结构毕业设计流程

土木工程毕业设计——建筑结构设计------MadebyLRF明确几个问题：：为什么土木工程程专业的毕业设设计应该做建筑筑结构设计？毕业设计难不难难？做结构设计计的目的和意义义是什么？力学、结构没学学好怎么办？分分层法、D值法完全不懂怎怎么办？1、毕业设计思路路——倒过来分析（从最终成果追追本溯源）结构设计的最终终目的——施工图主要内容：梁配配筋、柱配筋（绘制平法施工工图）怎么算？混凝土结构设计计原理（单筋、双筋、、第一类T形、第二类T形）给定截面积，知道了内力，就可以根据混凝土基本原理理知识把配筋算算出来梁配筋截面积按经验预估箍筋已知bxh，已知混凝土强强度（C30），箍筋强度（HPB300），已知V，求解Asv/s纵筋已知bxh，已知混凝土强强度（C30），箍筋强度（HRB400），已知M，求解As，A’s柱配筋截面积按轴压比预估，再计算验验证。箍筋已知BxH，已知混凝土强强度（C30），箍筋强度（HPB300），已知V，求解Asv/s纵筋已知BxH，已知混凝土强强度（C30），箍筋强度（HRB400），已知M、N，已知计算长度L0，求解As，A’s求解过程中一个个重要内容——内力（M、N、V）主要问题：怎样样得出梁柱杆件件上的内力？结构设计全过程程——求内力效应组合或内力力组合各工况效应计算算各工况荷载大小小地震工况风荷载工况恒载工况活载工况剪重比调整、侧侧移计算恒载工况：分层层法、弯矩二次次分配法、位移法、力学学求解器活载工况：同上上地震荷载工况：：D值法、位移法、、结构力学求解器风荷载工况各种内力的不利利组合（培养设计思路路和概念的过程程）怎么求？恒载工况恒载计算（面荷荷载、线荷载、、集中荷载）哪些属于恒载？？如何计算恒载？？活载工况同上。风荷载工况风荷载含义？如何计算？风荷载如何施加加给结构？地震工况地震作用是惯性性力将动力问题转化化为静力问题如何计算地震惯惯性力？地震作用是加速速度，用加速度度去乘以质量（重重力荷载代表值值），就可以得到惯性力力。把惯性力施加在在结构之上，就就可以变成一个静力问问题。g=N/kgF=（N/kg）xkg=N底部剪力法如何求加速度？？如何求质量？2、设计的开始——熟悉任务书任务书给定了基基本设计资料。。主要成果（1）建筑施工图的的绘制（建筑设设计总说明、平平面图、立面图图、剖面图、详图等等），要求符合合制图标准，达达到施工图深度度。（2）结构施工图的的绘制（结构设设计总说明、结结构平面布置图图、基础平面布置图图等），要求同同上。（3）手算计算书。。要求（1）熟悉office、CAD、天正、探索者者、广厦出图（2）熟悉规范（混混凝土、高规、、抗规、荷载规规范、地基基础础等）（2）、（3）是重点。（1）是建筑专业的的专业内容，不不属于我们的。。3、开题报告课题设计的目的的和意义课题设计主要内内容设计思路实施计划主要参考文献1、毕业设计内容容贯穿本科所学学主线知识。2、熟悉常规规范范。3、毕业设计是一一个实践环节，，遇到问题往回追溯课程内容容，再倒推回来来，整个脉、络就清晰了。如何完成建筑施施工图、结构施施工图、手算计计算书。为什么要手算？？4、工程概况工程概况建筑设计结构选型材料选择任务书给定的各各种参数（设防防烈度、环境、、场地等），需需熟悉抗规、高规范。例：办公楼。门门、窗、门门厅、走道、净净高。要有办公室、储储物用房、公共共用房、设备用用房。应设电梯（每多多少平米至少一一部电梯）窗户要求：如首首层要防盗，采采光，气密水密密性等）门：宽不小于1m，高不小于2.1米，重要房间门门要有防盗措施施等。走道：如走道<40m时候，宽度不小小于1.5m等。走道净高：不低低于2.2m，等。