建筑结构设计 开题报告.docx

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建筑结构设计开题报告

毕业设计（论文）

开题报告

开题报告

1.项目名称

金奥达工贸公司办公楼结构设计。

2.工程概况

本工程为浙江金奥达工贸有限公司办公楼，该项目位于台州市滨海工业园区内,五层框架结构，总建筑面积3902m2，建筑基底面积840m2，最大建筑高度为25.50m。

本工程位于6度抗震区，场地为软弱土，风荷载为0.70kn/m2，属二级建筑，结构设计合理使用年限50年，屋面防水等级二级，耐火等级二级。

3.地基情况及基础选型

3.1地基情况

场地工程地质条件

场地所在地貌单元为冲海积平原，地形平坦，用地现状为小型建筑及道路，建筑物己拆除。

地基土构成与分布特征

根据岩土工程勘察报告，场地勘探深度59．60m范围内可划分8个工程地质层，11个亚层。

自上而下分述如下：

①杂填土:

杂色，湿，松散。

层顶标高-0.20～0．10m，层厚0.70～2.20m。

②粘土:

灰黄色，软塑，局部软可塑。

层顶标高-1.90～-0,80m，层厚0～1.80m。

③淤泥:

灰色，流塑。

层顶标高-3.30～-1.40m，层厚2.90～9.70m。

④粘土:

灰黄色，硬可塑。

层顶标高-12.10～-4.30m，层厚2.10～6.30m。

⑤粘土:

灰色，软塑。

层顶标高-15.60～-9.10m，层厚0～10.50m。

⑥粘土:

灰黄-青灰色，硬可塑。

层顶标高-22.80～15.20m，层厚0～10.50m。

⑦-1粘土:

灰色，软塑。

层项标高-29.40～-16.10m，层厚0～12.60m。

⑦-2含砾砂粉质粘土:

灰色，硬可塑。

砾砂含量含量20～30％，粒径0.2～20mm为主，个别40mm，余为粘性土充填。

层顶标高-37.70～-7．00m，层厚O～5.10m。

⑧-1全风化凝灰岩:

黄褐色，中密。

原岩结构完全破坏，已风化成砂土状，局部夹强风化残块。

层顶标高-42．20～-13．50m，层厚0～10.70m。

⑧-2强风化凝灰岩:

黄褐。

紫红色，湿，稍硬。

原岩结构基本完整，节理裂隙发育，岩体质量等级为Ⅳ类，层顶标高-49．60～-16．20m，层厚0～11.40m。

⑧-3中风化凝灰岩:

黄褐-紫红色，湿，硬。

原岩结构完整。

岩体基本质量等级为Ⅲ类。

层顶标高-55．10～-8.70m，最大控制厚度为9.70m。

3.2基础选型

根据场地工程地质条件结合拟建建筑物的性质、层高及结构形式，本工程不存在采用天然地基条件，应采用桩基础。

4.所承担设计的内容

4．1计算分析

1.对结构1-2榀框架进行计算分析（手算和电算结合）2.对桩基础进行计算和分析（局部）3.计算标准层楼板的内力和配筋4.计算楼梯的内力和配筋。

并对以上的计算书整理成册。

4．2图纸成果

1.设计总说明2.基础平面图3.承台详图（选择局部）4.标准层结构平面图5.标准层梁配筋图6.标准层柱配筋图7.屋面结构平面图8.楼梯结构图。

5.设计方法及思路、拟解决的关键问题

拟采用PKPMCAD系列软件进行建模，钢筋混凝土框架、连梁、楼梯、基础等的内力分析，配筋设计、变形验算等工作，设计过程中参考相关规范及手册，提取其中具有代表性的一榀框架进行笔算，主要计算板的受力，同时计算梁和柱的受力，并将笔算结果与PKPM软件的计算结果进行比较，主要以PKPMCAD系列软件计算为主，运用CAD软件绘制施工图。

采用的PKPMCAD系列软件主要为：

1.PMCAD结构平面计算机辅助设计软件；

2.SATWE钢筋混凝土框架结构和构件内力分析计算、配筋与施工图绘制计算机辅助设计软件；

使用程序时在指导老师的指导之下及通过查阅规范、参考文献知道输入数据是如何确定的；绘制施工图应基本熟悉有关的构造措施及要求；掌握有关的规范强制条文规定。

通过设计，使我在资料查阅、设计安排、分析计算、施工图绘制等各方面得到综合训练。

5.1结构布置

根据设计内容所给的建筑图纸进行结构布置。

为增加难度，指导老师将建筑图中的柱子抽调，这就要求我们进行柱位布置；在老师的指导之下，我通过查阅规范以及阅读林同炎的《结构概念和设计》和吕西林的《高层建筑结构》进行了合理的柱位布置。

5.2梁、板、柱设计（以电算为主）

通过老师指导熟悉了解PKPM软件的设计流程，对这次的毕业设计起到关键的作用。

利用PKPM进行多层框架结构设计的主要步骤：

一、执行PMCAD主菜单1，输入结构的整体模型

（一）根据建筑平、立、剖面图输入轴线

1、结构标准层“轴线输入”

