H15某地教学楼结构设计(一)开题报告

 2022-11-09 11:05:41

1. 研究目的与意义

本课题是H15某地教学楼结构设计(一),课题来源于工程实际,具有较强的工程背景和工程应用前景。本课题采用的是框架结构,框架结构体系的优点是建筑平面布置灵活,自重轻,有利于抗震,可以提供较大的建筑空间,且具有较为成熟的理论计算方法,也可以构成丰富多变的立面体型。因此,多高层框架结构体系在实际工程中得到了广泛应用。

通过该结构设计可以让我巩固在大学里所学过的专业知识和专业基础知识,系统的将大学四年所学的知识联系在一起,做到理论联系实际,掌握建筑工程设计的程序和方法。设计采用中多层框架结构的教学楼,可以让我了解到建筑工程中多工种协调、配合的重要性,以及培养交流、沟通能力和团队协作精神,从而具备工程技术人员应有的基本技能和素质。

2. 课题关键问题和重难点

本课题是H15某地教学楼结构设计(一),课题关键问题在于结构方案的确定、结构构件尺寸的正确选取、电算模型的建立、一榀框架的受力分析、手算与电算的误差分析比较等。其中涉及到的荷载计算以及内力计算是本次设计的难点。在对建筑图有一定了解的基础上进行结构方案的基本确定,初步确定结构构件的尺寸,完成荷载的计算后进行电算模型的建立,再进行内力、配筋计算、完成施工图。无论是电算还是手算,荷载计算都是重难点,框架结构承担的荷载主要有恒载、使用活荷载、风荷载、地震作用,其中恒载、活荷载一般为竖向作用,风荷载、地震则为水平方向作用,各种荷载的数值要由规范查得。另外,对于手算,内力分析计算是比较困难的,需要考虑恒载、活载、风荷载、地震作用下框架结构在水平荷载和竖向荷载作用下的结构内力,以前所完成的课程设计所考虑的荷载作用并没有这么多,本次设计则需要查询更多的资料。最后,基础设计、楼梯设计都是之前没有详细设计过的,这也将成为一个难点。

3. 国内外研究现状(文献综述)

本课题是H15某地教学楼结构设计(一),该教学楼结构形式为钢筋混凝土框架结构。总建筑面积约为6000平方米,共6层。框架结构由梁、柱构件通过节点连接构成。框架结构体系的优点是:平面布置灵活,能获得较大空间,也可按需要隔成小房间;建筑立面容易处理;结构自重较轻;计算理论比较成熟;在一定高度范围内造价较低。因此,选择框架结构作为教学楼的主体结构是比较合理的。

随着建筑业的发展,目前多层和高层建筑逐渐增多,钢筋混凝土框架结构是其主要形式,虽说它的钢筋及水泥用量都比较大,造价也比混合结构高,但它具有梁柱承重,墙体只起分隔和围护的作用,房间布置比较灵活,门窗开置的大小、形状都较为自由的特点。人们可以根据自己的喜好充分利用其使用空间,满足了使用者在使用上的不同要求。因此,框架结构房屋越来越多的受到人们的青睐。框架结构的最大特点是承重构件与围护构件有明确分工,建筑的内外墙处理十分灵活,应用范围很广。这种结构形式虽然出现较早,但直到钢和钢筋混凝土出现后才得以迅速发展。根据框架布置方向的不同,框架体系可分为横向布置、纵向布置及纵横双向布置三种。横向布置是主梁沿建筑的横向布置,楼板和连系梁沿纵向布置,具有结构横向刚度好的优点,实际采用较多。纵向布置同横向布置相反,横向刚度较差,应用较少。纵横双向布置是建筑的纵横向都布置承重框架,建筑的整体刚度好,是地震设防区采用的主要方案之一。

设计框架结构,首先要确定结构的布置、截面的初选,再确定结构的计算简图进行荷载计算、内力计算、侧移验算,然后确定控制截面对控制截面的内力进行调整;进行内力组合,确定最不利内力;再者,进行截面尺寸的验算、根据抗弯等承载力并结合构造要求进行构件截面设计,最后绘制施工图,完成一整套设计工作。此外,结合所学知识,我整理得到一些框架结构设计方面的注意点:框架结构的柱网不适于太大,一般来说是4-10米,常用为6、7米;框架结构选材灵活,有钢筋、混凝土等;框架结构横向和纵向的柱网要完整;结构的刚度较小则结构的延性相对来说较弱,抗震较弱;框架结构不宜采用单框架结构(延性非常差);次梁布置灵活;框架结构的主次梁都是刚接的,就算是铰接也一定是有支撑的;框架结构分为横向承重、纵向承重和纵横向承重,若为横向承重则纵向柱网间的间距较大;框架柱在高度方向要连续不断,尽量避免短柱的出现(短柱影响框架结构的延性);填充墙的布置易形成短柱;楼梯间不可使用砖混结构,即不允许出现混合体系受力。

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4. 研究方案

本课题是H15某地教学楼结构设计(一),采用的是框架结构体系。在竖向荷载和水平荷载作用下,框架结构各构件将产生内力和变形,当框架结构房屋的层数不多时,其侧移主要表现为整体剪切变形,整体弯曲变形的影响很小。框架结构平面布置灵活,能获得较大空间,也可按需要隔成小房间;建筑立面容易处理;结构自重较轻;计算理论比较成熟;在一定高度范围内造价较低,且考虑地震作用,依据抗震规范进行设计,保证框架结构的抗震安全,符合此次设计教学楼的要求。

5. 工作计划

第1周:了解毕业设计有关要求,完成英文翻译的修改。熟悉任务书,完成开题报告。熟悉建筑图,考虑结构方案。

第2周:进行结构布置,荷载计算;电算建模。

第3周:完成电算建模,进行结构整体计算。

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