唐山市某小區(qū)5號住宅樓設(shè)計(jì)(剪力墻結(jié)構(gòu))_--畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題 目： 唐山市某小區(qū)5號住宅樓設(shè)計(jì)（剪力墻結(jié)構(gòu)) 文獻(xiàn)綜述：一.剪力墻結(jié)構(gòu)體系概述結(jié)構(gòu)體系是指結(jié)構(gòu)抵抗外部作用構(gòu)件的組成方式。利用建筑物墻體作為承受豎向荷載、抵抗水平荷載的結(jié)構(gòu)，稱為剪力墻結(jié)構(gòu)體系。剪力墻是鋼筋混凝土高層建筑中重要的基本構(gòu)件，與豎向承力的框架柱相比，具有豎向高度大，平面長而厚度相對小等特點(diǎn)，屬于混凝土構(gòu)件中的“薄壁”構(gòu)件。剪力墻在承載力和平面內(nèi)剛度方面都具有突出的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)由于長度較長而厚度較薄，需要考慮其剪切變形并避免平面外受力等不利狀況。當(dāng)然，剪力墻結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)和局限性也是很明顯的：主要是剪力墻間距不能太大，平面布置不靈活，不能滿足公共

2、建筑的使用要求。此外，結(jié)構(gòu)自重往往也較大。二高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用與發(fā)展在較高的高層建筑中，現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的整體性好，剛度大，在水平荷載作用下側(cè)向變形小，側(cè)向變形是彎曲型，承載力要求也容易滿足。墻體同時(shí)也作為圍護(hù)及房間分隔構(gòu)件。豎向荷載由樓蓋直接傳到墻上，因此剪力墻的間距取決于樓板的跨度。一般情況下，剪力墻間距為38m，適用于要求較小開間的建筑。當(dāng)采用大模板、滑升模板或隧道模板等先進(jìn)施工方法時(shí)，施工速度很快，可節(jié)省砌筑隔斷等工程量。因此，剪力墻結(jié)構(gòu)在住宅及旅館建筑中可以得到廣泛的應(yīng)用。以下兩種結(jié)構(gòu)是剪力墻結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展，可使其應(yīng)用范圍擴(kuò)大。1.底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)在剪力墻結(jié)構(gòu)中

3、，將底層或下部幾層部分剪力墻取消，形成部分框支剪力墻以擴(kuò)大使用空間。框支剪力墻的下部為框支柱，與上部墻體剛度相差懸殊，在地震作用下將產(chǎn)生很大的側(cè)向變形。關(guān)于奧利弗醫(yī)療中心主樓的震害分析說明了完全又框支剪力墻構(gòu)成的建筑在地震作用下造成的嚴(yán)重危害。因此，在地震區(qū)不允許采用完全的框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)中，一般應(yīng)把落地剪力墻布置在兩端或中部，并使縱向、橫向墻圍成筒體，在底層還要采取加大墻厚、提高混凝土強(qiáng)度等級等措施加大底層墻的剛度，使整個(gè)結(jié)構(gòu)上下剛度差別減小。上部則應(yīng)采用開間較小的剪力墻布置方案。因?yàn)榭蛑Ъ袅Τ惺艿募袅Υ蟛糠忠ㄟ^樓板傳到落地剪力墻上，落地剪力墻之間的距離要加以限

4、制，墻的距離與樓板寬度之比不超過3，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不超過22.5,同時(shí)還要加強(qiáng)底層大空間與上部剪力墻之間的過渡層樓板的整體性和剛性，這層樓板應(yīng)采用厚度較大的現(xiàn)澆鋼筋混凝土板。在我國，這種底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。底部多層大空間的剪力墻結(jié)構(gòu)也正在實(shí)踐和研究中逐步發(fā)展。2.跳層剪力墻結(jié)構(gòu)跳層剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻與柱隔層交替布置。當(dāng)把多片這樣的單元組合成結(jié)構(gòu)時(shí)，相鄰兩片的剪力墻布置層互相錯(cuò)開，即形成跳層結(jié)構(gòu)。跳層剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是采用跨度不大的樓板，可以獲得空間較大的房間，又可避免由柱形成的軟弱層。如果從單片結(jié)構(gòu)看，它的側(cè)向變形將集中在柱層，這對柱的受力十分不利。但當(dāng)相鄰兩片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剪力墻

