钢筋混凝土框架结构设计土木工程开题报告

钢筋混凝土框架结构设计土木工程开题报告本文简介：毕业设计（论文）开题报告1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文献综述一.研究背景在钢筋混凝土建筑中，框架结构是一种常用的结构形式，具有传力明确、结构布置灵活、抗震性和整体性好的优点，前已被广泛地应用于各类多层的工业与民用建筑中。钢筋混凝土框架结构

钢筋混凝土框架结构设计土木工程开题报告本文内容：

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1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文

献

综

述

一.研究背景

在钢筋混凝土建筑中，框架结构是一种常用的结构形式，具有传力明确、结构布置灵活、抗震性和整体性好的优点，前已被广泛地应用于各类多层的工业与民用建筑中。钢筋混凝土框架结构是由楼板、梁、柱及基础几种承重构件组成的，由主梁、柱与基础构成平面框架，各平面框架再由连续梁连接起来而形成的空间结构体系。在合理的高度和层数的情况下，框架结构能够提供较大的建筑空间，其平面布置灵活，可适合多种工艺与使用功能的要求。

1、研究现状

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。

2、结构优缺点

钢筋混凝土框架结构的主要优点：空间分隔灵活，自重轻，节省材料；具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构；框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期；采用现浇混凝土框架时，结构的整体性、刚度较好，设计处理好也能达到较好的抗震效果，而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。

钢筋混凝土框架结构的缺点为：框架节点应力集中显著；框架结构的侧向刚度小，属柔性结构框架，在强烈地震作用下，结构所产生水平位移较大，易造成严重的非结构性破坏，适用于非抗震设计；钢材和水泥用量较大，构件的总数量多，吊装次数多，接头工作量大，工序多，浪费人力，施工受季节、环境影响较大；不适宜建造高层建筑。

3、适用范围

框架是由梁柱构成的杆系结构，其承载力和刚度都较低，特别是水平方向的（即使可以考虑现浇楼面与梁共同工作以提高楼面水平刚度，但也是有限的），它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，其总体水平位移上大下小，但相对于各楼层而言，层间变形上小下大，设计时如何提高框架的抗侧刚度及控制好结构侧移为重要因素，对于钢筋混凝土框架，当高度大、层数相当多时，结构底部各层不但柱的轴力很大，而且梁和柱由水平荷载所产生的弯矩和整体的侧移亦显著增加，从而导致截面尺寸和配筋增大，对建筑平面布置和空间处理，就可能带来困难，影响建筑空间的合理使用，在材料消耗和造价方面，也趋于不合理，故一般适用于建造不超过15层的房屋。

4发展趋势

进入当代社会，随着经济的快速发展，人们对办公楼的要求也越来越高，使得传统的木质、砖混结构的办公楼已不能满足现代办公的需求。而钢筋混凝土框架结构的出现则突破了这些局限性:

一方面，框架结构以梁柱承重的特点使平面布置更加灵活；

另一方面，梁柱本身结构类型和布置位置也可以灵活选定，比如柱子可以选用L型、T

型、十字型等类型，如此可以使整个立面更加富于变化；再则，通过合理设计，框架结构可以做成延性框架，延性框架的抗震性能好，可承受较大侧向变形。因此，钢筋混凝土框架结构在多、高层办公楼中得到了广泛的使用。

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。

二、工程概况和设计基本资料

1、工程概况：

淮阴卫生高等职业技术学校新校区实训楼①工程，位于市高教园区长江路以南、天津路以西、规划支路以北，工程类型为房屋建筑工程，结构类型为框架结构

，拟建建筑物建筑面积3000㎡左右，框架结构四层，其中首层层高为4.2m左右，其余各层层高为3.9m左右。

2、设计基本原始资料：

本设计为钢筋混凝土框架结构，结构安全等级为二级。

1、基本风压：0.40KN/m2；

2、基本雪压：0.40

KN/m2；

3、楼面活载：按《建筑结构荷载规范》GB5009-2012采用；

4、抗震设防烈度为7度（0.10g），地震分组第二组；

5、工程地质资料：该场地土属于Ⅱ类场地土。

序号

岩石名称

厚度（m）

fak(kPa)

1

素填土

1.5

0

2

粉土

3.5

150

3

粘土

0.5

240

4

粉土

3.8

200

三、目前框架结构设计所用的方法和适用条件

在多数情况下，框架结构可以简化为平面结构进行内力分析，在纵向和和横向都分别由若干榀框架承受竖向荷载和水平荷载。框架是典型的杆件体系，《结构力学》已经比较详细地介绍了超定刚架（框架）内力和位移计算方法。比较精确的手算方法有：全框架力矩分配法、无剪力分配法、迭代法等。在实际用中已多被更精确、更省人力的计算机程序分析—杆件有限元方法所代替。

竖向荷载作用：

多层多跨框架在一般竖向荷载作用下，侧移较小，可作为无侧移框架按力矩分配法进行内力分析。在近似方法中，可将多层简化为单层框架，既分层作力矩分配计算。分层计算所得梁弯矩即为最后弯矩，但必须将上下两层所得同一柱子的内力叠加，才能得到柱的内力。这样由分层法计算所得出的框架结点处的弯矩之和常常不等于零。这是由于分层计算单元与实际结构不符带来的误差。若提高精度。可对节点，特别是边节点不平横弯矩再做一次分配，予以修正。

