• WAP手机版 RSS订阅 加入收藏  设为首页
土木工程论文

土木工程专业毕业设计论文

时间:2013/12/22 21:01:58  作者:60论文网  来源:www.60lw.com  查看:425  评论:0

摘要:本设计为拟建大学生活动中心,主体四层,建筑面积约为5420m2。该活动中心本着安全、适用、耐久、经济的原则,严格遵循了国家相关规范规程进行设计, 并力求细节完整。本设计主要分为建筑设计、结构设计和施工组织设计三部分,在建筑设计部分主要进行平面、立面和剖面设计及部分详图。在结构设计部分进行了结构选型、荷载计算、内力分析与组合、梁柱配筋、板、连续梁、楼梯及基础设计。采用AutoCAD2007和天正建筑设计软件进行了施工图设计。在计算中按6度抗震设防设计。最后完成了建筑图、 结构布置图、梁柱配筋图、部分构件(板、连续梁、楼梯、基础)设计。
关键词:建筑设计;结构设计;

1.1 设计要求
    本工程为拟建多层大学生活动中心,主体四层,建筑物高度为17.38m。设计使用年限50年,耐火等级为二级。该工程占地面积约为2360m2,总建筑面积约为5420 m2。根据所给场地,地势平坦,交通方便。设计包括舞蹈室、音乐室、棋牌室、学术报告厅、图书室、办公室、心理咨询室等。图纸上标高以米计,尺寸毫米计。
1.2 环境用地
    该项目建于学校校区内,场地地形平整,建设用地不受限制,与周围建筑协调,交通便利,周围建筑物环境对本建设项目无特殊要求。
2 建筑设计
2.1 建筑方案构思
   根据任务书的要求,查阅相关资料,根据建筑功能的需求,设计为主体四层,主体一到四层分别设置舞蹈室、音乐室、棋牌室、图书室、办公室、心理咨询室等。考虑到学术报告厅空间的整体性以及相对独立性,将主楼与学术报告厅分开设置且通过外廊相连,将学术报告厅设计成与建筑主体高度相同。学术报告厅部分做阶梯型教室且分为有桌子和无桌子两种。建筑图纸见附录。
2.2 建筑平面设计
    根据建筑本身的功能要求,结合场地的现状自然条件和建设条件,在进行柱网布置时将走道与两侧的卫生间并为一跨,把建筑布置成矩形外廊式多层框架,使建筑结构布置满足简单、规则、均匀、对称的原则。
   因为建筑对室内空间要求较大,结构选型选用框架结构。考虑到各室布局的需要,房间开间为5.4m,进深为8.4m,外廊式走道使建筑采光通风效果良好,可将有的房间灵活分隔并分区,为了解决大小空间的矛盾,且考虑让结构尽可能的简单,以及结构的承重问题,所以外墙、内墙分别采用200、厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。查找有关资料,室内楼梯的每梯段宽度不应小于1.5m,踏步高度不应大于0.18m,踏步宽度不应小于0.27m,因此该工程楼梯踏步设计成175mm×270mm。
   在人流导向方面,要求方向性明确,人员组织畅通,不交叉,不迂回,避免出现拥挤、堵塞和相互干扰现象,并且大学生活动中心的每一防火分区安全出口数目不应小于两个,因此设置三部楼梯,由此可保证房门至最近安全出口直线距离均小于20m。三部楼梯的开间分别为5.4和3.9m和3.9m,符合防火规范的规定。为满足学术报告厅防火疏散需求,在学术报告厅周围设置了宽为3.6m的走道,同时也可以为人们提供一个观赏学校景色的平台,走道兼有阳台的性质,采用不锈钢栏杆,给人以简约大方的感觉。
    门厅位置明显,对师生来说极为方便,旁边同时设有值班室。主楼左端设有公共卫生间,极其方便。考虑到学术报告厅的人流量较大在主楼部分设置了3.6m的通道,且紧靠楼梯,同时也有自己专用楼梯,很方便火灾时人员的疏散。 二层至五层分别设置了舞蹈室、音乐室、棋牌室、学术报告厅、图书室、办公室、心理咨询室等,各层房间面积适当,功能区分及平面布置合理,通道顺畅便捷。
2.3 建筑立面设计
