《开题报告-框架剪力墙结构设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《开题报告-框架剪力墙结构设计（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 广西科技大学土木建筑工程学院2013届毕业设计开题报告广西科技大学毕业设计（论文）开题报告课题名称：框架剪力墙结构设计黄村城中村改造工程6#楼结构设计，手算13轴交D-F轴学 院 土木建筑工程学院专 业 土木工程 班 级 土木091班 学 号 姓 名 指导教师 2013年5月20日框架剪力墙结构设计开题报告1. 设计选题背景及意义1.1选题背景二十一世纪初的二、三十年间将是中国社会经济稳定快速发展，人民生活水平大大改善的时期。根据发达国家的经验，当人们已经实现“丰衣足食”、从小康向中等发达水平迈进、开始追求更高层次的物质与文化生活时，首选的消费方向就是住宅。住宅将真正成为居民的消费热点和经济
2、增长点，同时随着社会经济的稳定发展、生活水平的逐步提高，以及居住环境的不断变化，对住宅的数量、质量、功能和环境等都提出更高的要求。中国城市住宅建设正处于一个历史性的发展阶段，住宅将从“能遮风挡雨、构筑基本生存空间”，向“感受人间幸福、体会多彩人生、自我实现、自我教育的场所”方向发展，同时住宅设计领域也进入一个活跃期。为适应这些要求，住宅产业将向着规模化、集约化方向发展。传统的住宅体系和生产方式长期制约我国住宅建设生产力的提高，对住宅体系进行创新发展，对结构设计进行优化，在住宅领域变革中具有重要的地位和作用。1.2选题的意义我国的城镇住宅建设也步入了一个高速发展的阶段，尤其在大、中城市，用地紧张
3、和住宅面积需求不断增加的矛盾日益突出，发展高层住宅，提高居住区的容积率已成为一种非常必要而有效的手段。高层住宅已是大、中城市住宅建设中不可忽视的一种形式。在高层住宅结构设计中，方案的优化选择非常重要。它直接关系到结构形式是否合理、业主投资成本的高低和用户的使用方便。选择一个好的结构形式，不仅要考虑建筑上的使用功能，结构上的安全合理，施工的可能条件，还要考虑造价上的经济和造型上的美观。我国“十一五”规划纲要提出，“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20左右、主要污染物排放总量减少10。这是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济
4、结构调整，转变增长方式的必由之路；节能减排、科学发展是我国实现可持续发展的必然要求。为推动“十一五”规划纲要的实施，建设系统大力推广“四节一环保”住宅(节能、节水、节地、节材、生态环保住宅)的建设，这使高层住宅的经济性指标显得尤为重要，因为高层建筑的经济性首先体现在“节材”，而建筑材料的节约又与节能、节水、节地和生态环保息息相关。2. 国内外发展状况及走向2.1现有高层建筑的主要结构体系高层住宅建筑的结构体系，主要有框架结构体系，剪力墙结构体系，框架剪力墙结构体系等。这些体系的受力特点、抵抗水平荷载的能力、侧向刚度和抗震性能等都各不相同。框架结构侧向刚度差，抵抗水平荷载的能力较低，底部层问位移
5、大容易引起非结构性破坏和次生灾害，对抗震不利，但它具有空间大，平面布置灵活，立面处理丰富等优点，而剪力墙则相反，抗侧力强度和剐度均很大，但平面布置不灵活，不适应太空间的要求。而框剪结构却有框架结构和剪力墙结构两者的优点，把两种结构体系结合起来，在同一结构单元中同时采用框架和剪力墙结构，共同承受竖向和水平荷载，具有较强的抗震能力及抵抗水平荷载作用的能力，能大大减少结构本身的侧移，并能避免填充墙在地震时发生破坏和倒塌。根据对国内部分高层设计实例的调查分析，框剪结构是高层建筑中非常重要及常用的结构形式。近年来，随着武汉经济的蓬勃发展，房地产市场发展迅猛，一幢幢高楼大厦拔地而起，以其压倒一切的气势和新
