(本部)本科毕业设计(论文)开题报告模板介绍

本科毕业设计(论文)开题报告题目：某框架结构高校办公楼设计

课题类型：设计 实验研究□论文□

学生姓名：黄守钰

学号：3100105139

专业班级：土木101

学院：建筑工程学院

指导教师：周华聪

开题时间：2014.3.1

2014年3月1日

一、本课题的研究意义、研究现状和发展趋势

1.1本课题的研究意义

作为一个土木工程专业毕业的本科生，毕业设计是大学阶段尤为重要的一个环节，它是对我们大学阶段所学知识的一次综合运用，不但使我们各方面的知识系统化，而且使所学知识实践化。通过毕业设计，要求我们了解并且掌握建筑设计的全过程，培养我们独立分析解决实际问题的能力及创新能力，并锻炼我们调查研究，收集资料查阅资料及阅读中、外文文献的能力，使我们能受到类似与工程师的基本训练。

1.2本课题的研究现状及发展趋势

为提高自己的专业水平，体现毕业设计的重要作用，我所选的毕业课题是某学校框架结构办公楼大楼的设计。对于办公楼，尤其是学校办公楼，大多数人会认为都是类似的、无个性、无创新的建筑。但是，随着社会的进步、经济的不断发、人民生活水平的提高和家庭、社会对教育投资的加大，以及教育经济化意识的生成与加强，越来越多的人开始关注并重视学校硬件设施，尤其是校园规模、规划布局，建筑形象、结构设计。所以，一个设计新颖，功能齐全，使用方便，形象完好的中学办公楼不仅能够给人们带来舒适的工作环境，还可以给人以新的认识，可以提高学校名气，代表学校形象，甚至可以成为一个学校的标志建筑。

二、研究方案及工作计划

2.1研究方案概述

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、屋盖所组成的结构形式，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，也可能要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，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。

在结构受力性能方面：框架结构构件截面较小，因此框架结构的承载力和刚度都

较低，它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，楼层越高，水平位移越慢，高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力，所以框架结构属于柔性结构，自振周期较长，地震反应较小，经过合理的结构设计可以具有较好的延性性能。

因此，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，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：

2.1.1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。

2.1.2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。

2.1.3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心区不先于梁柱破坏。

由上述可知，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AutoCAD和天正，结构计算的PKPM及等软件，通过对这些软件的应用，更能提高我们对计算机的应用能力，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，也是一次机会，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。这也是本毕业设计研究的目的和意义所在。

2.2设计工作计划

时间任务安排

寒假～第1周外文翻译、调研、复习相关课程、毕业设计开题

第5～6周建筑设计，绘制建筑施工图

第7周建筑结构布置（楼盖布置、估算构件截面尺寸）和荷载计算

第8周竖向荷载作用下横向框架内力计算

第9～10周水平荷载作用下横向框架内力计算及侧移计算，计算结构力学程序核算第11～12周横向框架梁、柱内力组合（列表进行）和截面设计

第13周主楼梯结构设计

第14周基础结构设计

第12～14周绘制横向框架、主楼梯、基础的结构施工图

第15～16周用PKPM软件对整栋框架结构进行SATWE电算并绘制出标准层结构平面图第8～16周电子版毕业设计文件的输入、打印和装订

第17周指导教师审核，评阅教师审核，毕业设计答辩

三、阅读的主要参考文献

[1]现行建筑设计规范大全[C].中国建筑工业出版社.2001年.

[2]建筑结构荷载规范（GB50009—2001）[S].中国建筑工业出版社.2001年.

[3]建筑抗震设计规范（GB50011—2001）[S].中国建筑工业出版社.2001年.

[4]房屋建筑学（第一版)[S].中国建筑工业出版社.2006年.

[5]建筑结构构造规定及图例[C].中国建筑工业出版社.2005年.

[6]土木工程专业毕业设计指导[M].中国建筑工业出版社.2002年.

[7]周文正.办公建筑[M].中国建筑工业出版社.2005年.

[8]张彦彬，王炳乾.浅析钢筋混凝土框架结构设计的有关问题[J].2010年.

[9]张腾元.试论框架结构设计中的力学问题.[J]科技致富向导.2011年29期.

[10]万华,于晶.谈钢筋混凝土框架结构的设计[J].中国新技术新产品. 2009(01).

