1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）
一 多高层建筑的特点 多高层建筑设计时应掌握以下诸多方面：结构方案要根据建筑使用功能、房屋高度、地理环境、施工技术条件和材料供应情况、有无抗震设防选择合理的结构类型；竖向荷载、风荷载及地震作用对不同结构体系的受力特点；风荷载、地震作用及竖向荷载的传递途径；结构破坏的机制和过程，以加强结构的关键部位和薄弱环节；建筑结构的整体性，承载力和刚度在平面内及沿高度均匀分布，避免突变和应力集中；预估和控制各类结构及构件塑性铰区可能出现的部位和范围；抗震房屋应设计成具有高延性的耗能结构，并具有多道防线；地基变形对上部结构的影响，地基基础与上部结构协同工作的可能性；各类结构材料的特性及其受温度变化的影响；非结构性部件对主体结构抗震产生的有利和不利影响，要协调布置，并保证与主体结构连接构造的可靠等。 二 框架结构的特点 1.基本概念 (1)框架是由梁和柱刚性连接的骨架结构。 (2)框架结构采用的材料: 1)型钢; 2)钢筋混凝土。 2.框架结构的特点 (1)框架的连接点是刚节点，是一个几何不变体。 (2)在竖向荷载作用下，框架的变形及弯矩图见图2-11。由于梁、柱互相约束，横梁的跨中弯矩比简支梁小。 (3)在水平力作用下，框架的变形及弯矩见图2-12，与排架结构相比，由于梁柱的刚接可提高柱子的抗推刚度，从而框架的水平变形比排架小。 3.框架结构的优点 (1)框架结构所用的钢筋混凝土或型钢有很好的抗压和抗弯能力，因此，可以加大建筑物的空间和高度。 (2)可以减轻建筑物的重量。 (3)有较好的抗震能力。 (4)有较好的延性。 (5)有较好的整体性。 4.框架结构的缺点 因构件截面尺寸不可能太大故承载力和刚度受到一定限制，因此房屋的高度受到限制 三 框架结构布置原则 框架(砼框架)大致分为三类:横向框架，纵向框架，纵横向框架 横向框架:是指在建筑物横向布置框架主梁，纵向布置连系梁;该框架布置有利于提高建筑物的横向抗侧刚度，同时对于采光有利 纵向框架:指在纵向布置框架主梁，所以横梁高度较小，管道布置便利，同时获得了较大的净空 纵横向框架:一般用于预制板铺设楼盖的情况 布置原则:计算方便，传力路径合理，满足建筑的相关使用要求，考虑部分构件的制作工艺 四 框架结构计算分析方法 1．分层法 框架结构在竖向荷载作用下的内力计算可近似地采用分层法。 2．反弯点法： 风或地震对框架结构的水平作用，一般都可简化为作用于框架节点上的水平力，即水平荷载作用下，可以近似的采用反弯点法。 3. D值法： 对反弯点法中柱的侧向刚度和反弯点高度的计算方法作了改进，称为D值法。 五 框架结构截面设计 1.控制截面：以梁的跨中截面作为控制截面 2.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。 六 地基基础设计 柱下独立基础 七 参考文献 [1] 梁兴文，史庆轩主编. 土木工程专业毕业设计指导[M]. 北京: 科学出版社, 2005. [2] 董军, 张伟郁, 顾建平编著. 土木工程专业毕业设计指南－房屋建筑分册[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 2002年3月. [3] 建筑设计资料集编委会编.建筑设计资料集（8）第二版[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 1996. [4] 建筑设计资料集编委会编.建筑设计资料集（9）第二版[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 1997. [5] 建筑结构构造资料集编委会编. 建筑结构构造资料集（上、下）第二版[M].北京: 中国建筑工业出版社, 2009. [6] 徐秀丽主编. 混凝土框架结构设计[M]. 中国建筑工业出版社, 2008. [7] 周果行编著. 房屋结构毕业设计指南[M]. 中国建筑工业出版社, 2004. [8] 杨志勇主编, 土木工程专业毕业没汁手册[M]. 