寫字樓框架結構設計文獻綜述+開題報告+外文翻譯.doc

附件一：課題名稱開發(fā)區(qū)某高級寫字樓框架結構設計主要任務與目標土木工程專業(yè)結構工程方向畢業(yè)設計的教學過程，是實現本科培養(yǎng)目標要求的重要的實踐教學環(huán)節(jié),是學生在畢業(yè)前的最后學習和綜合訓練階段；對于提升學生綜合素質、培養(yǎng)教學與工程實踐接軌有著重要的意義。通過深入實踐、了解社會、撰寫論文等畢業(yè)設計（論文）諸環(huán)節(jié)，著重培養(yǎng)學生綜合分析、解決問題以及組織活動和社交能力，尤其在獨立工作能力方面上一個臺階。同時對學生的思想品德、工作態(tài)度、工作作風、事業(yè)心和責任心等諸方面都會有很大影響，對于提高畢業(yè)生全面素質具有重要意義。主要內容與基本要求1、建筑部分（1）總建筑面積10000m2左右。（2）技術要求：建議層高4.2 m，總高不大于30m，采用不上人屋面；基本雪壓0.3kN/m2，基本風壓0.5kN/m2?？拐鹪O防烈度為6度。地質條件為素填土0.5m，淤泥質粘土13.5m砂土10m，地下水位在地表3.000m。（3）設計內容及要求 完成的圖紙內容為施工圖深度要求。應完成圖紙內容：1） 按建筑制圖標準規(guī)定繪制圖紙若干張，要求完成下列內容：主要內容與基本要求建筑設計總說明，平、立、剖、詳圖等；門窗統(tǒng)計表(門窗明細表中的內容有編號、名稱、洞口尺寸(寬高(mm)、數量等)等。2）各層平面圖，注寫圖名和比例。標注房間名稱，標注各部分尺寸：外部尺寸：三道尺寸(即總尺寸、軸線尺寸、墻段和門窗洞口尺寸)以及底層室外臺階、坡道、散水等尺寸。內部尺寸：內部墻段、門窗洞口和墻厚等細部尺寸。標注室內外地面標高、各層樓面標高。標注軸線及軸線編號、門窗編號、剖切符號和詳圖索引符號等。3）立面圖（不少于兩個），包括各個立面的建筑設計及有關尺寸；標明建筑外形以及門窗、雨篷、外廊等構配件的形式和位置，注明外墻飾面材料和做法。標注邊軸線及編號，注寫圖名和比例。4）剖面圖比例（不少于一個），包括剖面組合、房間各部分的高度及樓梯剖面；標注室內外地面、樓面、平臺面、門窗洞口頂面和底面以及檐口底面或女兒墻頂面等處的標高。標注建筑總高、層高以及門窗洞口和窗間墻等細部尺寸。標注主要軸線及編號、詳圖索引號,標注寫圖名和比例。5）屋頂平面圖 表示出各坡面交線、檐溝或女兒墻和天溝、雨水口、屋面上人孔等位置，標注排水方向和坡度。標注屋面標高(結構上表面標高)，標注屋面上人孔等突出屋面部分的有關尺寸。標注各轉角處的定位軸線及編號。外部標注兩道尺寸。標注詳圖索引符號，注寫圖名和比例。6）樓梯詳圖（包括平面圖、剖面圖、踏步、扶手大樣等）7）局部詳圖34個。屋檐、屋面泛水等。要求表示清楚各部分的構造關系，標注有關細部尺寸、標高、軸線編號以及做法說明等。2、結構部分 （1） 設計任務 1）繪制圖紙若干張，要求完成下列內容結構施工圖要求完成：結構平面布置圖(1:100)； 基礎平面布置圖及基礎配筋圖； 樓梯的結構布置圖及配筋圖)；框架配筋詳圖；構件詳圖（現澆板配筋圖等）。 2）結構計算-寫于計算書中, 要求完成：一榀框架及其柱下基礎的設計計算；現澆樓梯(梁式或板式)的設計計算；現澆板的的設計計算。3）結構設計計算書結構設計計算書中必須注明結構及其構件選型和結構布置，詳細列出結構設計計算的各個步驟、全部的計算過程和計算結果。計算書中應附有必要的計算用圖(結構及構件的關系圖和結構及構件的計算簡圖)。計算書必須采用word文檔，不能隨意涂改。 （2） 技術要求：手算中需考慮側向風荷載的影響。根據場地地質條件進行基礎的計算。主要參考資料及文獻閱讀任務1、民用建筑設計通則JGJ 37-87；宿舍建筑設計規(guī)范JGJ 36872、房屋建筑學 3、鋼筋混凝土結構設計規(guī)范GB50010-2002 4、砌體結構設計規(guī)范GB50003-2001 5、建筑樁基基礎設計規(guī)范JGJ94-94 6、建筑抗震設計規(guī)范GB50011-2001 7、鋼筋混凝土結構教材（上、下）; 結構力學教材; 土力學與地基基礎教材; 建筑結構抗震設計教材; 8、建筑構造通用圖集外文翻譯任務閱讀相關結構設計的外文文獻若干篇，并擇其一、二篇翻譯。要求英文字符數10000以上，漢字2000以上。計劃進度：起止時間內容2007.1.82007.1.30開題報告、文獻綜述、外文翻譯2007.3.52007.4.1確定設計方案、完成建筑部分設計任務2007.4.12007.5.6結構計算，施工圖設計，完成結構部分設計任務2007.5.9提交初稿2007.5.16定稿，提交畢業(yè)設計全部材料2007.6.10前畢業(yè)設計答辯實習地點慈溪維科置業(yè)有限公司指導教師簽 名年 月 日系 意 見系主任簽名： 年 月 日學院蓋章主管院長簽名： 年 月 日文獻綜述報告：鋼筋混凝土建筑結構設計綜述03級土木工程（2）班 章正鋒1.