开题报告-鹤壁市淇滨区众联办公楼结构设计

毕业设计开题报告土木与建筑工程学院2014届题目鹤壁市淇滨区众联办公楼结构设计课题类型设计课题来源其他专业土木工程年级班10级1班填写日期2014年3月15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办公楼，利用结构设计辅助软件PKPM，设计楼板、梁、柱的尺寸及配筋、板厚及配筋、楼梯间配筋等，并手算楼板配筋，与SATWE计算结构做对比，根据地震设防要求满足抗震设计，使其达到“实用、安全、经济、美观”的要求。建筑方面以企业指导老师提供的建筑施工图为依据。结构设计的主要内容为（1）PMCAD建模；（2）SATWE计算配筋，手算楼板配筋和楼梯间的配筋；（3）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）总结在校期间所学的理论知识，更深一步地理解结构设计的概念以及设计的过程。（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）掌握和熟练结构设计辅助软件PKPM在工程实例中的应用，达到结构设计工程师的要求。（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。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、资料和规范，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混凝土框架结构简介采用梁、柱组成的结构体系作为建筑竖向承重结构，并同时承受水平荷载时，称为框架结构体系。它适用于多层及高层建筑。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。2框架结构的优点框架结构是采用梁柱等杆件刚接组成空间体系作为建筑物承重骨架的结构。它的特点是承受竖向荷载的能力强，承受水平荷载如风荷载、地震作用的能力弱。框架结构的侧向刚度较小，属柔性体系，因而其高度受到限制。框架结构是多层房屋的常用结构形式，多层框架结构广泛应用于办公楼、旅馆、住宅、厂房、仓库等民用和工业建筑中。钢筋混凝土框架结构是我国各类型建筑中使用最普遍的结构形式之一。同钢结构相比，钢筋混凝土结构具有造价低，防火性能好，刚度大，可减少侧向位移的特点，使其应用非常广泛。而框架结构因其具有下列优点，使其应用范围日益扩大。1结构平面布置灵活，可做成较大空间的会议室、餐厅、车间、营业厅、教室等。即可用隔断分割成小房间，又可拆除隔断改成大房间，因而使用非常灵活。2外墙用非承重构件，可使建筑立面设计灵活多变采用轻质隔断和外墙可大大降低房屋自重，节约材料。（3构件类型少，易于采用标准化、定型化施工，加快建设速度。既可采用预制构件，也可采用定型模板而成现浇结构。综上，结合二者优点的钢筋混凝土框架结构己成为该建筑的主要结构形式。3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。4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研究方案结构形式六层框架结构。（1）框架结构要根据建筑施工图和规范要求确定梁柱的尺寸以及布置，分析建筑施工图中的梁柱以及楼梯的设计是否满足结构要求。（2）用PMCAD确定结构方案和结构布置，并由规范和实例工程确定荷载，以及结构设计参数，通过SATWE进行结构计算，在SATWE计算结果上绘制施工平法图。（3）在施工图中编制结构设计总说明，由PKPM出计算书。2技术路线（1）设计前期主要准备1）熟悉建筑设计说明；2）收集必要的设计资料地质水文资料、气象资料等。（2）PKPM计算框架结构采用空间结构为依据，以有限元的方法计算梁的内力及配筋，框架梁和柱的配筋要符合图集的构造要求，计算楼板配筋采用连续板弹性法，以保证楼板裂缝符合要求，与SATWE计算配筋结果作出对比分析，计算楼梯内力及配筋按支座两端简支的方法。3可行性论证根据任务书的要求，设计对象为一办公楼，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结构施工图（1）梁平法施工图；（2）柱平法施工图；（3）板平面施工图；（4）楼梯施工图；（5）基础施工图。五、研究进度安排1收集资料，完成文献阅读、开题报告14周（20142242014323）。2结构模型建立及优化56周（2014324201441）。3结构计算78周（2014412014411）。4结构施工图绘制911周（20144112014511）。5毕业设计答辩准备12周（20145112014518）。6毕业设计答辩13周（20145192014525）。7毕业设计归档14周（2014526201461）。六、主要参考文献1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，20092陈梅,敏华建筑识图与房屋结构M武汉华中科技大学出版社，20103徐秀丽混凝土框架结构设计M北京中国建筑工业出版社，20114程文瀼楼梯阳台和雨篷设计第二版M南京东南大学出版社，19985梁兴文，史庆轩混凝土结构设计M北京中国建筑工业出版社，20116龙驭球，包世华结构力学（第2版）M北京高等教育出版社，20107杨星PKPM结构软件从入门到精通M北京中国建筑工业出版社，20088欧新新，崔钦淑建筑结构设计与PKPM系列程序应用第二版M北京机械工业出版社，20099建筑结构荷载规范GB500092012S北京中国建筑工业出版社,201210建筑地基基础设计规范GB500072011S北京中国建筑工业出版201111建筑抗震设计规范GB500112010S北京中国建筑工业出版社，201012混凝土结构设计规范GB500102010S北京中国建筑工业出版社,