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1. 研究目的与意义(文献综述)
目的及意义:作为大学四年学习生涯中最后的一个环节的毕业设计,既是象征着本科学习的结束的象征,也是学校对我们四年学习成果的考核。这次考核不单单是某一项的考核,而是对四年间学习的所有内容的综合考核,是结合工程实践,培养学生独立工作能力的重要步骤,更是从理论到实践的过渡。通过查阅各种工程规范和建筑实例,根据任务书中给出的设计任务和各种参数,运用自己学过的知识,独立自主的完成毕业设计,为自己大学四年的学习画上一个圆满的句号。
国内外研究现状:当今世界发展日新月异,城市寸土寸金,高层办公楼在土地资源紧张的大城市具有实用价值和经济效益,办公楼已经向高层化迈进,可层数多了每层的面积也就不可避免的要缩小。如何在较小的面积里设计出功能设施齐全的办公环境便是现在最大的挑战。传统的办公楼设计早已无法满足人们对多样化、综合化、智能化办公的要求,所以对传统办公楼设计的改革迫在眉睫。先进的办公楼设计更趋向于分区化,分为办公区、会议区和员工休息区三大区。同时房间也不仅仅只有办公室和会议室这几种,接待室、档案室、阅览室、设计绘图室、打字室、文印室、会客室等等。
2. 研究的基本内容与方案
| 基本内容: 进行六安市万科办公大楼设计,总计五层,一层层高4.2米,其它层高3.3米,钢结构或混凝土框架结构,建筑面积4500平方米。要求办公楼内设资料室、档案室,可容纳40人的会议室,每层均设卫生间。屋面为上人保温隔热屋面。楼面、屋面采用现浇板。建筑材料做到就地取材。
目标: 根据实际任务书的要求,进行建筑和结构的设计,最终拿出符合任务要求、满足规范和国家标准的图纸和计算书。
拟采用的技术方案及措施: 确定建筑方案: (1).满足建筑功能要求:设计办公楼,首先要考虑满足办公生活的要求,办公室布置合理,采光通风良好,同时还要合理安排大厅、卫生间、楼梯等空间布局,以及考虑防火等安全措施. (2).采用合理的技术措施:正确选用建筑材料,根据建筑空间组合的特点,选择合理的结构、施工方案,使房屋坚固耐久,建造方便. (3).具有良好的经济效果:建造房屋是一个复杂的物质生产过程,需要大量人力、物力和资金,在房屋的设计和建造中, |
| 要因地制宜、就地取材,尽量做到节省劳动力,节约建筑材料和资金。 (4).考虑建筑美观要求:建筑物是社会的物质和文化财富,它在满足使用要求的同时,还需要考虑人们对建筑物美观方面的要求,考虑建筑物所赋予人们在精神上的感受。 (5).符合总体规划要求:单体建筑是总体规划中的组成部分,单体建筑应符合总体规划提出的要求。
确定结构方案: 结构型式包括:混合结构、框架结构、筒体结构、剪力墙结构 (1).混合结构: 优点:施工简单,就地取材,造价低,用钢量少。 缺点:整体性能差,很难满足大空间的要求,高层比较困难。 (2).框架结构: 优点:整体性能好,满足大空间要求,耐久性好。 缺点:用钢量大,造价高。 其中框架结构又包括:装配式框架、装配整体式及现浇式。 ① 装配式框架结构: 优点:工期短,施工快。 |
| 缺点:对结点要求高(需焊接,用钢量大) ② 装配整体式: 优点:结点简单,焊接少,用钢量少,抗震整体性较好。 缺点:工序多,工期长。 ③ 现浇式: 优点:整体性好,抗震性好,抗震抗冲击性能好,防水性好,对不规则平面的适应性强,容易开洞。 缺点:模板多,工期长。 (3).筒体结构: 优点:抗侧、抗扭刚度及承载力大,建筑材料可得到充分利用。 缺点:工程量大,用钢量多。 (4).剪力墙结构: 优点:整体性好,承载力及侧向刚度大。 缺点:剪力墙结构平面布置不灵活,空间局限结构自重大。
经过以上分析及办公楼实际承载需求和经济适用的需要,我决定采用现浇式框架结构体系。现浇式框架结构具有传力明确、结构布置灵活,可以较好的配合建筑的平面布置,有利于建筑设计的开展。
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| 完成建筑部分的合理设计之后,接着针对该建筑,进行结构设计。结构设计应该按建设单位要求和设计标准、规范,运用PKPM计算软件进行整体结构的电算,然后再进行整体结构的手算。 PKPM电算流程:该软件辅助建模步骤是:先是进行结构建模,输入梁间荷载后进行楼层组装;接着是对各楼层板厚进行修改和更正以及荷载传递方式;然后是输入楼层恒载和活载;最后是进行计算,显示各柱子梁和楼板配筋图。如果配筋超限,则需重新设定截面尺寸,返回计算,直至满足要求。PKPM计算完之后,就是运用CAD软件绘图及其他计算工具根据PKPM建模计算配筋结果绘制全套基础、梁板柱结构施工图和结构构件计算;这样电算的计算画图部分就完成了。 电算流程图如下: |
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| 手算流程:选取有代表性的一榀框架,对水平荷载(风荷载,地震荷载)采用D值法进行内力计算,对竖向荷载(恒载,活荷载)采用分层法进行内力计算,并进行内力组合和框架配筋设计;对楼梯、基础、有代表性的板进行设计计算。尤其是要考虑抗震规范的要求,进行结构设计计算。 D值法计算步骤: (1).分别计算各层各柱的修正后的侧移刚度系数Dnk (2).将楼层总剪力按同层各柱的Dnk进行分配,得同层各柱的分配剪力Vnk (3).求出各柱的反弯点高度比y ①对于底层,反弯点高度比y = y0 y2 ②对于顶层,反弯点高度比y = y0 y1 y3 ③其它层,反弯点高度比y = y0 y1 y2 y3 (4).据反弯点高度yh ,计算柱端弯矩 (5).根据杆端弯矩,绘出弯矩图。
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| 分层法计算步骤: (1).将多层多跨框架分层:即每层梁与上下柱构成的单层作为计算单元,柱的远端为固定端; (2).各层柱的线刚度乘以折减系数0.9(底层柱除外),楼 层柱弯矩传递系数为1/3,底层柱为1/2; (3).按力矩分配法计算各单元内力; (4).横梁的最后弯矩即分层计算所得弯矩; (5).柱的最后弯矩为上、下两相邻简单刚架柱的弯矩叠加,若节点弯矩不平衡,对节点不平衡弯矩,再作一次分配; (6).画出结构弯矩图。 |
| 手算流程图如下:
框架柱柱下基础设计: (1).选型: 根据框架型式的特点,且无地下室,现选用阶锥形独立基础,根据和在需要挑选合适的钢筋和混凝土等级。 (2).确定基础顶荷载。 (3).确定基底埋置深度。 (4).确定基础基底的尺寸。 (5).确定基础高度。 (6).基础底板配筋计算。
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3. 研究计划与安排
第1周(2.24-3.1)完成毕业实习报告且开始文献翻译。
第2周(3.2-3.8)撰写开题报告且进行文献翻译。
第3周(3.9-3.15)绘制草图与老师交流并绘制完整平面图。
4. 参考文献(12篇以上)
1)龙驭球,包世华 结构力学(上册)(第3版)[m].北京:高等教育出版社,2012.
2)吕西林.高层建筑结构(第3版)[m].武汉:武汉理工大学出版社,2011.
3)沈蒲生,梁兴文.混凝土结构设计原理(第4版)[m].北京:高等教育出版社,2012.