2、“网格生成”——轴线命名

（二）估算（主、次）梁、板、柱等构件截面尺寸，并进行“构件定义”

1、梁

1）抗震规范第6.3.6条规定：

b≥200

2）主梁：

h=（1/8～1/12）l，b＝（1/3～1/2）h

3）次梁：

h=（1/12～1/16）l，b＝（1/3～1/2）h

2、框架柱：

1）抗震规范第6.3.1条规定：

矩形柱bc、hc≥300，圆形柱d≥350

2）控制柱的轴压比

——柱的轴压比限值，抗震等级为一到四级时，分别为0.7～1.0

——柱轴力放大系数，考虑柱受弯曲影响，1.2～1.4

——楼面竖向荷载单位面积的折算值，13～15kN/m2

——柱计算截面以上的楼层数

——柱的负荷面积

3、板

楼板厚：

h=l/40～l/45（单向板）且h≥60mm

h=l/50～l/45（双向板）且h≥80mm

（三）选择各标准层进行梁、柱构件布置，“楼层定义”

（四）定义各层楼、屋面恒、活荷载，“荷载定义”

（五）根据建筑方案，将各结构标准层和荷载标准层进行组装，形成结构整体模型，“楼层组装”

二、执行PMCAD主菜单2，布置次梁楼板

此处次梁是指未在主菜单1布置过的次梁，对于已将其当作主梁在主菜单1布置过的梁，不得重复布置。

根据实际设计情况，进行一系列操作，如“楼板开洞”、“修改板厚”、“设悬挑板”等，当第1层布置好后，下一层的布置尽量利用“拷贝前层”避免重复工作，拷贝前层时可根据实际情况需要。

三、执行PMCAD主菜单3，输入荷载信息

 程序能对梁的自重、板的导荷进行自动计算，这些荷载都不能在此处重复计算，荷载的输入是指程序不能计算和导算的外加荷载，如“楼面荷载”、“梁间荷载”、“节点荷载”等，一定要根据实际情况进行计算输入，不得多输，更不能漏掉荷载。

而楼梯间的荷载往往容易漏掉！

第1层布置好后，下一层的布置尽量利用“层间拷贝”避免重复工作，可根据实际情况选择。

四、执行PMCAD主菜单C，平面荷载显示校核

显示各层输入的楼面荷载、梁间荷载、节点荷载，以供校核。

荷载文件格式为*.T，可用主菜单9“图形编辑、打印及转换”打开文件，或转换为DWG文件用CAD打开。

5.3基础设计

所有建筑物的地基均应进行地基承载力的计算，传至基础底面的荷载按最不利条件组合。

本次基础设计通过手算计算单桩承载力、柱下桩数、桩位布置；在每种类型的承台中抽取一个进行设计和验算。

结合本工程的地质条件和建筑物本身情况，采用桩基础。

桩基础设计可按下列程序进行：

（1）确定桩的类型和几何尺寸

桩基设计的第一步，就是根据结构类型，楼层数量，荷载情况，地质条件和施工能力，选择预制桩或灌注桩的类别。

本项目可选用φ400～φ500预应力管桩或φ426沉管灌注桩。

预应力管桩或沉管灌注桩，以⑥粘土层作桩基持力层，局部缺失地段可利用⑦－2层含砂粉质粘土层作桩基持力层，桩端进入持力层不小于3．Od（d为桩径），施工时以桩长和贯入度双控制。

（2）确定单桩承载力

现行《建筑地基基础设计规范》规定，单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验确定。

初步设计时，单桩竖向承载力特征值可按下式估算：

Ra=qpaAp+up∑qsiali

式中，Ra—单桩竖向承载力特征值；

qpa、qsia—桩端端阻力、桩侧阻力特征值，由当地静载荷试验结果统计分析算得；

Ap—桩底横截面面积；

up—桩身周边长度；

li—第i层岩土的厚度。

（3）确定桩的数量及其在平面上的布置，初步选择承台尺寸及底面标高

桩的平面布置可采用对称式、梅花式、行列式和环状式排列，而宜采用外密内疏的布置方式。

桩的间距（中心距）一般采用3~4倍桩径。

根据桩的数量和平面布置初步初步选择承台尺寸（边长及高度）及底面标高，确定承台有效高度h0。

（4）桩基中各桩的荷载验算

a）桩顶荷载计算

b）单桩承载力验算

c）桩基软弱下卧层承载力验算

当地基受力范围内存在软弱下卧层时，除按持力层承载力确定基底尺寸外，还必须对软弱下卧层进行验算，要求作用在软弱下卧层顶面处的附加应力与自重应力之和不超过它的承载力特征值。