   立面的设计应与建筑的功能相呼应,在形、色、质三方面给人一个完美的外观感受。该大学生活动中心在立面造型上,根据使用功能的要求,考虑大学生活动中心通风采光的需要,正立面上均为铝合金推拉窗;门厅的大门采用平开地弹簧玻璃门,门两侧为大块玻璃橱窗,这样既增强了采光且光污染小,亦显得大学生活动中心的大气。为了满足通风采光的要求,房间窗户设置较大,在设计过程中窗户设计时考虑了窗地比和采光系数。本设计主要采用灰白色外墙漆饰面,在排水方面采用女儿墙外排水和外天沟排水两种排水方式,使用直径为100PVC雨落管。并且平屋顶女儿墙内排水较为美观,建筑体型简洁。
    在设计雨篷时,主入口雨篷采用较大的上拉压杆式矩形钢化玻璃雨棚,且雨篷由四根直径90mm的不锈钢拉杆拉结,这样使建筑更为美观、活力,也增强整个建筑的视觉效果。
3.结构设计
3.1结构方案
3.1.1主要考虑因素:
   框架结构由梁、柱构件通过刚性接点连接构成空间杆件体系,既承受垂直荷载又承受水平荷载,最主要优点是具有开阔的空间,使建筑布置灵活,便于门窗的设置,抗震性能好,对于多层房屋采用框架结构最为经济合理。而混合结构中,房屋的竖向承重结构是由砌体材料砌筑而成的承重墙体,而屋盖和楼板采用钢筋混凝土材料建造,这两种材料作为主要承重构件。由于建筑抗震设防烈度为6度,对结构影响较小,综合实际情况,采用现浇钢筋混凝土框架结构方案。综合考虑上述因素,采用框架结构较为合理。
   框架梁、柱、板整体现浇,必要部位设置次梁。而屋面考虑了抗震的整体性以及防水性能,则屋面板采用整体现浇。根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001),大学生活动中心楼梯活荷载标准值为2.5KN/m,同时楼梯的跨度不大于3m,宜采用现浇板式楼梯,支模施工方便,外观也较轻巧。
3.1.2结构总体布置
   主楼结构四层框架,考虑学术报告厅与主楼结构上部荷载差异较大,且自重相差悬殊,同时连接学术报告厅的走道与主楼部分和学术报告厅荷载差异较大,因而在三者连接处应设沉降缝,宽度取100mm。
3.1.3屋盖及楼盖结构
    根据建筑地域特点和建筑功能要求及荷载特点,结构主体楼面、屋面均采用现浇楼盖,考虑到学术报告厅空间跨度和要求的荷载都很大,学术报告厅的屋面采用圆形钢架屋顶,以减轻结构荷载,并且使得结构造型多样,富有生气,更富于展现大学生的思想和生活的多样性。
3.1.4基础方案
   由于场地情况较好,土层均匀,框架柱下来用独立基础较为简单,施工方便。同时考虑到框架的整体性应设置基础梁。
3.2 上部结构设计
   根据任务书所给定的条件查《建筑结构荷载规范》,确定该地区的基本风压、雪压的取值,楼面荷载的取值,及活荷载的取值同时考虑到活动中心的环境复杂。
   楼面均布活荷载标准值:
   楼面:2.5KN/㎡;    卫生间:2.5 KN/㎡;    舞蹈室:4.0 KN/㎡;        
   走廊:2.5KN/㎡;    图书室:5.0KN/㎡;     音乐厅:3.0 KN/㎡;
   棋牌室:2.5 KN/㎡; 心理咨询室:2.5 KN/㎡;办公室:2.5 KN/㎡;
   屋面:0.5KN/㎡(非上人屋面)。
   建筑物所在的孝感地区基本风压为ω0=0.35KN/㎡;基本雪压为0.5KN/㎡。
   结构材料:
   (1)砼:框架梁、柱、板及楼梯均采用C30,其余构件都采用C25混凝土。
   (2)钢筋:根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)查得,纵向钢筋宜采用HRB335,箍筋采用HPB235,材料特性由相关资料查得。 
   (3)填充墙:根据孝感地区就地取材的原则,以及本地区主要建筑市场材料为加气混凝土空心砌块,选词材料为本工程墙体材料,满足建筑和结构的需要。
   该工程所在地区属于6度抗震设防,根据《混凝土结构设计规范》查得现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度在采用框架结构时为60m,在该设防烈度下不需进行结构抗震计算,但应对结构构件进行抗震配筋。
