xxx结构设计计算书

'XXX工学院毕业设计（论文）任务书填表时间：2014年1月8日学生姓名XXX专业班级XX级土木工程专业（建筑工程方向XXXXX班）指导教师XXXXXXXX课题类型工程设计题目洛阳市第二实验中学实验楼建筑与结构设计主要研究目标(或研究内容)一、目的及总体要求毕业设计是在教师指导下，通过单项工程设计，使学生综合运用所学过的基础理论和专业知识，以提高分析和解决工程实际问题的能力，熟悉工程设计的内容和程序，要求达到如下目的：熟悉建筑设计的内容和步骤，掌握中小型民用建筑设计的原则和方法，掌握建筑施工图设计的深度要求及建筑施工图的绘制表达方法，从而具有中小型建筑方案设计和施工图设计的能力。二、建筑设计设计内容：1）建筑平面图：包括底层平面和标准层平面图，屋顶平面图；2）建筑立面图：包括正立面、背立面及侧立面图；3）建筑剖面图；从楼梯处剖的剖面图；4）建筑详图：楼梯详图、屋面排水布置图、墙身节点详图等（不少于4个）；5）设计简要说明、图纸目录、门窗表、装修表及技术经济指标等。三、结构设计设计内容：1．结构设计重点研究的问题1)结构设计计算的方法及思路。2)设计规范的正确应用。3)掌握混凝土框架结构的设计计算方法。4). 掌握竖向荷载、水平荷载（风与地震作用）的计算分析方法以及荷载组合的概念及应用。5)掌握配筋计算和构造配筋要求。2．结构设计内容及要求1)结构选型和结构布置确定整体结构方案柱网及层高、承重结构单体布置和承重构件布置；确定主要构件的尺寸，如梁、板、柱等；统一构件编号及确定各构件定位尺寸(绘制结构布置图)。2)结构计算(1)荷载计算：包括恒载、楼（屋）面活荷载、风荷载、地震作用等。(2)部分楼板、楼梯、一榀有代表性框架及基础计算。内容包括：确定计算简图、内力计算与组合，截面配筋计算和构造要求。课题要求、主要任务及数量（指图纸规格、张数，说明书页数、论文字数等）1.建筑设计成果1)建筑设计部分：A1图纸（或相当于A1）不少于3张（至少有1张手绘和1张电脑绘制）。图面布置匀称，图样比例合理，表达清晰合理。2)毕业设计说明书：字数5000-8000字（详见教务发[2009]4号文件规定）。包括标题、摘要、关键词、正文（引言、本论、结论）、参考文献等。摘要和关键词要求中英文对照。2.结构设计成果1)绘制结构施工图(1#图4～5张，至少1张手绘或1张机绘图)(1)编制结构设计总说明；(2)结构平面布置图及现浇楼板配筋图；(3)绘制一品框架的配筋图及梁柱详图；(4)基础平面布置图及单个基础配筋详图；(5)楼梯配筋图、主要节点详图等。. 2)结构设计计算书结构设计部分要求说明结构选型和结构布置理由及设计依据，列出结构设计计算的各个主要过程及计算结果，并附有必要的图表和软件分析结果。3.毕业设计要求（1）毕业设计说明书的内容要求、书写规范、排版格式规范、装订要求等按照《洛阳理工学院毕业设计说明书（论文）撰写规范要求》执行；（2）结构计算书应内容详细、条理清晰、计算方法正确、图表文并茂等，并按撰写规范要求用统一纸张打印；（3）施工图要求图面整洁，线条粗细分明，图上文字均采用仿宋体，绘图应符合建筑制图标准中的各项规定。进度计划毕业设计时间为第7周～第16周，总长度为10周，其中：建筑设计1)建筑方案的选择与布置：第7周2)建筑施工图绘制：第8周—第10周结构设计1)结构方案的选择与布置：第10周2)截面设计、内力计算、配筋计算：第11周—第12周3)结构分析软件计算：第13周4)结构施工图绘制：第14周5)撰写毕业设计计算书：第15周6)答辩准备及答辩：第16周主要参考文献1.建筑设计资料集2.中小型民用建筑图集3.公共建筑设计原理4.《建筑制图标准》5.《房屋建筑学》、《土木工程制图》教材. 6.《建筑学报》、《世界建筑》、《华中建筑》《时代建筑》等相关专业杂志。7.《现行建筑设计规范大全》中和设计题目相关的内容。8．相关的中小型建筑设计图书资料等。9.梁兴文.混凝土结构设计原理（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社，200810.梁兴文.混凝土结构设计（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社，200811.沈蒲生.高层建筑结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社，200612.陈希哲.土力学与地基基础(第三版)[M].北京：清华大学出版社，200413.王小红，罗建阳.建筑结构CAD—PKPM软件应用[M].北京：中国建筑工业出版社，200414.中华人民共和国国家标准.建筑结构荷载设计规范GB50009-2012[S].（2012版）北京：中国建筑工业出版社，201215.中华人民共和国国家标准.混凝土结构设计规范GB50010-2010[S].北京：中国建筑工业出版社，201016.中华人民共和国国家标准.建筑抗震设计规范GB50011-2010[S].北京：中国建筑工业出版社，201017.中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范GB50007-2011[S].北京：中国建筑工业出版社，2011指导教师签字：教研室主任签字：年月日. 附：设计参数洛阳市第二实验中学实验楼建筑与结构设计一、建筑地点及拟建基地平面图洛阳市第二实验中学位于洛阳市洛南新区宜人路18号，场地地形平坦。由主管批准拟建，平面图见下图。项目名称教学楼1教学楼2实验楼公寓楼行政办公楼建筑场地尺寸60x4060x2060x2060x2060x40道路N道路155.5拟建教学1#楼拟建教学2#楼拟建办公楼拟建实验楼拟建公寓楼拟建教学3#楼拟建公寓楼拟建图书馆拟建运动场拟建公寓楼拟建活动场二、建筑面积和层数建筑面积3000~5000m2；层数4~5层。三、建筑使用要求：（可参考）1.总体要求：该实验楼，框架结构，要求建筑平面布局合理，采光、通风良好，建筑要求美观、经济适用，建筑体量、高度、比例与所处空间尺度及周围环境协调一致，且满足防火、抗震要求。. 2.主要技术经济指标：功能分区主要包括：门厅、化学实验室（宜设在建筑物首层）、物理实验室、生物实验室、计算机教室、语音教室、美术教室（设在北边）、教师办公室等，卫生间要求每层设置。四、建筑标准1.建筑等级Ⅱ级2.防火等级Ⅱ级3.采光等级Ⅱ级五、建筑技术条件1．气象条件洛阳市区基本风压0.4KN/m2，基本雪压0.35KN/m22.工程地质条件1)该建筑场地地基土层主要有第四系粉土，粉质粘土，沙层及卵石层组成，现自上而下分述如下：①杂填土层：褐色，杂色，湿—稍湿，孔隙大，松散，主要为建筑垃圾，有少量植物根系，土质较均匀，分布于地表，厚度约1.2m。②粉质粘土层：褐黄色，灰黄色，湿，稍密—中密实，有大量针状小孔及虫孔，具蜂窝状结构，含少量钙质粉质粉末，有少量植物根系，土质较均匀，分布稳定，厚度约6.8m。③中沙层：灰黄色，褐黄色，稍湿—湿，中密，主要有中砂粒组成，分选较差，磨圆度较好，泥质少量，偶见小石，土质均匀，具水平层理，分布稳定，厚度约5.5m。④卵石层：杂色，湿，中密，骨架主要有直径3cm左右，灰色浑圆状卵石组成，中细砂充填，土质较均匀，分布稳定，厚度大于2.5m。2)水文地质条件该场地地下水位埋深大于9m。3)岩土工程条件评价（1）场地湿陷性评价：该场地为非湿陷性场地。（2）地震效应：基本烈度为7度，场地土类型属中软土，层面坡度小于6﹪，属稳定场地，场地类别为Ⅱ类，可不考虑地震液化影响。4)不良地质现象. 该建筑物场地范围内，坑、洞、墓、穴等请按文物普探资料妥善处理，其他未发现不良地质现象。5)地基土质承载力评价根据土工试验结果报告，结合区域建筑经验综合考虑，地基土各层承载力标准值fk建议采用下列数值：土层编号②③④fk（kPa）1803204503.建筑场地类别：II类场地；4.地震设防烈度：洛阳市市区抗震设防烈度为7度，设计基本加速度值为0.10g。六、常用荷载：材料及构件的自重和民用建筑楼面均布活荷载标准值，参考现行《建筑结构荷载规范》。本任务书列出常用的材料自重和荷载标准值，见附表1、2。七、建筑设计图纸深度1．施工图首页和总平面图建筑施工图首页一般包括：图纸目录、设计总说明、总平面图、门窗表、装修做法表等。总说明主要是对图样上无法表明的和未能详细注写的用料和做法等的内容作具体的文字说明。总平面图主要是表示出新建房屋的形状、位置、朝向、与原有房屋及周围道路、绿化等地形、地物的关系。可看出与新建房屋室内、底层地坪的设计标高士0．00相当的绝对标高，单位为米。2．建筑平面图应标注如下内容：①外部尺寸：外部尺寸一般分三道标注：最外面的一道是外包尺寸，表示房屋的总长度和总宽度；中间一道尺寸表示定位轴线间的距离；最里面一道尺寸，表示门窗洞口、门或窗间墙、墙端等细部尺寸。底层平面图还应标注室外台阶、花台、散水等尺寸。②. 