;
冻土深度：最大冻土深度为1.2米;
基础雪压：0.40kN/m2;
基础风压：0.25kN/m2;
3、 地质资料：20m以上为轻亚粘土，f=210kPa,地下水位深18m。
4、 抗震设防烈度为7度，设计基础地震加速度值为0.10g，场地设计分组为第三组，场地土类型为Ⅱ类。
5、 地面粗糙度类别C类。
6、 建筑场地：70m×40m
7、 提供建筑材料
（1） 钢筋：HPB300级，HRB335级, HRB400 HRB500级。
（2） 混凝土：C30- C40。
（3） 砌体（填充墙）：加气砌块、空心砌块，强度等级MU7.5（加气砌块、空心砌块容重小于），采取M7.5混合砂浆砌筑。
（4） 焊条：HPB300级（ф）级钢筋用E43xx焊条，HRB335级（Ф）级钢筋用E50xx焊条。

3.2建筑物组成及功效要求
办公大楼拟建6层总建筑面积3000～5000平米左右。其中办公室：35～45平米左右，50个左右；会议室：80～90平米左右，2个，分布在上部。设电梯一部，入口门庭两层通高。要求采取框架结构，建筑设计要求有标志性并表现时代气息。建筑物防火等级为二级。

4.研究价值和意义
因为框架结构含有空间大、平面布局灵活多样特点，满足了大家不停追求使用个性化要求。伴随社会不停发展和大家物质生活水平提升，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，设计人应首先判定结构方案可行性，对可能碰到问题，提前采取方法给予处理，并对全部计算结果认真分析，判定，正确无误后方可应用于实际工程。
经过该办公楼设计，使我们有机会熟悉一个设计项目标全过程，将大学期间所学建筑和结构专业知识综合地利用于实际工程设计中，掌握框架结构设计计算方法，为以后走上工作岗位打下坚实基础。在设计过程中，我们培养了独立处理问题意识，深入熟悉了PKPM、CAD等软件操作，提升了绘制图纸能力，并增强了自己职业责任感和严谨求实工作态度。

关键参考文件：
填写说明：指从开题到撰写文件综述期间所阅读过全部文件资料列表，要根据参考文件标准写法列出，即写明作者、论文题目（书名）、杂志名称（出版社）、发表（出版）时间等（页面大小能够依据字数多少调整）。
[1]中国国家标准.混凝土结构设计规范（GB50010-）[S].北京:中国建筑工业出版社，
[2]中国国家标准.建筑抗震设计规范（GB50011-）[S]. 北京:中国建筑工业出版社，
[3]中国国家标准.建筑结构荷载规范（GB50009-）[S]. 北京:中国建筑工业出版社，
[4]丁宇明,黄水生.土建工程制图[M].北京:高等教育出版社，
[5]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，
[6]同济大学等.房屋建筑学[M].北京：中国建筑工业出版社，
[7] 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，
[8] 徐秀丽. 混凝土框架结构设计[M]. 北京：中国建筑工业出版社，
[9] 周浪. 混凝土结构设计[M]. 北京：中国计划出版社，
[10] 熊丹安.建筑设计和结构设计概要[M]. 武汉：武汉理工大学出版社，
[11] 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 ,
研究方案：
填写说明：写明研究所用理论基础、研究方法、研究步骤、预期结果（效果）等。（页面大小能够依据字数多少调整）
1. 设计标准
1.1体系选择
1.因为在发生地震时，框架柱首当其冲，一旦出现塑性铰，将危及该柱距范围内上层建筑，并可能引发相邻柱距范围上层建筑连续坍毁，所以框架结构不宜采取单跨形式；且纵横两个方向水平地震作用全部由抗侧力构件负担，结构应设计成双向框架体系；
2.框架结构柱和梁宜上下左右贯通，不宜采取复式框架；和砖混框—剪结构。
3.在填充墙部署方面：宜采取轻质材料，且应避免形成上、下层刚度改变过大；避免形成短柱；降低因抗侧刚度偏心所造成扭转。
1.2建筑设计
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，如地下室墙身、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。各部分全部要根据规范要求进行设计。
3.最终要明确框架结构抗震级数，采取规则结构以利于房屋抗震，根据“三统一”标准，确定柱网尺寸，确定材料及截面尺寸，和基础选定。
1.3结构设计
1. 首先依据不一样设计要求选择不一样荷载代表值来进行承载力计算。
2. 进行变形验算。
3.进行横向水平和纵向水平地震作用计算。
1.4 “三水准、两阶段”设计方法
1. 做好“强柱弱梁”设计
因为框架柱受轴向压力作用，其延性通常比梁延性小，一旦框架柱先于框架梁出现塑性铰，就会产生较大层间位移，甚至形成同层各柱上下端同时出现塑性铰“柱铰结构”，从而危及结构承受垂直荷载能力。
2. 做好“强剪弱弯”设计
为了预防梁端，柱端在弯曲屈服前出现脆性剪切破坏，在设计中要求做到“强剪弱弯” 亦即构件受剪承载力要大于构件弯曲时实际达成剪力。
2. 做好“强节点弱构件”设计
对节点进行抗震结构设计要求框架节点核芯区不先于梁柱破坏。