5、交替布置時(shí)，便可減小柱的側(cè)向變形，使整個(gè)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)基本是彎曲型的變形曲線。跳層剪力墻結(jié)構(gòu)在國內(nèi)尚無建筑實(shí)例，國內(nèi)在這方面的研究也較少。它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法、抗震設(shè)計(jì)及構(gòu)造等問題都需進(jìn)行進(jìn)一步的研究和實(shí)踐，以便取得經(jīng)驗(yàn)。三剪力墻結(jié)構(gòu)的研究方法1計(jì)算方法的發(fā)展20世紀(jì)50年代70年代后期，由于計(jì)算機(jī)條件所限，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本采用人工手算。隨著剪力墻上洞口增設(shè)的多少和大小的不同，其變形和受力也呈現(xiàn)顯著的變化，根據(jù)理論分析與實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果，對不同類別的剪力墻分別發(fā)展了適宜的手算方法。到20世紀(jì)80年代，計(jì)算機(jī)在我國得到了很大發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用進(jìn)入到科研及工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)矩陣分析與程序設(shè)計(jì)在土木工程領(lǐng)

6、域也得到了廣泛應(yīng)用。其中，以桿件為單元的矩陣位移法在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用最為廣泛，經(jīng)歷了協(xié)同工作分析法、空間結(jié)構(gòu)分析法等多種形式。期間還發(fā)展應(yīng)用了以解析、半解析方法為基礎(chǔ)的常微分方程求解器方法以及到最后的多單元組合的有限元方法。使結(jié)構(gòu)分析包括剪力墻結(jié)構(gòu)在內(nèi)的復(fù)雜受力構(gòu)件的受力狀態(tài)都能得到很好的求解，并形成結(jié)構(gòu)分析通用程序，使工程設(shè)計(jì)人員從繁冗的手算工作中解脫出來，將經(jīng)歷更好地放在方案優(yōu)化和概念設(shè)計(jì)上。2.幾種分析方法的介紹剪力墻結(jié)構(gòu)隨著墻肢彎矩分布特點(diǎn)的改變和開洞大小的不同，結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移的計(jì)算方法與計(jì)算簡圖的選取也不同。目前，在實(shí)際設(shè)計(jì)中已廣泛采用計(jì)算機(jī)點(diǎn)算方法，但對于簡單結(jié)構(gòu)采用手算計(jì)算是對機(jī)

7、算方法的補(bǔ)充，對訓(xùn)練和建立基本概念也是十分必要的。除了整體墻和小開口整體墻基本上可以采用材料力學(xué)的計(jì)算公式外，其他情況大體上還有以下一些算法。（1）連梁連續(xù)化的分析方法此法將每一個(gè)樓層的連梁假想為分布在整個(gè)樓層高度上的一系列連續(xù)連桿，借助于連桿的位移協(xié)調(diào)條件建立關(guān)于剪力墻基本未知量的微分方程，解微分方程便可求得所需內(nèi)力。（2）壁式框架分析法將剪力墻簡化為一個(gè)等效多層框架。由于墻肢及連系梁都較寬，在墻梁相交處形成一個(gè)剛性區(qū)域，在這區(qū)域內(nèi)，墻梁的剛度為無限大。因此，這個(gè)等效框架的桿件便成為帶剛域的桿件。（3）有限元及有線條帶法將剪力墻結(jié)構(gòu)作為平面問題（或空間問題），采用網(wǎng)格劃分為矩形或三角形單元，

