土木工程专业毕业设计中结构问题探析

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1、土木工程专业毕业设计中结构问题探析摘要：文章通过土木工程专业毕业设计的教学实践，从结构布置、楼板计算、楼梯计算等3个方面，分析了多层钢筋混凝土框架结构类毕业设计计算过程中存在的结构问题，并指出了正确的做法及其理论依据，旨在增强学生结构知识。关键词：土木工程；毕业设计；框架结构；结构知识中图分类号：TU4；G642.477文献标志码：A文章编号:1005-2909(2013)01-0122-04土木工程专业毕业设计是实现培养目标的重要教学环节，是教育与生产劳动和社会实践相结合的重要体现。广西工学院土木工程专业建筑工程方向采用较多的毕业设计题目类型有：5周建筑设计与7周结构设计搭

2、配，9周结构设计与3周施工设计搭配，7周结构设计与5周标书设计搭配。这3种题目类型中均包含有7周或7周以上的结构设计，结构设计部分通常为多层框架结构设计。结构设计的内容主要有结构布置、楼板设计、楼梯设计、一棍框架设计、基础设计及施工图绘制。结构设计的内容较多，存在的问题也较多,笔者在文章中将结合自己多年指导毕业设计的经验，探讨了结构布置、楼板设计、楼梯设计中存在的主要问题。一、结构布置问题框架结构是由梁、柱及节点构成，对其进行结构布置需考虑平面布置及竖向布置。学生毕业设计时通常釆用不太复杂的建筑剖面，可只考虑结构平面布置，即在已确定的建筑平、立、剖面图和结构型式的基础上确定柱

3、网尺寸和承重框架、初估构件截面尺寸及设置变形缝。在毕业设计初期，由于学生无设计经验，结构整体力学性能概念不甚清晰，较难做出合理的结构布置。其突出问题主要表现在如下几个方面。(%1)柱网尺寸问题柱网尺寸盲目与建筑一致，未能考虑施工方便及受力合理的要求。柱的位置通常在建筑设计时已由建筑师初步确定，但在进行结构布置时应认真考虑其合理性。柱网尺寸确定时，未能考虑受力合理的要求。多层框架主要承受竖向荷载，因此布置柱网时，应考虑结构在竖向荷载作用下内力分布是否均匀合理，各材料强度均能否充分利用［1］。如图1的框架A及框架B,均为三跨，但图1(a)框架A的框架梁跨中弯矩、支座最大负弯矩及柱

4、端弯矩均明显比图1(b)的框架B大。后者受力较为均匀，各构件材料强度更能得到充分利用，材料用量也较少，其结构技术经济指标要好。纵向柱距不能盲目与建筑一致。通常，框架纵向柱距一般取建筑开间，但当开间较小、层数较少时，柱截面设计时常按构造配筋，材料强度不能充分利用；另外，过小的柱距也使建筑平面难以灵活布置，为此可考虑柱距为两个开间，柱距为6〜9m为宜。（二）承重框架选择问题学生在结构布置时，基本上千篇一律采用横向承重框架。通常房屋横向刚度比纵向刚度弱，采用横向承重框架可以改善横向与纵向刚度相差较大的缺点，纵向联系梁高度较小，因而可将窗户尺寸设计得大些，室内采光通风较好，多层框架结

5、构常采用这种承重方案。但对地质条件不好，结构整体性要求较高、或承受的水平荷载较大、或楼面开有较大开洞口、或当柱网布置为正方形或接近正方形时，应设计成双向承重框架［2］。中国《建筑抗震设计规范》5.1.1条规定:一般情况下，应至少在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担［3］。因此，要求计算抗震的结构也宜设计成双向承重框架。（三）次梁布置问题其一，采用横向承重框架，其次梁沿纵、横向布置没有差别。当采用横向承重框架，由于横向框架梁截面尺寸较大,纵向联系梁截面尺寸较小，因此应使主要竖向荷载通过横向框架梁传递给柱，这时一级次梁的布置方

6、向应沿纵向。其二，为节省材料用量，尽量不布置次梁。布置次梁时,梁的混凝土及钢筋用量将增加，但由此减小了楼板的计算跨度，楼板的混凝土及钢筋用量将有效的减少。通常现浇楼板的厚度h=100〜120mm,而不做刚度验算的最小板厚为h=(1/30〜1/40)10,因而楼板跨度常取为3.0〜4.8m,此时楼板配筋不会很大，也不致于由构造配筋控制。其三，主梁一跨内次梁的根数为1根或2根没有差别。在主梁上内布置次梁，若为1根时，如图2(a)梁A所示，弯矩图为三角形，材料强度只有在跨中点才能得到充分利用；而若为2根时，如图2(b)梁B所示，弯矩图近似为梯形，材料强度在两根次梁之间均能得到充分利

7、用。且在同样荷载总量的情况下，弯矩值还能有效降低，跨中弯矩降低51.5%,支座弯矩降低9.5%,既节省材料用量，又使材料得到充分利用。(%1)截面尺寸初估问题首先，采用截面较宽的框架梁，如350mmX600mm、400mmX700mm的框架梁。此时应考虑框架梁的高宽比(h/b)一般为2.0〜3.5,且框架梁的受弯承载力仅与截面宽度的1次方成比例，但与截面有效高度的平方成比例，增大截面高度比增大截面宽度对受弯承载力的贡献要大得多。其次，确定框架梁、柱截面尺寸时，未能考虑梁、柱线刚度比的限值。当梁、柱的线刚