【文章內(nèi)容簡介】 ................................................................... 88 我的譯文 ......................................................錯誤 !未定義書簽。 非線性有限元分析碳纖維布包裹鋼筋混凝土填充的鋼管柱在軸向載荷的承載能力 .... 89 畢業(yè)設計（論文） 目錄 3 外文原文 ......................................................錯誤 !未定義書簽。 Nonlinear Finite Element Analysis of the bearing capacity of CFRP Wrapped STCCSRC under Axial Load ........................................................................................................................... 93 畢業(yè)設計（論文） 第 1章前言 1 第 1 章 前言 本設計是按照 東北大學 2020 畢業(yè)設計要求編寫的畢業(yè)設計。題目為“ 沈陽普通辦公樓設計 ”。內(nèi)容包括建筑設計、結(jié)構(gòu)設計 兩部份。 辦公樓是公共建筑，其規(guī)范要求比較嚴格，能體現(xiàn)處建筑和結(jié)構(gòu)設計的很多重要的方面，選擇辦公樓建筑和結(jié)構(gòu)設計，從而掌握辦公樓設計的基本原理 ， 妥善解決其功能關(guān)系 ， 滿足使用要求。 本結(jié)構(gòu)計算選用一榀框架為計算單元，采用手算的簡化計算方法， 其中計算框架在豎向荷載下 的內(nèi)力時使用的彎距二次分配法，不但使計算結(jié)果較為合理，而且計算量較小，是一種不錯的手算方法 。本設計主要通過工程實例來強化大學期間所學的知識，建立一個完整的設計知識體系，了解設計總過程，通過查閱大量的相關(guān)設計資料，提高自己的動手能力。 這次設計是在徐教授的悉心指導下完成的，在此向他表示衷心的感謝！ 鑒于水平有限，設計書中還存在不少缺點甚至錯誤，敬請老師批評和指正。 畢業(yè)設計（論文） 第 2章 方案論述 2 第 2 章 方案論述 建筑方案論述 本次畢業(yè)設計的題目為 沈陽普通辦公樓 。建筑場地條件良 好，建筑面積 平方米左右，層數(shù) 5 層。結(jié)構(gòu)形式采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，由上述基本條件進行方案設計 首先根據(jù)建筑使用功能，和所給出的建筑環(huán)境加以分析，考慮到建筑與道路和原有建筑的對位關(guān)系，人流疏散的問題，和北方地區(qū)冬季寒冷等因素辦公樓的布置主入口方向 ,主入口方向朝南。 出于對所給場地局限性的分析，建筑抗震有利因素的考慮，和公寓樓對簡潔的外觀的要求，建筑的平面布置成對稱形式最為合理。 北方冬季寒冷，所以建筑平面方案多為內(nèi)廊形式，且無論在建筑的節(jié)能與保溫上還是在施工的經(jīng)濟性方面上內(nèi)廊形式都應該是首選方案， 本次設計采用內(nèi)廊形式。 由于辦公樓建筑的使用功能和外觀形式的要求，要求色彩簡潔，外型簡單，對稱。首先根據(jù)給定的房間的面積、個數(shù)、用途初步定出功能分區(qū)，分別處理好主用功能與次要功能分區(qū)，靜與鬧的關(guān)系，建筑功能的對內(nèi)對外的關(guān)系，同時注意人流分析，避免發(fā)生不必要的人流交叉。 房間的布置，其中盡量把主要功能房間置于朝向較好的位置，而樓梯、衛(wèi)生間等可安放在北朝向。通過各房間的初步尺寸確定各個房間的擺放關(guān)系，開間進深。在調(diào)整房間時宜考慮房間內(nèi)的設施擺放，房間的長寬比，并考慮到框架結(jié)構(gòu)的均勻布置，柱網(wǎng)布置變化不宜較大，要 和房間尺寸有很好的協(xié)調(diào)關(guān)系，盡量使結(jié)構(gòu)布置均勻?qū)ΨQ，以盡量減少偏心，從而提高抗震性。