一 选题背景和意义
毕业设计是大学四年最后一项重要任务。对于学校而言,毕设是本科生教学计划中最后一个重要的教学环节;对于我们个人而言,毕设是对大学四年所学知识的考察、检验和深化。如果说本科四年的教学考试是着重于知识的积累,那么毕设不仅需要我们能够灵活运用所学知识,还要求我们具备分析实际问题,解决实际困难的能力,要求我们具备设计方案,分析比较,运用计算软件,撰写报告,表达思想的能力。这体现了理论联系实际的马克思主义观点。
框架结构是以梁和柱为主要承重构件的结构,广泛应用于高层的民用建筑和多层工业厂房,与普通的砖墙结构相比,能适应更大荷载的需求。我的选题“南京森焱鑫科技产业园5号楼框架设计”即是这种典型框架结构。拿到这个选题,由于在教学环节对框架结构的学习,不会有无从下手的晦涩感,但同时也兼具挑战,毕竟是第一次做这种实际的设计,没有前车经验可循,一切在老师指导下自己独立完成。
本工程位于南京市江宁区汤山街道上峰工业集中区腾达路18号,为5层的混凝土框架结构,有一层地下室。总建筑面积45612.03m2,建筑高度23.95m。其中,第一层高为5.4m,二层~四层高为4.2m,五层为女儿墙高度为1.75m。由此可见这次毕设的作业量不可小觑。
可以预测的是,要完成这次毕业设计,我们不仅需要熟练掌握和运用建筑结构设计的基本原理和方法,根据建筑结构选型安全、适用、耐久的原则,统筹现场的数据,由建筑物的实际体型和功能,自然环境,地基条件等方面选择最合适的结构形式;结合书本上的构件设计方法和实际要求,选择合理的构件尺寸,进行构件的布置;根据建筑结构荷载规范和建筑抗震设计规范等,进行荷载的计算,截面设计,内力的计算和求解,抗震设计等;独立进行设计计算(包括部分结构手算以及上部结构电算),使用工程设计软件PKPM进行电算,使用绘图软件Autocad绘制施工图,最终提交一份计算书。
土木工程是传统的学科,需要我们扎实的基础知识和熟练的技巧并用,讲究在实际生产生活中运用科学,让专业知识服务于工程实践;同时土木工程也是前卫的科学,在实际的工程实践中遇到的问题,也需要专业知识的不断完善更新才能解决。这也是一名合格的土木工程师的应有之义。
二 课题关键问题及难点
结构设计主要的步骤包括结构方案设计,构件设计和施工图设计等。这几个方面均可视为结构设计的关键问题,循序渐进,缺一不可。(1)结构方案设计:
结构方案设计是结构设计的前提和基础,一份科学的、规范的结构方案对后面的结构设计起到良好的引导作用,达到事半功倍的效果。根据拿到手的建筑图成品,在结构安全可靠的前提下,尽量使得经济合理,并结合其使用功能选择合理的结构类型。难点在于平面布置的合理性。平面布置秉承从整体到局部的原则,比如在进行梁和柱网布置时候要分析荷载的传力途径和结构的抗弯抗剪性能。还要对其删繁就简,优化布置。在柱设计的时候符合强柱弱梁,强剪弱弯的要求,使得结构设计既具有整体性,又做到局部无缺陷,确保合理。
(2)构件设计:
构件设计包括初步选择构件的材料和强度,估算截面尺寸。然后进行结构荷载的计算和内力分析,难点在于荷载的效应组合,在内力组合时候还要充分考虑地震作用,在地震来临时候首先发挥框架梁的作用,减少地震带来的影响。此外节点的设计和构造也是不可忽视,局部的截面需要加密处理等。
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