8、取節(jié)點(diǎn)位移作為未知量，建立各節(jié)點(diǎn)的平衡方程，用電子計(jì)算機(jī)求解。（4）矩陣位移法這是框架結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)計(jì)算的通用方法，也可以用來計(jì)算壁式框架。用矩陣位移法求解，不僅可以解一個(gè)平面框架，而且可以將整個(gè)結(jié)構(gòu)作為空間問題求解。由于所作假定較少，應(yīng)用范圍較廣，精確度也較高，已成為用計(jì)算機(jī)計(jì)算時(shí)的通用方法。四.本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科學(xué)習(xí)階段的綜合性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是對學(xué)生綜合素質(zhì)和畢業(yè)后實(shí)際工作能力、適應(yīng)社會能力影響最大的環(huán)節(jié)。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，應(yīng)該達(dá)到如下目標(biāo)：1.認(rèn)識和理解剪力墻結(jié)構(gòu)體系，掌握高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的基本概念和相關(guān)理論。2.按照工程實(shí)際資料和相關(guān)規(guī)范要求，設(shè)計(jì)唐山市某住宅小區(qū)5號樓（剪力墻結(jié)

9、構(gòu)），從建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)建模、結(jié)構(gòu)計(jì)算以及施工說明等環(huán)節(jié)中，初步掌握土木工程專業(yè)軟件在工程實(shí)際中的具體應(yīng)用，體會到土木工程專業(yè)基本理論與生產(chǎn)實(shí)際以及國家規(guī)范相協(xié)調(diào)一致的密切關(guān)系以及工程經(jīng)驗(yàn)在處理具體工程問題時(shí)的重要作用。3.為畢業(yè)后從事土木工程專業(yè)工作奠定基礎(chǔ)。主要參考文獻(xiàn)：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算；包世華、張銅生編著；清華大學(xué)出版社；2005.12混凝土房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；呂曉寅、劉林主編；清華大學(xué)出版社、北京交通大學(xué)出版社；2009.2建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范；GB50011-2001混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范；GB50010-2002建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范；GB50009-2001高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程；

10、JGJ3-2002建筑制圖標(biāo)準(zhǔn)；GB T 50104-2001建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)；GB T 50105-2001高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；原長慶主編；哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社；2007.9高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；何淅淅、黃林青主編；武漢理工大學(xué)出版社；2007.6設(shè)計(jì)方案：一、理論基礎(chǔ)1.剪力墻的分類：（1）整體墻；（2）小開口整體墻；（3）聯(lián)肢墻；（4）壁式框架；（5）框支剪力墻；（6）開有不規(guī)則大洞口的墻。2.剪力墻的破壞形態(tài)：以受力特點(diǎn)較為簡單明確的懸臂剪力墻為例，在豎向荷載和風(fēng)、地震等水平力作用下，懸臂剪力墻構(gòu)件承受壓（拉）、彎、剪等內(nèi)力。其破壞形態(tài)可以歸納為彎曲破壞、彎剪破壞、剪切破壞和滑移破壞幾

11、種形態(tài)。3主要參數(shù)：（1）剪跨比在影響剪力墻破壞特征的各項(xiàng)因素中，剪跨比的影響最為突出。與梁、柱構(gòu)件的剪跨比定義相似，剪力墻結(jié)構(gòu)的剪跨比,為墻肢平面投影長度；當(dāng)2時(shí)，以彎矩作用為主，容易實(shí)現(xiàn)彎曲破壞，延性較好；當(dāng)21時(shí)很難避免出現(xiàn)剪切斜裂縫，最終破壞視設(shè)計(jì)及構(gòu)造措施，可能彎曲破壞也可能剪壞，當(dāng)有強(qiáng)剪弱彎的延性設(shè)計(jì)時(shí)，也可能實(shí)現(xiàn)彎剪破壞；當(dāng)1時(shí)，一般都出現(xiàn)剪切破壞，延性較差。（2）軸壓比：軸壓比（）為墻肢截面軸向平均應(yīng)力與混凝土軸心受壓強(qiáng)度的比值，是影響剪力墻破壞形態(tài)的另一個(gè)重要因素，軸壓比大時(shí)可能形成小偏壓破壞，它的延性較小。設(shè)計(jì)時(shí)除了需要限制軸壓比數(shù)值外，還要在剪力墻壓應(yīng)力較大的邊緣配置箍筋

