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1、1 课题来源曙光中学拟建一座办公楼，该大楼为框架结构，设计使用年限为50年。大楼主要为该中学办公活动提供相应的场所，由办公、会议、阅览等主要功能区和各类辅助用房组成，总建筑面积约为3264.4平方米。本工程建筑层数四层，该建筑高13米；抗震设防烈度为6度，基本风压为0.35kN/m2，混凝土结构环境类别：上部结构为I类，基础为a类，建筑结构安全等级为二级，基础设计等级为乙级。建筑设计要求适用、安全、美观，同时要注意各功能区之间即应注意交叉利用、交通便捷又不会产生相互干扰。从方案设计、建筑施工图绘制、结构计算到结构施工图绘制全部设计内容要求独立完成。建筑设计与结构设计应符合相关规范及标准要求。2
2、 毕业设计的目的和意义研究目的：通过建筑构造部分的设计，让我进一步了解一般民用建筑设计原理和方法，掌握建筑施工图设计的技能，培养学生综合运用设计原理去分析问题、解决问题的综合能力通过一个完整的毕业设计，自己在熟悉任务书的基础上参观、比较同类建筑，查阅、搜集有关设计资料，对于相关设计规范、手册、标准图以及工程实践中常用的方法有较系统的认识了解，使我所学的知识得以综合运用，并提高自己综合知识应用的能力。对所学过的知识得以系统的深化并培养我独立解决建筑设计、结构设计的内容、步骤及掌握建筑施工图、结构施工图绘制的方法，同时通过对现代框架结构特点的了解，增加对问题考虑的全面性，使我在以后的工作中解决问题
3、时更加有信心。研究意义： 近年来框架结构在世界各地又有了很大的发展，许多城市普片兴建了包括商场、住宅、办公楼和多功能建筑等各种类型的框架建筑。土木工程专业的学生毕业后参加或从事框架结构设计已成为必须面对的现实之一。通过毕业设计对大学期间所学的知识做一个系统的总结和应用，通过自己对在熟悉任务书的基础上参加、比较同类建筑，查阅、搜集有关设计资料使我的所学的知识得以综合的应用，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。并培养我独立解决建筑设计、结构设计的内容和步骤，及掌握建筑施工图结构施工图绘制的方法，为今后的工作打下良好的基础、同时毕业设计是学生在毕业前半年的最后学习和综合训练的实践性
4、学习环节，是学习深化、拓宽、综合教学的重要过程；是学生学习、研究与实践成果的全面总结；是学生综合素质与实践能力培养效果的全面检验；是学生毕业及学位资格认定的重要依据；也是衡量高等教育质量和办学效益的重要评价内容。所以，作为一个毕业生，我们都应该认真努力并独立自主的完成各自的毕业设计，为自己积累宝贵的实践经验，也为自己以后的发展和提升打下一个坚实的基础。3 国内外研究现状和发展趋势及综述框架结构是由梁柱杆系构成，能够承受竖向和水平荷载作用的承重结构体系。一般设计成双向梁柱抗侧力体系，主体结构均宜采用刚接模式。抗震设计时，为协调变形和合理分配内力，框架结构不宜设计成单跨结构。竖向荷载作用下，框架结
5、构以梁受弯为主要受力特点，梁端弯矩和跨中弯矩成为梁结构的控制内力。水平荷载作用下，框架柱承担水平剪力和柱端弯矩，并由此产生水平侧移，在梁柱节点处，由于协调变形使梁端产生弯矩和剪力，因此产生于柱上下端截面的轴力、弯矩和剪力是柱的控制内力。近年来框架结构在世界各地又有了很大的发展，随着理论研究的开展和工程实践经验的积累，框架结构的优点得到充分发挥，倍受人们青睐，被广泛应用于住宅楼、宿舍楼、大型商场、多层及高层旅馆、办公楼、公共建筑等各种建筑的结构布置，获得了极好的经济技术效果。由于框架结构具有结构性能良、好施工方便、造价低廉、空间利用率高等突出优点。所以现在框架结构已经在国内的大多数地区得到广泛应
6、用，基本用于多层办公楼结构设计方案，经过长年的实践应用，该项技术已经非常成熟了。该项技术的研究在国外的发展较之国内要早，所以在有些方面要领先于过内。但基本与国内类似。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（全）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
7、，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。框架结构房屋的布置应对称、均匀，减小抗侧刚度中与水平荷载合力作用线的距离，减小结构重心和刚度中心之间的距离，以减小结构发生的扭转。由于框架构件截面较小，抗侧刚度较小，在强震作用下结构整体位移和层间位移都较大，容易产生震害。此外，非结构性破坏如填充墙、建筑装修和设备管道等破坏较严重。因而其主要适用于非抗震区和层数较少的建筑，抗震设计的框架结构除需加强梁、柱和节点的抗震措施外，还需注意填充墙的材料以及填充墙与框架的连接方式等，以避免框架变形过大时填充