适应建筑功能的的要求。（如：：哪些地方不允允许设柱）满足建筑造型的的需要。（如：：立面要求，凹凹凸、外挑，抗抗震缝等）发挥结构自身的的优势。（考虑虑经济性，后期期改造等方面））考虑材料和施工工的条件。（如如某些材料资源源较少）考虑造价因素。。如：柱子是受压压构件，可用较较高等级的混凝凝土，梁板是受受弯构件，可用较高等级的的钢筋。梁板一起浇筑往往往比较好施工工，尽量用同一一等级的混凝土土。5、结构布置结构体系的传力力路径楼盖结构体系现浇梁板楼盖结结构体系竖向水平竖向结构体系框架体系竖向：承受楼盖盖传来荷载水平：风荷载、、地震荷载基础的结构体系系独立基础5、结构布置框架结构承重方方案（1）横向框架承重重方案次梁沿纵向布置置，即将力传给给横向框架承重重。该方案可提提高横向抗侧刚刚度。主要荷载传递到到横向，横向梁梁截面较大，纵纵向可减小。5、结构布置框架结构承重方方案（2）纵向框架承重重方案次梁沿横向布置置（比如隔墙位位置是这样布置置的），大部分分荷载传递到纵纵向框架上，因此横向框框架梁截面可变变小。5、结构布置框架结构承重方方案（3）纵横向框架承承重方案即纵向横向都承承重，受力、刚刚度分布较均匀匀，更容易调控控，对抗震有利利。如：井字梁、不不设次梁（大板板）5、结构布置框架结构布置要要点平立面布置宜规规则，各部分质质量和刚度均匀匀、连续。框架梁宜连通。。框架柱宜纵横对对齐、上下对齐齐。柱子设在纵横墙墙交界处。6、构件尺寸初步步确定梁柱板《高规》截面高度可取计计算跨度的1/18~1/10，梁宽取1/3~1/2梁高。需综合考虑荷载载和跨度的情况况，特殊情况特特殊对待。同时时需满足刚度、、延性的要求。按轴压比反算。。为什么要限制轴轴压比？轴压比和抗震等等级有关抗震等级的本质质是什么？根据柱的受荷面面积、楼层数、荷载大大小等参数预估。单向板：最大跨跨厚比30双向板：最大跨跨厚比40同时需满足规范范规定的最小厚厚度要求。7、结构计算简图图的确定计算单元空间框架简化为为平面框架横向框架纵向框架横向框架中有代表表性的选1个计算单元前提：结构规则简化：忽略抗扭作作用找多数相似的平面面框架，取其中一一榀不要选特殊的。节点梁柱节点铰接节点（有特殊殊需要）刚接节点支座节点固定支座毕业设计全部按刚刚接处理一般钢筋在节点区区有足够锚固7、结构计算简图的的确定跨度定义：柱轴线间距距上下层柱尺寸不同同柱形心重合柱形心不重合手算的近似处理方方法柱变截面处的附近近弯矩将上层柱轴线作为为整个框架柱轴线线如：建筑外墙要求求是平的截面变化不能太大大与柱截面不变时相相同层高7、结构计算简图的的确定首层：嵌固端至上上层楼面的距离其它层：本层楼面面至上层楼面的距距离（1）地梁建在基础面面，首层从基础面面算起。（适用于基基础埋深不深，否否则首层柱过高）荷载梯形、三角形荷载载等效为局部荷载水平荷载简化为集集中力计算侧向刚度和验验算刚度比，验算算侧移。（2）地梁建在室外地地坪，首层柱从地地梁算起。（基于抗震震嵌固端）（3）地梁建在室外地地坪，将地梁作为为结构层加入计算。。（简化忽略土压压力作用）（4）地梁建在室外地地坪，首层柱从基础面算起。（基基于计算嵌固端，，将地梁简化为次梁，，不参与框架计算算）8、恒载计算定义：结构构件自自重（梁、板、柱柱），围护墙构件件自重，建筑面层层自重（抹灰等））梁、板传来荷载计算方法自重变异不大自重变异大应考虑是否对结构构有利，毕业设计计不作要求。构件体积X容重常用材料自重《荷载规范》恒载计算列Excel表格计算较方便9、活载计算计算方法同恒载。。注意楼面活荷载载折减。折减的对象为什么可以折减？？楼面活荷载不会满布布。毕业设计要不要折折减？简化工作量，可不不折减。