框架结构文献综述

#毕业#()过程管理材料 目  录 1．任务书 2．开题报告 3．开题报告论证记录 4．文献综述 5．中期检查表 6．指导教师评语表 7．评阅教师评阅表 8．答辩记录表 9．答辩成绩表 10．本科毕业论文（设计）成绩评定表 11．毕业论文（设计）指导记录 廊坊师范学院本科生毕业论文(设计)开题报告书 土木工程  系      土木工程  专业    2015 届 学生姓名   论文题目   指导教师姓名   技术职称   所属系（部）   研究 方向   课题论证（综述本选题国内外研究动态，说明选题的依据和意义。） 一、国内外研究动态 教学楼是现代教育的服务设施，是学生接受知识的场所，不同于其他文化性、商业性建筑。教学楼设计的以人为本，能塑造更加优美的室外环境，符合人的生活轨迹，教学楼设计功能合理性，让学生在其中更加方便、安全、卫生、舒适地生活和学习。在当今讲究和谐的社会中，校园环境规划的合理设计能突出本地色彩，反映其独特的地域文化和教育环境，同时校外环境与校园环境协调统一，这样既能给学生一种美感，也能使学生潜在地产生一种进取的心态，这对我们国家综合国力的加强是具有重要意义的。教学楼是一个学校形象的重要代表，也是我们非常熟悉的建筑物，教学楼的艺术美更符合现代人的需求，此外还必须有较高的实用性、经济性。教学楼具有价格较高，品类较多、选择性较强，安全要求比较高的特点。教学楼在中国的发展趋势将表现为：更加细分和规范，规模越来越大，资金来源越来越广，先进的教学设施包括试验中心、艺术教育中心、多媒体中心、俱乐部中心、图书中心、体育运动中心和学生服务中心。现代教学楼越发趋于将各类设施（不同实用功能的房间）统一于一体。这就给设计与规划带来更进一步的探究与挑战，也促进了建筑事业的进一步发展。随着我国的建筑法规的健全，对教学楼的规管力度的加大，教学楼的安全性能会得到保证在设计中，认真贯砌“适用、安全、经济、美观”的设计原则。 二、选题依据 学校建筑的各项建筑指标都比较高，如防火等级，抗震设防裂度，还有结构构造方面等。所以选用选择《三河县某实验中学教学楼设计》这个题目，能更好地理解和运用大学四年中所学知识。 框架结构建筑的空间分隔灵活，自重轻，有利于抗震，节省材料；可以较灵活地配合建筑平面布置，利于安排需要较大空间的建筑结构；采用结构的房屋墙体不承重，仅起到围护和分隔作用，一般用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、空心砖或多孔砖、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材等材料砌筑或装配而成， 空间分隔灵活，自重轻，有利于抗震，节省材料；框架结构的梁、柱构件易于化、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。因此，现代学校主体大都采用框架结构，或框架剪力墙结构。材料上多用钢筋混凝土，局部采用钢结构，以满足承受自重、活荷载以及实验器材和办公用具荷载，并保证具有足够的强度和稳定性要求。 随着现在能源的日益紧缺，建筑作为能源消耗大户，也应充分考虑环保要求。框架结构内部可用轻型材料分隔，许多轻型、隔热、隔音材料不断出现，绿色建材不断涌现。为减轻结构自重，现代框架结构内部填充墙多采用加气砼砌块，外墙多采用非承重黏土空心砖。学校建筑中多采用新型、环保技术和材料，以减少对能源的消耗，最大限度的节约能源，建设生态绿色校园，遵循经济、环境、绿色的有机结合。 综上所述，此次设计采用钢筋混凝土框架结构。 三、选题意义 此次设计是一个总结性的教学环节，是全面系统地融汇所学理论知识和专业技能并运用于解决实际问题的过程。设计过程中运用大学期间学到的各项知识，并利用CAD、天正、PKPM等相关软件进行机算，并手算其中部分框架，并用计算机进行验算。通过这个过程不仅能学到设计相关的知识，发现自身的不足，还能了解框架结构的特点和设计方法等，使对建筑结构有了更深一层的了解。 设计（研究的基本内容，拟解决的主要问题，研究步骤、方法及措施。） 一、主要设计内容 整个设计分为建筑设计、结构设计和地基基础设计三部分。 （一）建筑设计 根据设计任务书要求完成建筑平面、剖面及立面设计；根据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，立面外观，侧面外观，单层平面尺寸；由功能分区的相关原则初步确定建筑物各部分的功能，最终初步确定出建筑设计部分的轮廓。 建筑平面、剖面及立面设计要求。 1．平面设计 合理确定平面柱网尺寸；布置房间；确定楼（电）梯数量、位置及形式；满足室内采光、通风要求。 2．剖面设计 确定合理层高；给出楼（地）面、屋面、墙身工程做法。 3．立面设计 建筑风格、造型应富有创意，有时代感。 建筑施工图设计包括：总平面图，底层平面图，标准层平面图，正立面和侧立面图，剖面图，各节点详图及简要说明；框架结构模板布置图、配筋图；主体部分基础平面及基础模板配筋图。 （二）结构设计 根据建筑设计方案及设计原始资料，选择结构体系，布置结构构件，进行结构内力分析，确定构件配筋，绘制结构施工图。主要内容如下。 1．根据房屋基本情况确定结构设计基本参数。 2．进行结构平面布置。 3．结构部分包括确定结构方案和结构布置，绘制施工平面图等。 4．整理计算书，绘制结构施工图。 （三）地基基础设计 基础设计主要内容如下。 1．根据建筑层数、单柱极限荷载及地质条件确定基础类型。 2．结合工程地质条件、地下水影响、相邻基础的影响、底下沟管的影响和地基土冻胀和融陷的影响，确定基础的埋置深度。 3．根据地基承载力与荷载计算基底面积，并进行软弱下卧层验算。 4．地基变形验算、抗震验算。 5．基础剖面设计与结构计算。 （1）按冲切强度要求，设计底板高度。 （2）根据柱边或变阶处的弯矩值进行底板配筋计算。 在上述设计内容中，要重点注意下列问题。 1．结构设计过程中，在对框架计算时必须手算其中的一个结构单元，包括基础详图，各类的配筋图等等，其中的复杂程度都将是毕业设计中一个极大的考验。 2．施工图绘制过程中，对各类规范的了解都需要在毕业设计过程中慢慢的学习。 3．计算机绘图的能力在毕业设计中有待检验设计。 二、研究的方法及步骤 框架是典型的杆件体系，近似计算的方法很多，工程中最实用的是力矩分配法和D值法，前者多用于竖向作用下求解，后者用于水平作用下求解。 这些方法的都是忽略粱、柱轴向变形及剪切变形，认为杆件为等截面（等刚度），以杆件轴线作为框架计算轴线，而且因为在竖向荷载下结构的侧移很小，因此在做竖向荷载下计算时，假定结构无侧移。 结合上述研究内容，采用如下步骤进行。 1．结构平面布置 根据建筑使用功能要求，确定承重框架方向并进行柱、梁、板的布置；结合抗震要求确定结构平面及竖向布置（考虑平面形心与质心位置、高宽比限值、竖向刚度变化等）；确定是否设温度伸缩缝、沉降缝及是否将其作为防震缝等。 2．确定计算简图 估算梁、柱截面尺寸；确定柱计算长度，梁计算跨度；确定梁、柱截面形状；荷载计算包括竖向荷载（恒荷载、活荷载）和水平荷载（风荷载、地震作用）；计算梁、柱线刚度、抗侧刚度、刚度分配系数。 3．选取计算单元（具有代表性的框架），手算一榀承重框架，并用计算机复核。 4．内力计算 竖向荷载作用下的内力计算：恒荷载作用下，采用分层法；活荷载作用下，采用满布方法考虑；水平荷载作用下的内力计算：风荷载及地震作用下均采用修正反弯点法。 5．荷载组合、内力组合 求出各构件控制截面的最不利内力以进行构件的设计。 6．框架梁、柱截面设计 结合构造要求，由控制截面的控制内力进行构件的截面设计；按 “强节点”要求验算节点承载力；正确给出节点区的钢筋锚固与接长长度。 7．抗震变形验算 进行风载及地震作用下的框架侧移限值验算；利用计算机分析结果，校核手算平面框架计算结果。 8．利用PMCAD程序建立结构平面，通过TAT8、SAT8程序进行结构空间分析。 9．采用TAT8、SAT8软件计算结构内力、配筋，进行施工图绘制（平法）。 10．楼梯的设计计算（选择一部楼梯进行设计计算）。 11．独立基础设计 确定基础底面尺寸、基础高度，进行抗冲切验算、抗弯计算，确定基础配筋。 在整个毕业设计的过程中，需要运用理性知识去把握整个建筑的处理，这其中就包括建筑外观和结构两个方面。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。 一、进度 根据设计内容，计划安排如下。 