   在结构设计计算过程中,首先确定承重体系,明确荷载传递方式,荷载的传递总是由小构件传递给大构件,一级一级向下传递,板的荷载传给框架梁、连系梁,框架梁、连系梁荷载传给柱,柱子传给基础;其次要统计所有构件承受的荷载。在计算荷载之前,根据设计经验初估梁、板、柱截面尺寸,并进行符合验算;最后进行构件配筋计算,在计算过程中结合施工方便的实际要求及经济进行设计配筋。
3.2.1 现浇楼板设计
   根据支承边数及按弹性理论分析,长、短跨方向的计算跨度l02/l01<2的板为双向板,该工程主楼所用现浇板经计算后均为双向板,学术报告厅所用现浇板经计算后均为单项板。众所周知,钢筋混凝土为弹性体,且双向板是一种超静定结构,在受力过程中将发生塑性内力重分布,相比弹性理论计算法,考虑材料的塑性性能来计算双向板的内力才能符合实际受力的情况,同时也能节约钢筋。但是采用弹性理论的实用计算法是假定双向板支承梁抗弯刚度很大时梁的竖向变形忽略不计,支承梁的抗扭刚度很小时可以转动,在此基础上,对双向板上活荷载的最不利布置以及支承情况等作合理的简化,将多区格连续板转化为单区格板进行计算,简化了计算过程。并且,采用塑性铰线法计算板的弯矩时得到的是一个上限解,即板的承载力将小于等于该解,实际上由于穹隆作用等有利因素,得到的板的破坏荷载都超过按塑性铰线算得的值。考虑到上述因素最后确定按弹性理论法来计算双向板的内力值。
   考虑到建筑的防火要求,故取楼板厚为120mm,并按塑性理论,进行控制截面配筋计算。
   双向板按多跨连续双向板的方式进行计算,在计算过程中考虑到板四边均与梁整体连接,将中间跨和跨中截面及中间支座截面弯矩乘以0.8的折减系数;边跨的跨中截面及楼板边缘算起的第二个支座截面,当lb/l0<1.5时减小20%;当1.5≤lb/l0≤2.0时减小10%;而楼板的角区格不折减。跨中最大正弯矩可由满布荷载g+q/2及间隔布置±q/2分别求出的单区格板的跨中弯矩进行叠加得到,支座最大负弯矩可近似按满布活荷载时求得。
3.2.2 连续梁设计
   因柱网布置比较均匀,相邻梁跨度差小于10%,故按等跨连续梁计算配筋。在计算过程中按照考虑塑性内力重分布的计算方法进行设计计算,从增大构件的延性方面来考虑用该方法比按弹性理论计算要合理。而且按弹性理论法计算时没有考虑到由于内力重分布导致塑性铰的形成,使构件内部所能承受的弯矩发生改变,从而破坏了弹性理论计算下弯矩的大小始终与外荷载成线性关系的原则。综合这些因素在设计过程中采用考虑塑性内力重分布的计算方法对连续梁进行内力及配筋计算,弯矩取到支座边缘,通过该法所得的计算结果能够合理调整钢筋布置,缓解支座钢筋拥挤现象,简化配筋构造,方便混凝土浇捣,达到节约材料、经济实用的建筑目的。   多层框架结构因层数和高度一般不大,风荷载影响较小,且各榀框架的侧移刚度一般相近,所以框架的风荷载可取该榀框架的负荷宽度单独计算,不必考虑各榀框架按侧移刚度分配总的风荷载。根据结构负荷面积宽度,将每层节点上下各半层的线荷载向节点集中为水平力,顶层节点集中力应取顶层上半层层高范围加上屋顶女儿墙的风荷载,运用二次弯矩分配法,求得柱上下端的弯矩,通过节点平衡得出梁端弯矩,由此得到水平风荷载作用下梁柱弯矩和梁端剪力以及柱端轴力。
   风荷载在每层节点上的集中荷载由 P=ω×A 得到,其中
   ω=βz×μs×μz×ω0
   A 为一榀框架结构各层节点的受风面积
   2)竖向荷载作用(恒载及活载)
