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江苏省新沂市某中学宿舍楼设计开题报告

 2020-05-21 22:15:16  

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

1.结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写

2000字左右的文献综述:

一、课题名称:

江苏省新沂市中学宿舍楼设计

本工程为实际应用课题,地点在江苏省新沂市。建筑场地长42m,宽19.5m,建筑高度15m,结构形式为钢筋混凝土框架结构。建筑结构安全等级为二级,设计使用年限为50年;建筑场地类别为Ⅰ类,地基基础设计等级为丙级;建筑抗震设防类别为重点设防 类(即乙类),抗震设防烈度为8度(基本地震加速度为0.20g),设计地震分组为第一组。

二、项目研究背景:

所要编写的方案是框架结构的江苏省新沂市中学宿舍楼设计,从课程设计资料中可以初步了解该其计算荷载作用下的结构内力,找出最不利的内力组合,从而选取最安全的结果计算配筋并绘图。

三、 本设计课题的意义:

(1)建筑设计部分:

主要是根据建筑功能的要求,进行建筑物的平面、立面和剖面设计,并绘制相应的建筑施工图。

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,也可能要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。

(2)结构设计部分:

根据确定的建筑设计图纸,进行结构方案的选择,结构平面的布置,选择结构材料及其强度级别,确定结构构件截面尺寸,进行结构构件内力分析及截面承载能力计算,在此基础上,分别完成基础平面布置图、结构平面布置图、框架配筋图、楼梯配筋图等主要结构设计施工图,并编制毕业设计说明书。

建筑设计包括建筑总平面及建筑平面简图、立面图、剖面图和节点祥图。用AUTOCAD进行出图。建筑设计要满足建筑使用功能和外观要求。

结构设计包括结构布置,构件截面尺寸的选择及其材料标号的选择,基础形式的选择等。

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。

作为一个即将土木工程专业毕业的本科生,毕业设计是大学阶段尤为重要的一个环节。通过毕业设计,复习和巩固以前所学知识,把主要课程联系成一个完整的体系,了解整个建筑物建筑、结构设计的全过程,有系统地综合运用所学的基础理论和专业知识,来解决工程实际问题,达到加强技能性培养的目的;熟悉有关设计计算方法,培养进行调查研究、查阅文献、收集资料以及使用本专业各种规范和手册的能力;锻炼设计、计算、绘图、概算、运用技术资料撰写论文的能力,培养独立思考、独立进行工程设计的能力,为毕业后的工作打下坚实的基础。

四、文献研究

框架结构是由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构,即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。梁柱交接处的框架节点应为刚接构成双向梁柱抗侧力体系。主体结构除个别部位外,不应采用铰接。柱底应为固定支座,框架梁宜拉通、对直,框架柱宜纵横对齐、上下对中,梁柱轴线宜在同一竖向平面内。有时由于使用功能或建筑造型上的要求,框架结构也可做成缺梁、内收或有斜向布置的梁等。

框架结构体系的优点是空间分隔灵活,自重轻,有利于抗震,节省材料;具有可以灵活地配合建筑平面布置的优点,利于安排需要较大空间的建筑结构;框架结构的梁,柱构件易于标准化,定型化,便于采用装配整体式结构,以缩短施工工期;采用现浇混凝土框架时,结构的整体性,刚度较好,设计处理好也能达到较好的抗震效果,而且可以把梁或柱浇筑成各种需要的截面形状。

框架结构体系的缺点是框架节点应力集中显著;框架结构的侧向刚度小,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,易造成严重的非结构性破坏;钢材和水泥用量较大,构件的总数量多,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;不适宜建造高层建筑, 框架是由梁柱构成的杆系结构,其承载力和刚度都较低,特别是水平方向的(即使可以考虑现浇楼面与梁共同工作以提高楼面水平刚度,但也是有限的),它的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,但相对与各楼层而言,层间变形上小下大,设计时如何提高框架的抗侧刚度及控制好结构侧移为重要因素,对于钢筋混凝土框架,当高度大、层数相当多时,结构底部各层不但柱的轴力很大,而且梁和柱由水平荷载所产生的弯矩和整体的侧移亦显著增加,从而导致截面尺寸和配筋增大,对建筑平面布置和空间处理,就可能带来困难,影响建筑空间的合理使用,在材料消耗和造价方面,也趋于不合理,故一般适用于建造不超过15层的房屋。