引言本文主要是總體介紹鋼筋混凝土在建筑上的應用與設計的過去狀況、現狀與未來的發(fā)展方向以及淺談結構設計一些原則與方法，文章所描述的結構僅限于鋼筋混凝土結構。自從世界上首次制成鋼筋混凝土制品，并用于結構工程，至今略過百年。比起原始人類最早所用的土、木結構，文明史初期出現的磚石、砌體結構，以及工業(yè)革命后大量發(fā)展的鋼結構來說，鋼筋混凝土結構是最年輕的結構工程成員。但是，它的性能和制作工藝不斷地獲得改善和提高，結構形式變化多樣，應用范圍逐漸擴大?，F今，在世界各國，特別在我國，它已經成為結構工程中最為興旺發(fā)達的一族。其廣泛應用于建筑工程、橋梁和交通工程、水利和海港工程、地下工程及特種結構等。2.鋼筋混凝土與結構設計2.1 鋼筋混凝土所謂鋼筋混凝土結構是指由配置受力的普通鋼筋、鋼筋網或鋼筋骨架的混凝土制成的結構。其充分利用了混凝土的受壓能力與鋼筋的受拉性能。2.2 結構設計而建筑結構設計就是結合一系列的理論計算方法充分利用鋼筋混凝土的力學性能，設計出最優(yōu)化的結構受力體系，滿足人類的日常生活的要求。結構的設計原則和計算理論，初期是從鋼結構移植過來的“彈性分析-允許應力法”，發(fā)展為單一安全系數的極限承載力法，以至現在基于概率統(tǒng)計可靠度分析的極限狀態(tài)設計法。結構的內力計算，由最簡單的古典彈性分析法，發(fā)展為考慮塑性變形的極限平衡法，以至進行結構受力非線性全過程分析。有限元分析方法和計算機技術的結合，為復雜結構的準確分析提供了強力的有效手段，在實際工程中已日益完善。2.3 新型鋼筋混凝土結構的發(fā)展隨著現代科學的發(fā)展，鋼筋混凝土結構已經不僅僅是混凝土加鋼筋的組合。越來越多的新型現代鋼筋混凝土結構出現并應用在建筑上。如新型鋼管混凝土結構，特別是最新采用薄壁鋼管混凝土，采用高性能混凝土的鋼管混凝土，中空夾層鋼管混凝土，該新型結構是將兩層鋼管同心放置，并在兩層鋼管之間關注混凝土。這種鋼管混凝土具有很好的發(fā)展前景，可以減少單位耗鋼量，降低結構的綜合造價，且結構上鋼管混凝土柱剛度大，變形小，穩(wěn)定性好，在多層住宅及高層或超高層建筑中應用較實惠。另外，鋼與混凝土組合結構也進入工程師結構選型的視野，如鋼與混凝土組合梁、鋼與混凝土預應力組合梁、鋼板與混凝土組合梁、鋼桁架與混凝土組合梁、壓型鋼板混凝土組合梁、外包鋼混凝土結構、鋼骨混凝土結構、鋼骨混凝土柱等。預應力混凝土結構自從上世紀20年代進入混凝土結構家族以來，逐漸成長為一項成熟的結構。采用先張拉和后張拉的技術是混凝土結構在承受荷載前給予配置鋼筋一個有效預應力與錨固損失和混凝土收縮徐變產生的損失相等。要注意的預應力混凝土技術需要采用高強鋼材和高強混凝土材料。因此預應力混凝土在要求裂縫控制等級較高的結構；大跨度或受力很大的構件；對構件剛度和變形控制要求較高的結構構件中優(yōu)先采用。2.4 建筑結構設計原則與淺析建筑結構設計的原則是：適用、安全、經濟、美觀，同時要便于施工。這五個方面各有所重，又互為矛盾，最優(yōu)建筑結構設計是這五個方面的最佳結合。結構設計一般在建筑設計之后。結構設計不能破壞建筑設計，建筑設計不能超出結構設計的能力范圍。結構設計決定建筑設計能否實現，在這個意義上，結構設計顯得更為重要。建筑結構設計可分為整體設計和部件設計兩部分。整體設計包括結構體系的選擇、柱網的布置、梁的布置、剪力墻的分布、基礎的選型等。整體設計一般分主體和基礎兩部分進行。設計人員根據建筑物的性質、高度、重要程度、當地的抗震設防烈度、風力情況等條件來選擇合適的結構體系。選定結構體系后，就要具體決定柱、梁、墻(剪力墻)的分布和尺寸等。在進行主體結構內力計算后，主體結構底截面的內力就是基礎選型和計算的重要依據。進行整體設計后，就要進行部件設計。部件設計是指柱、梁、板、墻(剪力墻)和塊體這5部分的內力和配筋計算。梁和柱一般可看作細長桿件，內力情況與計算體系相符合。單向板可簡化為單位寬度的梁來計算，雙向板的計算理論也較成熟，異型板的計算較為復雜，應盡量避免。對于單片的剪力墻，一般把它視為薄壁柱作近似計算，有時要考慮翼緣的作用；對于簡體結構中的剪力墻則要用空間力學的方法來計算。塊體不同于梁、柱、板、墻，它在空間3個方向的尺寸都比較大，難以視作細長桿件或簡化為平面體系來計算。如單獨基礎、柱的承臺、深梁都是塊體，受力情況很復雜，難以精確分析，所以在計算中往往加大安全系數，以保安全。手算與計算機算所采用的計算方法、理論、計算模型是有差別的。結構計算的工作量是很大的，采用手算時要在工作量和計算精度之間折中。手算時為減少工作量，受力體系應盡量簡化為平面力系，計算中作一些假設，要利用經驗值和圖表，用計算機進行合理的結構內力計算，需要優(yōu)秀的結構計算程序。作為結構設計人員應學習計算機所用的計算理論，并要知其所以然。結構設計程序的出現并沒有降低對設計人員的要求，相反，它要求設計人員學習更先進的計算理論。