12层框剪结构办公楼毕业设计开题报告例.doc

开题报告
题 目： 聊城市供电局办公楼建筑结构设计(框架-剪力墙)
学院：土建学院 专业：土木工程 学生姓名：XXX学号：XXXX
一、文献综述：
1．工程概况
本工程为聊城市供电局办公楼设计，要求采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构，建筑面积8000-10000m2左右，拟建12层，一层为营业厅、休息室等，二层以上为办公室，建筑防火等级为一级。要求功能分割合理，房间布置功能齐全、适于应用；电梯及楼梯数量满足人流及消防要求。本次的课题即以此为背景进行建筑设计和结构设计。此次设计的目的是熟练设计过程与程序，掌握查阅规范、探索文献与资料的正确方法，并提高独立思考能力、计算能力、图表与文字的表达能力，为适应今后的工作打下基础。
2．国内外研究现状
建筑中，结构是为建筑物提供安全可靠、经久耐用、节能节材、满足建筑功能的一个重要组成部分，它与建筑材料、施工的工业化水平密切相关，对发展新技术、新材料，提高机械化、自动化水平有着重要的促进作用。随着高层建筑在我国的迅速发展，建筑高度的不断增加，建筑类型与功能愈来愈复杂，建筑的结构体系更加多样化。
在高层建筑中，结构除了承受竖向荷载，还要承受水平荷载。因此常用的结构类型有框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构。其中框架结构能够获得更大的空间，比如大型的商场，会议室等。但由于框架是由梁、柱、板构成的，相对于剪力墙来说他的抗侧移刚度较小，受水平荷载后成剪切型变形，故层间位移相对来说就较大，不利于结构抗震。高层建筑中剪力墙结构应用也很广泛，但是剪力墙结构也有明显的缺点，一是剪力墙间距不能太大，平面布置不灵活，不能满足公共建筑的使用要求；二是结构自重往往较大，造成建材用量增加，地震力增大，使上部结构和基础设计困难。而框剪结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，将框架与剪力墙结合起来共同工作，竖向荷载由框架和剪力墙共同承担，水平荷载由框架承受20%--30%，剪力墙承受70%--80%。从而构成灵活自由的使用空间，以满足建筑功能的要求。
2.1受力变形特点
在受力方面，框剪结构的是由框架和剪力墙两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式，所以它的框架不同于纯框架结构中的框架，其中的剪力墙也不同于剪力墙结构中的剪力墙。当产生变形时，在下部楼层，剪力强的位移较小，它拉着框架按弯曲形曲线变形，剪力墙承受大部分水平力，结构底部侧移减小。上部楼层则相反，剪力墙位移越大，由外侧的趋势，而框架则有内收的趋势，框架拉剪力墙按剪切型曲线变形，框架除了负担外荷载产生的水平力外，还额外负担了把剪力墙拉回来的附加水平力，剪力墙不但不承受荷载产生的水平力，还因为给框架一个附加水平力而承受负剪力，所以，上部楼层即使外荷载产生的楼层剪力很小，框架中也出现相当大的剪力，但是剪力墙的侧移减小了。所以框剪结构的侧移曲线兼有着两种结构的特点，是弯剪型。其变形曲线的层间变形沿建筑高度比较均匀，减小了框架和剪力墙的层间变形，适用于较高的建筑。地震时，一般情况下剪力墙为第一道防线，框架为第二道防线，形成多道抗震设防结构。
2.2结构布置
框剪结构要使框架与剪力墙协同工作，框架与剪力墙的合理布置显得尤为重要。在框剪结构中，应是剪力墙承担大部分由水平力作用产生的剪力，合理控制剪力墙的数量，有效的控制框架、柱截面和剪力墙的位置及数量，使在水平地震作用下框剪结构的内力和位移在一个合理的水平，若剪力墙过多，使结构刚度过大，会加大地震效应，对结构也是不合理不经济的。
剪力墙的布置易分布均匀，单片墙的刚度易接近，长度较长的剪力墙易设置洞口和连梁以形成双肢墙或多肢墙，每段剪力墙底部承担水平力产生的剪力不宜超过结构底部总剪力的40%，框架部分承受的地震倾覆力矩控制在结构总地震倾覆力矩的30%左右为宜，且不大于50%。
