19土木工程本科专业毕业设计指导大纲

1土木工程本科专业毕业设计指导大纲（钢筋混凝土结构设计类）一、毕业设计的目的和意义毕业设计是对本科数年学习的综合与总结，是理论与工程实践结合的重要课程，与走向综合之后的实际工作距离最近，学好这门课程，对就业后能尽快适应所从事的技术工作有特殊重要的意义。二、毕业设计的特点和内容毕业设计与课程设计完全不同，除了题目规模大而且涵盖的知识全面外，更主要的是每人一题，学生没有办法互相抄袭，而且教师一对一辅导，要为此投入大量时间和精力，也是大学数年与教师最近距离接触，学生应当很好把握这个向老师学习的机会。这些知识不像理论知识，可以自己看书获得，实践的知识需要老师亲自指导，自己逐步积累，可以节约大量时间，少走弯路。毕业设计的题目很大，体现在过程长、步骤多和积算繁复上，例如多、高层钢筋混凝土结构，在教师提供建筑方案图的条件下，有以下设计内容：1、熟悉建筑图熟悉建筑图时应关注以下问题。（1）两个方向的柱网、轴线尺寸、建筑物两个方向总尺寸、建筑物总层数和各层层高，与柱、墙和变形缝设置有关，与梁位置的设置有关；（2）建筑物各层平面是否一样，有无挑出或收回，挑出和收回的尺寸，有无上下层抽柱或开大洞的情况；（3）剖面图中反映门窗洞口尺寸和高度，与结构梁高尺寸有关；（4）楼层标高有无局部高度不一样，尤其在顶层，楼、电梯间；（5）内外墙的厚度和材料、墙的位置，与荷载计算有关；（6）建筑物使用功能，与楼面活荷载取值有关；（7）屋面做法及找坡方式与计算荷重有关；（8）室内外高差与基础埋深、基础做法有关；（9）卫生间、室外阳台、走廊的下沉，下沉多少，与荷载计算有关，与施工2图绘制时梁板标高表示有关。2、结构方案布置设计结构方案应关注以下问题。（1）竖向构件布置（墙、柱）纵横两个方向间距尽量均匀，可使梁高度比较均匀，一般住宅楼柱墙的间距取6～8米为宜，可适用于梁高600～700mm情况，商场、办公楼或多层工业厂房、教室可以取7～8米，适用于梁高600～900mm情况。墙柱布置时还有两个因素需考虑，一是有地下室情况要停放汽车，柱距要适应车位摆放要求，尽量不要形成转换结构而使结构复杂、使造价增加；二是要关注基础形式，若是天然浅基础，自然是柱网尺寸小些，可使传力路线短，结构造价经济，但若是桩基础则尽量少设柱，使每个柱位有较大的轴力，而形成每柱位三桩至五桩承台，可以减少地梁并且还可以使大直径桩承载力得到充分利用，目的也是降低造价（2）梁构件布置（a）梁端尽量放在柱或墙上，墙应有出翼，以保证梁纵筋有足够锚固长度，若是连续梁支座，墙可以无出翼；（b）室内尽量不露梁或少露梁，以满足美观要求，为此，梁应设在有墙处，让墙把梁包裹一部分，在客厅和餐厅之间，一般情况也尽量不设梁，客厅房间尺寸大时，也可以用加厚板来解决，也不设梁；（c）梁可将板尺寸分割开，宜尽量均匀，使板厚取相同尺寸，有些小尺寸房间，如卫生间、厨房墙下是可视情况，不设梁，将墙荷载直接放在板上；（d）梁尽量设成连续形式，可以改善受力状态，降低梁高，传力直接，施工时支模布筋也方便；（e）梁布置时，有时会发现建筑方案不尽合理，例如两条轴线相差距离过小，导致连续梁两侧不能直通，这时，应当让建筑做一定修改，又例如，有时建筑平面内开大洞，导致某一边成为单列柱，又有很大尺寸的悬臂，使结构形成很大缺陷，也应当让建筑做方案修改。（3）楼板布置3楼板布置相对简单，仅按建筑平面图即可，应注意板面标高与楼层标高有可能不同，如外廊、阳台、厨房、厕所等应一并建好，在PKPM生成的结构施工图中线条虚实即可分清。（4）设计参数确定（总信息）总信息可分为两部分，一部分是已经确定的设计条件，例如抗震设防烈度、风荷载参数、场地类别等；另一部分是根据建筑物特点，由结构的情况确定。第一部分中，例如，根据建筑物高度和结构使用确定抗震等级，根据建筑物规模确定钢筋级别，根据耐久性要求确定的钢筋保护层厚度等，还有根据结构规模确定的计算方法等。