目前許多結構計算程序都有一個弊端：即計算過程的屏蔽，使用者只管輸入數據和看結果，對計算過程一無所知，不知道計算過程建立的基礎及其適用范圍，這是潛在的危險。一個優(yōu)秀的結構計算程序應該提供程序所采用的計算理論的詳細說明，說明其采用的計算模型、計算假設、適用范圍等。另外，應允許使用者干預計算過程，充分發(fā)揮設計者的主觀能動性和創(chuàng)造力。另外，在設計中活荷載是需要重點考慮的，例如風荷載和雪荷載都是比較容易過大或者過小的被設置。更重要的是已有建筑物的荷載中，風荷載和雪荷載所產生的效應是巨大的。因此在建筑的荷載設計中，風荷載與雪荷載要考慮周到。2.5 結構設計的發(fā)展方向今后結構設計的方向應該是：（1）概念設計將發(fā)揮越來越大的作用概念設計是指正確地解決總體方案、材料使用和細部構造的問題，以達到合理抗震設計的目的。它是根據抗震設計的復雜性、難以精確計算而提出來的一種從宏觀上實現合理抗震，避免不必要的繁瑣計算，同時為抗震設計創(chuàng)造有利條件，使計算分析結果更能反映地震時結構反應的實際情況的設計方法。（2）采用先進的計算理論空間受力分析，非彈性變形分析，塑性內力分析，由加載到破壞全過程的受力分析，時程分析，最優(yōu)化設計，方案優(yōu)化等先進科學的設計方法及理論將得到更廣泛的應用。（3）采用主動設計，使設計更合理、更經濟今后的設計除了提高結構抗力外，還應考慮盡可能地降低作用效應。因為降低作用效應對增加結構安全性，降低造價，節(jié)約投資意義重大。（4）使用具有高強、輕質、環(huán)保等特點的新型建材建造物的自重在結構設計中占有很大的比重，使用輕質、高強的建材，將使建筑結構設計發(fā)生革命性的變化。例如在預應力結構中，無粘結預應力筋是近幾年發(fā)展起來的預應力筋的新型材料。（5）鋼筋混凝土結構耐久性設計將被更多的考慮可持續(xù)發(fā)展在當今世界上日益重要，提高鋼筋混凝土結構的耐久性就是建筑的節(jié)能，就是對能源的節(jié)約和保護，在以后的設計中，耐久性設計將是被更多考慮的一個因素。（6）結構工程的優(yōu)化設計為了減少造價，優(yōu)化設計能最合理地利用材料的性能，使結構內部各單元得到最好的協(xié)調，并具有規(guī)范所規(guī)定的安全度，可以使土建工程造價降低5-30。結構優(yōu)化是使設計者能從被動的分析、校核，而進入主動的設計，是結構設計上的一次飛躍。3.總結放眼未來，鋼筋混凝土結構雖已過百年，但科技是第一生產力，只要科學在進步，鋼筋混凝土結構的發(fā)展將不會停止，可以說鋼筋混凝土結構是一個年輕的結構工程。作為造價較低的結構，在世界上，特別在我國這樣一個發(fā)展中國家還是具有很廣闊的前景。參考文獻1 過鎮(zhèn)海、時旭東 鋼筋混凝土原理和分析 M 清華大學出版社2 胡濤 建筑結構設計淺析 J 山西建筑 2002年第28卷第7期3 馮乃謙 高強度混凝土結構 M 機械工業(yè)出版社4 張炳華、候旭 土建結構優(yōu)化設計 J 同濟大學出版社5 韓林海、楊有福 現代鋼管混凝土結構技術 M 中國建筑工業(yè)出版社6 王連廣 鋼與混凝土組合結構 M 科學出版社7 王順卿 談建筑結構設計中的概念設計 J 山西建筑 2006年第32卷第6期8 廖良輝 鋼筋混凝土結構設計若干問題 J 福建建筑 2000年增刊9 廖利群 計算機優(yōu)化技術在建筑結構設計中的應用J 建筑科學2006NO.1410 葉志鋒 淺談建筑結構設計基本原理J 山西建筑 2006年第32卷第20期11 Vivian Meloysund, Ph.D. ; Kim Robert Liso, Ph.D. ; Jan Siem ; and Kristoffer Apeland Increased Snow Loads and Wind Actions on Existing Buildings: Reliability of the Norwegian Building Stock J 10.1061/(ASCE)0733-9445(2006)132:11(1831)12 李雁英 預應力混凝土的發(fā)展簡述J 電力學報 2004年第19卷第3期13 曹志明 預應力在混凝土工程中的應用J 經濟技術協(xié)作信息2006年19期14 Chu-Kia Wang and Charles G.Salmon Reinforced Concrete Design, 6th ED. M. Journal of Structural Engineering, Oct98, Vol. 124 Issue 10, p1234, 1/2p; 浙江理工大學本科畢業(yè)設計（論文）開題報告班 級03土木工程（2）班姓 名章正鋒課題名稱開發(fā)區(qū)某高級寫字樓框架結構設計目錄1.引言2. 選題意義與可行性分析3.研究的基本內容與擬解決的主要問題4.總體研究思路及預期研究成果5.研究工作計劃6.相關規(guī)范7.