开题报告-郑州朝阳中学教学楼建筑结构设计

毕业设计开题报告土木与建筑工程学院2014届题目郑州朝阳中学教学楼建筑结构设计学生姓名学号专业土木工程年级班10级2班指导教师职称副教授填写日期2014年3月10日一、本课题研究的主要内容、目的和意义1主要内容本工程根据设计任务书设计一教学楼，由提供的地质情况及各种荷载情况设计建筑物的基础，由荷载和建筑布局设计建筑物主体各层结构，设计楼板、梁、柱的尺寸及配筋、板厚及配筋、楼梯间等，根据地震设防要求进行抗震设计，使其达到“实用、安全、经济、美观”的要求。研究设计的内容主要有建筑设计部分和结构设计两大部分。建筑设计内容（1）建筑方案及其初步设计；（2）建筑平面、立面和剖面设计；（3）主要部位的建筑构造设计及材料作法；（4）绘制建筑施工图。结构设计的主要内容为（1）结构方案的布置，主要构件尺寸的初定原则及取值；（2）计算简图及框架内力计算及抗震验算；（3）框架梁、柱截面设计；（4）楼梯结构设计；（5）现浇楼面板设计；（6）基础的设计；（7）绘制结构施工图。2课题研究的目的毕业设计是学生由理论学习向生产实践过渡的重要教学环节，通过毕业设计要达到以下目的（1）总结在校期间的学习成果，使所学的理论知识得到巩固、扩大、深入和系统化，学会使用现代化的计算工具、数据处理手段和计算机绘图方法。（2）培养综合运用所学知识，解决工作实际问题的能力，初步掌握建筑工程设计的方法和步骤。（3）训练和提高编写工程报告、设计文件的水平，掌握计算和绘制建筑工程图的能力和技巧、能采用天正、CAD软件绘制建筑工程图。（4）提高独立钻研问题的能力，培养学生严肃认真，实事求是，刻苦钻研的工作作风。培养独立完成设计、施工任务的能力和优化设计的创新能力，培养与人的合作能力和团对精神。3课题研究的意义此次的毕业设计对我们将来从事建筑行业有重大意义。通过这次毕业设计我们可以对大学期间所学的知识做一个系统的总结和应用，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。并培养我们独立解决建筑设计、结构设计的内容和步骤，掌握建筑施工图、结构施工图纸绘制的方法。也可以使我们懂得工程技术工作中所必须的全局观念和经济观点，掌握、了解建筑结构和施工的各项技术、经济指标的来源及作用，设计中应树立理论联系实际的设计思想，保持严格认真的科学工作作风。以及培养学生调查研究、综合分析思考能力，以及查阅技术文献、资料和手册，拟定设计方案，计算、绘图和编写设计说明书的能力，为今后独立从事土建设计和施工打下基础。二、文献综述（国内外相关研究现况和发展趋向）1混凝土简介混凝土是指由胶结料有机的、无机的或有机无机复合的、颗粒状集料、水以及需要加入的化学外加剂和矿物掺合料按适当比例拌制而成的混合料，或经硬化后形成具有堆聚结构的复合材料。混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。2研究现状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。3发展趋向混凝土结构是1824年英国人J阿斯普丁发明波特兰水泥之后逐步发展起来的，距今仅有100多年历史。1884年德国建筑公司进行了第一批钢筋混凝土的科学实验，研究了钢筋混凝土的强度、耐火性能，钢筋与混凝土的粘结力。在1886年德国工程师M克嫩提出钢筋混凝土板的计算方法。与此同时，英国人WD威尔金森提出了钢筋混凝土楼板专利；美国人T海厄特对混凝土梁进行试验；法国人F克瓦涅出版了一本应用钢筋混凝土的专著。众所周知，混凝土结构的发展经历了三个阶段第一阶段从钢筋混凝土的发明至20世纪初，钢筋和混凝土的强度都比较低，主要用于建造中小型楼板SLABS、梁BEAMS、柱COLUMNS、拱ARCHES和基础FOUNDATION等构件。计算理论包括结构内力INNERFORCES和构件截面SECTION计算均套用弹性理论ELASTICTHEORY，采用容许应力设计方法ALLOWABLESTRESSDESIGN。第二阶段从20世纪20年代到第二次世界大战前后混凝土和钢筋强度的不断提高。1928年法国杰出的土木工程师EFREYSSNET发明了预应力混凝土PRESTRESSEDCONCRETE，使得混凝土结构可以用来建造大跨度。计算理论包括前苏联著名的混凝土结构专家格沃兹捷夫（）开始考虑混凝土塑性性能PLASTICBEHAVIOR的破损阶段设计法，50年代又提出更为合理的极限状态设计方法LIMITSTATEDESIGN，奠定了现代钢筋混凝土结构的基本计算理论。第三阶段二战以后到现在，随着建设速度加快，对材料性能和施工技术提出更高要求，出现装配式FABRICATED钢筋混凝土结构、泵送商品混凝土等工业化生产技术。