依據(jù)《民用建筑設計通則》中給人最舒服感覺的房間尺度比例為 1： 1～ 1： 2 和我國現(xiàn)有經(jīng)濟和施工條件下最經(jīng)濟的跨度為 6~8 米等信息，為滿足房間使用面積，經(jīng)反復修改確定本設計選用開間 米，進深 米的柱網(wǎng)。同時要考慮樓梯的疏散距離的要求，確定設計二個樓梯，在絕對保證疏散的同時，為了提高辦公樓的經(jīng)濟性，同時考慮窗地面積比，滿足采光要求， 25 層高均為 米， 1 層高為 米。 采光以及通風，走廊兩端分別設一個窗戶增加采光。房 間的門窗洞口均對應布置，加強通風，減小渦流。進而選擇門窗的型號和布置。 在建筑設計的過程中特別注意的是樓梯部分。樓梯疏散距離不能太遠，防火要求之間距離以及距端部距離都有嚴格要求。樓梯的寬度應滿足疏散人群的要求，樓梯的凈高、畢業(yè)設計（論文） 第 2章 方案論述 3 坡度和踏板的寬度、踏步的高度都應滿足疏散人群和使用功能的要求。經(jīng)過認真的分析、比較，最后次要樓梯的布置有了較為合適的雛形，再全面的考慮樓梯等交通部分的布置和樓梯板下入口出對高度要求等因素最后確定樓梯的形式。 最后經(jīng)過多次修改，經(jīng)指導老師對方案的調(diào)整最終敲定的方案為建筑設計的基本方案。 （ 1）房間構(gòu)成 本工程為辦公樓，根據(jù)辦公樓的功能要求，此次設計該辦公樓有 辦公室 ， 會議室，門衛(wèi)室，休息室，各層均有公共衛(wèi)生間 2 個。 （ 2）房間布局 充分考慮辦公樓各種房間在功能和面積等方面的不同，盡量做到功能分區(qū)清晰，各功能分區(qū)之間聯(lián)系緊密，以及結(jié)構(gòu)布置合理等，在設計中主要注意了以下幾點： ①主要功能房間盡量布置在辦公樓的陽面。 ②公共衛(wèi)生間布置在陰面，衛(wèi)生間都帶有前室，且通風良好以減少異味，各層衛(wèi)生間都上下對齊布置，方便穿管。 結(jié)構(gòu)設計論述 房屋的建筑方案確定后，開始考慮結(jié)構(gòu)上的計算。 結(jié)構(gòu)形式上我根據(jù)任務書的要求采用了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。 框架結(jié)構(gòu)體系采用梁、柱連接成骨架來承受荷載的體系，為保證其設置合理，宜先確定荷載的傳播途徑，即由樓板、屋面板荷載以均布荷載的方式傳至次梁，再由次梁以集中力的形式傳給主梁，再傳給框架柱，由框架柱傳給基礎，最后由基礎傳給地基。梁與柱按固接計算連接，柱子與基礎固接。在結(jié)構(gòu)布置上易規(guī)則，以減少由于質(zhì)量與剛度中心不對稱產(chǎn)生的抗震不利。 在框架的空間受力上，可將柱認為是支撐在基礎的懸臂梁上的，它必須具有足夠的剛度。但就單柱來說，其空間抗彎能力較小，為改變其整體受力 性能，宜將柱子與水平體系做成固結(jié)，則它們之間有轉(zhuǎn)動約束而使其整體性加強。水平部分體系將起到聯(lián)系梁的作用，它可以阻止各個獨立懸臂柱頂部的轉(zhuǎn)動，并使頂部與底部相互反向彎曲，這就是框架作用。由于柱向相反方向彎曲，改善了每根柱的受力性能，使每根柱像兩根短柱那樣，反彎點的位置決定了彎曲。其結(jié)果減少了水平荷載作用下的變形，還改善了軸向作用下的抗壓受彎能力。對于框架而言，它的軸力彎矩大小以及總變形量很大程度上取畢業(yè)設計（論文） 第 2章 方案論述 4 決于柱抗彎剛度在總體抗彎作用下的比例。其中梁與柱之間的剛度比大于等于 4： 1 時，可以近似于完全框架作用，此時水平作 用下反彎點位置將只在柱高的中央，柱子一半長度的所承擔的只是全部彎矩的一半，彎矩的其余部分則由柱中軸力抵抗。此時柱的變形將是完全懸臂作用的四分之一。經(jīng)過理論分析可知，多層框架柱能夠減少總體上的受力性能，還可以降低柱的抗彎作用在整體彎矩中的比例。實際分析中增加柱或梁有利于整體性的加強。 在計算地震水平作用時，采用 D 值法，此法是對反彎點修正后得到的。改進后考慮到框架柱的側(cè)移剛度受梁的線形剛度的影響，并且反彎點位置隨柱梁的線剛度比變化而變化。在豎向荷載作用分析中，出于計算簡便，受力明確而采用彎矩二次分配法，可以滿足 工程上精度的要求。