综合上述本工程是四层学生宿舍,故采用框架结构体系,既能很好的满足承载力需求,又拥有很好的抗震能力。

1 建筑设计部分

包括平面、立面、剖面及大样图几个方面的设计。

1.1平面设计

建筑平面设计主要有建筑物中各个使用部分的设计和建筑物交通联系部分的设计,建筑物的使用部分,主要体现该建筑物的使用功能,因此满足使用功能的需求是确定其平面面积和空间形状的主要依据。其中包括:需使用的设备及家具所需占用的空间;人在该空间中进行相关活动所需的面积(包括使用活动及进行室内交通的面积)。建筑物的交通联系部分的平面尺寸和形状的确定,可以根据以下方面进行考虑:(1)满足使用高峰时段人流、货流通过所需占用的安全尺度;(2)符合紧急情况下规范所规定的疏散要求;(3)方便各使用空间之间的联系;(4)满足采光、通风等方面的需要。

建筑物的平面组合方式有走道式组合、套间式组合、大厅式组合、单元式组合,因本建筑物是住宅,本人的设计将采用单元式组合方式。

1.2立面设计

建筑立面设计偏重于对建筑物的各个立面以及其外表面上所有的构件,例如门窗、雨篷、遮阳、暴露的梁、柱等等的形式、比例关系和表面的装饰效果等进行仔细的推敲。在设计时,通常是先绘制出建筑物各个立面的基本轮廓,再进一步推敲各个立面的总体尺度比例的同时,综合考虑立面之间的相互协调,特别是相邻立面之间的连续关系,并且对立面上的各个细部,特别是门窗的大小、比例、位置,以及各种突出物的形状等进行必要的调整。由于立面的效果更多地表现为二维的构图关系,因此要特别注意以下一些方面:(1)注重尺度和比例的协调性(2)掌握节奏的变化和韵律感(3)掌握虚实的对比和变化(4)注意材料的色彩和质感。

1.3剖面设计

建筑物剖面设计有分层式组合、分段式组合。分层式组合是指将使用功能联系紧密而且高度一样的空间组合在同一层。这样可以有效地控制每层的层高,不会因为层间个别空间的突出高度而影响到该层的层高。这样做同时还有利于总体结构的布置和楼梯等垂直交通部分的处理。分层组合既方便了使用,又明确了结构的布置,是常见的剖面组合方式。因此本人的剖面设计将采用分层式组合进行设计。

1.4大样图设计

大样图通常是在建筑的平、立、剖面图上,通过引出放大或进一步剖切放大节点的方法,将细部用详图表达清楚。除了构件形状和必要的图例外,构造详图中还应该标明相关的尺寸以及所用的材料、级配、厚度和做法。

2 结构设计部分

钢筋混凝土框架结构体系,通常可考虑如下要求:

2.1 结构布置原则

结构布置包括柱网布置、承重框架的布置以及变形缝的设置。柱网布置应满足生产工艺的要求,满足建筑平面布置的要求,要使结构受力合理,并且应方便施工。

承重框架的布置有横向框架承重、纵向框架承重以及纵横向框架混合承重等方案。

变形缝的布置包括伸缩缝、沉降缝和防震缝的布置。在多层及高层建筑结构中,应尽量少设缝或不设缝,可简化构造、方便施工、降低造价、增强结构整体性和空间刚度。

2.2 结构设计要求

结构设计必须合理,也就是说结构体系、结构布置、构件的截面尺寸、材料强度等级以及主要机构构造必须合理,并且要符合结构设计的规范及标准。

2.3 主体结构分析与设计

本建筑物主体结构为四层钢筋混凝土框架结构,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。框架柱截面的设计由《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)11.4.11条可知,矩形截面柱的边长,非抗震设计时不宜小于250mm,抗震设计时,四级不宜小于300mm,一、二、三级时不宜小于400mm;圆柱直径,非抗震和四级抗震设计时不宜小于350mm,一、二、三级时不宜小于450mm。柱剪跨比不宜小于2,柱截面高宽比不宜大于3,柱轴压比限值为0.9。初步估算框架柱截面尺寸可按下式计算:

2.4 构件及节点设计

梁与柱为刚接的钢筋混凝土框架柱,其计算长度应根据框架不同的侧向约束条件及荷载情况,并考虑柱的二阶效应(由轴向力与柱的挠曲变形所引起的附加弯矩)对柱截面设计的影响程度来确定。

节点设计应保证整个框架结构安全可靠、经济合理且便于施工。在非地震区,框架节点的承载能力一般通过采取适当的构造措施来保证。

2.5 建筑地基基础设计

本建筑的基础形式是柱下独立基础,基础设计等级为丙级。按施工方法,柱下独立基础可分为预制柱下基础和现浇柱下基础两种。本设计采用现浇柱下基础。

3 施工设计

施工组织设计的作用是对拟建工程施工的全过程实行科学的管理的重要手段。如果施工组织设计编制的合理,能正确反映客观实际,符合建设单位和设计单位的要求,并且在施工过程中认真地贯彻执行,就可以保证工程的顺利进行,取得好、快、省和安全的效果,早日发挥基本建设投资的经济效益和社会效益。

施工进度计划的编制对合理运用人力、物力及财力,如期完成工程建设任务,取得施工最佳技术经济效果有重要意义。编制施工进度计划的原则:①满足国家或上级计划对施工进度的要求;②根据选定的施工方法,合理安排施工程序与施工强度,选用的定额与类比资料要符合实际;③在施工部署与施工的开展等工期安排上,要考虑可能发生的不利情况,预先作准备;④在确保重点项目施工进度的情况下,尽可能作到人力、物力、财力的综合平衡,力求均衡施工。

施工现场的平面布置要按照施工总平面图的要求,设置道路,组织排水,搭建临时设施,堆放材料和设置机械设备。施工现场按照功能分区分为作业区,辅助作业区,材料堆放区和办公生活区,为了满足施工现场的实际要求,达到科学合理的布置要求,必须深入施工现场,进行踏勘,掌握第1手材料,疑难问题通过招标方答疑及时解决。在掌握现场具体情况下,绘制施工现场平面图。主要通过《混凝土结构设计规范》、《建筑抗震设计规范》等规范,结合工程实际进行研究,提出本人对结构设计的一些看法。目前结构计算和以前相比更加复杂多样,因此不可能一次完成,而应当从整体到局部、分层次完成。主要计算过程可以分为四步进行:整体参数计算,整体合理性计算,构件优化计算和抗震性能验算。每步计算中又包含多次试算,在上一步计算取得合理结果以后,方可进行下一步计算,以便使结构计算过程科学化,提高设计工作效率。

对本课题的研究将分为建筑设计、结构设计、毕业设计整理三个方面。

(1)建筑设计分为初步设计及施工图设计两个阶段

在此阶段将拟定建筑方案,确定建筑使用的材料及做法,确定建筑的总体形状及各种尺寸。建筑设计包括建筑总平面及建筑平面简图、立面图、剖面图和节点祥图。建筑设计要满足建筑使用功能和外观要求。