这些参数都要仔细斟酌，选择是要有依据，这些依据或者是已经确定的原设计条件，或者是根据相关规定确定，要通过查看设计资料（建筑图、地质资料等）和查阅规范确定。另一部分中，通常参数选择不唯一，这时应当还有经济因素或受力更为合理等因素需考虑。总之，最终选定的设计参数不是满足硬性要求，只是从经济性或受力更为合理的角度看满足的条件。（5）设计参数确定（材料及构件次尺寸等）一般情况，钢筋级别可采用2～3种，粗钢筋用Ⅲ级，细钢筋Φ10、Φ12,用Ⅱ级，箍筋Φ8、Φ10，用Ⅰ级（加工方便，而且强度也够用）。Ⅲ级主筋按规范说明是主推钢筋，从经济角度和施工方便角度考虑，均是首选。混凝土强度等级，也可以采用两种以上，墙、柱混凝土可以比梁板混凝土强度至少高一等级，尤其是高层建筑，有时要高2～3级，以减少结构下部柱截面尺寸。例如，20层建筑物，下部11层，至少要用到C40，而梁板混凝土一般情况取到C25～C30即可，再提高强度等级，从经济角度考虑不合理。考虑到梁板与墙柱的交接点，混凝土差异过大会引起施工不方便，常在高层建筑的中、上部将墙柱混凝土强度等级降低，仅比梁板高5Mpa，或干脆取成相同。（6）构件尺寸确定原则（a）柱：可用承荷面积估算重量，混凝土强度和轴压比限制进行估算。例如：某7层建筑物中柱、双向柱网尺寸均为8.5m，框架抗震等级Ⅱ级，轴压比限值为0.75，混凝土强度等级为C40，估算荷重可按1.5T/m2考虑。则柱截面面积为：2427381.191105.15.8775.01Amm24可取首层柱截面：750×750mm2上部柱截面尺寸，可按3～5层缩小一次，每边减少约50～100mm。（b）墙：墙的厚度可按高规最低要求确定，与是否加强层部位、抗震等级、层高和墙肢长度有关，按高规7.1和7.2节和抗规6.4节。另外，高规和抗规均要求墙肢不宜过短，最好8倍墙厚，见高规7.1节。还有，尽量避免一字墙，若不可避免，则轴压比限值，最小厚度、稳定性验算均有更严格要求，见高规7.1和7.2节。（c）梁：外墙梁高与门窗洞口高度相关，应与建筑设计人员协商确定，若建筑设计人员有经验，则确定的梁高与跨度相匹配，否则，应当调整建筑图。梁高与跨度度相关，还与承荷宽度有关，大约（101~141）L，主梁梁高应不小于次梁梁高，同层梁高尽量相同，以方便施工。一般情况下，高层建筑墙柱间距6～8m，则梁高通常取600～700mm。梁宽与梁高相匹配，高层建筑墙厚通常是200mm，则梁宽也多取200mm。纯框架结构梁宽多取250mm～300mm，梁高越大，宽度也相应增加。（d）板：高层建筑板厚通常取100mm，局部板跨度大，达到或超过4m时，可取120～180mm，例如客厅跨度5.7m，板厚度宜取160mm，楼电梯间前室，附近往往有管井，楼板内水平管线较多，宜将板厚加大，以适应这种需求。高规规定，板在某方向，累计长度不宜少于5m，若建筑平面无法满足此要求，则可采取加厚板的方式，增强水平构件的平面内刚度，但要注意，板厚达到180mm时应取双层配筋。另外，高层建筑屋顶板厚应取120mm，嵌固端板厚不少于180mm，这些构造要求都有很明确的工程概念，应当仔细体会和理解。3、荷载计算荷载形式分集中荷载、线荷载和面荷载。荷载的种类分恒、活、风、地震。还有一些杂项，不一定每个工程都存在，如有地下室时受到的水的浮力，挡土墙的侧压力等，室内外高差大时，地梁、侧墙也要受到侧向土和水压力，地下水池也要考虑侧墙承受：内有水，外有土和内无水外有土等多种工况的侧压力，具体取值和设计要求可参考相关规范，如《给排水工程构筑物结构设计规范（GB5006S-2002）》和《建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）》。5下面，按荷载种类介绍各种荷载选取。（1）恒载：（a）集中荷载常见形式：屋顶水池，简化为四角向下的集中力。楼梯间的梯段板，忽略刚度，简化为作用在梁上的集中力，此时，恒、活荷载通常合并在一起，作为恒载施加。还有室内设备或屋顶空调机，均可作为梁集中荷载作用在梁或屋顶。