[11]魏春明,赵强,陈建华.高层建筑结构边节点抗震性能研究[J].实验力学.

[12]T.Y.Lin,NedH.Burns.

Design of prestressed concrete structures[M].1999年.

外文原文(参考文献[12]部分引用）

8-2,Simple Beam Layout

The layout of a simple prestressed-concrete beam is controlled by two critical sections:the maximum moment and the end sections.After these sections are designed,intermediate ones can often be determined by inspection but should be separately investigated when necessary.The maximum moment section is controlled by two loading stages,the initial

acting on the beam and the stage at transfer with minimum moment M

G

.The end sections are working-load stage with maximum design moment M

T

controlled by area required for share resistance,bearing plates, anchorage spacings,and jacking clearances.All intermediate sections are designed by one or more of the above requirements,depending on their respective distances from the above controlling sections.A common arrangement for posttensioned members is to employ some shape,such as I or T,for the maximum moment section and to round it out into a simple rectangular shape near the ends.This is commonly referred to as the end block for posttensioned members.For pretensioned members,produced on a long line process,a uniform I,double-T,or cored section is employed throughout,in order to facilitate production.The design for individual sections having been explained in Chapters5,6,and7,the general cable

layout of simple beams will now be discussed.

The layout of a beam can be adjusted by varying both the concrete and the steel.The section of concrete can be varied as to its height,width, shape,and the curvature of its soffit or extrados.The steel can be varied occasionally in its area but mostly in its position relative to the centroidal axis of concrete.By adjusting these variables,many combinations of layout are possible to suit different loading conditions. This is quite different from the design of reinforced-concrete beams, where the usual layout is either a uniform rectangular section or a uniform T-section and the position of steel is always as near the bottom fibers as is possible.

Consider first the pretensioned beams,Fig.8-7.Here straight cables are preferred,since they can be more easily tensioned between two abutments.Let us start with a straight cable in a straight beam of uniform section,(a).This is simple as far as form and workmanship are concened, But such a section cannot often be economically designed,because of the conflicting requirements of the midspan and end sections.At the maximum moment section generally occurring at midspan,it is best to place the cable as near the bottom as possible in order to provide the maximum lever

at midspan is

arm for the internal resisting moment.When the M

G

appreciable,it is possible to place the c.g.s.much below the kern without producing tension in the top fibers at transfer.The end section, however,presents an entirely different set of requirements.Since there is no external moment at the end,it is best to arrange the tendons so that the c.g.s.will coincide with the c.g.c.at the end section,so as to obtain a uniform stress distribution.In any case,it is necessary to place the c.g.s.within the kern if tensile stresses are not permitted at the ends,and not too far outside the kern to avoid tension stress in excess of allowable values.

It is not possible to meet the conflicting requirements of both the midspan and the end sections by a layout such as(a).For example,if the c.g.s.is located all along the lower kern point,which is the lowest point permitted by the end section,a satisfactory lever arm is not yet attained for the internal resisting moment at midspan.If the c.g.s. is located below the kern,a bigger lever arm is obtained for resisting the moment at midspan,but stress distribution will be more unfavorable at the ends.Besides,too much camber may result from such a layout,since the entire length of the beam is subjected to negative bending due to prestress.In spite of these objections,this simple arrangement is often used,especially for short spans.

https://www.wendangku.net/doc/0c13025652.html,youts for pretensioned beams.

For a uniform concrete section and a straight cable,it is possible to get a more desirable layout than(a)by simple varying the soffit of the beam,as in Fig.8-7(b)and(c);(b)has a bent soffit,while (c)has a curved one.For both layouts,the c.g.s.at midspan can be depressed as low as desired,while that at the ends can be kept near the c.g.c.If the soffit can be varied at will,it is possible to obtain a curvature that will best fit the given loading condition;for example, a parabolic soffit will suit a uniform loading.While these two layouts are efficient in resisting moment and favorable in stress distribution, they possess three disadvantages.First,the formwork is more complicated than in(a).Second,the curved or bent soffit is often impractical in a structure,for architectural or functional reasons.Third,they cannot be easily produced on a long-line pretensioning bed.

When it is possible to vary the extrados of concrete,a layout like Fig.8-7(d)or(e)can be advantageously employed.These will give a favorable height at midspan,where it is most needed,and yet yield a concentric or nearly concentric prestress at end section.Since the depth is reduced for the end sections,they must be checked for share resistance. For(d),it should also be noted that the critical section may not be at midspan but rather at some point away from it where the depth has

decreasd appreciably while the external moment is still near the maximum. Beam(d),however,is simple in formwork than(e),which has a curved extrados.