高强HIGHSTRENGTH混凝土和高强钢筋的发展、计算机的采用和先进施工机械设备的发明，建造了一大批超高层建筑、大跨度桥梁BRIDGE、特长跨海隧道TUNNEL、高耸结构等大型工程，成为现代土木工程CIVILENGINEERING的标志。设计计算理论包括发展了以概率理论PROBABILITYTHEORY为基础的极限状态设计法，基础理论问题大都得到解决，而新型混凝土材料及其复合结构形式的出现又不断提出新的课题，并不断促进混凝土结构的发展。现已进入第四阶段。这一阶段的特征是进一步发展工业化体系如大模板现浇和大板体系；高层建筑结构体系的发展,如框桁体系和外伸结构的采用。在设计中还引入概率方法。专家系统的采用计算机辅助设计和绘图CAD、CAG的程序化,包括结构动态分析图形的描绘,因而改进了设计方法和提高设计质量,也减轻了设计工作量,提高了人的工作效率。优化设计和施工的实际广泛应用,节约了建设投资。振动台试验和拟动力试验以及风洞试验较普通地开展。有限元法的广泛应用和计算模式研究的开展,以及其他数值计算方法的创立和发展。结构机理包括破坏机理研究的加强；对复合应力的研究并结合实验结果提出各种强度理论。因而产生了“近代混凝土力学”这一学科分支,并将逐步得到发展和完善。工程结构的“移植”,可以用于创造新的结构形式，同时模糊数学在抗震设计中也开始应用。混凝土结构寿命的研究。“现代三力学”亦即“断裂力学”、“损伤力学”和“微观力学”对混凝土的应用。混凝土结构的应用范围在多方面拓宽,其尺度不断向高、长、大方向发展。三、拟采取的研究方法（方案、技术路线等）和可行性论证1研究方案结构形式四层框架结构。（1）综合考虑各种条件，初步写出建筑设计构想与说明。（2）绘出主要平面、立面、剖面图，并标注尺寸，面积等指标。（3）建筑施工图设计包括首层平面图，顶层平面图，标准层平面图，正立面和侧立面图，剖面图，各节点详图及简要说明（4）结构部分包括确定结构方案和结构布置，绘制施工平面图，配筋图，主体部分基础平面及基础详图等（5）编写建筑和结构设计说明书与计算书。2技术路线（1）建筑设计前期主要准备1）熟悉设计任务书2）收集必要的设计原始资料地质水文资料、气象资料、与设计相关的国家及所在地的定额标准规范等。3）学习相关的国家法规及规范（2）建筑设计部分结合所学过的知识，通过查阅、参考资料、参观比较同类建筑的设计资料。先完成教学楼的建筑设计，其中包括该工程的基本构思及初步方案的确定，草绘主要平面、立面及剖面图，合理布置各标间、盥洗室、卫生间、和值班室、楼梯间等。编写建筑设计说明书，基本内容包括1）工程简介；2）建筑平面、立面设计与布置方案；3）装修处理及工程做法。（3）结构设计部分进行结构设计和计算等，编写结构设计计算书，并绘制结构施工图。计算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。3可行性论证根据任务书的要求，设计对象为一教学楼，采用框架结构形式，能够达到其使用要求。通过收集必要的设计原始资料地质水文资料、气象资料、与设计相关的国家法规及规范，为设计的进展提拱了设计依据。本设计选取的”混凝土框架结构设计”属于一个比较基本研究课题。因此，结合大学近四年来学习的力学课程、专业知识及计算机辅助制图软件，如AUTOCAD软件、天正CAD软件、结构与设计PKPM软件，借鉴往届同学的设计经验，在指导老师的帮助下，能够在预期的时间内完成毕业设计所要求的建筑、结构设计、计算书的编写和施工图绘制工作。四、预期结果（或预计成果）1计算书有一份。2建筑施工图及结构施工图（1）建筑平面图；（2）建筑剖面图；（3）建筑立面图；（4）楼梯详图；（5）楼、屋盖结构施工详图；（6）梁柱结构施工详图；（7）基础结构施工详图。五、研究进度安排1收集资料，完成文献阅读、开题报告14周2毕业设计主体工作511周3毕业设计答辩准备12周4毕业设计答辩13周5最终毕业设计归档资14周六、主要参考文献1徐秀丽混凝土框架结构设计M北京中国建筑工业出版社，20112白国良，刘明荷载与结构设计方法M北京高等教育出版社，20103龙驭球，包世华结构力学（第2版）M北京高等教育出版社，20104华南理工大学，浙江大学，湖南大学基础工程（第2版）M北京中国建筑工业出版社，20115同济大学，西安建筑科技大学，东南大学，重庆大学房屋建筑学（第4版）M北京中国建筑工业出版社，20096滕智明，朱金铨混凝土结构及砌体结构（第2版）M北京中国建筑工业出版社，20117叶献国，徐秀丽土木工程结构CAD应用基础第二版M北京中国建筑工业出版社，20088孙震，穆静波土木工程施工M北京人民交通出版社，20049中国建筑科学研究