2.计算方法
2.1竖向荷载作用下内力计算
在内力计算中，在竖向荷载作用下框架结构内力可用分层法、弯矩二次分配法等近似方法计算。分层法在分层计算时，将上、下柱远端弹性支承改为固定端，同时将除底层外其它各层柱线刚度乘以系数 0.9，对应地柱弯矩传输系数由 1/2 改为 1/3，底层柱和各层梁线刚度不变且其弯矩传输系数仍为1/2。弯矩二次分配法是先对各节点不平衡弯矩全部进行分配（其间不传输），然后对各杆件远端进行传输。分层法和弯矩二次分配法计算精度较高，可用于工程设计。
2.2水平荷载作用下内力计算
水平荷载作用下框架结构内力可用D值法、反弯点法等简化方法计算。其中 D 值法计算精度较高，当梁、柱线刚度比大于3时，反弯点法也有很好计算精度。D值是框架结构层间柱产生单位相对侧移所需施加水平剪力，可用于框架结构侧移计算和各柱间剪力分配。D值是在考虑框架梁为有限刚度、梁柱节点有转动前提下得到，故比较靠近实际情况。影响柱反弯点高度关键原因是柱上、下端约束条件。柱两端约束刚度不一样，对应柱端转角也不相等，反弯点向转角较大一端移动，即向约束刚度较小一端移动。D值法中柱反弯点位置就是依据这种规律确定。
在水平荷载作用下，框架结构各层产生层间剪力和倾覆力矩。层间剪力使梁、柱产生弯曲变形，引发框架结构侧移曲线含有整体剪切型变形特点；倾覆力矩使框架柱（尤其是边柱）产生轴向拉、压变形，引发框架结构侧移曲线含有整体弯曲型变形特点。当框架结构房屋较高或其高宽比较大时，宜考虑柱轴向变形对框架结构侧移影响。
2.3软件辅助计算
在手算前，用PKPM对初选方案进行结构刚度、效应分析、杆件内力标准值计算，基础掌握模型建立、荷载输入、参数确定、整体计算、结果分析等各关键步骤。如若电算经过，则继续进行手算；若不经过，则应变换截面尺寸，直至电算经过。另外，还可利用SAP 等数值分析软件，对设计方案进行建模模拟，验算内力、变形等。

3.设计步骤
3.1建筑设计部分
1.平面设计：合理确定平面柱网尺寸；部署房间；确定楼（电）梯数量、位置及形式；满足室内采光、通风要求。
2.剖面设计：确定合理层高；给出楼（地）面、屋面、墙身工程做法。
3.立面设计：建筑风格、造型应富有创意，有时代感。
要求完成建筑施工图有：
1.首层平面图（1：100）
2.标准层平面图（1：100）
3.建筑详图（1：50或1：25）；
4.立面图（1：100或1：50）：正立面、侧立面
5.剖面图（1：100或1：50，剖切位置必需在楼梯部位）；
6.建筑设计说明书（在建筑设计说明中，应说明自己所选择方案设计意图，注意从平、立、剖等方面分别说明，具体可参见《房屋建筑学》教材）。
3.2结构设计部分
1.结构选型：依据建筑设计方案及设计原始资料，选择合适结构体系。
2.结构部署：确定柱在平面上排列方法，通常柱网有内廊式和等跨式两种，选择承重方案，框架结构平面部署形式很灵活，框架结构根据承重方法不一样分为三类：(1)横向框架承重方案；(2)纵向框架承重方案；(3)纵横向框架混合承重方案。
合理部署结构构件，初步确定材料强度等级及构件截面尺寸。要确定构件截面尺寸，只能先估算，等构件内力和结构变形计算好后，假如估算截面尺寸符合要求，便以估算截面尺寸作为框架最终截面尺寸。假如所需截面尺寸和估算截面尺寸相差很大，则要重新估算和重新进行计算。
3.计算简图确实定
4.结构内力分析及构件设计：依据现行国家设计规范，计算结构荷载及地震作用；手算完成结构一个主轴方向内力分析，进行框架梁、柱、内力组合，完成构件截面设计；同时，可采取工程设计软件PKPM计算结构内力及配筋，并和手算结果进行对比分析。
5.完成楼梯计算和配筋。
6.完成板配筋计算。
7.绘制结构施工图。

4.预期结果
4.1计说明书部分
（1） 设计任务书；
（2） 中英文摘要；
（3） 建筑设计说明书；
（4） 构设计方案说明书；
（5） 结构设计计算书；
（6） 附件
开题汇报（含文件综述）；
外文参考资料翻译（含原文）。
（7） 结束语
4.2设计图纸
4.21建筑施工图
1.首层平面图（1：100）；
2.标准层平面图（1：100）；
3.建筑详图（1：20）；
4.立面图（1：100）：正立面、侧立面；
5.剖面图（1：100，剖切位置必需在楼梯部位）。
4.22结构施工图
1.结构平面部署图（1：100）；
2.现浇楼板配筋图（1：100）；
3.一榀框架立面配筋图（1：50）；
4.梁配筋图（平法表示）（1：100）；
5.柱配筋图（1：100）；
6.基础详图（1：30）。
毕业设计（论文）进度安排：
序号
毕业设计（论文）各阶段内容
时间安排
备注
1
阅读文件、外文翻译及开题汇报
2周

2
建筑设计
2周

3
结构部署、荷载计算、PKPM建模
2周

4
内力计算、内力组合
2周

5
梁、柱、板配筋
2周

6
楼梯、基础设计
1周

7
绘制施工图
1周

8
毕业设计修改及整理
1周

9
准备答辩
0.5周

指导老师意见：
填写说明：查阅资料是否全方面，提出研究方案和计划进度是否可行，还有什么需要注意和改善方面，是否同意按学生提出计划进行等。
指导老师署名： 审核日期： 年 月 日