   根据统计出来的荷载值绘制出框架结构荷载分布图。采用弯矩二次分配法计算恒荷载及活荷载作用下的梁柱截面相应的弯矩、剪力、轴力,计算过程中利用结构力学叠加法计算荷载作用下的弯矩及跨中弯矩,从对材料的充分利用、经济节约方面来考虑,采取对支座弯矩进行调幅的计算方法。虽然弹性计算方法比较塑性法安全,但在材料的充分利用上却比不上塑性法计算后的结果,结合实际市场的要求,最后选用塑性法进行计算。在计算单元范围内,框架梁的自重、墙体的自重以均布荷载的形式作用于框架梁上,由于楼面为双向板,因此采用45度的分配方法分配,即以梯形荷载和三角形荷载的形式作用于框架梁和连系梁上;柱自重及框架梁和连续梁传荷载以集中力的形式作用在框架柱顶面,在框架梁中部有连系梁时,连系梁荷载以集中力的形式传递给框架梁。梁端和柱端弯矩二次分配之后,将各分配弯矩及传递弯矩相加,即得各端部弯矩值。跨内各节点弯矩、梁端剪力可根据梁端弯矩及梁上荷载通过内力平衡求得;柱轴力可由梁端剪力和节点集中荷载叠加得到。
    3) 内力组合
   根据结构类型、房屋高度等因素,在不考虑抗震设计时,梁的内力组合,根据《混凝土结构设计规范》考虑四种内力组合形式:
1.2恒载 + 1.4活载 
1.35恒载 + 1.0(活载 + 风载)
1.2恒载 + 1.4风载 
1.2恒载 + 0.9×1.4×(活载 + 风载)
   在进行柱的内力组合时,须根据柱可能出现的最不利荷载分别进行组合、配筋。这四种组合形式为:
① |M|max及相应的N、V;
② Nmax及相应的M、V;
③ Nmin及相应的M、V;
根据上述组合形式列出内力组合表,对每种组合形式进行内力组合计算。
   4)配筋计算
   根据梁的内力组合选取梁端控制截面及跨中最不利弯矩,梁最不利剪力进行配筋计算,并将支座中心处的弯矩换算为支座边缘控制截面的弯矩进行配筋计算,配筋应满足《混凝土结构规范》的要求。梁的截面设计包括:正截面受弯承载力计算、斜截面受剪承载力计算和裂缝宽度、挠度等正常使用极限状态的验算。
   在进行柱子的配筋计算时,考虑柱子有多种可能的最不利组合,但无法对究竟哪组为最不利组进行判断,因此在柱子配筋计算时分别将各种可能最不利组合进行计算配筋,根据计算出的配筋量的大小选取最大的一组组合对柱子配筋。从柱的内力组合表中选出组合①、②、③相应的M、N、V,进行配筋计算,计算时根据ζ≦ζb属于大偏心破坏形态,ζ≧ζb属于小偏心破坏形式确定柱子截面属于大偏心还是小偏心计算。
   对于柱子的箍筋,为了提高柱端塑性铰区的变形能力,应在柱子的重要部位箍筋加密。加密区一般位于各层柱的两端,加密区的长度为矩形截面柱的长边尺寸、柱净高的1/6和500mm三者中的较大值。而且当柱子每边的纵向钢筋多于4根时,或柱截面宽度大于400mm就应该设置复合箍筋
3.2.4 楼梯设计
   考虑到楼梯开间不大且层高较低,从经济适用、结构简单方面出发本工程楼梯采用现浇板式楼梯。楼梯的结构设计包括梯段板,平台板,平台梁三个部分。在进行梯段板的设计时通常取1m宽板带作为计算单元进行计算。计算时考虑到梯段板与平台梁整浇,平台对斜板的转动有一定的约束作用,故板的跨中正弯矩近似取Mmax=pln2/10,但我计算时取为Mmax=pln2/8。
   平台板一般设计成单向板,可取1m宽板带进行计算,平台板一端与平台梁整体连接,另一端可能支承在砖墙上。平台梁的设计同一般的梁相似。
3.2.5 基础设计
   根据报告知本工程所在地的地质情况较好,不考虑墙承重,且柱下独立基础比较经济,因此选用柱下独立基础(梯形基础)。取用第二层的粘土层作为柱下独立基础的持力层。基础埋深1.45.m,基础高度700mm,根据上部柱子传来的内力值和所计算的地基承载力特征值,初步估计基础底面积,确定基础的截面尺寸,并由持力层地基承载力对截面尺寸进行验算,然后进行抗冲切验算和底板配筋。对于底层墙的支撑采取在墙下设条形基础的方式,由于只承受底层墙体的重量,故设计时按一般构造取基础截面,比整个的设计成条形基础要计算方便、结构简单、经济实惠。
3.2.6 雨篷设计
   考虑到上拉压杆式钢玻璃雨篷的受力特点,同时考虑到结构的整体性,因此进行进行主体施工时应先在相应的梁中按要求设置相应的预埋构件,以便于钢玻璃雨篷的安装。同时在雨篷设计中要考虑到雨篷面上的排水,将雨篷设置成向里2%的坡度,并且要考虑雨篷与两边的墙体的衔接及防水问题,将雨篷排水设计为有组织排水。结构图纸见附录

