五层框架办公楼毕业设计开题报告.doc

毕业论文(设计)开题报告

学 生 姓 名：
王 喆
学 号：
20088447
所在院（系）：
城乡建设学院（土木工程系）
专业（班级）：
土木工程教育08级3班
论 文 方 向：
办公楼建筑设计
指导教师（职称）：
莫忧（ 讲师 ）

2010年 3 月 18日填
四川农业大学本科生毕业设计开题报告
毕业设计题目
四川省通江县公安局第一办公楼设计
选题类型
应用型
课题来源
自选项目
学 院
城乡建设学院
专 业
土木工程教育
指导教师
莫忧
职 称
讲师
姓 名
王喆
年 级
2008级
学 号
20088447
1. 选题依据及意义：
办公楼设计有很强的时代性、技术性，它与现代信息技术和经济发展有着密切联系。随着经济的发展和城市化进程的加快，大量人口涌入城市，办公楼的需求量不断增长。因为框架的办公楼不仅能为人们提供足够的工作空间和丰富多变的立面造型，而且框架结构承载力大、自重轻和抗震性能好，同时造价低、材料来源广、耐火性好、结构刚度大。
就此次毕业设计指导老师对选题的要求，以及本行业的广泛应用程度，选择了比较合理并切合实际的框架办公楼设计。

2. 国内外研究现状及发展趋势：
随着经济技术的发展，生活水平的提高，人们对建筑产品不仅要求安全、经济，还要其低碳、美观。框架建筑也就随之应运而生，近些年来框架建筑在世界各地有了很大发展，许多城市普遍新建包括办公楼、厂房、商场和住宅等各种类型的框架建筑，其中办公楼的发展日新月异。随着我国经济社会的发展，近年来我国办公楼的需求量也不断增加。
框架结构的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力。框架结构的墙体是填充墙，起围护和分隔作用。国外多用钢为框架材料，而国内主要为钢筋混凝土框架。在抗震方面，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墙的破坏。现今框架结构可以通过合理的设计，使之具有良好的延性，成为“延性框架”,在地震作用下，这种延性框架具有良好的抗震性能。