(2)结构设计阶段

此阶段包括计算确定荷载,同时进行荷载分析、内力计算,进行最终结构图的绘制,结构计算分手算和部分电算。

框架结构设计包括结构布置,构件截面尺寸的选择急其材料标号的选择,基础形式的选择等。

通过结构内力计算来确定各种杆件截面尺寸和配筋设计。框架柱按实际情况分别采用轴心受压和偏心受压来计算。梁考虑正截面抗弯计算和抗剪计算。基础考虑地质条件和上部结构、荷载条件。

本工程框架结构的竖向荷载计算采用荷载迭代法近似计算。水平荷载包括:风荷载和水平地震作用,计算采用改进反弯点法即D值法来近似计算。

荷载最不利组合考虑一般荷载组合和地震作用下的荷载组合 。

对于框架结构一般最不利组合(不考虑地震作用):

(1) 恒 任一活荷载

(2) 恒 0.9*(使用活荷载 风荷载)

控制截面:框架梁的控制截面是支座面和跨中截面,支座截面一般由受弯和受剪承载力控制,跨中由受弯承载力控制。梁支座截面的最不利位置在柱边。对于框架柱控制截面在上下端由弯矩和轴力控制。

根据本工程的地质和上部结构和荷载综合考虑采用条形基础。基础、内力计算采用倒梁法,控制截面和构造按规范要求设计。

最后,我们还要进行”三水准、两阶段”设计方法进行抗震设计:

1、 做好”强柱弱梁”的设计

由于框架柱受轴向压力作用,其延性通常比梁的延性小,一旦框架柱先于框架梁出现塑性铰,就会产生较大的层间位移,甚至形成同层各柱上下端同时出现塑性铰的”柱铰结构”,从而危及结构承受垂直荷载的能力

2、 做好”强剪弱弯”的设计

为了防止梁端,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” 亦即构件的受剪承载力要大于构件弯曲时实际达到的剪力。

3、做好”强节点弱构件”的设计,还要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。

其他结构和构造按其规范要求设计。

(3)毕业设计整理阶段

按学校毕业设计条例及教研室实施细则整理毕业设计成果,做好毕业答辩准备工作。

设计全过程将充分考虑安全、经济、适用三要素,建筑设计注意与周围环境的协调,功能区组合合理。结构设计要求结构布置合理,构件设计经济合理。

五.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径)

毕业设计的研究内容包括:建筑设计和结构设计。建筑设计阶段主要内容为:

建筑方案设计,绘制建筑平面图、立面图、剖面图、建筑详图,其中包括建筑的材料做法和建筑的总体形状和各种尺寸。总平面设计从总体构思、功能分区、交通组织、环境保护、竖向设计建筑总体与周边环境的关系进行表达。表达根据项目特点而定;主要建筑单体的主要剖面图,剖切位置应最能说明建筑空间关系。

结构设计计算内容包括:

结构设计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

1、结构布置及计算简图。确定结构平面布置并根据设计资料对梁、柱截面进行初选;选取一榀框架,画出计算简图并确定框架梁柱的尺寸。

2、各种荷载的计算,荷载包括恒载和活载载的计算。

3、水平荷载、竖向荷载作用下的内力计算,要根据荷载规范的要求和规定采用不同的组合值系数和准永久值系数等来进行不同情况下的内力组合计算。

4、构件的试算,初步确定构件的截面。

5、构件抗侧力计算,复核结构试算的构件是否符合规范规定求。如不满足要求则要调整构件的截面和布置直道满足要求为止。

6、结构配筋设计以及基础设计。在该阶段完成结构设计计算书的一部分。结构施工图设计:根据上述计算结果以及验算结论,最终确定构件尺寸、结构的布置形式和构件配筋,再根据规范的要求来确定结构件的构造措施,完善结构设计,绘制出施工图。

本毕业设计的研究手段

1、文献收集。收集有关的建筑设计、结构设计和施工组织设计资料,必要的设计原始资料,做好设计前的调查研究工作,参考同类型设计的文字及图纸资料;学习有关的国家法律法规及规范,建筑设计的依据性文件等。对实际工程中各处的工程施工与管理情况有了一定的感性认识。在这一过程中,学到了一些设计时应该掌握的一些工程细节,以及理论跟实际工程的联系,更好的指导设计。