8、墙的破坏。框架结构是柔性结构，有水平位移，房屋的总水平位移越大，人的感觉越不舒服，而层间位移会影响建筑物的装修和隔墙开裂，因而对这两种水平位移进行限制，这样在设计中要增大房屋的抗侧刚度。在框架结构的抗震设计中，柱顶、柱底、梁端易出现裂缝。根据框架结构的自身特点，在进行建筑、结构设计时，国际上流行采用“三统一”的原则，即“统一柱面、统一层高、统一荷载”的模式设计。统一柱面可使办公楼根据人们的需要和功能要求实行相对任意分割，不至于因建筑柱面不同而在改变使用功能上受到制约；统一层高可使楼房采光效果好，空气流通顺畅，人员来往便利，布局安排合理，水平运输畅通无阻，有利于使用功能的相互替代、统一荷载，打破
9、了会议室和其他部门之间的明显界限。在这个总原则的指导下，我们要考虑以下几个方面的问题：首先，在体系的选择方面：1)由于在发生地震时，框架柱首当其冲，一旦出现塑性铰，将危及该柱距范围内的上层建筑，并可能引起相邻柱距范围的上层建筑连续倒塌，所以框架结构不宜采用单跨形式；且纵横两个方向的水平地震作用都由抗侧力构件承担，结构应设计成双向框架体系；2)框架结构的柱与梁宜上下左右贯通，不宜采用复式框架；以及砖混框剪结构。3)在填充墙的布置方面：宜采用轻质材料，且应避免形成上、下层刚度变化过大；避免形成短柱；减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。其次，在建筑设计方面：1)要先对建筑外观、建筑面积、建筑高度、层高和
10、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。各部分都要按照规范要求进行设计。3)最后要明确框架结构的抗震级数，采用规则结构以利于房屋抗震，按照“三统一”的原则，确定柱网尺寸，确定材料及截面尺寸，以及基础的选定。再次，在结构设计方面：1)首先根据不同的设计要求选取不同的荷载代表值来进行承载力计算。2)进行变形验算。3)进行横向水平与纵向水平地震的作用计算。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
11、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。随着经济的发展，生活水平的提高，人们对建筑物也提出了更高的要求。为了在适应时代需求的同时，中学办公楼不仅有与其他公共建筑的共性，也有自己独特的特点。其总体特征有以下几个方面：1）主体大都采用框架结构或框架剪力墙结构，以满足现代办公建筑的布置灵活、
12、大开间、大进深要求。材料上多用钢筋混凝土，局部采用钢结构，以满足承受自重、活荷载以及办公用具荷载，并保证具有足够的强度和稳定性要求。2）为减轻结构自重，现代框架结构内部填充墙多采用加气砼砌块，外墙多采用非承重粘土空心砖。3）中学办公楼建筑面积较大，使用人员众多，流动性大，一般布置成内廊式，竖向上则布置多部电梯、楼梯。办公楼中有一些特殊用途的房间，如会议室，由于建筑面积很大，且内部要求空旷，不能布置柱，因此在结构设计中是难点，需要特点重视，重点考虑。4）办公环境的好坏会影响办公效率的高低，因此现代中学办公建筑应充分考虑保温隔热消音通风等要求，采用新型无毒装饰材料，减少对办公人员的影响。会议室等特
13、殊用途房间还用专门设计，满足其特殊要求。5）随着现在能源的日益紧缺，建筑作为能源消耗大户，也应充分考虑环保要求。办公建筑应多采用新型、环保技术和材料，以减少对能源的消耗，最大限度的节约能源。4 本课题的主要研究内容及拟采取的技术路线、试验方案主要研究内容及拟采取的技术路线、试验方案：根据地质情况及各种荷载情况设计建筑物的基础，根据荷载和建筑布局设计建筑物主体各层结构，设计梁、柱的尺寸及配筋、板厚及配筋，根据气象条件设计建筑物的屋面的防水、保温与隔热，使其达到“实用、安全、经济、美观”的要求。在设计之前必须收集相关的资料，如建筑图集、结构计算手册及相关国标规范等，做好准备工作。结构设计的基本达到