10、风荷载计算风荷载作用方向垂直于建筑物表面面风荷载与哪些因素素有关基本风压的概念W0：50年重现期的风压即直接测定后经换换算后的风压场地类别的影响风压高度变化系数数的变化规律离地越高则越大越空旷则越大风振系数的含义由风荷载引起的结结构的振动从室外地面算起每层都不同较高柔的结构受风风影响大，要考虑虑。风荷载的计算Excel处理风荷载体型系数：：+压力-吸力11、竖向荷载导算450屈服线导荷恒载楼面面荷载导算直接导算间接导算墙体荷载梁自重柱自重活载线荷载（面荷载x受荷宽度）算出各荷载图后叠叠加三角形、梯形荷载载等效为均布荷载载（支座弯矩相等的的原则）剩下的楼面荷载传传到主梁或次梁，，再传回这榀框架架中。楼面荷载导算直接导荷间接导荷11、竖向荷载导算楼面荷载导算F=面荷载X受荷面积墙体荷载梁自重柱自重直接荷载荷载传递递一部分直接均布荷荷载；另一方向的的则集中荷载传到到柱上12、重力荷载代表值值计算地震时，重力力荷载代表值应取取结构和构件自重重标准值和各可变变荷载组合值之和（屋面活荷荷载不计入，其他他楼面活荷载取0.5，具体见荷载规范范）。计算原理（糖葫芦串模型））为什么不包括屋面面活荷载？如果有雪荷载，为为什么要计算雪荷荷载？将本层所有荷载标标准值叠加。（梯形和三角形荷荷载，直接变成力力F叠加）计算过程1.0恒载+0.5活载（屋面活荷载载不计）13、结构的自振周期期定义：某一结构按按某一特定振型完完成一次自由振动动所需时间，反映映了结构的动力特性，与结构构的质量和刚度有有关。求解方法能量法顶点位移法（选用用此方法）什么是D值？当柱子上下端产生生单位相对横向位位移时，柱所承受受的剪力。为什么可以使用D值求位移？为什么要考虑梁刚刚度增大系数？位移方向位移方向考虑板的作用（T型梁），刚性楼板板假定下计算的是是矩形梁，应考虑虑翼缘的影响，推荐中梁2.0，边梁1.5，梁过高时，板的作作用应降低。13、结构的自振周期期梁线刚度𝑖𝑏=2𝐸𝑐𝐼0/𝑙𝑏柱线刚度𝑖𝑐=𝐸𝑐𝐼𝑐/ℎ𝑖一层柱：一般层柱：1层边柱1层中柱一般层边柱一般层中柱𝑖2𝑖𝑐𝑖1𝑖2𝑖𝑐𝑖1𝑖2𝑖3𝑖4𝑖𝑐𝑖𝑐𝑖2𝑖413、结构的自振周期期将重力代表值水平平施加G=VD由前面计算得到14、地震作用计算底部剪力法求解过过程为什么要增加顶部部附加水平地震作作用△Fn？鞭梢效应的概念△Fn与鞭梢效应的区别别？按底部剪力法计算算水平地震作用，，仅仅考虑了第一一振型的影响，而且还把把第一振型强行假假定为直线倒三角角分布。实际上，当周期较较长时，高阶振型的影响变大，按底底部剪力法计算则则低估了结构底部的的地震剪力。因此此要做高振型的修正正，具体方法就是是增加△Fn，附加在顶部质点点上。用振型分解法就不不存在这个问题，，因为振型分解法已已考虑各振型。底部剪力法求解：：FEK=α1Geq0.85G地震影响系数，由由反应谱计算（见见抗规）。顶部突出部分由于于质量和刚度比较较小，高振型时往往往无法与主体部部分一起振动，形形成局部振动（即刚度度小导致振幅大的的现象）。剪力放大3倍考虑。△Fn是附加在顶层质点点上；鞭梢效应相相当于再加一个质质点，将它放大。。注意：手算时选的的那榀框架没有包包括塔楼的话就不不用考虑鞭梢效应应，但必须考虑△△Fn。15、理解反应谱“反应谱”出现到到现在只有60多年，60年前的工程如何进进行抗震设计？一个安全系数反应谱是一个自然然而然的需求因为不可能任何结结构都用同一个系数。是否合理？反应谱上随机两个个点之间没有任何何联系，只是对应应两个不同的结构构。结构设计的的发展——安全和经济济的不断碰碰撞。15、理解反应应谱一幅能够理理解彻底反反应谱的图图不同的弹簧簧球，具有有不同的周周期，在地震波的的振动下可可测处每个个球的最大加速速度。