内部尺寸；包括房间内的净尺寸、门窗洞、墙厚、往、砖垛和固定设备（加厕所、盥洗、工作台、搁板等）的大小、位置及墙、往与轴线的平面位置尺寸关系等。③纵、横定位轴线编号及门窗编号：门窗在平面图中，只能反映出它们的位置、数量和洞口宽度尺寸，窗的开启形式和构造等情况是无法表达的。每个工程的门窗规格、型号、数量都应有门窗表说明，门代号用M表示，窗代号用C表示，并加注编号以便区分。（如果高宽及形式均相同的为同一编号否则应另外编号，门的编号为M-1,M-2,窗的编号为C-1,C-2）④标注房屋各组成部分的标高情况：如室内、外地面、楼面、楼梯平台面、室外台阶面、阳台面等处都应当分别注明标高。对于楼地面有坡度时，通常用箭头加注坡度符号表明。⑤从平面图中可以看出楼梯的位置、楼梯间的尺寸，起步方向、楼梯段宽度、平台宽度、栏杆位置、踏步级数、楼梯走向等内容。⑥在底层平面图中，通常将建筑剖面图的剖切位置用剖切符号表达出来，并标注建筑的朝向。⑦建筑平面图的下方标注图名及比例，底层平面图应附有指北针表明建筑的朝向。⑧建筑平面中应表示出各种设备的位置、尺寸、规格、型号等，它与专业设备施工图相配合供施工等用，有的局部详细构造做法用详图索引符号表示。3．屋顶平面图和楼梯屋面图标注各转角部位定位轴线及间距；标注四周的出檐尺寸及屋面各部分标高（标注结构层上表面）；表明屋面排水分区，标注屋面排水方向、坡度及各坡面交线，天沟檐沟泛水出水口水斗等的位置；屋面上人孔或出入口、女儿墙等的位置及尺寸。4．建筑立面图反映出房屋的外貌和高度方向的尺寸。①立面图上的门窗可在同一类型的门窗中较详细地各画出一个作为代表，其余用简单的图例表示。②. 立面图中应有三种不同的线型；整幢房屋的外形轮廓或较大的转折轮廓用粗实线表示；墙上较小的凹凸（如门窗洞口、窗台等）以及勒脚、台阶、花池、阳台等轮廓用中实线表示；门窗分格线、开启方向线、墙面装饰线等用细实（虚）线表示。室外地坪线可用比粗实线稍粗一些的实线表示，尺寸线与数字均用细实线表示。③立面图中外墙面的装饰做法应有引出线引出，并用文字简单说明。④立面图在下方中间位置标注图名及比例。左右两端外墙均用定位轴线及编号表示，以便与平面图相对应。⑤表明房屋上面各部分的尺寸情况；如雨篷、檐口挑出部分的宽度、勒脚的高度等局部小尺寸；注写室外地坪、出人口地面、勒脚、窗台、门窗顶及檐口等处的标高。数字写在横线上的是标注构造部位顶面标高，数字写在横线下的是标注构造部位底面标高（如果两标高符号距离较小，也可不受此限制）。标高符号位置要整齐、三角形大小应该标准、一致。⑥立面图中有的部位要画详图索引符号，表示局部构造另有详图表示。5．建筑剖面图要求用二个横剖面图或一个阶梯剖面图来表示房屋内部的结构形式、分层及高度、构造做法等情况。①外部尺寸有三道：第一道是窗（或门）、窗间墙、窗台、室内、外高差等尺寸；第二道尺寸是各层的层高；第三道是总高度。承重墙要画定位轴线，并标注定位轴线的间距尺寸。②内部尺寸有两种：地坪、楼面、楼梯平台等标高；所能剖到的部分的构造尺寸。必需时要注写地面、楼面及屋面等的构造层次及做法。③表达清楚房屋内的墙面、顶棚、楼地面的面层，如踢脚线、墙裙的装饰和设备的配置情况。④剖面图的图名应与底层平面图上剖切符号的编号一致；和平面图相配合，也可以看清房屋的人口、屋顶、天棚、楼地面、墙、柱、池、坑、楼梯、门、窗各部分的位置、组成、构成、用料等情况。6．外墙身详图实际上是建筑剖面图的局部放大图，用较大的比例（如1：20）画出。可只画底层、顶层或加一个中间层来表示，画图时，往往在窗洞中间处断开，成为几个节点详图的组合。详图的线型要求与剖面图一样。在详图中，对屋面、楼面和地面的构造，应采用多层构造说明方法表示。①在勒脚部分，表示出房屋外墙的防潮、防水和排水的做法。. ②在楼板与墙身连接部分，应表明各层楼板（或梁）的搁置方向与墙身的关系。③在檐口部分，表示出屋顶的承重层、女儿墙、防水及排水的构造。此外，表示出窗台、自过梁（或圈梁）的构造情况。一般应注出各部位的标高、高度方向和墙身细部的大小尺寸。图中标高注写有两个或几个数字时，有括号的数字表示相邻上一层的标高。同时注意用图例和文字说明表达墙身内外表面装修的截面形式，厚度及所用的材料等。7．楼梯详图应尽可能将楼梯平面图、剖面图及踏步、栏杆等详图画在同一张图纸内，平、剖面图比例要一致，详图比例要大些。①楼梯平面图：要画出房屋底层、中间层和顶层三个平面图。表明楼梯间在建筑中的平面位置及有关定位轴线的布置；表明楼梯间、楼梯段、楼梯井和休息平面形式、尺寸、踏步的宽度和踏步数，表明楼梯走向；各层楼地面的休息平台面的标高；在底层楼梯平面图中注出楼梯垂直剖面图的剖切位置及剖视方向等。②楼梯剖面图：若能用建筑剖面图表达清楚，则不必再绘。③楼梯节点详图：包括踏步和栏杆的大样图，应表明其尺寸、用料、连接构造等。8．其它设备详图可视具体要求绘出。八、结构形式本设计采用框架结构，框架梁、柱、屋面板均为现浇，基础采用钢筋混凝土桩基础或独立基础。九、结构设计计算要求s:fnOMv" 结构设计部分要求说明结构选型和结构布置理由及设计依据，列出结构设计计算的各个主要过程及计算结果。十、结构设计注意事项1.一般要求1）宜按平面整体表示法规则制图，图面表达清晰规范，墙柱图及各层梁板施工图应画出结构层高表。2）各层平面轴线定位尺寸及编号应和建筑保持一致。 3）使用的规范应为最新的规范版本. 4）总说明中材料混凝土标号、钢筋等级应和各层结构图保持一致5）房屋各部位的墙体材料的使用，结构设计和建筑设计应保持一致2．基础1）基础图要画指北针，方便施工定位2）基础的配筋方向和承台上墙的方向关系是否明确，承台详图，而其上墙体不同时应区别编号3）基础高度及配筋应安全经济3．板1）卫生间厨房阳台等特殊部位板标高应和建筑图保持一致；2）每个房间的板配筋不应遗漏，配筋应和计算书配筋量保持一致，板厚应设置恰当；3）构造柱应在板配筋图中表示；4）在详图和平面图中，板厚及标高应保持一致；5）应特别注意板上部负筋长度是否过长或者不够；6）现浇雨蓬和挑檐的伸缩缝不宜大于12米，当大于12米时应有构造措施。4．梁1） 梁高的设置应和建筑门窗洞口标高没有矛盾，保证门窗洞高度及设置过梁的可能性；2）梁的附加箍筋不应遗漏，虽然有说明，但还是要画出位置，以方便施工，防止遗漏误设；3）梁腰筋不应遗漏或者偏大；4）梁箍筋配置应经济合理，能按构造配筋的要按构造配筋；5）特殊梁如框支梁等箍筋应全长加密；6）梁上部纵筋不应用大直径通长拉通，宜改成端部多根，中部两根拉通；7) 楼梯处梁标高应和楼梯详图一致；8) 框支剪力墙转换梁的锚固长度要特别说明满足规范框支梁的锚固要求；9）次梁的定位应明确。5．其它1）墙柱的轴线定位和偏心定位应明确；2）楼梯平面和楼梯剖面，楼梯平面和整体结构平面图之间不应矛盾；. 3）楼梯间局部板配筋不应遗漏；4）楼梯平台板标高在剖面和平面中应保持一致；5）中间平台梁下应设置梯柱上；6）梯段板厚度及配筋应经济合理。洛阳市第二实验中学实验楼建筑与结构设计摘要本工程为洛阳市第二实验中学实验楼，采用框架结构，主体为四层，局部为五层，本地区抗震设防烈度为7度，场地类别为II类场地。全年主导风向为东北风，基本风压0.4KN/m2，基本雪压0.35KN/m2。屋盖和梁、板、柱均采用现浇钢筋混凝土结构。本设计贯彻“经济、实用、安全、美观”的设计原则。按照建筑设计规范，认真考虑影响设计的各项因素。根据结构与建筑的总体与细部的关系。首先进行建筑设计，确定建筑的柱距，跨度，进深，然后进行建筑图绘制，在进行结构计算之前，要确定好墙面，楼面，屋面，防水，保温，隔热等详细做法，在根据规范选取框架柱，梁的尺寸，以此确定恒荷载，确定好建筑的抗震等级，查找活荷载设计值，然后选取一榀框架，运用PKPM建模进行框架柱，梁，楼板尺寸验算，计算恒载，活载，风载，地震荷载作用下的内力（弯矩，轴力，剪力），恒载和活载是通过弯矩二次分配法计算，风载和地震通过D值法。然后对四种荷载作用下的内力进行组合，选出对柱和梁最不利的几组组合，选取合适的内力进行梁柱配筋并绘制施工图，均要求为平法标注。另外还要完成楼梯和一块楼板的内力计算及配筋施工图。并且还要进行基础布置及配筋计算，绘制施工图整个结构在设计过程中，严格遵循相关的专业规范的要求，参考相关资料和有关最新的国家标准规范，对设计的各个环节进行综合全面的科学性考虑。总之，适用、安全、经济、使用方便是本设计的原则。设计合理可行的建筑结构方案是现场施工的重要依据。