涉及軟件8.主要參考文獻成績：答 辯意 見（從選題、任務工作量、質量預期、可行性等幾個方面）答辯組長簽名： 年 月 日系主任審核意見簽名： 年 月 日開題報告1.引言本次設計對象為開發(fā)區(qū)某高級寫字樓框架結構設計。建筑總建筑面積10000，建筑層數6層。主要設計任務是建筑外形設計、結構計算、施工圖設計、完成部分結構計算，并用PKPM電算法進行驗算并出圖。本次結構設計的目的是通過高級寫字樓框架結構設計，掌握結構設計基本流程與方法；了解結構設計中相關的規(guī)范標準；熟悉建筑設計中應遵循先建筑后結構，先上部后基礎的設計和步驟。同時，也是對自己大學里所學專業(yè)知識的一次綜合應用與實踐演練。2. 選題意義與可行性分析本次設計的選題是高級寫字樓框架結構設計。隨著國民經濟的不斷發(fā)展，房地產開發(fā)蓬勃發(fā)展，成為支柱性產業(yè)。多層和中高層的民用住宅建筑在我國城鎮(zhèn)中越來越多，而這些住宅設計多因建筑上要求平面的靈活性和結構設計上的抗震要求而大多采用鋼筋混凝土框架結構體系。雖然目前這種結構已經是非常流行，但是結構的合理與否依舊影響著用戶的滿意度及開發(fā)商的經濟效益。不斷地優(yōu)化，在兩者之間取得一個平衡是我們結構設計工作者地目標。本工程在設計過程中會涉及到鋼筋混凝土結構、結構力學、結構抗震、地基基礎等大學所學地專業(yè)知識，通過本次設計有利于知識的鞏固和應用。鋼筋混凝土結構是當前應用比較成熟的一種結構，在大學的學習中，有過相當于框架結構設計的分解的課程設計有房屋建筑學課程設計、鋼筋混凝土單向樓板設計、單層廠房設計等；同時復習大學所學的各項專業(yè)知識，通過知識整合，完成本次結構設計的任務。本次高級寫字樓框架結構設計對于大學本科學生是可以完成的任務。因此，對本次結構設計的預期目標有：（1） 通過本次畢業(yè)設計，能夠系統(tǒng)復習與應用過去所學的專業(yè)知識；（2） 對于多層和中高層建筑尤其是框架結構的設計過程能夠有一個比較清晰的概念，熟悉設計過程中建筑、結構和巖土三方的協(xié)調配合；（3） 會合理的選擇結構體系和結構布置，采用優(yōu)化設計的概念，力求設計經濟、安全、耐久和舒適；（4） 能夠熟練應用PKPM系列結構分析軟件設計，并對其設計原理和步驟有清晰的了解。能夠獨立分析處理軟件計算結果和實際應用目標的差異并進行修正；（5） 能夠按現行平法標注法繪制結構平面、梁、柱和混凝土墻施工圖，樓梯施工圖；3.研究的基本內容與擬解決的主要問題3.1建筑方案與結構方案的統(tǒng)一在設計中如果剛開始建筑方案和結構方案不能很好的統(tǒng)一協(xié)調，那在之后的系列設計中會碰到一些問題，甚至會有修改建筑方案的可能，從而重新進行結構設計，造成重復勞動。因此，在方案初期就應該考慮到建筑方案是否符合結構設計的要求，可以與建筑學的同學交流一下思想，或者與指導老師交流學習。在建筑、結構、經濟、安全等綜合因素的考慮下進行方案修改，盡量避免以后的修改工作。3.2結構概念設計概念設計是結構設計的初期需要進行考慮的。概念設計包括結構選型，梁、板、柱的估算。概念設計有利于整個結構設計更加方便的進行。結構選型，本次畢業(yè)設計的課題是6層鋼筋混凝土的高級寫字樓，可以考慮本結構選用框架結構較為經濟適用。梁、板、柱的估算，先對整個框架的荷載進行估算，利用分配原則，對柱尺寸，板厚度，梁尺寸的估算，之后進行詳細的結構設計，遇到不合適的尺寸再加大尺寸進行設計計算。3.3結構抗震設計本設計結構抗震設防烈度為6度，結構抗震設防的原則要求在建筑設計上盡量規(guī)則，對稱。在荷載計算上，由于是6度設防抗震，且框架結構高度不高于30米。則建筑屬于四級抗震，則只要在構造上滿足抗震設計要求即可，不需要進行專門的抗震計算。但抗震設計相對本科畢業(yè)設計者畢竟是相對薄弱。因此，對于本畢業(yè)設計，結構抗震上的一些要求，要看懂抗震規(guī)范的要求，翻閱相關的參考資料，并與指導老師交流。3.4結構力學計算方法進行一榀框架設計一榀框架的手算一般采用結構力學上的力矩分配法進行計算。需要注意的是，力矩分配法作為一種結構力學方法和應用到框架計算上一些取值的不同。結構力學中力矩分配法彎矩的傳遞系數為0.5。而框架計算分層法的計算中，其傳遞系數是不同的。如除底層柱外，其它柱的傳遞系數為1/3，需要設計者細心。另外在線剛度的計算上，結構力學中大多是有已知的線剛度大小。而在實際的框架設計中，梁柱的線剛度是需要設計者先求出來的。在線剛度的求法上，特別注意的是，中間框架的線剛度一般取I2進行計算。在力矩分配法結束以后，若是出現剛性節(jié)點的彎矩之和不為零，那么需要重新進行分配，直至剛性節(jié)點彎矩為零為止。在利用彎矩分配法求出各節(jié)點彎矩后，再利用結構力學方法求出梁柱的各彎矩、剪力和軸力，為之后的截面配筋設計做好鋪墊。