1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

一、课题名称：

江苏仪征某校教学楼设计

本工程为江苏仪征某校教学楼设计的实际应用课题。该楼单层建筑面积约864m²，办公楼主体为三跨五层，建筑面积约4320m²。要求采用钢筋混凝土多层框架结构。在正常情况下，本工程的合理设计使用年限为50年。工程总平面图及及标准层柱网布置见任务书附图。

二、项目研究背景：

（1）岩土工程勘察报告由某建筑设计院提供，根据勘测报告，拟建场地地势平坦，表面为杂填土，以下粉质粘土及粘土；无液化土层分布，稳定地下水位埋深1.65-2.14m，对钢筋混凝土无侵蚀性。

（2）基础形式：根据场地工程地质特征及拟建建筑物结构荷载特征，建议采用柱下钢筋混凝土独立基础，以2层粉质粘土作为持力层。

三、本设计课题的意义：

(1)建筑设计部分：

主要是根据建筑功能的要求，进行建筑物的平面、立面和剖面设计，并绘制相应的建筑施工图。

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^[1]，将荷载传至基础^[2]，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^[3]，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^[4]，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。

(2)结构设计部分：

根据确定的建筑设计图纸，进行结构方案的选择，结构平面的布置，选择结构材料及其强度级别，确定结构构件截面尺寸，进行结构构件内力分析及截面承载能力计算^[5]，在此基础上，分别完成基础平面布置图、结构平面布置图^[6]、框架配筋图、楼梯配筋图等主要结构设计施工图，并编制毕业设计说明书。

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^[7]等。

在结构受力性能方面^[8]：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^[9]，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^[10]。

作为一个即将土木工程专业毕业的本科生，毕业设计是大学阶段尤为重要的一个环节。通过毕业设计，复习和巩固以前所学知识，把主要课程联系成一个完整的体系，了解整个建筑物建筑、结构设计的全过程，有系统地综合运用所学的基础理论和专业知识，来解决工程实际问题，达到加强技能性培养的目的；熟悉有关设计计算方法，培养进行调查研究、查阅文献、收集资料以及使用本专业各种规范和手册的能力；锻炼设计、计算、绘图、概算、运用技术资料撰写论文的能力，培养独立思考、独立进行工程设计的能力，为毕业后的工作打下坚实的基础。

四、文献研究概况

多层钢筋混凝土框架结构设计可以分为四个阶段：一是方案设计，二是结构分析，三是构件设计，四是绘施工图。结构分析和构件设计是结构设计中的计算阶段，在现代，已由电子计算机承担这一工作。但是，结构的计算并不能代替结构的设计。良好的结构设计的重要前提，应该是合理组织与综合解决结构的传力系统、传力方式，钢筋混凝土框架结构是由楼板、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^[11]，各平面框架再由连续梁连接起来形成空间结构体系。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，承受任意方向的侧向力^[12]。

本项设计采用钢筋混凝土框架结构体系设计，主要计算过程可以分为四步进行整体参数计算，整体合理性计算，构件优化计算和抗震性能验算。每步计算中又包含多次试算，在上一步计算取得合理结果以后，方可进行下一步计算，以便结构计算过程科学化，提高设计工作效率。对本课题的研究将分为建筑设计、结构设计、毕业设计整理三个方面。

（1）建筑设计分为初步设计及施工图设计两个阶段

在此阶段将拟定建筑方案，确定建筑使用的材料及做法，确定建筑的总体形状及各种尺寸。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^[13]。

（2）结构设计阶段

此阶段包括计算确定荷载，同时进行荷载分析、内力计算，进行最终结构图的绘制，结构计算分手算和部分电算。

框架结构设计^[14]包括结构布置，构件截面尺寸的选择急其材料标号的选择，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^[15]，计算采用改进反弯点法即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）

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。

最后，我们还要进行”三水准、两阶段”设计方法进行抗震设计：

1、 做好”强柱弱梁”的设计

由于框架柱受轴向压力作用，其延性通常比梁的延性小，一旦框架柱先于框架梁出现塑性铰，就会产生较大的层间位移，甚至形成同层各柱上下端同时出现塑性铰的”柱铰结构”，从而危及结构承受垂直荷载的能力

2、 做好”强剪弱弯”的设计

为了防止梁端，柱端在弯曲屈服前出现脆性剪切破坏，在设计中要求做到”强剪弱弯” 亦即构件的受剪承载力要大于构件弯曲时实际达到的剪力。

3、做好”强节点弱构件”的设计，还要对节点进行抗震结构设计要求框架节点核心区不先于梁柱破坏。

其他结构和构造按其规范要求设计。

（3）毕业设计整理阶段

按学校毕业设计条例及教研室实施细则整理毕业设计成果，做好毕业答辩准备工作。

设计全过程将充分考虑安全、经济、适用三要素，建筑设计注意与周围环境的协调，功能区组合合理。结构设计要求结构布置合理，构件设计经济合理。

五、毕业设计（论文）进程安排

六、参考文献

[1]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.

[2]框架结构计算分析与设计实例[M]. 北京：中国水利水电出版社，2008

[3] GB50003-2011．砌体结构设计规范[S]．

[4]GB50010-2010．混凝土结构设计规范[S]．

[5]GB50009-2012．建筑结构荷载规范[S]．

[6]徐秀丽主编．混凝土框架结构设计[M]．北京：中国建筑工业出版社．2008.8．

[7] GB50007-2011．建筑地基基础设计规范[S]．

[8]张维斌主编.多层及高层钢筋混凝土结构设计释疑及工程实例[M].北京：中国建筑工业出版社，2005．

[9]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．

[10]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．

[11]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．

[12] 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．

[13]B．S．Smith, A．Coull．Tall Building Structures Analysis and Design．1991.

[14]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.

[15]GB50011-2010．建筑抗震设计规范[S]

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一、研究对象

本工程为江苏仪征某校教学楼设计的实际应用课题。该楼单层建筑面积约864m2，办公楼主体为三跨五层，建筑面积约4320m2。要求采用钢筋混凝土多层框架结构。在正常情况下，本工程的合理设计使用年限为50年。

二、拟解决的问题