关键词：建筑设计，结构设计，内力计算，框架配筋. LuoyangCity,ThesecondexperimentalschoolslabbuildingandstructuraldesignAbstractThisworksforLuoyangCityThesecondexperimentalschoolsadministrativeoffices,aframeworkstructure,subjecttofive,theregionalseismicintensityof7degrees,thevenuecategoryofIIvenue.Annualdominantwinddirectionisnortheasterly,thebasicwindpressure0.4KN/m2,basicsnowpressure0.35KN/m2.Roofandfloorbeams,plates,columnsareusedin-situreinforcedconcretestructure.Thisdesignimplementationofthe"economic,practical,safe,beautiful"designprinciples.Inaccordancewiththearchitecturaldesignspecifications,seriouslyconsideraffectthedesignofthevariousfactors.Accordingtothestructureandarchitectureoftheoverallrelationshipwiththedetail.First,architecturaldesign,buildingcolumnspacingdeterminedspan,depth,andthenbuildingplansdrawnbeforemakingstructuralcalculationstodeterminethedetailedgoodpracticewalls,floors,roofing,waterproofing,insulation,insulation,etc.,inaccordancewithselecttheframecolumnspecification,thesizeofthebeam,inordertodeterminethedeadload,determineagoodbuildingseismiclevel,findtheliveloaddesignvalues,andthenselecttheone-bayframe,theuseofmodelingconductedPKPMframecolumns,beams,floorsizechecking,constantcalculationload,liveload,windload,internalforces(bending,axialforce,shear),deadloadandliveloadunderseismicloadsarecalculatedbymomentDistributionMethod,windloadsandseismicthroughDvaluemethod.Thentheinternalforcesundercombinedloadsfourelectedcolumnsandbeamsforthemostunfavorablecombinationofseveralgroups,selecttheappropriatereinforcementbeamsinternalforcesanddrawconstructionplansarerequiredfortheleveltaggingmethod.Alsostaircaseandafloortocompletetheinternalforcescalculationandreinforcementconstructionplans.Andalsothebasisforlayoutandreinforcementcalculation,drawingconstructionplansThewholestructureinthedesignprocess,strictlyfollowtherelevantprofessionalregulatoryrequirements,refertotherelevantdataandinformationaboutthelatestnationalstandardsforthedesignofallaspectsofacomprehensivescientificconsiderations.Inshort,suitable,safe,economical,easytousethisdesignprinciple.Reasonableandfeasiblestructuraldesignsolutionisanimportantbasisfortheconstructionsite.Keywords:Calculationofarchitecturaldesign,structuredesign,internalforce,structurereinforcement. 目录前言1建筑设计2第一章建筑平立剖设计21.1建筑设计要点21.2建筑平面设计21.2.1使用房间的平面设计21.2.2辅助房间的平面设计31.2.3交通联系空间的设计31.2.4门的设计41.2.5窗的设计41.3建筑立面设计51.4建筑剖面设计51.4.1房间的剖面形状51.4.2房间的各部分高度51.4.3建筑层数及建筑空间的组合和利用6第二章建筑构造设计72.1屋面设计72.1.1屋面排水方式72.1.2屋面排水组织72.1.3屋面防水7. 2.2墙体设计72.2.1墙身构造72.2.2墙面装修82.3楼地面构造82.4门窗构造92.5散水做法92.6楼梯构造9结构设计10第一章结构计算参考值101.1结构计算中所用到的材料自重101.2楼面均布活荷载标准值101.3结构计算中系数取值10第二章板配筋计算112.1边区格板112.1.1板厚112.1.2荷载计算（取1m板宽为计算单元）112.1.3内力计算122.1.4截面配筋计算122.2中间区格板132.2.1板厚132.2.2荷载计算（取1m板宽为计算单元）132.2.3内力计算132.2.4截面配筋计算13第三章楼梯计算153.1材料153.2梯段板的计算153.2.1板厚153.2.2荷载计算（取1m板宽为计算单元）153.2.3内力计算153.2.4截面配筋计算15. 3.3平台板的计算163.3.1板厚：163.3.2恒荷载计算163.3.3活荷载计算163.3.4内力计算163.3.5截面配筋计算163.4平台梁的计算173.4.1荷载计算173.4.2内力计算173.4.3截面配筋计算17第四章结构布置及计算简图194.1结构布置及梁、柱截面尺寸的初选194.1.1框架计算设计基本资料194.1.2确定梁柱的截面尺寸194.1.3计算梁柱的线刚度20第五章荷载计算225.1恒荷载计算225.1.1屋面框架梁线荷载标准值225.1.2楼面框架梁线荷载标准值225.1.3屋面框架节点集中荷载标准值235.1.4楼面框架节点集中荷载标准值245.1.5恒荷载作用下的结构计算简图255.2活荷载计算255.2.1屋面活荷载255.2.2楼面活荷载265.2.3活荷载作用下的结构计算简图26第六章竖向荷载作用下框架结构的内力计算276.1恒荷载作用下框架的内力计算276.1.1恒荷载作用下框架的弯矩计算286.1.2恒荷载作用下框架的剪力计算31. 6.1.3恒荷载作用下框架的轴力计算346.2活荷载作用下框架的内力计算366.2.1活荷载作用下框架的弯矩计算376.2.2活荷载作用下框架的剪力计算406.2.3活荷载作用下框架的轴力计算43第七章风荷载作用下框架结构的内力计算457.1基本数据计算457.2计算框架各节点上风荷载标准值457.2.1计算框架各节点上风荷载457.2.2左风荷载作用下的节点集中荷载及线刚度计算简图467.3层间剪力467.4柱侧向刚度467.5柱端剪力477.6反弯点高度比及柱端弯矩计算477.7梁端弯矩计算477.8梁端剪力计算497.9柱端剪力计算497.10柱轴力计算49第八章地震荷载作用下框架结构的内力计算518.1分层计算重力荷载标准值518.2抗震变形验算518.2.1顶点位移计算528.2.2水平地震作用标准值和位移计算528.3水平地震作用下框架的弯矩计算548.3.1柱端弯矩计算548.3.2梁端弯矩计算548.3.3绘制弯矩图558.4水平地震作用下框架的剪力计算568.4.1梁端剪力计算568.4.2柱端剪力计算：57. 8.5水平地震作用下框架的轴力计算57第九章框架的内力组合599.1框架梁的内力组合599.1.1荷载组合考虑情况599.1.2材料599.1.3控制截面及最不利内力组合599.1.4梁端弯矩调幅599.1.5梁端弯矩、剪力控制值609.1.6支座中心线处弯矩、剪力转化为支座边缘处弯矩、剪力619.2框架柱的内力组合689.2.1框架柱的内力组合68第十章梁、柱配筋计算7410.1框架梁配筋计算7410.2框架梁配筋的抗震验算7610.3框架柱配筋计算8010.3.1正截面配筋计算（取内力最大控制截面）8010.3.2柱的斜截面箍筋的配置8210.4框架柱配筋的抗震验算8310.4.1柱端弯矩设计值调整8310.4.2柱端剪力设计值调整8310.4.3柱的抗震斜截面箍筋的配置85第十一章地基基础设计8711.1荷载的标准组合（边柱基础设计）8711.2基础计算8711.2.1确定承载力特征值8711.2.2确定基础底面尺寸8711.2.3地基承载力验算8811.2.4冲切验算（采用基本组合）8811.2.5基础板底配筋计算8911.3荷载的标准组合（中柱基础设计）90. 