內(nèi)力組合采用抗震設計組合方式，進行框架結(jié)構(gòu)的不 利內(nèi)力計算。在柱子組合內(nèi)力作用時，既要考慮地震作用的不確定性，邊柱軸力產(chǎn)生的偏心彎矩的影響，活荷載的不利位置（考慮計算簡便，采用活荷載滿跨布置的方法），活荷載的層間折減系數(shù)。還有風荷載的影響。在計算框架柱配筋時，要考慮三種不利內(nèi)力組合，以確定其最不利內(nèi)力組合形式。在基礎設計時，對中間柱聯(lián)合基礎，要考慮柱子的三種內(nèi)力組合作用下對基礎作用，并要分析地震作用下地震作用方向的變化，以及豎向荷載的柱子基底反力的影響。在樓梯設計時，宜將平臺梁作用設置梁 上柱而避免形成短柱，對于框架柱受力將會不利。 綜合以上因素進行結(jié)構(gòu)計算，并完成此次設計任務。 畢業(yè)設計（論文） 第 3章 結(jié)構(gòu)方案設計 5 第 3 章 結(jié)構(gòu)方案設計 設計總說明 設計依據(jù) （ 1） 建筑工程專業(yè) 2020 屆畢業(yè)設任務書。 （ 2） 國家規(guī)定的現(xiàn)行相關(guān)設計規(guī)范。 設計概述 （ 1） 本次設計的題目為“沈陽普通辦公樓”。 （ 2） 建筑面積： ，占地面積： ，共 5 層。 （ 3） 室內(nèi)外高差 ，室外地面標高為 。 結(jié)構(gòu)說明 （ 1） 本工程為鋼筋混凝土現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu) 。外墻 200mm 厚空心磚，內(nèi)墻 200mm 厚空心磚；女兒墻為 200mm鋼筋混凝土現(xiàn)澆墻。 （ 2） 本工程抗震設防烈度為 7 度，設計地震分組為第一組。 （ 1） 屋面：上人屋面 （ 2） 水泥花磚屋面層（包括水泥砂漿打底） SBS 改性瀝青防水卷材（ ） 20 厚水泥砂漿找平層 150 厚水泥蛭石保溫層 120 厚鋼筋混凝土板 15 厚頂棚抹灰層 （ 3） 樓面： 25 厚水泥砂漿面層 120 厚鋼筋混凝土板 12 厚頂棚抹灰 20mm 厚混 合砂漿抹灰 結(jié)構(gòu)方案設計 設計規(guī)模 該工程位于沈陽市，為永久性建筑，共五層?？偨ㄖ娣e ： ，樓 內(nèi) 2 部樓畢業(yè)設計（論文） 第 3章 結(jié)構(gòu)方案設計 6 梯。建筑用地 8000 ㎡，柱網(wǎng)尺寸見建筑圖 。 場地條件 （ 1）自然條件 ：基本雪壓： ，基本風壓： kN/m2. 表 地質(zhì)條件表 序號 巖 土 分 類 土層深度 (M) 厚度范圍 (M) 地基承載力 fk (kpa) 壓縮或變形模 量 (M pa) 序號 1 雜填土 — — 1 2 粉質(zhì)粘土 — — 140 Es= 2 3 中、粗砂 — — 160 Eo= 3 4 礫 砂 — 320 Eo= 4 注： 1）、地下水未見，表中給定土層深度由自然地坪算起。 2）、建筑場地所在地區(qū)的標準凍深（天然地面以下）為 。 3）、結(jié)構(gòu)環(huán)境類別為二 b 類（基礎部分）和一類（其余部分），地面粗糙度為 B 類。 4）、建筑場地類別為Ⅱ類 ，場地土的特征周期為 （ 2）材料情況： 空心磚；砂漿等級為 M5；實心磚：砂漿等級為 M10。 混凝土： C25（基礎）、 C30（板）、 C30（梁）、 C30（柱） 縱向受力鋼筋： HRB350 級；箍筋： HPB235 級鋼筋 （ 3）抗震設防要求： 設防基本烈度為 7 度，設計地震分組為第一組，設計基本地震加速度值為 。 （ 4）結(jié)構(gòu)體系：現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。 （ 5） 施工：梁、板、柱均現(xiàn)澆。 畢業(yè)設計（論文） 第 4章 荷載計算 7 第 4 章 荷載計算 荷載匯集及截面尺寸的選取 框架柱 根據(jù)軸壓比公式 初步估定柱截面尺寸： N/fcbh≤ （三級框架）（框架柱的負荷面積內(nèi)每平米按 12— 14 kN/m2初估） N= 一根柱子的單層負荷面積 層數(shù) N= 12 （ +） （ +） 6=4455kN A=N/=4