连线可得出加加速度谱。。反应谱实际际上也就是是不同周期期的结构的的不同地震震影响系数数。因此，反应应谱可以预预测结构将将来可能遭遭到的最大大地震作用用。（符合现在在的最不利利设计思想想）规范反应谱谱是由大量量强震数据据，算出对对应每条加加速度的反反应谱曲线线，最后取取有代表性性的平均曲曲线作为设设计使用。。16、地震剪力力定义：由于于水平地震震作用的施施加，而使使结构产生生剪力。求解方法：：（（用于计计算内力））周期为什么么要折减？？（1）填充墙会会增大框架架结构的刚刚度，使周周期减小，，而计算时时并没有考考虑填充墙墙。（2）结构自振振周期大部部分处于反反应谱下降降段，填充充墙的存在在使自振周周期减小，，意味着地震影响响系数会比比较大，FEK=α1Geq，即水平地地震作用会会比较大。。因此按反反应谱方法计算，，不折减活活折减不够够，不安全全。17、剪重比调调整（剪力系数数）长周期结构构，地面运运动和位移移可能对结结构有更大大的破坏作作用，而反反应谱无法法准确估计，处于于安全考虑虑，规定了了最小值。。为什么要调调整？反应谱的缺缺点如何调整？？规范采用的的是加速度度谱，没有有使用速度度谱和位移谱。。控制剪重比比的根本目的剪重比偏小小时，可““全楼地震震放大系数数”增大地地震作用，，或“周期期折减系数数”适当折折减多一点点。剪重比太小时，，应调整结结构布置，，增大抗侧侧刚度。剪重比太大时，，该结构不不经济，可可能刚度太太大。18、结构侧移移计算计算原理即层间位移移角为什么要计计算侧移？地震侧移风侧移首先要保证证结构侧移移满足规范范要求，否则后面的的配筋没有有意义。层高弹性层间位位移角限值值查规范层间位移刚度的概念念发生单位位位移时的剪剪力通俗地讲，，刚度反映映的是够不不够硬的问问题需要多大的的力才能让让它变形多多少19、竖向荷载载内力计算算内力计算的的几个方法法分层法（近近似解）弯矩分配法法（渐近解解）位移法（精精确解）矩阵位移法法（精确解）结构力学求求解器（精确解）先求助于机机器建议仍需手手算，弄清清概念比会会用软件更更重要。可通过电算算去对比手手算结果，，更有把握握。内力计算过过程结构力学求求解器使用用注意：刚度的输入入刚度的输入入，做对比比时梁柱刚刚度的假定定应和手算算方法相同同。注意梁刚度度放大抗剪刚度可可忽略（无无剪切变形形），深梁梁不可忽略略。推荐使用分分层法或弯弯矩二次分分配法20、水平荷载载内力计算算内力计算的的几个方法法反弯点法（（近似解））D值法（渐渐近解））位移法（（精确解解）矩阵位移移法（精确解））结构力学学求解器器（精确解））先求助于于机器建议仍需需手算内力计算算过程推荐使用用D值法和求求解器做做对比反弯点法法：弯矩矩为零的的点称为为反弯点点。在反反弯点将将柱子切切开，断断点处只只有轴力力和剪力，如如果知道道反弯点点位置和和柱的抗抗侧刚度度，就可可以求各各柱剪力力，从而而求内力力。假定：（（1）梁线刚刚度与柱柱线刚度度比值无无限大（（ib/ic>=3）（2）底层反反弯点位位于2/3h，其余层层1/2h（3）梁端弯弯矩可由由平衡条条件求出出适用范围围：层数数较少，，楼面荷荷载较大大时（ib/ic>=3），可满满足精度度要求。。20、水平荷荷载内力力计算D值法：改改进反弯弯点法，，当框架架的高度度较大，，层数较较多时，，柱子截截面尺寸寸一般较较大，梁柱线刚刚度之比比往往小小于3，反弯点点法不再再适用。。