框架应设计成双向抗侧力体系，同时抗震设计时，两个主轴方向均布置剪力墙。剪力墙宜设计成周边有梁柱的带边框剪力墙，纵横向剪力墙宜连在一起呈L形、T形等，以增加剪力墙的刚度和抗扭能力。剪力墙宜贯通建筑物全高，且墙的厚度沿高度逐渐减薄，以避免刚度突变。各片剪力墙所承受的地震力通过抗震墙之间的连梁传给各片抗震墙，从而使各片抗震墙共同抵抗地震作用。如果各片剪力墙刚度相同，并且连梁刚度相对较弱，各连梁之间刚度相同，他们将很好的协同工作，最大限度的抵抗水平荷载和竖向荷载的作用。
2.3目前存在的问题
在《高层建筑混凝土设计规程》中规定：层数高于10层包括10层或高于28米的建筑为高层建筑，而本建筑为12层，应为高层建筑，所以水平荷载即风荷载和地震荷载成为决定因素，但二者随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化，难以准确掌握。同时高层建筑具有荷载大，结构刚度大，配筋量大，钢筋结构复杂的特性，对质量的要求较高，因此在施工过程中，由于设计及施工的不当，极容易形成工程质量方面的问题。同时嵌固层位置的选择、连梁的连接问题、对薄弱环节的加强等问题不容忽视。
3．基本研究方法
本设计分为两个阶段：建筑设计和结构设计。在不同的设计阶段研究方法也不同。
建筑设计过程中，主要运用房屋建筑学、人性化的理念以及规划方面的有关知识及研究方法主要进行平面设计、剖面设计、立面设计，及绘制平面、剖面图。
其中在平面设计中，要根据设计要求确定建筑物的位置、朝向和房间的形状面积及位置；根据防火要求、通风要求等确立门厅、走廊、楼梯、电梯等的位置和数量及门窗大小和位置。在剖面图设计中，根据建筑功能确定各层层；根据采光通风的工艺要求确定部分剖面高度及尺寸（如楼梯）。在立面设计中，根据平面、剖面设计、体型组合，进行立面处理，使建筑物各部分完整均衡，具有一定美感，同时选择装修材料进行色彩配置。
结构设计的基本任务，是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。在框架剪力墙结构的设计过程中，应避免采用平面、竖向或者空间不规则的结构形式，遵照“建筑设计应符合抗震概念设计，不应采用严重不规则的设计方案”的原则；通过对结构的合理布置和精确计算，能够使我们的建筑更加经济合理，有效地抵抗外部力量的破坏，以达到我们所要求的设计功能。为达到这个目的，人主要采用概率设计法。
结构计算主要包括结构内力计算和变形计算，其方法有很多，大都采用连梁连续化假定。由剪力墙与框架水平位移或转角相等的位移协调条件，可以建立位移与外荷载之间关系的微分方程来求解。由于采用的未知量和考虑因素的不同，各种方法解答的具体形式亦不相同。框架－剪力墙的机算方法，通常是将结构转化为等效壁式框架，采用杆系结构矩阵位移法求解。一般较常用的计算软件有PKPM、SAP2000等。同时要注意“强柱弱梁”思想和抗震概念设计，进行竖向荷载、风荷载、地震作用、结构内力组合、结构配筋的计算。
二、主要参考文献：
[1] 同济大学等四校. 房屋建筑学(第三版)[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.
[2] 同济大学等四校. 混凝土结构设计原理 中国建筑工业出版社,2002.
[3] 同济大学等四校. 混凝土结构与砌体结构设计 中国建筑工业出版社,2005.
[4] 李廉锟. 结构力学 北京：高等教育出版社第四版，1996.
[5] 张威 郭德发. 钢筋混凝土设计—房屋建筑结构 西安交通大学出版社,1994.
[6] GB50011-2001 建筑抗震设计规范[S]. 中国建筑工业出版社,2001.
[7] GB50011-2001,混凝土结构设计规范[S].北京:中华人民共和国建设部,2002.
[8] GB50009-2001,结构荷载设计规范[S].北京:中华人民共和国建设部,2002
[9] JSJ3-2002 高层建筑混凝土结构技术规程[S]. 中国建筑工业出版社, 2001