3.5柱下基礎設計根據本工程建筑的性質、規(guī)模、高度、體型，對地基變形的要求，場地和地基條件的復雜程度，以及由于地基問題對建筑的安全和正常使用可能造成影響的嚴重程度等因素確定建筑地基基礎設計等級。綜合該建筑的總體因素，基礎采用鋼筋混凝土預制方樁。3.6樓梯設計樓梯設計包括尺寸上的設計以及結構設計。房屋建筑學中樓梯設計的知識是本次樓梯設計的基礎。要注意到樓梯設計的踏步，踢腳，休息平臺等與層高結合設計除符合實際的尺寸。再進行結構上的設計。樓梯的設計比較簡單，但也應該細心的計算，如果可能，再利用PKPM中的樓梯設計軟件進行驗算。3.7現澆板設計現澆板的設計中板的非結構層的荷載計算；板的計算以一米為單元；在調幅中一般調幅范圍在80-90；板的施工圖繪制中注意板的構造配筋。因此，應該先復習現澆板的設計計算，構造配筋，以便在設計中能熟練的應用知識進行準確的設計出圖。3.8 PKPM結構建模與參數輸入在電算中要注意結構參數的輸入，參數不同會導致結果與手算的結果有較大差異。因此要在用PKPM之前對各參數的意義進行學習熟悉，還應對PKPM的使用要復習，達到熟練操作。另外還需以下幾點：（1）荷載計算，包括樓面恒載和樓面活載，以及梁上隔墻的荷載；（2）在PMCAD里輸入定位軸線并布置梁柱墻以及荷載；（3）在建模過程中，對于一些受力復雜的部分，可根據結構力學原理，保證安全情況下進行力學模型簡化；（4）軟件不是萬能的，因此需要內力校核，設計應該根據所學知識用概念定性判斷模型受力情況，并和軟件結果相比較，對于差距比較大的應該分析原因，并作出相應的調整；（5）在配筋圖出來以后，應在PMCAD的圖形編輯處進行修改，或者轉化成CAD的格式在ACAD上進行修改，以便出圖能最大限度的接近施工的要求；（6）當出現超筋或柱軸壓比過大時，應該先查明原因，在調整結構接著計算。梁超筋可以加大梁尺寸，但建筑上要求可能受限制，則可考慮改變材料的使用。柱軸壓比過大也可考慮柱尺寸的設計。4.總體研究思路及預期研究成果本次建筑設計按照國家設計規(guī)范進行設計，而結構設計中需要結合大學本科四年所學的專業(yè)知識。結構設計總體研究思路如下：（1）荷載計算，得到板所受荷載（2）梁、柱、板尺寸估算（3）梁、柱線剛度計算（4）梁柱所受荷載計算（5）分層法計算梁柱在豎向荷載作用下的內力（6）框架在水平力作用下的內力（水平地震作用力、風荷載等）（7）荷載組合再進行截面配筋設計計算以及板截面計算（8）豎向荷載傳遞，進行柱下基礎計算設計（9）PKPM建模進行電算驗算（10）施工圖出圖經過本次高級寫字樓框架結構設計以后，預期研究成果有：（1）建筑方案符合國家各規(guī)范要求（2）結構手算方案與電算方案相差不大（3）結構施工圖的出圖最大限度的符合施工的要求（4）掌握結構設計的整個設計流程，要求，完善具備獨立設計的能力5.研究工作計劃2007.1.8-2007.1.31 開題報告、文獻綜述、外文翻譯2007.3.5-2007.4.1 確定設計方案、完成建筑部分設計任務2007.4.1-2007.5.6 結構計算，施工圖設計，完成結構部分設計任務2007.5.9 提交初稿2007.5.16 定稿，提交畢業(yè)設計全部材料2007.6.10前 畢業(yè)設計答辯6.相關規(guī)范1.民用建筑設計通則JGJ 37-87；宿舍建筑設計規(guī)范JGJ 3687；2.房屋建筑學；3.鋼筋混凝土結構設計規(guī)范GB50010-2002；4.砌體結構設計規(guī)范GB50003-2001；5.建筑樁基基礎設計規(guī)范JGJ94-94；6.建筑抗震設計規(guī)范GB50011-2001；7.鋼筋混凝土結構教材（上、下）；結構力學教材；土力學與地基基礎教材；建筑結構抗震設計教材；8.建筑構造通用圖集；7.涉及軟件1.結構平面計算機輔助設計軟件PKPM2.結構三維分析與設計軟件TAT3.計算機輔助設計軟件ACAD8.主要參考文獻（1）王心田 建筑結構概念設計 天津大學出版社（2）王心田 建筑結構體系與選型 同濟大學出版社（3）東南大學等主審 混凝土結構（上、中冊） 中國建筑工業(yè)出版社（4）王小紅等 建筑結構CAD 中國建筑工業(yè)出版社（5）包世華 結構力學 武漢理工大學出版社（6）尚守平 結構抗震設計 高等教育出版社外文翻譯一：外文原文一出處：DOL: 10.1061/(ASCE)0733-9445(2006)132:11(1831)現有的建筑物上增加的雪荷載和風荷載效應：挪威建筑物可靠性分析Vivian Meloysund, Ph.D. ; Kim Robert Liso, Ph.D. ; Jan Siem ; and Kristoffer Apeland摘要：對來自在挪威的20個現有建筑物上的一個雪荷載和風荷載效應的調查結果分析。由于存在雪荷載或風荷載，所以需要調查在哪些范圍內的現有的建筑物會與現有的規(guī)范要求或者抵抗倒塌的安全度有關。十八個建筑物在現在的規(guī)范之下有一個超過1.0的利用比。