3. 本课题研究内容：
3.1建筑设计
根据设计思路完成建筑平面、剖面及立面设计；查看相应的建筑设计规范并结合实际情况初步确定预设建筑物的平面形状为矩形，立面外观以汉字“公”为原型；单层平面尺寸暂定为100m*25m，建筑物的层数为五层；由功能分区的主次和内外关系初步确定建筑物各部分的平面位置，最终确定出建筑设计部分的轮廓。
3.1.1建筑平面设计
3.1.1.1使用部分平面设计
使用部分平面设计应根据建筑物的选型、功能及使用人群的特点加以确定；使用部分的房间又分为主要使用房间和辅助房间。办公楼的主要使用房间设计应充分考虑有较好的朝向、采光与通风，以及出入方便和人流疏散安全，并合理布置室内活动空间和办公设备，房间的尺寸要符合建筑模数。辅助房间的功能是为主要使用房间服务的，设计时应尽量使使其既要与主要房间方便联系，又要适当的隔离和隐蔽，应尽量利用建筑物的暗间、夹层及不利得朝向，并节约面积。
3.1.1.2交通联系部分平面设计
建筑内部交通联系部分可分为水平联系部分和垂直联系部分，在设计时应力求路线简洁明确，利于疏散，在节约面积的同时兼顾空间造型处理，楼梯位置及各部分尺寸的确定应满足《民用建筑设计通则》和建筑防火的要求。
3.1.1.3建筑平面的组合设计
平面组合时要考虑基地大小、形状、地势、周围道路走向，以及建筑物间距和朝向，并兼顾建筑艺术形象；设计中借助功能气泡图来分析各个使用空间的分组分区，框架结构的轴网尺寸应和主要使用房间尺寸对应，并注重变形缝处的结构布置方式，特别是沉降缝上部结构要考虑两侧基础间有足够的间距。
3.1.2建筑剖面设计
建筑剖面反映的是建筑物在垂直方向上各部分的结构空间组合关系。剖面设计确定建筑层数为五层，主体框架部分为四层，顶层为休闲娱乐就餐的天台，屋顶上设人字坡遮雨棚；同时确定建筑物各部分的高度（首层4.2m，其余层3.2m），各层结构为框架结构，不同体量建筑空间采用重复小空间以走廊和楼梯来联系的组合关系，此举有助于统一各层标高和简化结构。
3.1.3建筑立面设计
根据确定的房屋平剖面组合关系，绘出建筑各个方向立面的基本轮廓，主立面和背立面皆以“公”字为原型；调整墙面处理和门窗布置，使其符合美学原则；对入口、雨篷、建筑装饰等进行细部处理，特别是幕墙的分格，既要美观，又要按照材料规格和采光要求设计。
3.2结构设计
3.2.1框架结构布置及计算简图
结构平面布置时力求简单规则，结构的主要抗侧力构件应对称均匀布置，尽量使结构的刚度中心与质量中心重合；竖向布置，应使质量沿高度方向均匀分布，避免结构刚度突变, 避免薄弱层。为加强屋盖和楼盖的整体性，均采用现浇钢筋混凝土结构。考虑到地震方向的随意性以及地震产生的破坏效应较大，因此应采用双向框架混合承重方案进行布置。
画出水平计算简图，标注框架柱编号、框架梁编号（材料、截面和跨度相同的编同一号），确定梁的计算跨度。选取计算单元（所需计算的一榀），画出计算简图，标出梁的计算跨度、柱的计算高度。
3.2.2初步选定梁柱截面尺寸及材料强度等级
一般情况下，框架梁的截面尺寸可参考受弯构件设计，按下式估算：梁高h=(1/8～1/12)l，其中l为梁的跨度。梁宽b=(1/2～1/3)h。在抗震结构中，梁截面宽度不宜小于200mm，梁截面的高宽比不宜大于4，梁净跨与截面高度之比不宜小于4。
框架柱的截面形式大多为方形和矩形，柱截面的宽与高一般取层高的1/15～1/20，同时满足 、 ，l0为柱计算长度。框架柱截面的宽度和高度不宜小于300mm，柱截面高度与宽度之比为1～2，柱净高与截面高度之比宜大于4。为了减少构件类型，简化施工，柱截面沿房屋高度不宜改变。
有抗震要求的框架梁、柱和节点混凝土强度等级不宜低于C30，其他各类构件不应底于C20。纵向钢筋宜采用II、III级变形钢筋，箍筋宜采用I、II级钢筋。
3.2.3地震作用计算
3.2.3.1计算各层重力荷载代表值
为了简便的分析结构在地震下的反应，采用集中质量法，将连续的结构进行离散化，将每层视为一个质点。对于集中于每个质点的重力荷载代表值的计算是主体结构各层楼面上的重力荷载代表值及上下各半层的墙、柱等重量。＝永久荷载标准值＋0.5×可变荷载标准值，在计算时，无论是否为上人屋面，其屋面上的可变荷载均取雪荷载。
3.2.3.2框架侧移刚度计算
柱的侧移刚度不仅与柱本身线刚度和层高有关，而且还与梁的线刚度有关。由于柱轴力增大，柱截面往往较大，梁柱相对线刚度比较接近，框架结构在荷载作用下各节点均有转角，柱的侧移刚度有所降低，故柱的侧移刚度用值法计算。
3.2.3.3结构基本自振周期计算
此框架结构的质量和刚度沿高度分布比较均匀，故可采用顶点位移法计算其基本自振周期。局部突出屋面的楼梯间、水箱间对主体结构顶点位移的影响，按顶点位移相等的原则，将其重力荷载代表值折算到主体结构的顶层。
3.2.3.4水平地震作用计算方案
本行政办公大楼总高为19.2m，不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，查阅抗震规范可用底部剪力法计算水平地震作用，总水平地震作用即底部剪力。
3.2.3.5验算多遇地震下的弹性侧移
为了验证构件抗侧刚度是否满足要求，宜在结构内力计算之前进行水平位移验算。一是控制结构顶点最大位移，二是控制层间相对位移。
3.2.4地震力作用下的框架内力计算
求出主体结构框架各层的层间总剪力后，按各柱的侧移刚度（值）在该层侧移刚度所占比例分配到各柱。
根据求得的各柱层间剪力和修正后的反弯点位置，即可确定柱端弯矩；再由节点平衡条件，梁端弯矩之和等于柱端弯矩之和，节点左右梁端弯矩大小按其线刚度比例分配即可求出各梁端弯矩；进而由梁的平衡条件可求出梁端剪力；最后，由节点左右梁端剪力之和即可得出柱的层间轴力。
3.2.5竖向荷载作用下的框架内力计算
在竖向荷载计算中，为了简化计算，根据荷载传递路线最短的原则将横向框架梁上的双向板所承担的荷载以三角形分布荷载或梯形分布荷载传递给框架梁上；计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点；阳台部分的荷载则由挑梁以集中力和集中力偶的形式传于节点上，然后通过二次弯矩分配法求出所选横向框架的内力。
为了便于施工及提高框架结构的延性，可以对竖向荷载作用下的梁端负弯矩进行调幅(弯矩调幅系数取0.8)。由于水平地震作用下的梁端弯矩不能考虑调幅，因此，只须将竖向荷载作用下的梁端弯矩调幅后，就进行内力组合。
3.2.6框架在竖向荷载及水平荷载作用下的内力组合
对于一般的框架结构，当总高度不超过60m时，不考虑风荷载效应与水平地震作用效应的组合；当设防烈度不大于8度时，也不考虑竖向地震作用效应与水平地震作用效应的组合。本办公大楼总高为19.2m，通江县为6度设防地区。故在框架抗震设计时，只需考虑两种基本组合：①水平地震作用效应与重力荷载代表值效应的组合和②竖向荷载效应，包括全部恒荷载与活荷载的组合。
3.2.7框架结构构件截面设计
结构构件截面的承载力的表达式为：（抗震）。——其中为结构构件承载力设计值，S为地震作用效应和其他荷载作用效应的基本组合，为抗震承载力调整系数。因为地震作用是偶遇荷载，安全度可降低，承载力用标准强度即可，所以引入小于1的。
3.2.8框架结构构件的构造
由众多的震害分析可知，延性好的框架可以吸收较多的地震能量，减轻震害，反之则加重，因此在延性框架设计中应遵循“强柱弱梁”，“强剪弱弯”，“强节点强锚固”。
3.2.8.1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。
3.2.8.2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。
3.2.8.3做好“强节点弱构件”的设计。
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。
3.2.9楼板设计
按弹性理论设计：对于单向板的计算，取1m宽的板带作为计算单元；对于双向板的计算，按弹性理论查表计算。
3.2.10楼梯的计算
首层楼梯设计为双分转角楼梯，其余层楼梯设计为双跑楼梯；底层采用梁式楼梯，其余层采用板式楼梯。
3.2.11基础设计
由于本设计的框架层数不多，高度不大，地基的土质均匀良好，故选择柱下独立基础，对于柱距较近的柱下基础，采用联合基础。建筑的基础设计以《建筑地基基础设计规范》为依据，同时参考大学里关于桩基础方面的相关书籍。