[10] GB T50105-2001 建筑制图标准
[11] GB T 50105-2001 建筑结构制图标准
[12] 钢筋混凝土结构设计范例 中国建工出版社 2003
[13] 土木工程毕业设计指导 科学出版社 2002
[14] 新编高层建筑结构 中国水利出版社 2001
[15] 高层建筑混凝土结构技术规程理解与应用 中国建筑工业出版社 2003
[16] 建筑抗震设计规范统一培养教材 中国建筑工业出版社 2002
[17] 混凝土建筑结构设计规范算例 中国建筑工业出版社 2003.
[18] 刘迪 王金凤 框架-剪力墙结构中连梁问题的探讨 基建优化,2001年05期
[19] 王建勇 孟繁锋 高层框剪结构设计问题探讨 西部探矿工程2001年S1期
[20] 樊宇 浅谈框架—剪力墙结构设计 中国科技信息 2006年17期
[21] 梁谋光 某高层结构在风荷载下的水平位移控制浅谈 四川建筑,2006年S1期
[22] 宋德友 王悦山 框架结构中剪力墙的设计 林业科技情报 2006年02期
[23] 刘迪 王全凤 框架剪力墙中连梁问题的探讨 基建优化 2004年05期
三、研究方案：
本设计包括两部分内容：建筑设计和结构设计。
建筑设计就是建筑说明书，在遵循安全、适用、经济、美观的前提下，根据本设计的建筑设计规范、建筑环境资料、建筑设计的依据、设计要求以及现状条件，同时还应考虑消防疏散、隔声、采光、建筑指标、结构方案，进行平面、剖面、立面设计，确定本建筑的平面布局、开间、进深、主出入口、平、立面设计、交通组织等，同时绘制平面、剖面图。
结构设计部分就是结构计算书。主要是框剪结构在侧向力作用下的内力与变形。框剪结构在侧向力作用下的内力计算分两步进行，首先取出侧向力在各榀框架和剪力墙之间的分配，然后再计算各榀框架或剪力墙的内力。
同时框架柱与剪力墙平面内连接，而跨高比小于5的梁界定为连梁，其刚度折减系数不小于0.5。框架柱与剪力墙平面外的梁可不作为，并与剪力墙相交支座按铰接计算。边框柱在剪力墙平面内按墙计算，配筋需满足最小配筋率。为避免连梁局部相对过弱和连梁跨高比过小或过大，剪力墙不宜布置的过长。由于本设计层数超过10层，应按《高层建筑混凝土结构技术规程》的有关规定进行设计。本设计计算过程和步骤主要为：
1) 办公楼结构设计与布置：由建筑设计中的柱网布置，确定主要构件的尺寸入梁、板、柱、墙等；
2) 结构的竖向荷载计算：在熟悉各种作用计算原理、计算方法、步骤及荷载效应组合的前提下，进行荷载计算。包括恒荷载（如楼面和在，隔墙重量等）计算、活荷载的计算；
然后对框架和剪力墙进行各种荷载下的结构内力计算，并运用PKPM进行校核。
3)结构风荷载作用：包括结构风荷载计算、风荷载作用下的侧移验算
4)结构的地震作用：包括地震荷载作用下框架内力及侧移计算；
5）结构内力标准值组合计算；
6）结构配筋计算：包括梁截面设计计算、柱截面设计计算、楼板、基础配筋设计计算。
毕业设计（论文）进度安排：
序号
毕业设计（论文）各阶段内容
时间安排
备注
第3周
收集资料
3.17--3.23

第4周
写开题报告
3.24--3.30

第5周
翻译英文资料
3.31--4.7

第6周
进行建筑设计，写建筑设计说明书
4.7---4.13

第7周
绘制建筑图（平、立、剖面图）
4.14--4.20

第8周
结构选型及熟悉各种作用的计算原理
4.21--4.27

第9周
计算荷载（手算）
4.28--5.4

第10周
用PKPM计算各种荷载作用下的内力及构建内力标准值的组合
5.5---5.11

第11周
配筋计算（楼、柱、墙、楼板、楼梯等）
5.12--5.18

第13-14周
绘结构图（结构平面布置图、配筋图、主要节点详图等）
5.19--6.1

第15周
完善设计说明书（中英文摘要、实习报告、建筑设计说明书、结构设计说明书等）
6.2--6.8

第16周
整理毕业设计，准备答辩
6.9--6.16

指导教师意见：

指导教师签名： 审核日期： 年 月 日