6、颖的造型耸立在人们的面前，因而框剪结构也得到了前所未有的广泛应用。2.2高层建筑的发展走向在未来的十几年中，高层住宅尤其是小高层住宅仍将是大中城市住宅的主要形式，而且这种形式将不断地向小城市渗透。钢结构具有施工速度快、贷款期短、贷款利息少、质量轻、抗震性能好、绿色环保等优点，是国家鼓励发展的结构形式。钢结构高层住宅将是未来的主要发展方向，钢框架混凝土剪力墙这一混合结构体系将在未来十几年甚至几十年中作为高层住宅结构体系中的主力。3. 需要解决的主要问题3.1框架剪力墙的受力特性框剪结构体系的工程应用表明，框剪结构是框架和剪力墙两种结构的有机结合。通常情况下，框架是框剪结构的主要竖向受力构件，而剪
7、力墙是框一剪结构的主要抗侧向受力构件，框架和剪力墙两种不同的结构形式通过刚性楼盖体系而协同工作，起到了相互间取长补短的作用。框架结构的变形特性具有剪切型的特点，位移越向上增长越慢，成内收形开口曲线。剪力墙结构的位移曲线具有悬臂弯曲梁的特征，位移越往上增大越快，成外弯形开口曲线。而在框剪结构中，框架和剪力墙之间通过平面内刚度无限大的楼盖连接在一起共同抵抗水平力，结构水平位移特征处于框架和剪力墙之间，为反S型曲线，是弯剪型。因此，在框一剪结构中，剪力墙在下部楼层变形小，承担了近80以上的水平剪力，而在上部楼层，框架变形小，可以协助剪力墙工作，抵挡剪力墙的外拉变形，从而承受很大的水平剪力。所以，框一
8、剪结构是框架和剪力墙两种结构水平变形的有机协调，从而达到减少结构变形，增强结构侧向刚度，提高结构抗震能力的目的，在结构设计中具有很强的适用性。3.2竖向荷载作用下框剪结构的水平作用效应问题在高层建筑结构设计中，随着建筑物高度的增加，竖向荷载的作用逐渐退居次要地位，而水平荷载作用则上升为主要的控制地位。然而，通过对上述两幢框一剪结构建筑物的内力分析发现，框架在竖向荷载作用下产生的最大层剪力数值较大，水平位移值也较大。因此，在框剪结构设计中，竖向荷载作用下的水平作用效应也应予综合考虑。3.2.1应尽量减少竖向荷载的偏心作用对结构产生的不利影响由于框架的轴向变形引起的水平位移与剪力墙弯曲变形引起的水
9、平位移不一致，使框架和剪力墙之间存在着相互作用的水平力，从受力的角度分析，若忽略了竖向荷载所引起的框架与剪力墙间的水平力变化，对剪力墙来说是偏于安全的，而对于框架来说是偏于不安全的。3.2.2结构计算时，不同的加载模式对结构内力有一定的影响在实际工程中，竖向荷载是逐层增加的，框架与剪力墙间的轴向变形差异，均在施工时逐层给予调整。而在结构电算时，如果将竖向荷载一次加在结构上，就会使得柱与剪力墙的轴向变形差异较实际情况增加，从而引起某些构件的内力与实际情况不符。因此，设计时应根据加载情况对构件截面及内力予以调整。4. 课题的设计方法、技术路线4.1框剪结构的主要设计方法框剪结构体系中，由于刚性楼盖
10、将它们连接成为一个接体，因只在水平荷载作用下，它们不能按照各自的力学特性和变形规律进行工作，而只能在侧移一致的条件下(若不考虑产生扭转时)协同工作，致使水平荷载在两者之间的分配关系比较复杂，不能根据刚度的大小按比例分配，而应根据两者协同工作的情况进行分析计算。关于框架与剪力墙协同工作的计算，目前国内外的方法很多，可归纳为：手算法、电算法。4.1.1框剪结构设计手算法手算法是在一定假定基础上的近似简化计算方法。它将剪力墙平面结构视为等效的弯曲杆件，将平面框架结构视为悬臂剪切梁，考虑综合之后的剪力墙与框架进行协调，再将协调的各层杆件连续化，从而建立剪力墙与框架之间的协同工作微分方程，求解微分方程可