4. 本次设计目的和设计成果：
4.1设计目的
加深对所学基本理论知识的理解；培养综合分析和处理问题的能力以及设计创新精神；得到有关单位工程建设从方案制定到绘制施工图的全过程设计训练。
4.2设计成果
4.2.1建筑施工图（采用天正建筑8.0绘图软件）
4.2.1.1总平面图
比例1：500，标明建筑物位置、道路、绿化、标高、朝向等。
4.2.1.2平面图
比例1：100或1：200，标注三道尺寸，注标高。底层平面图、标准层平面图、顶层平面图。
4.2.1.3剖面图
比例1：100或1：200（1张），要剖到楼梯，标注层高、楼梯平台、屋顶、室内外地坪标高，标注两道尺寸（门窗洞口、层高）。
4.2.1.4立面图
比例1：100或1:200(3张)，标注三道尺寸（墙段及洞口、层高、总高），标明室内外地坪标高，屋顶标高。正立面图、侧立面图、背立面图。
4.2.1.5节点详图：（2至3个）比例自定。
4.2.1.6设计简要说明
建筑总平面及概况、方案特点及主要建筑技术措施、防火设计简要说明。
4.2.1.7主要技术经济指标
总用地面积、总建筑面积、建筑密度（底层建筑面积/总用地面积）、容积率（总建筑面积/总用地面积）。
4.2.2结构施工图
结构施工图主要以《03G101混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造祥图图集》为绘制依据。
4.2.2.1基础平面图布置图（1：100）
4.2.2.2基础板底配筋图（1:20或1:30）
4.2.2.3各层结构平面布置图及板配筋图（1：100）
4.2.2.4屋面结构布置图及板配筋图（1：100）
4.2.2.5典型框架的梁柱模板结构详图（1：30）
4.2.2.6柱下基础的模板结构详图（1：30）
4.2.2.7楼梯结构施工图（1：30）
4.2.2.8檐口结构详图（1：50）
4.2.3计算书
4.2.3.1工程概况
4.2.3.2设计原始资料
4.2.3.3结构选型和材料选用
4.2.3.4框架计算简图及梁柱线刚度计算
4.2.3.5竖向荷载计算