新的設計規(guī)范已經開始應用到大部分的建筑上，與現在規(guī)范，對于雪荷載和風荷載效應，對于減少坍陷的安全性有較好的安全度。當評估一個國家的規(guī)劃具有哪些可能結果的時候，建筑物的大部分的數據依照現行的房屋建筑規(guī)范來評估，那么可靠性是很低的。對未來的氣候變化的研究表明雪荷載和風荷載在很大程度上會有增加的趨勢，大面積的屋頂也會在強烈的風荷載下需要承受更多的危險。因此，在將來這些建筑物的可靠性將會降低。關鍵字: 承載力； 建筑物； 氣候上的變化； 挪威； 可靠性； 雪載重； 結構設計； 結構的安全性； 風荷載緒論背景在1999/2000年的冬天，挪威北部的巨大雪載導致部分建筑物倒塌。在Bardufoss社區(qū)活動中心的意外事件中，屋頂塌陷甚至造成三人死亡,這是所有這類性質的意外事件中最嚴重的（圖1）。當該建筑物建成后，屋頂上的雪載就超過其原來設計當初的標準荷載，而且此坍陷的最重要的因素之一是在屋頂上有一個構造過失。圖1 Bardufoss社區(qū)活動中心（允許再版）建設管理局，奧斯陸，挪威圖1主要目標和定界線調查的主要目標是獲得關于雪荷載或/和風荷載的作用下，以及在現行的規(guī)范標準約束下，挪威現有建筑抵抗塌陷的可靠性研究調查。以及，在未來挪威氣候改變的條件下，如何分析并建立一個原理和模型。本次調查分析包括設計文件，20座曾經經歷過五次較大雪載作用的，五次強風荷載作用的，至今仍然存在的建筑物。統(tǒng)計資料包括了大約三百七十萬在挪威注冊登記建筑物的建筑類型，建筑年限，地質資料。特別需要注意的是那些無遮掩，完全暴露在風荷載或者雪荷載作用下的建筑物。評定是否合理那要決定于規(guī)范中的一些數據在設計中使用是否準確，理論上的參數是否包括在正常范圍之內。調查把重心集中在評估建筑物的主要負荷-支承結構,或者更小的范圍甚至可以僅是副載重-支承結構。表1列舉了各年份挪威各地區(qū)所發(fā)生塌陷事故的建筑。表1 主要由雪載引起的塌陷事故建筑物建筑類型地區(qū)建設時間塌陷/破壞時間Stongelandet Skole游泳中心特羅姆瑟19712000Bardufoss Samfunnshus活動大廳特羅姆瑟19652000Lenkngen Skole學校特羅姆瑟19702000Malselv活動大廳特羅姆瑟2000Storoll Skole學校Nordland19902000Tromso Tennishall體育中心特羅姆瑟2000Lekenas-hallen體育中心Alcershus1978/19961999Lofothallen體育中心Nordland1999Aukra工業(yè)用房Romsdal1996Asker Tennishall體育中心Alcershus1994Drammen學校Buscerad1994Harstad工業(yè)用房特羅姆瑟1988Birkenes-hallen體育中心Aust Agder1987Svelvik Kresseri工業(yè)用房Vestfold1987Epolehallen軍事設施特羅姆瑟19821983Tromset工業(yè)用房特羅姆瑟1975房屋建筑設計規(guī)范關于雪荷載和風荷載效應的荷載規(guī)范1949年12月15日發(fā)布的房屋建筑規(guī)范在對于雪荷載的設計時屋頂雪荷載大致在1.5KN/m左右。在單獨建設的房屋上，不管這個估算是減少了還是荷載增加了都需要由政府權威部門批準才可以執(zhí)行。屋頂上的雪荷載與屋頂的形狀有關，但是其荷載標準值大小卻以簡單的方法來計算。一般正常的建筑物設計中風壓是等于1.0 KN/m，而無遮掩部分的面積，其風載應該要等于1.5 KN/m。完全暴露于風壓作用下的建筑面積，建設的主管當局可以批準增加這些風壓荷載的大小。一個封閉建筑的迎風和背風的系數總和可以是1.2。在1970年挪威建筑規(guī)范NS3052中，是由雪載圖來說明哪些區(qū)域雪載達到1.5 KN/m，哪些在1.5KN/m和2.5 KN/m之間, 哪些在2.5 KN/m以上。風荷載則是由四種曲線把各區(qū)域分為A,B,C,D四種，在圖2中可以看到。規(guī)范應用更多更詳細的標準數據來指出迎風和背風墻的系數也是1.2。與1949年的房屋建筑規(guī)范相比，在NS 3052中，不同的是它更多的指明了在空曠地區(qū)的風速壓力是相對較小的。同時，在NS3052中，也介紹了部分傳遞系數，當風壓作用時的部分傳遞因數被設定成1.5的時候，雪荷載的部分傳遞因數則要設定成1.6。在2002a挪威標準規(guī)范中，整個國家的434個行政區(qū)域都被分區(qū)并詳細的說明了風壓標準規(guī)范。由風的參考速度來定義方位(在22 m/s和31 m/s之間變化)。在迎風的10km區(qū)域，地面的粗糙程度對風壓是很重要的。在規(guī)范里成為速度風壓，也有五個關于地形粗糙程度的定義。另外其它重要的因素包括風向、建筑高度、地形也需要列在考慮范圍之內。