Most pretensioning plants in the United States have buried anchors along the stressing beds so that the tendons for a pretensioned beam can be bent,Fig.8-7(f)and(g).It may be economical to do so,if the

is heavy enough beam has to be of straight and uniform section,and if the M

G

to warrant such additional expense of bending.Means must be provided to reduce the frictional loss of prestress produced by the bending of the tendons.For example,the tendons may be tensioned first from the ends and then bent at the harping points.

It is evident from the above discussion that many different layouts are possible.Only some basic forms are described here,the variations and combinations being left to the discretion of the designer.The correct layout for each structure will depend upon the local conditions and the practical requirements as well as upon theoretical considerations.

Most of the layouts for pretensioned beams can be used for posttensioned ones as well.But,for posttensioned beams,Fig.8-8,it is not necessary to keep the tendons straight,since slightly bent or curved tendons can be as easily tensioned as straight ones.Thus,for a beam of straight and uniform section,the tendons are very often curved as in Fig.8-8(a).Curving the tendons will permit favorable positions of c.g.s.to be obtained at both the end and midspan sections,and other

points as well

https://www.wendangku.net/doc/0c13025652.html,youts for posttensioned beams.

A combination of curved or bent tendons with curved or bent soffits is frequently used,Fig.8-8(b),when straight soffits are not required. This will permit a smaller curvature in the tendons,thus reducing the friction.Curved or bent cables are also combined with beams of variable depth,as in(c).Combinations of straight and curved tendons are sometimes found convenient,as in(d).

Variable steel area along the length of a beam is occasionally preferred. This calls for special design of the beam and involves details which may offset its economy in weight of steel.In Fig.8-8(e),some cables are bent upward and anchored at top flanges.In(f),some cables are stopped part way in the bottom flange.These arrangements will save some steel but may not be justified unless the saving is considerable as for very long spans carrying heavy loads.

外文翻译

8-2简支梁布局

一个简单的预应力混凝土梁由两个危险截面控制：最大弯矩截面和端截面。这两部分设计好之后，中间截面一定要单独检查，必要时其他部位也要单独调查。最大弯矩截面在以下两种荷载阶段为控制情况，即传递时梁受最小弯矩M

的初始

G

阶段和最大设计弯矩M

时的工作荷载阶段。而端截面则由抗剪强度、支承垫板、

T

锚头间距和千斤顶净空所需要的面积来决定。所有的中间截面是由一个或多个上述要求，根它们与上述两种危险截面的距离来控制。对于后张构件的一种常见的布置方式是在最大弯矩截面采用诸如I形或T形的截面，而在接近梁端处逐渐过渡到简单的矩形截面。这就是人们通常所说的后张构件的端块。对于用长线法生产的先张构件，为了便于生产，全部只用一种等截面，其截面形状则可以为I 形、双T形或空心的。在第5、6和7章节中已经阐明了个别截面的设计，下面论述简支梁钢索的总布置。

梁的布置可以用变化混凝土和钢筋的办法来调整。混凝土的截面在高度、宽度、形状和梁底面或者顶面的曲率方面都可以有变化。而钢筋只在面积方面有所变化，不过在相对于混凝土重心轴线的位置方面却多半可以有变化。通过调整这些变化因素，布置方案可能有许多组合，以适应不同的荷载情况。这一点是与钢筋混凝土梁是完全不同的，在钢筋混凝土梁的通常布置中，不是一个统一的矩形截面便是一个统一的T形，而钢筋的位置总是布置得尽量靠底面纤维。

首先考虑先张梁，如图8-7，这里最好采用直线钢索，因为它们在两个台座之间加力比较容易。我们先从图（a）的等截面直梁的直线钢索开始讨论。这样的布置都很简单，但这样一来，就不是很经济的设计了，因为跨中和梁端的要求会产生冲突。通常发生在跨度中央的最大弯矩截面中的钢索，最好尽量放低，以便尽