14、在结构的可靠与经济之间选择一种合理的平衡，力求以最低的代价，使所建造的结构在规定的条件下和规定的使用期限内能满足预定的安全性、适用性和耐久性等功能要求。（1）建筑方案设计绘出主要平面、立面、剖面图，标明尺寸（2）建筑施工图设计1）平面图：底层平面，标准层平面，顶层平面，比例1:1002）立面图：主立面，背立面，侧立面，比例1:1003）剖面图：主要剖面图（比例1:100），楼梯剖面图（1:50）4）详图：需要详细说明的节点，比例1:10,或1:205）总平面图（比例1:500）,门窗表，建筑设计说明。（3）结构施工图1）基础平面图和基础详图，比例1:1002）楼面，屋面结构平面图及节点详图，比
15、例1:1003）框架梁柱配筋图及节点详图，比例1:504）部分结构构件详图，比例1:10,或1:20 5 研究基础在整个毕业设计的过程中，我们要通过运用各种通用图集和设计规范以及国家、地方标准，完成多层建筑的结构选型，结构布置，结构设计及建筑图、结构图、施工图的绘制。这不仅要求我们有较强文献检索、规范应用、图集观摩、综合应用所学各门专业知识，分析和解决问题的能力，还要具有独立思考、独立设计、创新的精神。此外，在设计中涉及到很多计算机软件，如 Office中的Word、Excel，绘图软件AutoCAD2004和天正7.5，结构计算软件PKPM等。通过对这些软件的应用，更能提高我们对计算机的应用
16、能力，真正达到学以致用，理论与实践相结合的目的。这对每个土木工程专业的毕业生来说，是一个挑战，也是一次机遇，我们用它来检查和提高我们对基础理论和专业知识的理解、掌握程度及综合应用的实践能力。在指导教师的辅导下，遵循“适用、安全、美观”的设计原则,能独立系统地完成任务书规定的各项内容，解决相关的问题，熟悉相关设计规范、手册、标准图以及工程实践中常用的方法。掌握多高层建筑结构设计的步骤、方法，熟悉概念设计、结构选型、构造措施等有关知识。可行性分析：在校学习期间，主修了有限元法、理论力学、材料力学、结构力学、混凝土结构、砌体结构、建筑结构抗震、土力学、基础工程、高层建筑结构、房屋建筑学、AutoCA
17、D2004、PKPM2005等专业课程，并在老师的指导下进行了混凝土结构课程设计、房屋建筑课程设计、施工组织课程设计、基础工程课程设计，并且上机进行了有限元法计算、CAD绘图设计、利用PKPM进行结构设计等，具备了毕业设计的理论基础及基本能力。在设计阶段，本人会严格要求自己，积极主动、多方面、全方位收集有关资料，尽可能深入了解工程项目特点，并制定时间进度计划。依据的相关规范有：民用建筑设计通则JGJ 37-87；建筑设计防火规范GB J16-87（2001版）；高层民用建筑防火规范GB 50045-95（2001版）；汽车库、修车库、停车场设计防火规范GB 50067-97；屋面工程技术规范G
18、B 50345-2004；建筑地面设计规范GB 50037-96；地下工程防水技术规范GB 50108-2001；民用建筑热工设计规范 GB 50176-93；城市道路和建筑无障碍设计规范JGJ 50-2001；办公建筑设计规范 JGJ 67-89；标准图集、相关教科书和相关规定。6 预期达到的目标及进度安排1、总进度要求：毕业设计总周数为13周；2、具体进度要求：第 周毕业设计（论文）各阶段名称起止日期1准备资料2011.3.32011.3.52撰写开题报告（不少于3000字）2011.3.82011.3.123结构选型与布置2011.3.152011.3.194荷载计算2011.3.222
19、011.3.265内力分析、内力组合2011.3.292011.4.26梁柱截面配筋计算、基础设计2011.4.52011.4.97手算一榀框架2011.4.122011.4.168手算一榀框架2011.4.192011.4.239施工图绘制（计算机绘制）2011.4.262011.4.3010施工图绘制（计算机绘制）2011.5.32011.5.1011施工图绘制（计算机绘制）2011.5.102011.5.1412施工图绘制（计算机绘制）根具结构设计进行论文撰写及修改（不少于3000字）2011.5.152011.5.1813整理资料2011.5.192011.5.207 阅读的主要文献、
20、资料1 侯治国.混凝土结构M.（第三版）.武汉：武汉理工大学出版社.2006.52 建设部人事教育司.广厦建筑结构CAD系统M.北京：中国建筑工业出版社.2004.23 陈晓平.土力学与地基基础M.（第二版）.武汉：武汉理工大学出版.2006.64 周果行.工民建专业毕业设计指南M. 北京：中国建筑工业出版社.1990.95 舒秋华.房屋建筑学M.武汉：武汉理工大学出版社.2001.66 韦定国.抗震结构设计M.（第二版）.武汉：武汉理工大学出版社.2003.87 包世华.高层建筑结构设计. M.北京:清华大学出版社.19858 韦定国.工程结构抗震. M.北京.地震出版社，2003.39 赵
