1. 研究目的与意义
工程位于山西省大同市，为三层框架结构房屋，横向轴线距为8m、纵向轴线距为8m，总建筑面积约为7700 平方米。工程设计资料：层高4.5m；本地区主导风向为西南风，基本风压值：0.55kN/㎡，基本雪压（50年重现期）：0.25kN/㎡；地下水无侵蚀性，最高水位距地表深度为5米；设计地震分组为第一组，基本地震加速度值为0.15g；场地土类别为Ⅱ类。建筑结构安全等级为二级；建筑结构设计使用年限为50年。建筑施工场地较为平整，施工用水、电、路畅通。工程所用的预制构件及建筑材料本地区均能供应，施工单位吊装机械和运输机械均较完备。
通过本工程的设计，能让我对这四年大学知识进行全面系统地梳理与巩固，也能让我对很多掌握不足的知识进行补充。进行这样一种设计也能提高我日后的工作能力，有些需要自己独立动手计算，有些则需要发挥团队精神与组员合作。而且在当今这个信息时代，日后工作总离不开计算机的使用，而这次设计中也需要运用很多计算机软件如Office Word、Excel， AutoCAD， PKPM等软件，让我能更加熟练地运用这些软件。我相信通过这些，能让我在专业知识与操作能力上得到很大的提升。
2. 课题关键问题和重难点
本课题设计的关键问题在于结构方案的确定，截面尺寸的选取以及手算与电算相结合的结构内力计算与分析。其中，框架结构内力计算是重点。框架结构承担的荷载主要有恒载、使用活荷载、风荷载、地震作用，其中恒载、活荷载一般为竖向作用，风荷载、地震则为水平方向作用，手算多层多跨框架结构的内力及侧移时，一般采用近似方法。如求竖向荷载作用下的内力时，有分层法、弯矩二次分配法、迭代法等。求水平荷载作用下的内力时，有反弯点法、D值法、迭代法等。这些方法采用的假设不同，计算结果有所差异，但一般都能满足工程设计要求的精度。在考虑结构地震作用效应时，运用到振型分解反应谱法和底部剪力法。由于框架是由梁柱构成的杆系结构，其承载力和刚度都较低，特别是水平方向的，因此设计时如何提高框架的抗侧刚度及控制好结构侧移成为关键问题。其中框架主次梁截面尺寸的选择及设计要根据图纸上的实际尺寸情况而决定，不宜过宽或者过窄。框架柱的尺寸选择要根据实际情况决定长边与短边的方向。配筋时，不仅要考虑设计强度，还要结合实际施工，选用的钢筋类型不宜过多。之前课程与作业中，大多采用单向板，因此双向板的计算也是难点之一。操作PKPM软件也是很重要的一部分，如何运用好也是关键。
3. 国内外研究现状（文献综述）
框架结构是由梁和柱组成承重体系的结构。主梁、柱和基础构成平面框架，各平面框架再由联系梁连接起来而形成框架体系。框架结构具有建筑平面布置灵活、造型活泼等优点，可以形成较大的使用空间，易于满足多功能的使用要求。在结构受力性能方面，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。因此，选择框架结构作为教学楼的主体结构是比较合理的。在框架结构设计时，需首先进行结构布置和拟定梁、柱截面尺寸，确定结构计算简图，然后进行荷载计算、结构分析、内力组合和截面设计，并绘制结构施工图。
在多数情况下，框架结构可以简化为平面结构进行内力分析，在纵向和和横向都分别由若干榀框架承受竖向荷载和水平荷载。框架是典型的杆件体系，《结构力学》已经比较详细地介绍了超静定刚架（框架）内力和位移计算方法。比较精确的手算方法有：全框架力矩分配法、无剪力分配法、迭代法等。在实际应用中已多被更精确、更省人力的计算机程序分析杆件有限元方法所代替。 竖向荷载作用：多层多跨框架在一般竖向荷载作用下，侧移较小，可作为无侧移框架按力矩分配法进行内力分析。在近似方法中，可将多层简化为单层框架，既分层作力矩分配计算。分层计算所得梁弯矩即为最后弯矩，但必须将上下两层所得同一柱子的内力叠加，才能得到柱的内力。这样由分层法计算所得出的框架结点处的弯矩之和常常不等于零。这是由于分层计算单元与实际结构不符带来的误差。若提高精度。可对节点，特别是边节点不平横弯矩再做一次分配，予以修正。
水平荷载作用：风或地震对框架结构的水平作用，一般都可以简化为作用于框架节点上的水平力。用反弯点法来近似计算。它首先假定梁柱之间的线刚度之比无穷大，其次又假定柱的反弯点高度为定值，使框架结构在侧向荷载作用下的内力计算大为简化。但这样也带来了一定的误差，首先是当梁柱线刚度较为接近时，特别是在高层框架结构或抗震设计时，梁的线刚度可能小于柱的线刚度，框架节点对柱的约束应为弹性支承。柱的侧向刚度不仅与柱的线刚度和层高有关，而且还与梁的线刚度等因数有关。为此做出了改进，称为改进反弯点法，又称D值法。它对柱的侧向刚度和反弯点高度的计算作了改进和修正。
4. 研究方案
根据参考资料，通过计算确定主梁与次梁的截面尺寸，通过内力计算截面配筋情况。框架柱根据实际情况设计成正方形或者长方形，若是要设计成长方形，应注意纵横轴方向的长短边设计。框架梁考虑正截面抗弯计算和抗剪计算。基础应结合实地条件和上部荷载情况，采用独立基础。楼面楼板与屋面楼板等应根据实际情况选用相应的厚度，屋面楼板应比楼面楼板更厚。
本工程框架结构的竖向荷载计算采用分层法近似计算。水平荷载包括：风荷载和水平地震作用，计算采用D值法来近似计算。
荷载组合考虑以下几种（不考虑地震作用）：
5. 工作计划
周次 | 工作内容 | 检查内容 | 备注 |
1 | 了解毕业设计有关要求,完成英文翻译的修改。熟悉任务书，完成开题报告。熟悉建筑图，考虑结构方案。 | 检查英文翻译、开题报告 | |
2 | 进行结构布置，荷载计算；电算建模。 | 检查结构方案，指导建模 | |
3 | 完成电算建模，进行结构整体计算。 | 检查计算模型及电算结果 | |
4 | 手算复核竖向荷载和水平荷载(地震作用)作用下的一榀框架的内力。 | 检查手算结果 | |
5 | 手算复核竖向荷载和水平荷载(地震作用)作用下的一榀框架的内力。 | 检查手算结果 | |
6 | 一榀框架的内力组合，结构构件的设计。 | 检查计算结果 | |
7 | 楼梯结构计算及设计；基础结构计算及设计。 | 指导并检查设计计算结果 | |
8 | 绘制施工图(结构平面图、梁和板配筋图以及框架柱整体平面配筋图) | 指导并检查绘图进展情况 | |
9 | 绘制施工图(基础施工图、楼梯施工图和结构施工总说明) | 指导并检查绘图进展情况并检查绘图成果 | |
10 | 整理计算书，完成论文初稿 | 检查论文初稿质量 | |
11 | 论文规范性检查、图纸质量检查并修改 | 检查毕业设计成果质量 | |
12 | 论文规范性检查、图纸质量检查并修改；准备毕业设计答辩 | 检查毕业设计成果质量；毕业设计答辩安排 | |
13 | 答辩 | 进行答辩 | |
14 | 答辩 | 进行答辩 |
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