相可能提供最大力臂而提供最大的内部抵制力矩。当跨度中央的梁自重弯矩M

G

当大时，就可以把c.g.s布置在截面核心范围以下很远的地方，而不致在传递时在顶部纤维中引起拉应力。然而对于梁端截面却有一套完全不同的要求。由于在梁端没有外力矩，因为在最后的时刻，安排钢索要以c.g.s与c.g.c在结束区段一致，如此同样地获得克服压力分配的方法。无论如何，如果张应力在最后不能承受，放置c.g.s.是必需紧排的，而且紧排的不能太远，避免张拉应力超过应力允许值。

图8-7布局预应力梁

同时满足跨中和梁端两种截面的布局需求这是不可能的，举例来说，如（a），如果c.g.s.全都放在核心下界处，那么这对梁端截面来说，已经是容许的最低点，面对跨中截面来说，则还没有达到足够大的力矩臂来提供令人满意的内部抵抗力矩。如果c.g.s.紧排在下面位置，在中跨处的抵抗力就可以达到要求了，但是最后压力分配将不太容易，此外，过大的反挠度也可能导致这样的布局，由于预应力在整个光纤内受到负面弯曲。尽管有这些不对的地方，但这往往是最简单的布局，特别是一些短跨。

对于直线钢索等截面的混凝土梁，有可能获得比（a）更理想的布置，只要变化一下梁的底面形状，如在图8-7里的（b）和（c）;（b）中的底面是折线的，而（c）中则是弧线的。对于这两种布置，对c.g.s.在跨中可以尽量放在低的位置，而在两端可以保持c.g.s不变，如果梁的底面可以任意改动，这样就有可能获得最适合于荷载情况的曲线。举例来说，一个抛物线底面最适合于匀布荷载。虽然这两个布置有效地抵抗应力分布，但是有三个缺点，首先，在（a）处模板要更加复杂；第二，由于建筑或功能的原因，弧形或折线形的底面往往不切合实用；第三，它们在长线法预应力台座上都很难生产出来。

只要有可能变化混凝土梁的顶面，那么就可以有利地采用图8-7(d），（e）那样的布置方案。这样在最需要高度的跨中具有良好的高度，而且在梁端截面可以得到一个共轴的或者近乎共轴的预加应力。因为高度在梁端截面减少，所以一定要经常检查。例如（d）,也应该注意危险截面可能不在跨中，宁可布置在一些远离它的点，在最大值附近高度略微有点降低。梁（d）在模板方面要比（e）

项中具有弧线形顶面的梁简单。

美国的大多数先张预制工厂沿张拉台座埋设有锚头，以便于先张法梁的力筋也可以折曲，如图8-7的（f）、（g）。倘若梁必须是等截面的直梁，而且倘若梁自重的确大得有必要作这种额外花费的弯曲的话，那么这样做也可能是经济弯矩M

G

的。不过必须设法减少力筋的弯曲所引起的预应力的摩擦损失。例如，在末端就先张拉，然后再受拉弯曲。

显然，从上述讨论中，许多布置都是可能的。只有一些基本的形式在这方面介绍了，变化的组合需要自行设计。正确的布置结构将取决于当地的条件和实际需求以及理论上的思考。

图8-8使钢筋后张的梁的布局

但是，对于适筋梁，像图8-8，没有必要保持弯矩包络图是直线，因为稍微弯曲或弧线形的力筋同直线力筋一样可以轻松张拉。因此，在等截面直梁中，力筋往往弯曲，例如在图8-8.(a)处。把力筋弯曲将会允许c.g.s.在梁两端和跨中以及其他各点的截面中都获得有利的位置。

只要不要求用直线的底面，那么就常常可以采用如图8-8(b）所示的把弧线形或折曲的力筋配合弧线或折线底面一同使用。这样可以使力筋弯曲得小些，从而降低摩擦力。弧线的或折曲的钢索也可以配合变高度梁使用。如在（c）处。有时发现同时使用直线的和弧线的力筋颇为有利，如图（d）所示。

沿长度方向改变钢筋面积的布置方案偶尔也是可取的。这样的梁必须经过专门设计，而它所必须用到的细节构造却可能抵消掉所节省的钢材。在图8-8（e）中，一些钢索被向上弯曲而且布置在最高的边缘。在(f)处，一些钢索在底部的边缘中被省略。这些布置方案虽然可以节省一些钢材，不过除了像用在承受重荷载的很长跨度的梁上那样能节约大量钢材的情况之外，可能不值得的采用。

四、指导教师意见

签名＿＿＿＿＿

2014年3月1日