（5）承台设计与验算

a）受冲切验算

承台抗冲切能力应满足Fl>Fk–∑Ni

b）受剪切验算

柱下桩基独立承台应分别对柱边和桩边、变截面和桩边联线形成的斜截面进行受剪计算。

c）承台受弯承载力计算及配筋

Mx=∑Niyi，As=Mx/0.9fyh0

选用钢筋，沿平行Y轴方向均匀布置

My=∑Nixi，As=My/0.9fyh0

选用钢筋，沿平行X轴方向均匀布置

（6）桩身结构设计

桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求。

计算中应按桩的类型和成桩工艺的不同将混凝土的轴心抗压强度设计值乘以工作条件系数ψc，桩身强度应符合下式要求：

桩轴心受压时Q≤Apfcψc

式中fc—混凝土轴心抗压强度设计值，按现行《混凝土结构设计规范》取值；

Q—相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值；

Ap—桩身横截面面积；

ψc—工作条件系数，预制桩取0.75，灌注桩取0.6~0.7。

（7）根据计算结果，绘制桩位布置图、基础平面图、基础详图。

5.4楼梯设计

楼梯是多层及高层房屋的重要组成部分。

本项目楼梯设计以手算为主，通过所学知识和查阅规范进行梯段板、平台板、平台梁的计算布筋，并在CAD中绘制楼梯剖面图，结构图。

因承重及防火要求，一般采用钢筋混凝土楼梯，按结构受力状态可分为平面受力的梁式、板式以及空间受力的剪刀式和螺旋式。

板式楼梯适用于小跨度，梁式楼梯适用于大跨度。

设计楼梯的顺序为：

（1）确定楼梯的位置和有关尺寸（建筑图中已给出）。

（2）选择楼梯的结构方案。

（3）对组成楼梯的各部结构进行内力计算和截面设计。

（4）绘制楼梯施工图。

板式楼梯由四部分组成：

楼梯板、楼梯梁、平台板和平台梁。

梁式楼梯由五部分组成：

楼梯板、楼梯斜梁、楼梯梁、平台板和平台梁。

由于本设计中楼梯踏步板跨度较小，拟选用板式楼梯进行设计，而且选用板式楼梯使绘制施工图更为方便。

第一个步骤就是确定楼梯板厚度，计算荷载设计值g+q后由公式：

Μ=1/10（g+q）l2得出弯矩设计值，然后求得αs并查表得到γs，根据公式：

As=Μ/（γs×ho×fy）得出配筋计算面积。

第二个步骤就是设计平台板尺寸及配筋，方法同设计楼梯板相同。

第三个步骤就是计算楼梯梁截面尺寸及配筋，确定尺寸后进行荷载计算和弯矩设计值计算，求得纵向钢筋截面积和斜截面受剪承载力的验算。

5.5抗震设计

按《建筑抗震设计规范》进行抗震设计的建筑，其抗震设防目标俗称“小震不坏、中震可修、大震不倒”的三个水准要求。

抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。

建筑的抗震设计，除应符合抗震设计规范的要求外，尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。

本设计建筑物结构较为规则，高度不超过40米，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀，采用底部剪力法进行地震作用计算。

钢筋混凝土框架结构的抗震设计要点：

（1）框架梁：

正截面抗震受弯承载力；斜截面受剪承载力；抗震构造要求

（2）框架柱：

抗震正截面承载力；斜截面抗震受剪承载力

（3）框架梁柱节点：

三、四级抗震等级的框架节点核心区可不进行计算

但应符合抗震构造措施要求

6.预期目标

根据已学的专业知识和现行的设计规范，通过查阅资料、结构设计和设计绘图的训练，掌握专业技术资料查找方法，熟悉一般工程结构设计的过程和要求，具有独立设计简单建筑工程的能力。

7.可行性分析

本项目的任务是常规的结构设计，依据规范及所学的专业知识，按照上述的方法，本次设计的任务完全可以按期完成，可以达到预期目标。

8.设计工作进度计划

设计起止时间：

2008年2月25日至2008年5月26日

进度安排（以周为单位）：

（1）第一周～第三周2.25-3.14准备和阅读资料、完成外文翻译、文献综述和开题报告。

（2）第四周～第六周3.17-4.4结构设计分析

（3）第七周～第九周4.7-4.25标准层结构平面图，标准层梁、柱配筋图，准备中期检查（开题报告答辩）。

（4）第十周～第十二周4.28-5.12屋面结构平面图，楼梯结构图，基础平面图，基础详图，设计总说明。

（5）第十三周～第十四周5.15-5.26成稿、修改、装订。

9.毕业设计意义

通过这次的毕业设计，对简单的高层建筑设计流程有了比较系统的了解，同时也是对大学四年所学知识的回顾和实际运用，相信这些都对以后的工作起了启蒙及引导的作用。

由于目前计算机应用程序的发展以及各种结构设计软件得开发与应用，本次毕业设计主要通过这些软件进行电算来完成结构设计。

不过，在整个设计过程中结构的概念设计更加重要，结构体系的选用和结构布置以及构件截面选择往往对设计起着决定作用，合理的建模才能恰当地运用软件、发挥软件的优势。

因此只有掌握扎实的基础知识，才能在今后的工作中正确地应用各种软件完成各项建筑工程设计。