水平荷载作用：

风或地震对框架结构的水平作用，一般都可以简化为作用于框架节点上的水平力。

用反弯点法来近似计算。它首先假定梁柱之间的线刚度之比无穷大，其次又假定柱的反弯点高度为定值，使框架结构在侧向荷载作用下的内力计算大为简化。但这样也带来了一定的误差，首先是当梁柱线刚度较为接近时，特别是在高层框架结构或抗震设计时，梁的线刚度可能小于柱的线刚度，框架节点对柱的约束应为弹性支承。柱的侧向刚度不仅与柱的线刚度和层高有关，而且还与梁的线刚度等因数有关。为此做出了改进，称为改进反弯点法，有称D值法。它对柱的侧向刚度和反弯点高度的计算作了改进和修正。

竖向活荷载的最不利位置：

考虑活荷载最不利布置有分跨计算组合法、最不利荷载位置法、分层组合法和满布荷载法等四种方法。

1、

分跨计算组合法是将活荷载逐层逐跨单独地作用在结构上，分别计算出整个结构的内力。其工作量大，但过程简单，宜运用电脑进行内力组合。

2、

最不利荷载位置法是为了求某一指定截面的最不利内力，可以根据影响线方法，直接确定产生此最不利内力的活荷载布置。

3、

分层组合法是以分层法为依据的，比较简单。

4、

满布荷载法，在活荷载产生的内力远小于恒荷载及水平荷载所产生的内力时，可不考虑活荷载的最不利布置。但求得的梁的跨中弯矩比最不利荷载位置法的计算结果要小，因此对梁跨中弯矩应乘以1.1～1.2的系数予以增大。

内力组合：

控制截面：

框架柱的弯矩、轴力和剪力沿柱高是线性变化的，因此可取各层柱上下端截面作为控制截面。对于框架梁，在水平力和竖向力共同作用下，剪力沿梁轴线呈线性变化，弯矩则呈抛物线形变化（指竖向分布荷载），因此，除取梁的两端为控制截面外，还应在跨间取最大正弯矩的截面为控制截面。为了方便，不在用极值的方法确定最大正弯矩控制截面。

荷载组合：

要找出哪几种荷载同时作用时才是最不利的，为此要考虑可能出现的荷载组合情况

另一方面几种活荷载同时作用又同时达到设计值的可能性毕竟不大，因此要考虑活荷载

组合值系数。

内力组合：

控制截面的内力种类有轴力N、弯矩W、剪力V。对同一控制截面一般可考虑以下四种内力组合：

（1）+Mmax及相应的N和V

（2）-Mmax及相应的N和V

（3）

Nmax及相应的M和V

（4）

Nmax及相应的M和V

内力组合又分一般荷载组合和地震荷载组合。

板：

按弹性理论进行内力计算，板厚及其各种构造要求按规范要求设计。

基础：根据地质条件和上部结构进行设计。其中条形基础内力计算采用倒梁法计算，

按地基承载力确定基础底面尺寸；按受冲切承载力确定基础高度和变阶处的高度；按础

受弯承载力计算底板配筋。

各种构造按相应的设计规范要求设计。

四.研究价值与意义

由于框架结构具有空间大、平面布局灵活多样的特点，满足了人们不断追求使用个性化的要求。随着社会的不断发展和人们物质生活水平的提高，框架结构(住宅、公共建筑)将会得到较大发展。设计多层框架结构，设计人应首先判断结构方案的可行性，对可能碰到的问题，提前采取措施予以解决，并对所有计算结果认真分析，判断，准确无误后方可应用于实际工程。

通过毕业设计，使我有机会熟悉一个设计项目的全过程，将大学期间所学建筑和结构专业知识综合地运用于实际工程设计中，掌握框架结构设计计算的方法，为以后走上工作岗位打下坚实的基础。在设计过程中，我们培养了独立解决问题的意识，进一步熟悉了PKPM、CAD等软件的操作，提高了绘制图纸的能力，并增强了自己的职业责任感以及严谨求实的工作态度。

五、参考文献

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２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

本设计主要研究多层框架的建筑设计、地震作用下的框架结构设计及其基础设计，和了解结构电算过程、运用软件进行结构设计。

建筑设计包括建筑总平面及建筑平面简图、立面图、剖面图和节点祥图。建筑设计要满足建筑使用功能和外观要求。

框架结构设计包括结构布置，构件截面尺寸的选择及其材料标号的选择，基础形式的选择等。

通过结构内力计算来确定各种杆件截面尺寸和配筋设计。框架柱按实际情况分别采用轴心受压和偏心受压来计算。梁考虑正截面抗弯计算和抗剪计算。基础考虑地质条件和上部结构、荷载条件。

本工程框架结构的竖向荷载计算采用荷载迭代法近似计算。水平荷载包括：风荷载和水平地震作用，计算采用改进反弯点法既D值法来近似计算。

荷载最不利组合考虑一般荷载组合和地震作用下的荷载组合

。

对于框架结构一般最不利组合（不考虑地震作用）：

（1）

恒+任一活荷载

（2）

恒+0.9（使用活荷载+风荷载）

考虑地震作用下荷载最不利组合：S=ψG*SGK

+ψEh*Sehk

控制截面：框架梁的控制截面是支座面和跨中截面，支座截面一般由受弯和受剪承载力控制，跨中由受弯承载力控制。梁支座截面的最不利位置在柱边。对于框架柱控制截面在上下端由弯矩和轴力控制。

根据本工程的地质和上部结构和荷载综合考虑采用条形基础。基础、内力计算采用

倒梁法，控制截面和构造按规范要求设计。

其他结构和构造按其规范要求设计。

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指导教师意见：

1．对“文献综述”的评语：

2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：

指导教师：*年*月*日

所在专业审查意见：

负责人：*年*月*日