进度计划表 序号 设计内容 时间 1 方案图绘制，开始结构计算准备工作 2011.11.15~12.16 2 结构设计计算，完成计算书 2012.3. 16~3.23 3 建筑、结构施工图绘制 2012.3.23~4.6 4 材料整理 2012.4.6~4.13 5 资料整理修改 2012.4.13~4.20 6 答辩 待定       二、参考文献 [1] 同济大学,西安建筑科技大学,东南大学等. 房屋建筑学(第三版)[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2006 2. [2] 东南大学,同济大学,天津大学. 混凝土建筑结构设计[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2006.2. [3] 杨志勇. 土木工程专业毕业设计手册(第二版)[M]. 武汉:武汉理工大学出版社,2008. 4. [4] 梁兴文,史安轩. 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（第10分册）[M]. 中国建筑工业出版社,1998. [6] 一级注册建筑师考试辅导教材（第四分册）[M]. 中国建筑工业出版社,2010. [7] 严士超. 砼异形柱结构技术规程理解与应用[M]. 中国建筑工业出版社,2007. [8] 建筑结构设计资料集[M]. 中国建筑工业出版社,2010. [9] 张叙. 常用建筑结构节点设计施工详细图集[M]. 中国建筑工业出版社,2002. [10] 郭仁俊. 高等学校土木工程专业毕业设计指导书[M]. 中国建筑工业出版社,2004. [11] 国振喜. 建筑结构构造规定及图例[M]. 中国建筑工业出版社,2004. [12] 郭秉山. 建筑结构工程师手册[M]. 中国建筑工业出版社,2002. [13] 徐建. 二级注册结构工程师专业考试复习教程（第六版）[M]. 中国建筑工业出版社,2011. 指导教师意见： 指导教师签字： 年    月    日                 毕 业 设 计（论 文）文 献 综 述 一、混凝土的历史及现状 混凝土结构使用历史较长，它在性能及材料来源等方面有许多自身优点，发展速度很快，应用也最广泛，已从工业与民用建筑，交通设施转到了近海工程和海底工程等。我国应用混凝土的时间比较短，但目前钢筋混凝土结构在我国发展势头非常好，所以深入了解混凝土的性能非常有必要。 在混凝土结构施工过程中，施工技术的改进起了很大作用。预应力技术的发明使混凝土结构的跨度大大曾加，滑模施工方法的发明使高耸结构和贮仓、水池等持种结构的施工进度大大加快。泵送混凝土技术的出现使高层建筑、大跨桥梁可以方便地整体浇注。蒸汽养护使预制构件成品出厂时间大为缩短。 在模板方面，除了目前使用的木模板、钢模板、硬塑料模板外，今后向多功能发展，在钢筋的绑扎成型方面，正在大力发展各种钢筋成型机械及绑扎机具，以减少大量的手工操作。 对于混凝土大家已不陌生，从摩天大楼到地下商场，混凝土已经溶入我们方方面面的生活。它的应用范围也越来越广泛，而钢筋混凝土框架结构已成为中高屋建筑的首选。 二、钢筋混凝土框架结构构成 钢筋混凝土框架是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成的。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形成空间结构体系。钢筋混凝土框架结构在地震、风荷载等作用下需设计成延性结构，以便很好地吸收和耗散能量，保证结构具有足够的抵抗变形能力，确保结构安全。高层建筑采用框架结构体系时，框架梁应纵横向布置，形成双向抗侧力构件，使之具有较强的空间整体性，以承受任意方向的侧向力。框架结构具有建筑平面布置灵活、造型活泼等优点，可以形成较大的使用空间，易于满足多功能的使用要求。在结构受力性能方面，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。 三、钢筋混凝土框架现状 钢筋混凝土框架并不是停步不前的，它在日新月异的今天也是在不断的完善和发展。 钢筋混凝土异形柱框架结构是近年来推广使用的一种新型结构体系，其抗震性能一直被人们所关注。研究异形柱框架结构的抗震性能及设计方法，有重要的理论意义和实用价值。