11.4基础计算9011.4.1确定承载力特征值9011.4.2确定基础底面尺寸9111.4.3地基承载力验算9111.4.4冲切验算（采用基本组合）9111.4.5基础板底配筋计算9211.4.6柱下暗梁9311.4.7抗剪切验算93结　论94谢辞95参考文献96外文资料翻译97. 前言本设计是按照洛阳理工学院土木工程系2014年毕业设计要求编写的毕业设计。题目为“洛阳市第二实验中学实验楼建筑与结构设计”。内容包括建筑设计、结构设计两部分。实验楼是公共建筑，其规范要求比较严格，能体现出建筑和结构设计的很多重要的方面，而且抗震等级较高，选择实验楼建筑和结构设计，从而掌握实验楼设计的基本原理，妥善解决其功能关系，满足使用要求。框架结构的设计最早应用于欧美的建筑，二十一世纪以后得到了广范的使用，其结构建筑平面可以灵活布置，且使用空间较大，延性较好，且具有良好的抗震能力，对实验楼这种重要建筑结构非常适用，能满足其较大的使用面积要求。框架结构的研究，确定建筑的荷载情况，分析其受力，采用不同的方法分别计算出各种荷载作用下的弯矩、剪力、轴力，然后进行内力组合，挑选出最不利的内力组合进行截面的承载力计算，保证结构有足够的强度，刚度和稳定性。在对竖向荷载的计算中采用了弯矩二次分配法，对水平荷载的计算采用了修正的D值法，对钢筋混凝土构件的受力性能，受弯构件的正截面和斜截面承载力的计算，和受压构件的正截面和斜截面的计算都有设计。本结构计算选用一榀框架为计算单元，采用手算的简化计算方法，其中计算框架在竖向荷载作用下的内力时使用的是弯距二次分配法，不但使计算结果较为合理，而且计算量较小，是一种切实可行的手算方法。本设计主要通过工程实例来强化大学期间所学的知识，建立一个完整的设计知识体系，了解设计总过程，通过查阅大量的相关设计资料，提高自己的动手能力。这次设计是在结构教研室各位老师的悉心指导下完成的，在此向您们表示衷心的感谢！鉴于水平有限，设计书中还存在不少缺点甚至错误，敬请老师批评和指正。. 建筑设计第一章建筑平立剖设计任何一幢建筑物都是由各种不同的使用空间和交通联系空间组成，而表达建筑的三度空间具体由各种工程图组成，通常由建筑的平面图、立面图、剖面图和节点构造详图组成。一栋实验楼的平面图、立面图、剖面图综合在一起表达了建筑物的三度空间和各部分的组合联系。1.1建筑设计要点1.实验楼用地及建筑布置宜选择有日照，通风良好，有利排水，避免噪声和各种污染源的场地。2.实验楼内宜成组布置，每组或若干组居室应设盥洗室，厕所或卫生间。每幢办公楼宜设置传达室，公共活动室，厕所，盥洗室和公共活动室的位置应避免干扰。3.实验室应有便于存衣物的储藏空间，宜设固定书架。4.实验楼安全出口不应少于两个。但九层及九层以下且每层建筑面积不超过300。1.2建筑平面设计平面设计主要是根据设计要求和地形条件，确定建筑物平面中各组成部分的大小和相互关系。平面设计是整个建筑设计的关键，建筑设计首先从平面设计开始。平面设计不仅决定了建筑的平面布局，各组成部分的面积、形状、位置等，而且还影响到建筑的立面和剖面。本宿舍楼设计综合考虑了建筑立面、建筑剖面、建筑技术、建筑经济、建筑形象等因素，使平面设计尽善尽美。在平面设计中，结合基地环境、自然条件、建筑规模等，进行了建筑平面体型的设计、主要功能空间的设计和交通联系空间的设计。考虑到地形特性、周围道路等因素，平面体型设计为“一”型，为内廊式。主要功能空间设计包括使用房间的平面设计和辅助房间的平面设计。主要功能空间和交通联系空间的设计如下：1.2.1使用房间的平面设计实验楼根据《中小学建筑设计规范》规定，实验室宜集中布置，通廊式办公楼水平交通流线不宜过长。按照平面布置分为长廊式、短廊式、单元式。内廊式办公楼系一般传统形式，具有建筑平面紧凑，走廊利用率高，可适宜于建高层，抗风抗地震性能强，占地少，造价低，设置采暖时能耗少等优点，外廊式办公楼具有建筑物内使用干扰较小，通风好，向阳走廊夏季可遮阳，易于晾晒，提供寒冷季节室外活动场所，增加建筑物美感，北向封闭廊可提高寒冷季节室温等优点。内外廊相结合的型式，兼有两者的优点。. 建筑平面中各个使用房间和辅助房间，是建筑平面组合的基本单元。本设计在使用平面设计中充分考虑了以下几点：注意了房间的面积、形状和尺寸满足室内使用活动和设备合理布置的要求；门窗的大小和位置考虑了房间的出入方便，疏散安全，采风通风良好；房间的构成注意使结构布置合理，施工方便，也要有利于房间之间的组合，所用材料应符合相应的建筑标准；室内空间，以及顶棚、地面、各个墙面和构件细部，应考虑人们的使用和审美要求。1.2.2辅助房间的平面设计对于辅助房间的平面设计，通常根据建筑物的使用特点和使用人数的多少，先确定所需设备的个数，根据计算所得的设备数量，考虑在整幢建筑中辅助房间的分布情况，最后在建筑平面组合中，根据整幢房屋的使用要求适当调整并确定这些辅助房间的面积、平面形式和尺寸。1.2.3交通联系空间的设计交通联系部分包括水平交通空间（走道），垂直交通空间（楼梯、电梯、自动扶梯、坡道），交通枢纽空间（门厅、过厅）等。一、走道设计1、走道的类型走道又称为过道、走廊。有内廊和外廊。按走道的使用性质不同，可以分为以下三种情况：(1)完全为交通需要而设置的走道。(2)主要作为交通联系同时也兼有其它功能的走道。(3)多种功能综合使用的走道，如展览馆的走道应满足边走边看的要求。2、走道的宽度和长度走道的宽度和长度主要根据人流和家具通行、安全疏散、防火规范、走道性质、空间感受来综合考虑。为了满足人的行走和紧急情况下的疏散要求，我国《建筑设计防火规范》规定学校、商店、办公楼等建筑低层的疏散走道、楼梯、外门的各自总宽度不应低于相应指标。二、楼梯设计楼梯是建筑中的垂直交通联系构件，它起着联系上下层空间和供人流疏散的作用，在设计过程中要妥善解决好楼梯的形式、位置、数量以及楼梯宽度、坡度等问题。由于平行双跑楼梯占用面积小，流线简捷，使用方便，宜布置在单独的楼梯间中，故本建筑采用平行双跑楼梯。1、楼梯的形式楼梯的形式主要有单跑梯、双跑梯（平行双跑、直双跑、L型、双分式、双合式、剪刀式）、三跑梯、弧形梯、螺旋楼梯等形式。2、楼梯的宽度和数量楼梯的宽度和数量主要根据使用性质、使用人数和防火规范来确定。一般供单人通行的楼梯宽度应不小于850mm，双人通行为1100~1200mm。一般民用建筑楼梯的最小净宽应满足两股人流疏散要求，但住宅内部楼梯可减小到850~900mm。楼梯的数量应根据使用人数及防火规范要求来确定，必须满足关于走道内房间门至楼梯间的最大距离的限制。在通常情况下，每一幢公共建筑均应设两个楼梯。对于使用人数少或除幼儿园、托儿所、医院以外的二、三层建筑，当其符合下表的要求时，也可以只设一个疏散楼梯。. 一、门厅设计门厅作为交通枢纽，其主要作用是接纳、分配人流，室内外空间过渡及各方面交通（过道、楼梯等）的衔接。同时，根据建筑物使用性质不同，门厅还兼有其它功能，如医院门厅常设挂号、收费、取药的房间、旅馆门厅兼有休息、会客、接待、登记、小卖等功能。除此以外，门厅作为建筑物的主要出人口，其不同空间处理可体现出不同的意境和形象。因此，民用建筑中门厅是建筑设计重点处理的部分。1、门厅的大小门厅的大小应根据各类建筑的使用性质、规模及质量标准等因素来确定，设计时可参考有关面积定额指标。2、门厅的布局门厅的布局可分为对称式与非对称式两种。门厅设计应注意：（1）门厅应处于总平面中明显而突出的位置；（2）门厅内部设计要有明确的导向性，同时交通流线组织简明醒目，减少相互干扰；（3）重视门厅内的空间组合和建筑造型要求；（4）门厅对外出口的宽度按防火规范的要求不得小于通向该门厅的走道、楼梯宽度的总和。1.2.4门的设计⑴门的宽度门的宽度要根据房间的使用功能来确定，有单扇、双扇和多扇几种宽度形式。根据规范要求，办公室门宽不应小于1.0，高不应小于2.0。活动室门宽为1.0的实木门。⑵门的数量门的数量根据使用人数多少和防火要求来确定。按照防火规范规定，使用人数超过50人以及使用面积超过60平方米的房间，门的数量不少与两个。本楼中包含活动室、传达室、会议室、卫生间门，符合防火规范要求。⑶门的位置门的位置要考虑室内人流活动特点和家具布置的要求，尽量缩短室内交通路线，避免人流拥挤和便于家具布置。本办公楼门的位置均设置在靠柱子（墙）一侧，距柱（墙）边为0.2，以便于砌墙和放置预制过梁，保证房间有较完整的空间和墙面，使人们出入方便。⑷门的开启方向本实验楼为内廊式，楼内人流不多，故实验楼门设计为双扇内开门，底层为外开。