（b）线荷载常见形式：主要是墙自重，但要注意，抗震墙作为结构构件自重已经计入，不用另外施加，要注意，墙上开有门窗洞口是，由于砌体重量与门窗面重度不同，在一道梁上，理论上不是均匀分布，这时，可以进行简化，将总重按常量均匀分布在梁上。另外，墙高度计算时，应扣除上层梁的高度，不要漏掉墙面抹灰、饰面及装饰线条、飘窗挑板的重量。（c）面荷载面荷载主要是楼面做法，一般情况下找平层、基层、结合处和面层，还有下层板顶抹灰、吊顶合并总重在1.0~1.5kN/m2之间，具体数值需要根据建筑图纸进行计算。其他的面荷载还有屋面找坡，隔热、面层做法（分上人和不伤人）、大空间的消费喷淋管、灯具吊重等也不可忽略。另外，卫生间若下沉300~400mm，则需用陶粒或其他材料填充，局部面荷载需加大，电梯机房有控制柜、卷扬机应按电梯公司出具的工艺图提供的荷载要求施加恒载。需要注意的是在板的布置时有一个选项，确定板自重是否由软件计算，一般情况均应选择由软件自重计算，还要注意不要把没有楼板的部位自动进行布板，如室内开洞和已计入梯段板自重的楼梯间。（2）活载活载形式比较简单，主要是楼面荷载，可根据《建筑结构荷载规范（GB5000S-2001）》（2006年版）确定，要注意，卫生间、阳台、走廊、楼梯间的活载取值，有可能与室内不同，屋面也有上人和不上人之分。（3）风荷载已经在总信息中输入，其余有软件自动计算，此处略。需要注意的是高度超过60m的高层建筑风荷载的基本风压按100年重现期取值，变形的计算仍按506年重现期取值。（4）地震作用全部数据在总信息中输入，并由软件自动计算，此处略。4、上机建模应用PKPM软件完成结构建模和分析一般包括PMCAD建模和SATWE计算部分。（1）PMCAD建模PMCAD的“建筑模型和荷载输入”（2008版PKPM）的主要步骤如下：第一步：“轴线输入”，利用作图工具绘制建筑物整体的平面定位轴线。这些轴线作为布置构件的参照线，大致与建筑轴线相同。第二步：“网点生成”，程序自动将绘制的定位轴线分割为网络和节点。第三步：“构件定义”，用于定义全楼的梁、柱和墙的截面尺寸。第四步：“楼层定义”，依照从下至上的次序进行各个结构标准层平面布置。凡是结构布置相同的相邻楼层可视为同一标准层，只需输入一次。布置构件（“柱布置”、“梁布置”、“墙布置”）就是在节点放上定义好的柱，在网格上布置定义好的梁和墙。对于本层布置好的构件如需修改，可在“本层修改”中删除、替代、查改。在“本层信息”中输入本标准层的基本参数，这些参数不一定全层一致，局部不同可以在“楼层定义”菜单里面进行调整（2005版PKPM则在后面的“输入楼层布置信息”中进行个别修改）。一般建筑各层会有大量相同的部分，结构布置也会有很多一致，这时候在新建标准层中可以全部复制下一标准层，然后在下一层的基础上进行局部删改完成本标准层，这样可以提高建模效率。对于已经建好的标准层，如果要对相同部位进行相同的修改可以使用“层编辑”中的“层间编辑”；如果某一标准层的一部分与其他标准层位置相同构件一致可以使用“层编辑”中“层间复制”将某一标准层的构件布置选取模型复制到其他标准层的操作。新版PKPM将楼面布置信息整合在“楼层定义”中，楼板信息输入是在有房间的地方进行楼板开洞、改板厚、改预制板、设悬挑板、设置楼板错层等操作（2005版PKPM则在“输入楼层布置信息”中进行设置）。第五步：“荷载输入”，首先在“恒活设置”中定义本标准层楼面荷载，如楼面荷载需要进行局部修改，可在“楼面荷载”中操作。“恒活设置”的荷载7是板上的面荷载，其中包括恒载、活载两部分，这里输入的恒载和活载只对大部分楼板适用即可（2005版PKPM则在后面“输入荷载信息”中进行修改）。荷载输入中还应输入梁间恒载，主要是考虑围护结构的重量。第六步：“楼层组装”，进行结构竖向布置。每一个实际楼层都要确定其属于哪一个结构标准层以及其层高值，从而完成楼层的竖向布置。第七步：“设计参数”，输入一些必要的绘图和计算信息，完成对结构物的整体描述。第八步：“保存