11、得结构体系的位移和内力，进而获得各杆件的内力。用手算法计算框剪结构的协同工作时，由于选取的基本未知量不同，又可分为侧移法和角变法两种。在工程中最常用的手算法，它采用的基本假定为：1 刚性楼板假设，即假设楼板自身平面内的刚度无限大。这个假设保证了整个结构单元所有的框架及剪力墙连成整体，共同抵抗水平外荷载。2 假定建筑物在荷载作用下不发生绕竖轴的扭转。一般只要房屋体型规整，结构布置对称均匀，就可采取这项假定。3 所有结构参数沿高度不变。如有不大的改变，则参数可取沿高度的加权平均值，仍近似按参数沿高度不变来计算。在此假定下，选取框剪结构绕曲微分方程的齐次解为结构的位移函数，利用边界条件求解位移，进而
12、进行内力的计算。用此方法只能求解较为规则、均匀的结构，精度才能满足工程要求。4.1.2框剪结构设计电算法电算法常用矩阵位移法求解，它是一种较为精确的计算方法，主要思想为：取节点的位移为基本未知量，将结构离散为单元，建立单元刚度方程，即Fe=Kee。将单元集成整体，并满足节点处的变形连续条件(通过杆端位移等于节点位移来实现)和平衡条件，建立结构的整体刚度方程，即：F=K。求解总刚度方程，得节点位移，进而可计算各杆的杆端力。在工程中常用的计算高层结构在水平荷载作用下协同工作的矩阵位移法，该方法采用如下假设：1 假定楼面在自生平面内为绝对刚性，而在平面外的刚度则忽略不计。因此在水平力作用下，整个楼面
13、在自身平面内作刚体移动和转动，各轴线上的结构在同一楼层处具有同样的位移参数。2 假定各轴线上的结构在本身平面内的刚度远大于平面外的刚度。因此，整个结构体系可分解为不同方向的平面结构进行计算。5. 设计进度、总体安排5.1结构设计（14周）安排表调研即收集资料，开题报告，翻译1.0周各层结构布置1.0周荷载计算 1.0周模型输入 1.0周模型优化及参数调整1.0周平面计算出图、调图并画出5个标准层的结构施工图2.5周手工计算一榀框架剪力墙 6.0周计算书整理 0.5周6. 主要的参考文献1. 教材类结构力学、多高层建筑结构设计、钢筋砼结构、砌体结构、地基基础设计、建筑施工、建筑施工组织与管理、招
14、投标与概预算、建筑施工组织设计应用实例手册、工民建专业课程设计指南、工民建专业毕业设计手册。2. 手册类建筑结构静力计算手册、建筑结构设计综合手册、钢筋砼结构构造3.设计规范、规程类：建筑结构荷载规范（GB50009-2002）（2006年版）、砼结构设计规范（GB50011-2010）、砌体结构设计规范（GB50003-2002）、多孔砖砌体结构技术规程（JGJ137-2001）、建筑基础设计规范(GB 500072011)、建筑抗震设计规范（GB50011-2010）、高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）4. 其他建筑法律法规及强制性技术标准、现行劳动定额、施工规范及有关参考书等。5. 期刊及学位论文1张俏高层剪力墙结构设计中常遇问题的解决方法建筑结构，2006，(6)2李国胜，多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例，北京：中国建筑工业出版社，20043 苏杏高层框架剪力墙结构的分析方法：硕士学位论文，广西大学，20024 秦力中高层住宅结构体系优化设计研究：博士学位论文，大连理工大学，20035张维斌，多层及高层钢筋混凝土结构设计释疑及工程实例，北京：中国建筑工业出版社，20057