1.2.5窗的设计⑴窗的大小. 窗的大小主要取决于室内采光要求。按照规范规定，实验楼采光要求为窗地面积比为1/6~1/8，因此实验楼的窗设计为2.1宽，2.7高，还有部分为带形窗，可满足采光要求。⑵窗的位置窗的位置直接影响到房间的照度是否均匀，应避免产生眩光。为了使室内照度均匀，窗应布置在房间或开间的中部，使得房间阴角小，而采光效率高。1.3建筑立面设计与平面、剖面设计结合，共同完成建筑单体的设计任务：1、建筑体量的控制：（1）控制体量与周边环境的协调关系。（如，建筑的建成，不会对城市环境产生）压抑感，体量不至于太大或者太小；建筑的高度；建筑与基地的关系等等）。（2）控制人在使用中的尺度协调感。（如，房间不至于太高或者太低；建筑流线不至于太长或者太短。（3）控制使用者的使用舒适性。（如三角形房间有利于立面造型，但不一定适合人的使用及家具的摆放）2、建筑机能的完善：（1）建筑的门窗等的构件形式及尺度，适合使用者的需求。（如，平面功能需要房间开窗，但是立面造型需要实墙面，这就产生了平面与立面的矛盾，需要调整平面满足立面造型或者调整立面满足平面功能）（2）建筑功能的优化。（如底层架空满足通风要求，或者进深大的开窗形式，满足遮阳需求等等）三、建筑观感的舒适性：（1）立面材质的选择（如，颜色、肌理、材质等）（2）造型与体量的设计。1.4建筑剖面设计剖面设计主要体现建筑物在竖向上各部分的组合关系。主要体现在房间的竖向形状和比例、房间的层数和各部分的标高、房间采光、通风方式的选择及建筑物竖向空间的利用等。1.4.1房间的剖面形状根据房间使用要求，房间剖面形状一般采用矩形，有利于家具布置和使用。矩形剖面具有形状规则、简单，有利于梁板布置，同时施工方便。本建筑物所有房间均采用矩形剖面，房间进深都不太大，采用侧窗采光、通风，窗高做到结构梁底，可不设置过梁，满足要求，经济适用。1.4.2房间的各部分高度⑴房间的层高和净高建筑物层高根据房屋的使用性质、要求、建筑结构和施工材料要求来确定。根据实验楼的使用要求，净高一般在3.3m-3.6，因此该办公楼层高定为4.2，除去梁高，净高为3.6. ，满足了实验室净高的要求。底层由于设置有门厅、入口等，净高需要高一些才能满足空间比例等要求，但为计算简便，底层层高设计为4.2。楼梯要求平台与平台之间的净高不小于2.0，倾斜梯段之间的净高不小于2.1。本实验楼采用平行双跑楼梯，底层每个梯段为14个踏步，其他层每个梯段均为14个踏步，每个踏步高150，宽280，满足踏步要求。⑵窗台的高度一般房间窗台高度与房间工作面，如书桌面高度相一致，同时开窗和使用桌面不受影响。本方案中窗台距离该层楼地面的高度均为0.9m，保证了工作面的照明度，满足了使用要求。⑶室内外地面高差室内外地面高差为防止室外雨水流入室内，并防止地面过潮而设置的。室内外高差过小，不能很好地起到作用；室内外高差过大，需要回填土的量增大，不经济。另外室内外高差还要考虑建筑物性质，如纪念性或公共性建筑物，门前需要设置较多台阶来增添严肃、高大等气氛，故室内外高差需要大一些。综合考虑以上因素，本实验楼室内外高差设计为0.45m。1.4.3建筑层数及建筑空间的组合和利用本建筑物根据各个房间的要求，每层房间的高度均相同，没有错层现象，使用方便。根据建筑规模等要求设计为为五层框架结构，总高度为21.0。该实验楼以楼梯间将各层竖向排列的空间联系起来，构成一个整体，这样即满足使用要求，结构布置也比较合理，同时也比较经济。剖面的设计也涉及建筑的使用功能、技术经济条件、周围环境等因素。同时，应充分认识到，剖面设计、立面设计、平面设计不能单独分开的，他们是互相制约和相互影响的统一整体。. 第二章建筑构造设计建筑构造设计是确保建筑物正常使用和节约造价的重要手段，是确保建筑物使用年限的重要组成部分。构造设计主要有以下几个方面：2.1屋面设计2.1.1屋面排水方式排水方式的选择应考虑结构的形式、气候条件、建筑无使用特点等因素来考虑，本建筑采用平屋面有组织外排水。2.1.2屋面排水组织屋面适当划分排水坡、排水沟组织排水区，屋面排水坡度为3%。雨水管、雨水口设置：雨水管最大间距不超过18米，雨水管采用直径为150mm的PVC雨水管，水斗为镀锌铁皮水斗。2.1.3屋面防水屋面防水采用双层SBS改性沥青防水卷材，屋面防水等级为3级，耐久年限为10年。2.2墙体设计2.2.1墙身构造由于考虑到普通粘土砖耗费大量土地，自重大，烧制过程中需消耗能源；故本实验楼填充墙体设计为200厚的蒸压混凝土加砌块墙，卫生间采用200厚轻质隔墙。墙体具有足够的强度和稳定性，满足保温隔热的要求，以及防火、隔声、防水、防潮、经济等要求。墙体的构造包括勒脚、墙身防潮、窗台、门窗过梁、窗顶线和窗套等。（1）勒脚为保护建筑物四周墙身的一段墙体面层，采用石材贴面。（2）防潮层在-0.450标高处设置水平防潮层。用防水砂浆（在水泥砂浆中掺入水泥用量的3%—5%的防水剂配置而成），铺设厚度为25—30mm。（3）窗台为避免顺窗流下的水聚集在窗洞下部或沿窗下边与窗洞之间的缝隙向室内渗流，也为避免污染墙面应在窗洞处布靠室外一侧设置窗台。由于外墙饰面为外墙砖易于冲洗的材料。（4）门窗过梁. 过梁是在门窗洞口上设置的横梁，承受洞口上部墙体与其它构件（楼层、屋顶等）传来的荷载，并将荷载传至窗间墙。由于门窗洞口尺寸较大，避免有较大的震动荷载而产生不均匀沉降，本建筑采用钢筋混凝土预制过梁。过梁宽度同墙厚，高度为200，过梁伸入两侧墙壁内不少于240。钢筋混凝土过梁施工方便、速度快、省摸板和便于门窗动口上挑出装饰线条等优点。2.2.2墙面装修墙面装修是墙体构造不可缺少的部分。外墙装修主要是为了保护外墙不受风、霜、雨、雪、日照等自然因素破坏，提高墙体防水、防潮、防风化、保温、隔热等的能力，同时也是为了提高建筑物的艺术效果；内墙装修主要是为了改善室内环境，对与厕所等有水房间，墙面装修起到了防水、防潮的作用。本工程外墙均为天蓝色丙烯酸涂料（除勒脚和柱子），其做法详见相应图集。内墙内侧采用20mm厚混合砂浆，面层采用石膏抹面。2.3楼地面构造⑴楼层构造楼层是多层建筑物层与层之间的水平分隔构件，它承受作用在其上的活载和构件本身重力荷载，并将它们传给柱，它在水平方向上起到水平隔板和连接竖向构件的作用，保证竖向构件的稳定。本实验楼采用钢筋混凝土现浇整体式楼（屋）盖。现浇整体式楼（屋）盖整体性好，抗震性、防水性好，便于开设孔洞，可浇注成任意形状尺寸的构件。缺点是施工工序多，浪费模板，施工速度慢。⑵地层构造地层是建筑物内与土壤直接或接近土壤的水平构件，它承受作用在其上的全部荷载，并将它们传给土壤。地层为实铺地层。基层一般为素土夯实；垫层采用C15混凝土，厚度为100，上面做面层。地面（05J1地12）1.厚1:2水泥石子磨光2.水泥浆结合层一遍3.8厚1:3水泥砂浆找平层总厚度1304.水泥浆结合层一遍5.80厚C15混凝土⑶楼地面面层门厅、楼梯、走道楼地面面层采用花岗石地面。花岗石地面平整光滑耐磨、整体性好、不起尘、不起砂、防水、易于保持清洁。适用于洁净度高、经常用水冲洗的场所。其余房间面层采用陶瓷地砖，其材质、性能较好。楼面做法（楼104）1.15厚1:2水泥彩色石子磨光打蜡2.素水泥浆一道3.20厚1:3水泥砂浆找平层，干后卧分隔条4.素水泥浆一道5.钢筋混凝土楼板. 2.4门窗构造门和窗是建筑物不可缺少的围护构件。门主要是室内外和房间之间的交通联系而设定的，同时兼顾通风、采光和空间分隔。窗主要为采光、通风、观望而设定的。门：出口门为铝合金平开门，其余全为平开实木门。窗：窗为70系列塑钢窗。卫生间窗玻璃选用磨砂玻璃，其余窗均为5mm厚平板玻璃。2.5散水做法为防止雨水与地面水侵入基地，应在建筑物四周靠近勒脚的室内在外墙面处设置散水。散水具体做法详见“建施节点详图”。2.6楼梯构造板式楼梯具有受力简单，底面平整，支模方便等优点，本办公楼采用钢筋混凝土板式楼梯。楼梯面层采用花岗石地面，防滑条采用铜条。栏杆采用不锈钢栏杆，栏杆水平间距为0.3，扶手采用铝合金扶手，栏杆高度为1.0，顶层水平段栏杆高度为1.05。. 结构设计第一章结构计算参考值1.1结构计算中所用到的材料自重钢筋混凝土：25.0水泥砂浆：20.0蒸压加气混凝土砌块：5.5混合砂浆：17.0现浇水磨石地面：0.75钢框玻璃窗：0.6保温防水层自重：2.20纸筋石膏抹面：12.0普通砖（240*115*53）：18.0木门：0.21.2楼面均布活荷载标准值实验室：2.5办公室：2.0储藏室：5.0上人屋面：2.0一般资料档案室：5.0走廊、门厅：3.5楼梯：3.51.3结构计算中系数取值结构重要性系数:=1.0永久荷载分项系数:=1.2、1.35可变荷载分项系数:=1.4、1.0. 第二章板配筋计算2.1现浇板计算（边区格板）2.1.1板厚则宜选为双向板则：且故取2.1.2荷载计算（取1m板宽为计算单元）水磨石地面重:20mm水泥砂浆找平：钢筋混凝土板重:纸筋石膏抹面:恒荷载标准值:活荷载标准值:由可变荷载效应控制的组合：由永久荷载效应控制的组合：所以，楼板的恒荷载设计值:活荷载设计值:总荷载设计值:图2-1双向板计算简图. 