改进内容容：抗侧侧刚度反反弯弯点位置置基本假定定：1、假定目目标柱与与其上下下相邻柱柱线刚度度均为ic2、假定柱柱与其上上下相邻邻柱的层层间水平平位移均均为△u3、假定柱柱两端节节点及其其上下左左右相邻邻各个节节点的转转角均为为零4、假定柱柱相邻的的横梁线线刚度分分别为i1、i2、i3、i4即：刚性性楼板假假定、忽忽略柱轴轴线变形形、忽略略梁、柱柱剪切变变形21、活荷载载不利布布置、弯弯矩调幅幅跨中弯矩矩求解梁上是否否有横向向荷载有无弯矩调幅幅概念如何实现现梁支座负负弯矩乘乘以0.8跨中截面弯弯矩相应应增大支座边缘缘内力计算出来来的是轴轴线内力力，实际际应取到到柱边缘缘活荷载不不利布置置概念如何实现现使某截面面某一种种内力达达到峰值值的活荷荷载布置置有多种方方法（活荷载载小于4.0时，不进进行不利利布置，，满布，，通过跨中中弯矩放放大1.1~1.2倍近似考考虑）21、活荷载载不利布布置、弯弯矩调幅幅弯矩调幅应力重分分布裂缝产生生后，截截面上的的应力不不再服从从线弹性性分布规规律的现现象（构件层面））内力重分布（结构层面））含义：某一杆杆件开裂后，，刚度发生变变化，改变了了计算简图，，也改变了内力力变形协调静定结构不存存在内力重分分布实现方法组合前调幅，，只能对竖向向荷载调幅确定调幅系数数，不宜超过过0.2支座负弯矩调调幅跨中弯矩竖向荷载下才才能调幅，水水平荷载下不不能调幅。水水平荷载下跨跨中弯矩小，，两端弯矩大大，且异号，要靠靠梁端弯矩取取平衡柱端弯弯矩，调幅就就无法平衡了了。22、内力组合“荷载组合””，“荷载效效应组合”的的异同？工况与组合的的区别？工况1、恒载D2、活载L3、左风LW4、右风RW5、左震EL6、右震ER7、重力荷载代代表值GE无地震作用参参与的内力组组合标准组合基本组合有地震作用参参与的内力组组合用Excel处理数据S荷载：施加于于结构之上的的直接作用R荷载效应：由由荷载引起的的结构内力和和变形恒+风恒+活恒+活±0.6风恒±风+0.7活22、内力组合无地震作用参参与的内力组组合标准组合基本组合有地震作用参参与的内力组组合恒载有利1.0恒+1.4活1.0恒+1.4活±0.6x1.4风1.0恒±1.4风1.0恒±1.4风+0.7x1.4活可变荷载控制1.2恒+1.4活1.2恒+1.4活±0.6x1.4风1.2恒±1.4风1.2恒±1.4风+0.7x1.4活永久荷载控制1.35恒+0.7x1.4活1.35恒+0.7x1.4活±0.6x1.4风1.0恒±0.6x1.4风基本组合重力不利：1.2重力代表+1.3震重力有利：1.0重力代表±1.3震重力代表值：：1.0恒+0.5活23、内力调整柱内力组合内力调整总结结组合前调整组合后调整剪重比调整弯矩调幅支座边缘内力力调整强柱弱梁强剪弱弯（梁梁、柱）强柱弱梁调整整概念：不可能能所有构件都都能保证在大大震下游足够够的储备，保证大震不倒倒，要让塑形形铰先出在梁梁端，让梁先先屈服去耗能，否则柱柱出铰马上就就倒。如何实现？强剪弱弯调整整概念：弯曲破破坏是延性破破坏，剪切破破坏是脆性破破坏，必须破坏时，应保保证不发生剪剪切破坏。如何实现？放大剪力24、最不利内力力梁设计内力柱设计内力如何选择？如何实现？框架中选择组组合中最大的的弯矩和剪力力，弯矩和剪力可可以来自不同同的组合。因为最大弯矩矩设计纵筋，，最大剪力设设计箍筋，互不影响。如何选择？如何实现？大偏压时，弯弯矩越大，越越不利小偏压时，轴轴力越大，越越不利柱构件中弯矩矩和轴力是耦耦合的，必须须来自同一种种组合。箍筋则则用最大剪力力，则可不一一定来自同一一组合。1个最大的M和对应的N1个最大的N和对应的M应该选择两个个组合计算25、框架梁设计计纵筋左支座截面正弯矩负弯矩T型截面配底筋筋矩形双筋截面面配梁顶纵筋筋跨中截面跨中正截面结结合支座正弯弯矩、梁底纵纵筋、T型截面左支座截面正弯矩负弯矩T型截面配底筋筋矩形双筋截面面配梁顶纵筋筋即看跨中正弯弯矩算出的底底