武汉: 武汉理工大学出版杜, 2003. [9] 熊丹安主编. 钢筋混凝土框架结构设计与实例[M]. 武汉: 武汉理工大学出版杜, 2005. [10] [美]艾伦威廉斯著. 钢筋混凝土结构设计-Design of Reinforced Concrete Structures[M]. 中国水利水电出版社, 2002. [11] 金亚春等. 框架结构中现浇板式楼梯震害分析及设计建议[J]. 建筑与结构设计, 2010(8). [12] 张福生等. 框架结构梁柱节点抗震设计及构造问题的分析[J]. 2010年第5期. [13] 杨秀娟, 张永胜. 基于抗震性能的框架结构柱网尺寸优化选择[J]. 山西建筑, 2010年9月. [14] 蒋正跃, 付云松. 钢筋混凝土框架结构延性设计的探讨[J]. 山西建筑, 2010年9月. [15] 吴涛.钢筋混凝土框架结构的延性抗震设计[J]. 有色冶金设计与研究, 2010年8月. 相关课本与规范 [16] 龙驭球、包世华主编. 结构力学Ⅰ-基本教程[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006. [17] 龙驭球、包世华主编. 结构力学Ⅱ-专题教程[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006. [18] 混凝土结构设计规范GB50010-2010 [S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2011． [19] 建筑抗震设计规范GB50011-2010. [S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2010． [20] 建筑地基基础设计规范GB50007-2011 [S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2011. [21] 建筑桩基技术规范JGJ94-2008 [S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2008. |
2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
本设计主要研究多层框架的建筑设计，水平荷载作用下的框架结构设计及基础设计，并了解结构电算过程、运用软件进行结构设计。 本课题研究方法： 一、建筑设计部分 1、建筑体型选择与平面布置 1) 设计原则 建筑是供人使用的有功能作用的空间，同一功能要求和使用目的的建筑可以有多种空间形式，建筑体型一般综合反映内部空间，又在一定程度上反映建筑的性格、历史时期和民族地域特点。高层建筑体型还常常是街道、广场或城市某一个区域的构成中心。鉴于此，高层建筑体型设计应根据现有经济技术水平处理好功能、空间与形式的辨证统一关系，还要处理好与环境的关系，以便在满足功能要求的同时，生根于特定的环境，给人以良好的感觉。 同样，对于建筑造型与平面布置的选择，必须考虑结构因素，以有利于结构受力。平面形状应简单、对称、规则，以减少地震灾害的影响。 2）建筑造型 根据设计原则，本设计采用对称方型结构体系。这种结构体系符合简单、对称、规则的原则。 3）平面布置 本设计在平面上力求平面对称，对称平面易于保证质量中心与刚度中心重合，避免结构在水平力作用下扭转。 2、立面设计 立面设计时首先应推敲各部分总的比例关系，考虑建筑物整体的几个方面的统一，相邻立面的连接与协调，然后着重分析各立面上墙面的处理、门窗的调整和安排，最后对入口、门廊等进一步进行处理。 节奏韵律和虚实对比，是使建筑立面高于表现力的重要设计手法，在建筑立面上，相同构件或门窗作有规律的重复和变化，给人们在视觉上得到类似音乐诗歌中节奏韵律的效果。立面的节奏感在门窗的排列组合、墙面的构件划分中表现得比较突出。 3、剖面设计 剖面设计主要分析建筑物各部分应有的高度，建筑层数、建筑空间的组合利用，以及建筑剖面中的结构、构造关系，建筑物的平面和剖面是紧密联系的。 4、防火设计 1）耐火等级 本工程属二类建筑，其耐火等级不能低于二级。 