2.1.3内力计算如图所示所选双向板为四边固定板跨中弯矩：因，取0.5查《混凝土结构设计》附表10.2（5）查得：支座负弯矩2.1.4截面配筋计算截面有效高度：短边方向跨中截面长边方向跨中截面支座截面表2-1板截面配筋计算截面跨中短向跨中长向支座短向支座长向M()5.460.71-8.63-5.950.05970.01010.09430.0650.0620.010.0990.06719727.8315213配筋实配251251393251最小配筋率验算：故取满足要求2.2中间区格板. 2.2.1板厚则宜按双向板计算则：故取2.2.2荷载计算（取1m板宽为计算单元）恒荷载设计值:活荷载设计值:2.2.3内力计算跨中弯矩：因，由《混凝土结构》附表10.2（6）查得：支座负弯矩2.2.4截面配筋计算截面有效高度：短边方向跨中截面长边方向跨中截面支座截面. 表2-2板截面配筋计算截面跨中短向跨中长向支座短向支座长向M()2.571.77-4.680.0280.0250.050.0440.0280.0250.050.0458970159143配筋实配251251251251最小配筋率验算：故取满足要求. 第三章楼梯计算3.1材料本设计采用钢筋混凝土板式楼梯，平行双跑，混凝土采用级（）;受力钢筋采用级（），其余采用级（）基本数据：3.2梯段板的计算3.2.1板厚取h=140mm3.2.2荷载计算（取1m板宽为计算单元）梯段板的倾角：1、恒荷载计算：踏步25mm花岗石面层……….……踏步自重.......................斜板自重.......................15mm混合砂浆板底抹灰...........栏杆自重.......................则恒荷载标准值：恒荷载设计值：2、活荷载计算：活荷载标准值：活荷载设计值：3.2.3内力计算计算跨度：跨中弯矩：3.2.4截面配筋计算. ==选用纵向受力钢筋为最小配筋率验算：故取则满足要求根据构造要求：且故分布钢筋选用支座负筋选用3.3平台板的计算3.3.1板厚：取3.3.2恒荷载计算30mm花岗石面层……….……100mm厚平台板..........................20mm混合砂浆板底抹灰......则恒荷载标准值：恒荷载设计值：3.3.3活荷载计算活荷载标准值：活荷载设计值：3.3.4内力计算计算跨度：跨中弯矩：3.3.5截面配筋计算. ==选用纵向受力钢筋为最小配筋率验算：故取则满足要求根据构造要求：且故分布钢筋选用3.4平台梁的计算3.4.1荷载计算梯段板传来的荷载.............................平台板传来的荷载.............................平台梁自重.............................................20m厚混合砂浆抹灰..........................所以，总荷载设计值：3.4.2内力计算计算跨度：跨中弯矩：支座剪力：3.4.3截面配筋计算1、正截面受弯承载力计算==. 选用纵向受力钢筋为最小配筋率验算：故取则满足要求2、斜截面受剪承载力计算因为即截面尺寸满足要求又即按构造配筋选箍筋为双肢箍，则则取沿全梁均匀布置箍筋. 第四章结构布置及计算简图4.1结构布置及梁、柱截面尺寸的初选4.1.1框架计算设计基本资料1、材料：梁柱混凝土均选用级（）梁柱受力钢筋均选用级（）箍筋均选用级（）2、取一榀完整结构、荷载分布均匀的具有代表性的框架作为计算单元图4-1（一榀框架）计算单元4.1.2确定梁柱的截面尺寸1、框架梁取取. 2、框架柱为了方便计算，柱的尺寸均以底层中柱的截面尺寸为准初选截面尺寸查《混凝土结构设计规范》表11.1.3得此现浇钢筋混凝土结构房屋的抗震等级为三级；查《混凝土结构设计规范》表11.4.16得柱轴压比限值为0.85，即满足要求即柱的尺寸为4.1.3计算梁柱的线刚度对于现浇楼盖，宜考虑楼板作为翼缘对梁刚度和承载力的影响1、框架梁GH跨：HJ跨：JK跨同GH跨2、框架柱底层：3、梁、柱线刚度计算梁：（注：各层梁GH、HJ的线刚度同上值）标准层柱：底层柱：图4-2框架轴向尺寸、节点编号及相对线刚度. . 第五章荷载计算5.1恒荷载计算5.1.1屋面框架梁线荷载标准值1、屋面恒荷载防水保温层.....................................................10mm厚混合砂浆找平.................................150mm厚膨胀珍珠岩...................................100mm钢筋混凝土屋面板自重...................10mm纸筋石膏抹灰.....................................则屋面恒荷载标准值........0.225+0.17+1.5+2.5+0.12=2框架梁线荷载框架梁自重.................................梁两侧10mm混合砂浆.....................梁两侧10mm石膏抹灰..................................框架梁恒荷载标准值..................................3.75+0.17+0.12=4.03、框架次梁线荷载次梁自重................................................梁两侧10mm混合砂浆.....................梁两侧10mm石膏抹灰..................................框架次梁恒荷载标准值..................................1.75+0.17+0.12=2.05.1.2楼面框架梁线荷载标准值1、楼面恒荷载水磨石地面....................................................................20厚水泥砂浆找平....................................100mm钢筋混凝土屋面板自重....................10mm纸筋石膏抹灰..................................则楼面恒荷载标准值........................ 框架梁自重和粉刷.........................................................所以，作用在标准层框架梁上的线荷载为：板自重传给横梁的梯形的峰值为：作用在屋面框架梁上的线荷载为板自重传给横梁的梯形的峰值为：5.1.3屋面框架节点集中荷载标准值1、次梁传给边跨梁的集中力;2、女儿墙自重及抹灰(边跨梁传给边柱的集中力3、中间跨梁传给中柱的集中力4、则框架梁端附加弯矩为5.1.4楼面框架节点集中荷载标准值1、次梁传给边跨梁的集中力;2、外填充墙自重及抹灰(边跨梁传给边柱的集中力3、内填充墙自重及抹灰中间跨梁传给中柱的集中力4、则框架梁端附加弯矩为5.1.5恒荷载作用下的结构计算简图. 图5-1恒荷载作用下的计算简图5.2活荷载计算5.2.1屋面活荷载由规范查得，所以，积雪荷载上人屋面活载标准值为2.01、次梁传给边跨梁的集中力;2、边跨梁传给边柱的集中力3、中间跨梁传给中柱的集中力4、则框架梁端附加弯矩为. 5.2.2楼面活荷载由规范查得实验室楼面活荷载为2.5KN/m1、次梁传给边跨梁的集中力;2、边跨梁传给边柱的集中力3、中间跨梁传给中柱的集中力4、则框架梁端附加弯矩为5.2.3活荷载作用下的结构计算简图. 图5-2活荷载作用下的计算简图. 第六章竖向荷载作用下框架结构的内力计算6.1恒荷载作用下框架的内力计算图6-1框架的计算单元梁上分布的荷载由矩形和梯形（三角形）两部分组成，须把梯形（三角形）荷载等效为均布荷载，则顶层：边跨;=中跨标准层：边跨=中跨. 图6-2梯形（三角形）荷载等效均布荷载后结构计算简图（KN/m）6.1.1恒荷载作用下框架的弯矩计算. 本框架采用弯矩二次分配法计算，由于结构对称、荷载对称、材料性质相同，所以利用对称性原理计算框架的一半，中跨梁线刚度修正为2倍.1、计算节点弯矩分配系数节点G5节点H5节点G4节点H4节点G3，G2同G4节点H3，H2同H4节点G1. 节点H12、计算固端弯矩顶层.....................................