21、西安.钢筋混凝土高层建筑结构设计.M.北京：中国建筑工业出版社.199210 吴景祥.高层建筑设计. M.北京：中国建筑工业出版社.198711 李宏男.多层及高层建筑结构设计.M.北京：中国建筑工业出版社.199812 GB500092001. 建筑结构荷载规范S13 GB500102002. 混凝土结构设计规范S14 GB500112001. 建筑抗震设计规范S15 GB500072002. 建筑地基基础设计规范S17 Andrzej S.Nowark.Reliability of StructuresM.重庆：重庆大学出版社.2005.118 Li Zhujing.Elementary
22、Reinforced Concrete DesignM.北京:清华大学出版社.2005.119罗福午.建筑结构M .武汉：武汉理工大学出版社.2005.1120单辉祖.材料力学M .（第二版）.北京：高等教育出版社.2004.87 侯治国.混凝土结构M.第三版.武汉：武汉理工大学出版社.2006.58 陈晓平.土力学与地基基础M.第二版.武汉：武汉理工大学出版.2006.69 周果行.工民建专业毕业设计指南M. 北京：中国建筑工业出版社.1990.910 舒秋华.房屋建筑学M.武汉：武汉理工大学出版社.2001.611 韦定国.抗震结构设计M.第二版.武汉：武汉理工大学出版社.2003.812
23、 包世华.高层建筑结构设计. M.北京:清华大学出版社.198513 韦定国.工程结构抗震. M.北京.地震出版社，2003.314 赵西安.钢筋混凝土高层建筑结构设计.M.北京：中国建筑工业出版社.199215 吴景祥.高层建筑设计. M.北京：中国建筑工业出版社.198716 李宏男.多层及高层建筑结构设计.M.北京：中国建筑工业出版社.199817 GB500092001. 建筑结构荷载规范S.北京.中国建筑工业出版社，2003.318 GB500102002. 混凝土结构设计规范S. 北京.中国建筑工业出版社，2003.319 GB500112001. 建筑抗震设计规范S. 北京.中国
24、建筑工业出版社，2003.320 GB500072002. 建筑地基基础设计规范S.北京.中国建筑工业出版社，2003.321 Andrzej S.Nowark.Reliability of StructuresM.重庆：重庆大学出版社.2005.122 Li Zhujing.Elementary Reinforced Concrete DesignM.北京:清华大学出版社.2005.123罗福午.建筑结构M .武汉：武汉理工大学出版社.2005.1124单辉祖.材料力学M .第二版.北京：高等教育出版社.2004.81 中华人民共和国国家标准。建筑抗震设计规范（GBJ50011-2001），
25、中国 建筑工业出版社，20012 中华人民共和国国家标准。地基基础设计规范（GB5007-2002），中国建筑工业出版社，20023 中华人民共和国国家标准。建筑结构荷载规范（GB50009-2001），中国建筑工业出版社，20014 中华人民共和国国家标准。混凝土结构设计规范（GB50010-2002），中国建筑工业出版社，20025 中华人民共和国国家标准。建筑制图标准（GB/T50104-2001），中国建筑工业出版社，20016 建设部人事教育司.广厦建筑结构CAD系统M.北京：中国建筑工业出版社.2004.2（1）、准备资料；（2009.2.25-2009.3.2）（2）、撰写开题报
26、告；（不少于3000字）（2009.3.3-2009.3.9）（3）、结构选型与布置；（2009.3.10-2009.3.16）（4）、框架荷载计算；（2009.3.17-2009.3.23）（5）、框架内力分析、内力组合；（2009.3.24-2009.3.30）（6）、框架梁柱截面配筋计算、基础设计；（2009.3.31-2009.4.6）（7）、手算一榀框架（2009.4.7-2009.4.13）（8）、施工图绘制（计算机绘制）；（2009.4.14-2009.4.20）（9）、施工图绘制（计算机绘制）；（2009.4.21-2009.4.27）（10）、施工图绘制（计算机绘制）；（2009.4.28-2009.5.4）（11）、根据结构设计进行论文撰写及修改。（2009.5.5-2009.5.11）（12）、答辩及准备工作（2009.5.12-2009.5.18）