風壓（kPa）建筑高度風速 m/s屋頂參考高度地形標高基礎標高圖2 風壓曲線表圖2在這個規(guī)范的修正方法中，挪威標準規(guī)范1999（NS 3490）則為環(huán)境的負荷規(guī)定一個50年的重現周期。環(huán)境負荷部分的傳遞系數被設定成1.5。部分的傳遞系數要乘以一個縮減系數k。規(guī)范的廣泛修訂已經相當大的增加了規(guī)范的詳細程度。目的是為了符合表2的要求，從而達到一個安全的水平。換句話說，目的是為建筑物能達到一個相對的可靠度要求而制定了一個比較統(tǒng)一的安全等級要求，即使建筑物在不同的區(qū)域建造,但如果有些結構處于不同的可靠度等級，那么就具有不同的安全水平。表2 可靠性等級、建筑類型、可靠性系數和塌陷概率可靠性等級建筑類型可靠性系數塌陷概率4大型公共建筑4.260.000013商場3.710.00012辦公樓3.090.0011普通民房2.320.01meloysund等人詳細描述風荷載效應和雪荷載的設計荷載發(fā)展歷史。選擇標準及方法使用范圍在人多的時候發(fā)生建筑塌頂的后果要比人少的時候要嚴重的多,因此在公共建筑，如體育館，若是發(fā)生類似的事件，后果是非常嚴重的。但是要是在倉庫里發(fā)生類似的倒塌事件，那后果的嚴重性將會減少很多，這在規(guī)范中也有表述。在現行的規(guī)范下，對于易產生嚴重后果的公共建筑則有更強硬的強制性。材料使用與截面尺寸相對于雪荷載來說，輕型屋頂的比重是很小的，但仍是要承受住雪荷載的作用。如果當雪荷載標準值超過設計標準值時，那么承受荷載的能力要隨著雪荷載增大而增加相同的百分比。如果特定的承載力已經很高了，那么相應的增長可以相對少。因此，輕型結構相對于重型結構來說，前者更適用于積雪量超過負荷而設計的結構，而后者則比較困難。換句話說，重型結構有較大的內置的安全，當負荷增加超出本身的承載能力時，則還要考慮其內置的安全。另一個選擇的標準是建筑物跨度的大小，一幢建筑物若是跨度很大，那它往往容易倒塌。很多類型的工程對不平衡受荷是相當敏感的。當結構在清理積雪的時候，那就是前面所講的結構所承受的荷載大于清理前的情形。而且有很多清除積雪的時候導致建筑物倒塌的例子也是存在的。因此，重要的是要知道在清理積雪期間，建筑物是否可以承受不平衡的荷載。工程年限、荷載、地質情況從1949年到今天，建筑荷載設計已經有很大的變化。因此，建設工程的時間可能會告訴我們建筑物的安全水平。一般來說，在高降雪地區(qū)老的建筑物比同樣地區(qū)新的建筑物安全水平要低一些。至于風荷載，不同安全等級的建筑也稍微是不同的。在遭受嚴重的環(huán)境荷載的區(qū)域中安全水平或許已經被影響而下降,現在的雪荷載和風荷載效應的設計已經從過去適用于整個國家區(qū)域，調整到挪威真實的環(huán)境荷載變化，從而一般情況下荷載標準值都是需要增加的。因此，在挪威西北部的北方海岸區(qū)域，風荷載設計中大多比別的區(qū)域都是較大的。建筑物地方性以及所在地方的地質粗糙程度也是研究雪荷載和風荷載的重要數據資料。構造方法預制結構現在仍然在使用中，它的結構設計計算也不一定按照設計的標準，許多結構都是按照挪威實際的雪荷載來設計的。許多需要進行雪荷載設計的結構也可以請國外關于雪荷載設計比較有成就的國家來做，比如像丹麥。選中的建筑物基于以上的調查評估，從所有建筑物中挑選20座建筑物，說明了建筑物所在的地區(qū)，建筑物的類型和建筑所在地方的參考風速度及常遇的雪荷載。如表3所示，這些已經被挑選的建筑物都是不向外泄露的。而問題是如何獲得這些必要的文件。其中三座建筑物是1970年以前建造的，八座建筑物是1970-79年之間建造的，九座建筑物是1979年以后建造的，這表示這三座建筑物的荷載是由1949年建筑規(guī)范決定，而八座建筑物是1970年建筑規(guī)范決定，最后那九座建筑物是由1979年建筑規(guī)范決定的。工程文件研究以及現場研究經對建筑物在建造的時候使用的計算模型、荷載、荷載影響力、解決方案的調查研究。荷載影響效應是與新的荷載要求相一致，承載力也與新荷載的要求相一致。經過這些分析，結構的利用比已經與新的計算規(guī)范相一致，同時要加強利用比。表3 挑選建筑的數據概要建筑時間類型材料尺寸（寬/長/高）屋頂形狀最大跨度雪載風速風載設計雪載設計風載最大利用比結構計算有無Andoy11989溫室鋁12/26/626120.7/4.5311.30.91.41.2是Andoy2a1979簡易房木/鋼14/45/715184.5311.52.01.21.5是Ando2b19914.5311.51.31.14.0無Bardu11994活動中心木18/42/922125.0240.81.20.70.8無Bardu21984商場鋼混21/-/85215.0240.91.20.81.5無Frana1a1977倉庫鋼42/40/93203.5301.41.61.22.8無Franalb19913.5301.51.21.3是Frana21978