标准层（底层）.................3、弯矩分配及传递过程如图上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.490.510.150.140.7112.9-102.5102.517.2-3.6343.945.7-17.42-16.25-82.4312.58-8.7122.85-6.66-1.89-1.97-2.43-2.27-11.4967.49-67.48105.5-7.98-97.550.330.330.340.130.120.120.6313.8-909024.6-3.6325.1525.1525.91-14.43-13.32-13.32-69.9321.9512.58-7.2212.96-8.13-6.66. -9.01-9.01-9.290.240.2201.1538.0942.52-80.688.77-21.234.84-72.410.330.330.340.130.120.120.6313.8-909024.6-3.6325.1525.1525.91-14.43-13.32-13.32-69.9312.5812.58-7.2212.96-6.66-6.66-5.92-5.92-6.10.0470.0430.0430.22731.8145.61-77.4188.58-19.944.66-73.330.330.330.340.130.120.120.6313.8-909024.6-3.6325.1525.1525.91-14.43-13.32-13.32-69.9312.5813.34-7.2212.96-6.66-6.66-6.17-6.17-6.360.0470.0430.0430.22731.5646.12-77.6788.58-19.944.66-73.330.350.280.370.130.120.10.6513.8-909024.6-3.6326.6721.3428.19-14.43-13.32-11.1-72.1512.58-7.2214.1-6.66-1.88-1.5-1.98-0.97-0.89-0.74-4.8437.3733.64-71.0188.7-20.8712.76-80.6216.826.38图6-3弯矩分配及传递过程（）4、绘制弯矩图. 图6-4恒荷载作用下框架的弯矩图（）. 6.1.2恒荷载作用下框架的剪力计算图6-5根据简图和推导公式计算梁：，则，则柱：，则，则1、梁端剪力：. =2、柱端剪力边柱：3、绘制剪力图：. 图6-6恒荷载作用下框架的剪力图（）6.1.3恒荷载作用下框架的轴力计算标准层柱自重：. 底层柱自重：G柱:H柱：绘制轴力图：. 图6-7恒荷载作用下框架的轴力图（）6.2活荷载作用下框架的内力计算梁上分布的荷载由梯形（三角形）组成，须把梯形（三角形）荷载等效为均布荷载，则顶层：边跨;中跨标准层：边跨中跨. 图6-8梯形（三角形）活荷载等效为均布活荷载后结构计算简图（KN/m）6.2.1活荷载作用下框架的弯矩计算本框架采用弯矩二次分配法计算，由于结构对称、荷载对称、材料性质相同，所以利用对称性原理计算框架的一半，中跨梁线刚度修正为2倍.1、计算节点弯矩分配系数节点G5节点H5节点G4. 节点H4节点G3，G2同G4节点H3，H2同H4节点G1节点H12、计算固端弯矩. 顶层.....................................标准层（底层）.................3、弯矩分配及传递过程如图上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.490.510.150.140.713.6-35.835.84.64015.7816.42-6.07-5.66-28.716.67-3.048.21-3.11-1.78-1.85-0.77-0.71-3.6224.27-24.2737.17-4.84-32.330.330.330.340.130.120.120.634.4-44.844.86.99013.3313.3313.74-6.73-6.215-6.215-32.637.986.67-3.3656.87-2.83-3.11-3.69-3.69-3.81-0.12-0.11-0.11-0.5917.5320.71-38.2444.82-9.16-2.45-32.220.330.330.340.130.120.120.634.4-44.844.86.99013.3313.3313.74-6.73-6.215-6.215-32.636.676.67-3.3656.87-2.83-3.11-3.29-3.29-3.81-0.12-0.11-0.11-0.4116.7121.11-38.2444.82-9.16-2.42-33.040.330.330.340.130.120.120.634.4-44.844.86.99013.3313.3313.74-6.73-6.215-6.215-32.636.676.67-3.3656.87-3.11-3.11-3.29-3.29-3.39-0.08-0.08-0.08-0.4116.7121.11-37.8244.86-9.41-2.42-33.040.350.280.370.130.120.10.65. 4.4-44.844.86.99014.1411.3114.95-6.73-6.21-5.18-33.666.67-3.3657.475-3.11-1.16-0.93-1.22-0.57-0.52-0.44-2.8419.6514.78-34.4344.98-9.841.37-36.57.390.69图6-9弯矩分配及传递过程（）3、绘制弯矩图图6-10活荷载作用下框架的弯矩图（）. 6.2.2活荷载作用下框架的剪力计算1、梁端剪力：2、柱端剪力边柱：中柱：. 3、绘制剪力图:图6-11活荷载作用下框架的剪力图（）6.2.3活荷载作用下框架的轴力计算A柱：. B柱：绘制轴力图：图6-12活荷载作用下框架的轴力图（）. 第七章风荷载作用下框架结构的内力计算7.1基本数据计算1、基本风压：2、房屋总高度：∴取3、风荷载体型系数：4、风压高度变化系数（按b类地面计算）表7-1风压高度变化系数表H4.2m8.4m11.8m12.6m16.8m21.0m0.740.740.740.740.740.845、受风面的宽：7.2计算框架各节点上风荷载标准值7.2.1计算框架各节点上风荷载. 7.2.2左风荷载作用下的节点集中荷载计算简图图7-17.3层间剪力7.4柱端剪力（）表7-3柱端剪力计算2~5层剪力（H=4.2）层数柱号五层G柱1.050.340.349.41.61H柱3.690.650.653.09四层G柱1.050.340.34213.61. H柱3.690.650.656.89三层G柱1.050.340.3432.65.6H柱3.690.650.6510.7二层G柱1.050.340.3444.27.59H柱3.690.650.6514.51底层剪力（H=5.15）一层G柱1.30.550.5555.811.63H柱4.570.770.7755.816.287.6反弯点高度比及柱端弯矩计算表7-4柱端弯矩计算层柱别5G1.050.35252.384.38H3.690.455.847.144G1.050.40256.19.06H3.690.484513.9914.953G1.050.452510.6412.88H3.690.5522.4722.472G1.050.5015.9415.94H3.690.5530.4730.471G1.30.6230.2429.66H4.570.5537.6146.247.7梁端弯矩计算根据节点的弯矩平衡条件，将节点上、下柱端弯矩之和按左、右梁的线刚度分配给梁端，即五层：. 四层：三层：二层：一层：风荷载作用下的弯矩图：. 图7-2左风荷载弯矩图7.8梁端剪力计算五层：、四层：、三层：二层：一层：. 7.9柱端剪力计算、、、、、7.10柱轴力计算五层：四层：三层：二层：一层：. 图7-3左风荷载剪力图图7-4左风荷载轴力图. 第八章地震荷载作用下框架结构的内力计算结构的高度为21m小于40m以剪切变形为主，质量和刚度沿高度均匀分布，近似于单质点，可采用底部剪力法来计算水平地震作用。由于本建筑处于7度地震区，且高度<30m，由规范可知，该框架的抗震等级为三级。8.1分层计算重力荷载标准值1、顶层：女儿墙自重............................................................屋面自重...................................................框架梁重：横梁..................................................次梁................................................................框架柱自重.....................................................................