2）防火设计要点 （1）总平面布局中的消防问题 选址应在交通便捷处，根据城市规划确定的场地位置应有方便的道路通过，要求既靠近干道，便于多层建筑中人群的集散，又便于消防时交通组织和疏散。 (2）疏散设计 发生火灾时，学员往往还在远离地面的多层，将他们全部迅速地疏散到安全地带是防火的重要环节，疏散设计的原则是路线简单明了，便于人们在紧急时进行判断，同时供以室内任何位置向两个方向疏散的可能性。 a.疏散所需时间 从火灾现场退出的时间不应超过2分30秒为宜。通道宽度：按通过人数每100人不少于1m计算。 b.疏散楼、电梯的位置 疏散楼梯是发生火灾时电梯停用的情况下最主要的竖向交通途径，其位置应首先符合安全疏散距离的规定，也应符合人在火灾发生后可能的疏导方向。 本设计中楼梯设置于建筑的两端，可双向疏散。 (3)疏散楼梯间的防火防烟设计 疏散楼梯若只防火不排烟，遇烟气袭人，容易使人窒息。疏散楼梯的避难前室是疏散路线中从水平到竖向的交通枢纽，可缓冲人们的混乱聚集，疏散楼梯的排烟设施要布置于此，其面积不应小于6 ，如与消防电梯合用则不应小于10 。 二、结构设计部分 1.结构形式： 结构是房屋的骨架，是建筑物赖以存在的基础。建筑材料和建筑技术的发展决定着结构型式的发展，而结构型式对建筑的影响最直接最明显。本设计采用框架结构，具有开阔空间、平面布置灵活、便于门窗设置、体型规则、刚度均匀。但抗侧度刚度小，侧向变形大，非结构构件在地震作用下破坏严重，因此建筑物高度应在15层以下，本结构高度为5层，高宽比L/B＜5，平面结构均匀对称，楼屋面板采用现浇钢筋混凝土板，整体性好，填充墙体采用加气混凝土砌块。 2.柱网布置： 柱网布置应满足使用功能的要求，还要满足建筑平面的要求，力求做到柱网平面简单规则，受力合理，同时施工方便。本设计中柱网采用7.8m6.9m，符合经济要求。若柱网间距过大，则梁截面尺寸加大，自重也加大，提高了整体工程的造价。 3．结构计算的步骤 结构计算，一般应首先验算控制性尺寸是否满足要求，在有抗震要求的地区，地震时的侧移刚度往往是主要控制因素。计算时一般是先整体，后局部。 （1） 结构布置及结构计算简图的确定 1）确定结构平面布置，选取计算单元； 2）进行PKPM电算，验算结构布置是否合理可行。 3）估算梁柱截面尺寸； 4）确定结构计算简图，跨度的取值，梁的线刚度 （2） 荷载的计算 1）恒载：①荷载统计计算；②画出在恒载作用下的计算简图； 2）楼（屋）面活荷载：①荷载统计计算；②画出在楼（屋）面活载作用下计算简图； 3）风荷载（水平荷载）：①荷载计算；②画出在风荷载作用下的计算简图；③风荷载作用下的侧移验算； 4）水平地震作用：①选取计算单元；②确定各楼层重力荷载代表值；③确定梁、柱线刚度；④确定框架柱的侧移刚度D值；⑤确定框架的自振周期T值；⑥计算水平地震作用下的标准值；⑦画出水平地震作用下的计算简图；⑧进行水平地震作用下的侧移验算。 （3） 结构内力计算 1）恒载：①计算方法：分层法，弯矩二次分配法；②画出弯矩图，剪力图和柱子的轴力图；③进行弯矩调幅； 2）楼（屋）面活荷载； 3）风荷载：D值法； （4）结构内力组合 1）选择内力组合方式； 2）确定最不利内力类型及控制截面。 （5）截面设计和配筋计算 1）框架梁：①正截面受弯承载力计算；②斜截面受剪承载力计算；③裂缝宽度验算； 2）框架柱：①正截面偏心（或轴心）受压承载力计算；②斜截面受剪承载力计算；③裂缝宽度验算；④确定框架梁、柱的配筋并满足构造要求。 4. 抗震设计 根据抗震设计规范，框架结构7度设防，高度18.600m，小于等于35 m，抗震等级为三级。 主体承重结构按规范要求进行承载力和变形计算，并按规范要求在填充墙中放置构造柱，对框架梁柱端进行箍筋加密。 5. 基础设计 （1）场地情况 本旅馆建筑场地平坦，无障碍物，经地质文物勘察，地质良好，地下无古代建筑。 （2）基础 基础的设计不仅要使基础在内力或其它因素作用下本身应具有足够的强度、刚度和耐久性外，还要满足地基的设计要求，使地基具有足够的强度和稳定性，并不产生过大的沉降或不均匀沉降。由地基情况及结构形式，该旅馆的基础采用柱下独立基础。 |