5．本课题拟研究方法：
5.1文献查阅法
到图书馆查阅相关法律法规和规范标准，以及相应指导书和文献资料，为整个设计奠定坚实的理论依据；同时借助网络查看一些较新较好的设计理论，不断回顾和升华以往知识。
5.2实物考察法
到附近各工程现场进行考察，着重了解其交通布置、防火布置、功能分区等内容，在设计过程中不断与指导老师和同学交流意见。

6．毕业设计进度安排：
6.1建筑设计部分（9月5日～9月19日） 2周
6.2结构设计部分（9月19日～11月7日）7周
6.2.1确定结构方案：（9月19日～9月26日） 1周
6.2.2运用PKPM进行结构设计，并绘制施工图（9月26日~10月10日） 2周
6.2.3手算一榀框架 （10月10日～10月24日） 2周
6.2.4基础设计（10月24日～10月31日） 1周
6.2.5楼梯设计（11月31日～11月7日） 1周
6.3整理完成设计说明书、计算书、图纸 ，出图（11月7日～11月14日） 1周
6.4交指导老师审阅，并不断改善设计细部（11月15日~12月答辩）

7. 参考文献：
[1]．李必瑜,王雪松主编．房屋建筑学（第3版）[M]．武汉，武汉理工大学出版社，2009.
[2]．中国建筑标准设计研究院.03G101-1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.中国建筑标准设计研究院出版社，2003
[3]．建筑抗震设计规范（GB 50011—2010）北京，中国建筑工业出版社，2010
[4]．梁兴文,史庆轩. 土木工程专业毕业设计指导[M]. 北京，科学出版社，2002.
[5]．建筑设计资料集－3(第二版). 北京：中国建筑工业出版社，1994.
[6]．张文忠.公共建筑设计原理。中国建筑工业出版社，2001.
[7]．建筑设计防火规范(GBJ16—87) 北京：中国建筑工业出版社，1987.
[8]．赵鑫珊.建筑是首哲理诗.天津.百花文艺出版社,1999.
[9]．建筑结构荷载规范(GB 50009—2001). 北京：中国建筑工业出版社，2002.
[10]．叶列平. 混凝土结构(第二版). 北京：清华大学出版社，2005.
[11]．崔清洋,张大长主编.结构力学（精编本）.武汉：武汉理工大学出版社，2009.
[12]．建筑地基基础设计规范(GB 50007—2002). 北京：中国建筑工业出版社，2002.
[13]．赖东林.对某综合楼结构设计的探讨[J].广东科技，2007.
[14]．办公建筑设计规范（JGJ 67—2006）北京：中国建筑工业出版社，2007
[15]．Jain Malkin.Hospital Interior Architecture.USA,2002.
[16]．Takashi Asano. Waster Reclamationand Reuse Lancaster: Technomic Publishing company, Inc, 1998.

指导教师意见：

指导教师签名：
年 月 日
开题小组意见

负责人及成员签名：

答辩时间： 年 月 日
注：1. 选题类型：基础型、应用基础型、应用型、调研型；
2. 课题来源：国家级项目、省部级项目、横向合作项目、校级项目、自选项目；