12、，形成約束混凝土以提高混凝土邊緣的極限壓應(yīng)變，以改善其延性。4.計(jì)算假定：剪力墻結(jié)構(gòu)體系建筑是由一系列縱向和橫向剪力墻及樓蓋組成的空間結(jié)構(gòu)。剪力墻承受豎向和水平荷載作用。在豎向荷載作用下，各片剪力墻受力分析比較簡單，但在水平荷載作用下則不同，為簡化計(jì)算，作以下基本假定。（1）樓蓋在其自身平面內(nèi)的抗彎剛度視為“無限大”，而在平面外的剛度很小，可忽略。（2）各片剪力墻在其自身平面內(nèi)剛度極大，而在其平面外剛度很小，可以忽略不計(jì)。二.設(shè)計(jì)步驟1.建筑設(shè)計(jì)根據(jù)工程資料及設(shè)計(jì)任務(wù)，按照相關(guān)規(guī)范要求，進(jìn)行建筑平面、立面、剖面的組合設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容有：（1）確定建筑物的位置、朝向、平面大小、立面高度、房間劃分、

13、交通聯(lián)系、附屬設(shè)施等整體構(gòu)造。（2）確定建筑的樓地層、樓蓋、陽臺、擋雨棚、墻體、樓梯、門窗、散水及排水設(shè)施等局部構(gòu)造。（3）繪制建筑設(shè)計(jì)圖，包括平面圖、立面圖、剖面圖以及必要的節(jié)點(diǎn)詳圖和門窗表。（4）編制建筑設(shè)計(jì)說明書2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）結(jié)構(gòu)選型：確定建筑結(jié)構(gòu)體系，本設(shè)計(jì)中，建筑為剪力墻結(jié)構(gòu)體系。（2）結(jié)構(gòu)布置：高寬比限制。鋼筋混凝土高層剪力墻結(jié)構(gòu)的最大適用高度及高寬比應(yīng)滿足水平荷載作用下的整體抗傾覆穩(wěn)定性要求，并使設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)、合理；結(jié)構(gòu)平面布置。平面布置應(yīng)力求簡單、規(guī)則、均勻、對稱，盡量使水平荷載作用下的合力中心與結(jié)構(gòu)剛度中心重合，減少扭轉(zhuǎn)；結(jié)構(gòu)豎向布置。普通剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻布置應(yīng)豎向連續(xù)，上

14、應(yīng)到頂，下要到底，中間樓層不應(yīng)中斷； 剪力墻上開洞應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)定。（3）截面選擇：確定剪力墻最小厚度及混凝土強(qiáng)度等級（4）結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及側(cè)移計(jì)算：荷載計(jì)算：根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)方案，以及荷載規(guī)范、抗震規(guī)范進(jìn)行荷載的統(tǒng)計(jì)計(jì)算，計(jì)算各樓層重量（包括樓面恒載、活荷載，隔墻重量等）；運(yùn)用建研院編制的PKPM軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)剛度、效應(yīng)分析、桿件內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算，基本掌握模型建立、荷載輸入、參數(shù)確定、整體計(jì)算、結(jié)果分析等各重要環(huán)節(jié)；對構(gòu)件內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行組合；梁、柱、墻構(gòu)件的配筋計(jì)算；指定樓層樓板配筋計(jì)算；樓梯配筋計(jì)算。（5）繪制結(jié)構(gòu)施工圖；結(jié)構(gòu)平面布置圖；現(xiàn)澆樓板配筋圖；梁配筋圖；剪力墻（柱）配筋圖；主要節(jié)點(diǎn)詳圖。（6）編制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書。三.設(shè)計(jì)成果1.設(shè)計(jì)說明書部分：（1）設(shè)計(jì)任務(wù)書；（2）中英文摘要；（3）建筑設(shè)計(jì)說明書；（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案說明書；（5）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書。2.設(shè)計(jì)圖紙（1）建筑設(shè)計(jì)平面圖；（2）建筑設(shè)計(jì)里面圖；（3）建筑設(shè)計(jì)剖面圖；（4）主要節(jié)點(diǎn)建筑設(shè)計(jì)詳圖；（5）結(jié)構(gòu)布置圖；（6）現(xiàn)澆樓板配筋圖；