目前国内外研究者对异形柱构件抗震性能的试验研究较为深入，对异形柱框架结构的试验研究则相对较少；对异形柱框架结构基于力的设计方法的研究较多，对基于位移的抗震设计方法的研究则尚属空白，而后者代表了未来结构抗震设计的发展方向。 除了钢筋土异形柱框架结构的研究，目前钢管混凝土结构方面的研究也很热门，而钢管混凝土结构的研究多集中于基本构件的力学行为，较好开展钢管混凝土框架结构工作性能的研究。对钢管混凝土框架结构的抗震性能进行试验与理论研究，会对工程产生实践和理论指导意义。钢管混凝土框架结构抗震性能的试验研究,基于现有规范相关规定，设计的钢管混凝土框架在低周反复荷载下能形成梁铰破坏机制。其变形能力、承载能力、延性、耗能能力等受力性能均满足抗震要求。框架模型的有效延性系数达到7.54，远大于一般延性框架延性系数的要求。基于钢管混凝土柱抗弯刚度研究成果，应用“D”值法的基本原理，计算钢管混凝土框架结构的水平侧移，与试验测试值符合较好。 四、钢筋混凝土框架结构特点设计优化及步骤 （一）钢筋混凝土框架结构特点设计优化 1、钢筋混凝土框架结构属于具有多个多余约束的超静定结构，其荷载效应不仅与外荷载大小有关，还与结构构件的材料特征、几何构造特征有关。 2、钢筋混凝土框架结构的分部优化设计，即是在结构整体内力分析完成后，根据梁柱各构件的控制内力进行截面优化设计，确定满足荷载效应水平要求的各结构构件的几何特征和配筋量的优化结果，由此导致原结构的几何特征和荷载特征发生变化，优化结构在现荷载作用下内力分布特征发生变化，各构件控制截面上的控制内力也发生相应变化，据此再进行新一轮的优化设计，因此框架结构的分部优化设计实际上是一个迭代、渐进的寻优过程。计算结果虽不总能等价于整体优化设计结果，但通常能给出工程实用的满意结果。 （二）钢筋混凝土框架结构设计优化步骤 钢筋混凝土框架结构的分部优化设计方法的具体步骤为。 1、初始选型 根据结构平面、立面布置及建筑物设计使用功能，分析结构所受的竖向荷载和水平荷载及其传力路线，并考虑施工因素，归并框架梁、柱的类型、初选梁柱的几何尺寸。 2、结构分析 按照结构的实际几何构造特征，计算结构所受竖向荷载及水平荷载，对钢筋混凝土结构进行空间内力分析。根据结构分析结果，将截面尺寸相同的构件的控制截面内力，根据其大小进行分类，并确定每一类构件的设计控制内力。 3、截面优化设计 针对每一种梁柱构件的控制内力进行优化设计，得出优化约束条件下的结构几何构造特征和配筋特征的优化设计结果，从而构成新的优化意义上的设计结构。 4、收敛性判断 在工程精度意义上选取一个较小的数值，作为检验结构收敛性的条件，进行收敛性判断。若优化结构与原结构基本一致，则认为优化结构是收敛的，可以转入下一步的可行性判断，否则重新进行结构分析、优化设计。 5、可行性判断 对优化设计结果进行一次内力分析，检验其可用性。若整体分析能够满足工程设计要求，则可按此方案进行配筋和构造处理，作为最终的优化设计结果。否则需根据工程经验和结构内力分析结果进行局部调整，直到方案可用为止。 五、钢筋混凝土框架的缺点 上述虽然指出了钢筋混凝土框架的结构以及计算上的优点，但是也有着很多至今还无法克服的缺点。 1、框架节点应力集中显著。 2、不宜建造高层建筑。 3、整体侧向刚度较小，在强烈地震作用下侧向变形较大，容易使填充墙产生裂缝，并引起建筑装修、玻璃幕墙等非结构构件的破坏。不仅地震中危及人身安全和财产损失，而且震后的修复工作和费用也很大。 4、框架节点应力集中显著。 六、结束语 在土木工程的发展过程中，无论是框架还是其它结构，理论是必不可少的，但是实践也是很重要的，工程实践经验常先行于理论，实践常显示出未能预见的新因素，触发新理论的研究和发展。至今不少工程问题的处理，在很大程度上仍然依靠实践经验，这也是这次设计的主要目的：活在当下，展望未来。不但要了解混凝土的历史特点，也要了解框架结构的优势和不足，以及发展的现状和未来趋势。不仅要认真完成这次设计，更要为未来的工作定下方向和目标。 参考文献 [1] 曹长龙. 多层钢筋混凝土框架结构设计探讨[J]. 工程与建设, 2009,23(1):70-72. 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