體育中心木/鋼30/50/94203.5301.51.81.23.2是Grane11987倉庫木10/24/722107.5260.91.40.81.5是Kristiansund11959體育中心混凝土17/51/1214172.5301.31.30.61.3是Nittedal1a1955公車站點鋼28/51/5平84.5220.62.40.42.3無Nittedal1b19824.5220.61.50.61.4無Nittedal21984體育中心鋼44/36/1016184.5220.71.70.71.8是Nittedal31961倉庫木13/85/8774.5220.72.40.83.7無Royrvik11975體育中心木/鋼12/22/6平128.0250.72.40.81.6是Royrvik21973活動中心木13/34/71588.0250.81.70.73.7無Tronse11991郵政站點鋼混43/84/8平246.0271.21.40.61.2是Tronse21979貨物站點鋼48/48/9平246.0270.82.70.81.1是Trondheim11978體育中心木24/44/922243.5260.91.80.85.0是Trondheim21977商場鋼30/61/8平223.5260.91.61.11.7是Trondheim31982倉庫木12/36/618123.5260.81.70.71.6是Oland11985商場混凝土13/64/7平133.0301.41.01.11.0是Oland21991車庫木8/10/42283.0301.20.80.81.8無平均數4.61.01.60.92.0結果截面尺寸與材料數據外部尺寸，最大跨度，主體結構的材料見表3。建筑物的外部尺寸包括寬度、長度、高度和屋頂斜坡。高度為建筑物房屋屋頂檐口到地面的高度，所有超出的或者是延伸的都不是尺寸范圍之內。正如表中的估算所所呈現出的，選定的建筑物大多是中型跨度建筑。坡屋頂的角度介于0和26度之間，所有建筑物高度都與其寬度和長度相關。實質上，建筑物都列入輕質結構的調查之列，因為預計這些類型的大廈是最為脆弱的。文件的可用性和等級根據市政府提供的資料，共有20座建筑物被挑選出來，具有可利用文件的建筑擁有優(yōu)先權。因此早期結構上有內置的建筑結構是不公開的而且也是不允許被調查研究的。但是獲得這些文件是很有必要的，這樣可以從文件中知道內置結構的特點。如果能提供文件資料，這種建筑物是肯定要進行廣泛的調查研究。即使建筑物有詳細設計資料，那也是有缺陷的，所以在這項調查的范圍內我們不會去評估這方面的意義。選中的建筑物缺乏重要文件肯定會影響調查結果，接著計算必須根據自己的假設和估算，這可能不同于構造的(提高的資料可供結構計算)。隱蔽資料導致結構性措施可能會增多，在缺少文件的情況下，就難以查明原因，最終不能明確的選擇結構設計方案。設計雪荷載和選定建筑的風荷載的更改表3列出了當前要求下那些被選擇的建筑在特定范圍內其典型的雪荷載，以及速度特性的風壓力。在所選建筑物資料中Andoy 2、Frana1和 Nittedal1一起引述成a和b。在這里, a意思是最初的建筑物，而b是指，之后增加的建筑(或延長建筑年限的建筑)。此外，這些資料也顯示了建筑設計中荷載的變化，這里的荷載設計要求是與當時的規(guī)范相一致。表3說明了雪荷載在0.8和2.7之間更改設計的差別，其均值等于1.6。在建筑物之間風壓變化設計相應處差別有0.4、1.4和均值0.9。換句話說, 平均雪荷載設計在增加，同時，風壓平均設計值在下降。正如所選建筑物的資料所示，在兩個不同行政區(qū)域的兩座建筑讓人體驗到減少積雪負荷的設計。一種是積雪負荷水準不變，然而另外一種是積雪負荷遞增。在對大部分關于積雪負荷設計建筑的調查中，我們發(fā)現對積雪負荷設計的變化已經成為一項主要的要求。在調查的建筑中低坡度的建筑占了優(yōu)勢，由于屋頂受積雪負荷在背風面因素的影響下，屋頂的傾斜度已經在15度到60度之間增減。在一座7幢建筑的屋頂中傾斜度大于15度，負荷設計的增長平均為1.4。這個數據低于整體建筑的普通平均值。風荷載規(guī)范方面變化還不像雪荷載規(guī)范那樣有了很大的差別，但是風荷載規(guī)范所產生的改變也是需要進行研究調查。就像所選建筑物資料所列出的，規(guī)范上的改變往往導致Andoy和Frana兩個海邊地方的建筑所受風荷載變化。在被調查的建筑物中，風荷載與建筑物的寬度、長度都沒有太大的聯系。這個形式的建筑物，迎風和背風的墻壁形狀因素的總數在NS3491-4上等于0.85 ，當換成是高層建筑時，這個系數就變成了1.5。在較早的規(guī)范中，不管是什么建筑，對應的形狀系數都是1.2。換句話說，形狀系數在被選擇的建筑物中都是比較小的，同時，若是這建筑物的寬度和長度更大，那么其形狀系數會變的更小了。減少建筑物設計風荷載，在多高層建筑中是不允許的。討論如前所述，大部分挪威建筑物的無遮擋面積有5%，是