[参考文献]
[1].《混凝土结构设计》,程文瀼主编。机械工业出版社.2009.1.
[2].《砌体结构》唐岱新主编。高等教育出版社.2010.7.
[3].《土木工程施工》邓寿昌、李晓目主编。北京大学出版社.2008.3.
[4].《土力学与基础工程》赵华明主编。武汉理工大学出版社.2000.7.
[5].《结构力学》周竞欧,朱伯钦,许哲明主编。同济大学出版社.1994.6.
[6].《民用建筑设计通则》(GB50352-2005)中华人民共和国建设部.2005.3.
[7].《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001) 中华人民共和国建设部.2002.3.
[8].《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002) 中华人民共和国建设部.2002.4.
[9].《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)中华人民共和国建设部.2002.
[10]. 《建筑设计资料集》(第二版)中国建筑工业出版社.1994.6.


标签:土木 木工 工程 专业 毕业 

以上文章均是免费参考资料,并非完整毕业设计论文,需要原创、完整论文请联系本站客服获取。

本站承诺:凡在本站订做的论文,一律原创定制包修改包过直到通过为止

版权所有:60论文网  网址:http://www.60lw.com

转载时请注明出处和网址

我是60论文网客服一,请点击与我QQ交谈! (毕业论文客服)      我是60论文网客服二,请点击与我QQ交谈! (毕业设计客服)      我是60论文网客服三,请点击与我QQ交谈!(硕士、职称论文客服)
相关评论