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。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。

3、结合指导老师的指点,进度计划,分阶段讲解,并对相关问题展开讨论。

六.毕业设计(论文)进程安排

起讫日期

设计(论文)各阶段工作内容

备 注

第1-3周(2.22-3.13)

建筑方案及建筑施工图

3.0周

第3周结束时上交全部建筑施工图,建筑指导教师作初步批改。

第4周(3.14-3.20)

结构选型与布置及布置图的绘制

1.0周

第5周(3.21-3.27)

计算简图及荷载计算

1.0周

第6-7周(3.28-4.10)

框架内力计算及内力组合

上机计算

2.0周

第8周(4.11-4.17)

框架梁、柱截面设计,上机计算

1.0周

第9周(4.18-4.24)

现浇楼面板设计、上机计算

1.0周

第10周(4.25-5.1)

楼梯结构设计计算、上机计算

1.0周

第11周(5.2-5.8)

基础设计、上机计算

1.0周

第12-14周(5.9-5.29)

绘施工图、整理前述工作的计算书

3.0周

第14周结束时上交全部建筑、结构设计成果,指导教师批改。

第15周(5.30-6.5)

评阅、答辩,评定成绩

1.0周

七、参考资料

[1] 苏J01-2005.施工说明[S].

[2] 苏J9503-J04-2005.屋面建筑构造、阳台、楼梯、卫生间、洗手池[S].

[3] 苏J9508.室外工程[S].

[4] 苏J05-2005.楼梯[S].

[5] 苏J11-2006.铝合金门、窗[S].

[6] 苏J09-2005.轻质隔墙、墙身、楼地面变形缝[S].

[7] 建筑设计资料集编委会编.建筑设计资料集(8)第二版[M].北京:中国建筑工业出版社,1996.

[8] 建筑设计资料集编委会编.建筑设计资料集(9)第二版[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.

[9] 建筑结构构造资料集编委会编. 建筑结构构造资料集(上、下)第二版[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.

[10] GB50009-2012.建筑结构荷载规范[S].

[11] GB50010-2010.混凝土结构设计规范[S].

[12] GB50011-2010.建筑抗震设计规范[S].

[13] GB50003-2011.砌体结构设计规范[S].

[14] GB50007-2011.建筑地基基础设计规范[S].

[15] JGJ94-2008.建筑桩基技术规范[S].

[16] 11G101-1.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[S].

[17] 建筑结构构造资料集(上、下)[Z].北京:中国建筑工业出版社.

[18] 徐秀丽主编.混凝土框架结构设计[M].中国建筑工业出版社,2008.

[19] 刘立新,叶燕华主编.混凝土结构设计原理[M].(第二版)武汉:武汉理工大学出版社,2012.

[20] 白国良,王毅红主编.混凝土结构设计[M].武汉:武汉理工大学出版社,2012.

[21] 周果行编著,房屋结构毕业设计指南[M].中国建筑工业出版社,2004.

[22] 沈蒲生主编,建筑工程毕业设计指南[M].高等教育出版社,2004.

[23] 同济大学,东南大学,西安建筑科技大学,重庆大学合编.房屋建筑学[M].中国建筑工业出版社,2005.

[24] 叶列平编著.混凝土结构(上册)第二版[M].北京:清华大学出版社,2005.

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

五.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径)

毕业设计的研究内容包括:建筑设计和结构设计。建筑设计阶段主要内容为:

建筑方案设计,绘制建筑平面图、立面图、剖面图、建筑详图,其中包括建筑的材料做法和建筑的总体形状和各种尺寸。总平面设计从总体构思、功能分区、交通组织、环境保护、竖向设计建筑总体与周边环境的关系进行表达。表达根据项目特点而定;主要建筑单体的主要剖面图,剖切位置应最能说明建筑空间关系。

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