墙体.......................................................................雪荷载......................................................所以，顶层重力荷载代表值为：2、标准层：楼面自重...................................................框架梁重：横梁..................................................次梁................................................................框架柱自重.....................................................................墙体.......................................................................活荷载.....................................................所以，标准层重力荷载代表值为：底层：楼面自重...................................................框架梁重：横梁..................................................次梁................................................................框架柱自重.....................................................................墙体.......................................................................活荷载.....................................................所以，标准层重力荷载代表值为：3、8.2抗震变形验算. 表6-4框架柱侧移刚度一榀框架柱侧移刚度边柱层次kacic/（×KN.M）h/mDi根数总值2～51.050.343.74.2855821711611.30.553.05.159465218930中柱层次kacic/（1×KN.M）h/mDi根数　2～53.690.653.74.21636123272214.570.773.05.15104522209048.2.1顶点位移计算层次∑∆51141.91141.9498380.020.38641174.12317498380.0460.36631174.13491.6498380.070.3221174.14665.7498380.090.2511198.45864.1358340.160.16多遇地震作用下，设防烈度7度，查《抗震规范》场地类别为Ⅱ类，设计地震第二组。,因多遇地震的水平地震作用计算各楼层水平地震作用标准值由于查表3-16，需要附加顶部集中力附加集中力=. 5、计算各层层间剪力各层最小层间剪力值的验算：，以第三层为例：满足要求，同样其他各层也满足要求。6、位移计算则满足要求. 7、横向框架各层水平地震作用和地震剪力图8-1水平地震作用地震剪力8.3水平地震作用下框架的弯矩计算8.3.1柱端弯矩计算表8-2柱端弯矩表7-4柱端弯矩计算层柱别5G1.050.352530.255.5H3.690.4574.891.54G1.050.402559.388.1H3.690.4845138.2147.83G1.050.452587.97106.5. H3.690.55188.8188.82G1.050.50113.4113.4H3.690.55220.3220.31G1.30.62187.46183.86H4.570.55230.1282.98.3.2梁端弯矩计算根据节点的弯矩平衡条件，将节点上、下柱端弯矩之和按左、右梁的线刚度分配给梁端，即五层：四层：三层：二层：一层：8.3.3绘制弯矩图. 图8-2左地震荷载作用下框架弯矩图（KN/m）8.4水平地震作用下框架的剪力计算8.4.1梁端剪力计算五层：、四层：、三层：二层：. 一层：8.4.2柱端剪力计算：、、、、、8.5水平地震作用下框架的轴力计算五层：四层：三层：二层：一层：. 图8-3左地震荷载作用下框架剪力图（KN）图8-4左地震荷载作用下框架轴力图（KN）. 第九章框架的内力组合9.1框架梁的内力组合9.1.1荷载组合考虑情况1、2、3、4、9.1.2材料混凝土：采用C30级（）钢筋：受力钢筋采用级（）箍筋采用级（）9.1.3控制截面及最不利内力组合框架梁：控制截面是支座截面和跨中截面支座截面：跨中截面：9.1.4梁端弯矩调幅由于钢筋混凝土框架结构的内力分析采用的是弹性分析方法，但在进行混凝土构件截面承载力计算却考虑了混凝土塑性变形的影响。规范规定，调幅只对竖向荷载作用下的弯矩进行调幅，在有地震组合的情况下，先对竖向荷载作用下的框架梁的弯矩进行调幅，再与水平作用的弯矩进行组合。取横梁弯矩（柱轴线弯矩）调幅表9-1活荷载. 表9-2恒荷载9.1.5梁端弯矩、剪力控制值由于内力分析的结果是轴线位置处的内力，而梁支座截面的最不利位置应是柱边缘处，；因此在确定该处的最不利内力时应根据柱轴线处的弯矩和剪力计. 算到柱边缘处，；因此在确定该处的最不利内力时应根据柱轴线处的弯矩和剪力计算出柱边缘截面的弯矩和剪力弯矩剪力、—柱边缘处梁截面的弯矩和剪力、—柱轴线处梁截面的弯矩和剪力b—柱截面高度9.1.6支座中心线处弯矩、剪力转化为支座边缘处弯矩、剪力表9-3恒荷载表9-4活荷载. 表9-5风荷载表9-6地震荷载. 表9-7五层横梁内力组合. 表9-8四层横梁内力组合. 表9-9三层横梁内力组合. 表9-10二层横梁内力组合. . 表9-11一层横梁内力组合. 9.2框架柱的内力组合9.2.1框架柱的内力组合柱上端控制值截面在梁底，下端在梁顶，应按轴线计算简图所得的柱端内力值换成控制截面的相应值，此计算为简化起见，采用轴线处内力值。框架柱的控制截面最不利组合为：1、及相应的和；2、及相应的和；3、及相应的和；4、及相应的。. 表9-12五层框架柱内力组合. 表9-13四层框架柱内力组合. 表9-14三层框架柱内力组合. 表9-15二层框架柱内力组合. 表9-16一层框架柱内力组合. 第十章梁、柱配筋计算10.1框架梁配筋计算混凝土采用级（）；受力钢筋采用级（），其余采用级（）以第五层框架梁的跨中及支座截面的最不利内力为例计算：则GH跨：跨中截面：支座截面：、、HJ跨：跨中截面：支座截面：、1、梁正截面受弯承载力计算：GH跨梁：先计算跨中截面。因梁板现浇，故跨中按T形截面计算。，，，不受此限制；；，故取故属于第一类T形截面。==则选用纵向受力钢筋为最小配筋率验算：故取则满足要求2、GH梁端负弯矩承载力计算因为支座截面及负弯矩作用下的跨中截面按矩形截面计算，故取==. 选用纵向受力钢筋为最小配筋率验算：故取则满足要求3、HJ跨梁：先计算跨中截面。因梁板现浇，故跨中按T形截面计算。，，，不受此限制；；，故取故属于第一类T形截面。==则选用纵向受力钢筋为最小配筋率验算：故取则满足要求且HJ跨梁支座截面上部钢筋不截断，全部拉通布置，以抵抗跨中截面的负弯矩。4、HJ跨：支座负弯矩：==则选用纵向受力钢筋为5、框架梁斜截面受剪承载力计算. GH跨梁两端支座截面剪力值相差较小，所以两端支座截面均按第一层的较大剪力确定箍筋数量。故则截面尺寸满足要求。则该框架梁可按构造要求配置箍筋，取同理：经计算HJ跨梁也是按构造要求配置箍筋，取其余各层框架梁梁端剪力均小于第一层框架梁，则均按此构造配置箍筋。其他层的梁截面配筋计算如下表：五层梁配筋表位置边跨梁中跨梁截面支座跨中支座跨中M(KN*M)-125.01121.3-186.9-156.030.080.080.120.100.080.080.130.1176376312391049360360360360配筋2Φ222Φ222Φ22,2Φ202Φ22,2Φ20. 四层梁配筋位置边跨梁中跨梁截面支座跨中支座跨中M(KN*M)-223.7116.24-265.8-79.880.140.080.170.050.150.080.190.0514307631811477360360360360配筋4Φ222Φ222Φ22,2Φ252Φ22三层梁配筋表位置边跨梁中跨梁截面支座跨中支座跨中M(KN*M)-279.05130.4-348.93-127.720.180.080.230.080.20.080.270.0819077632574763360360360360配筋4Φ252Φ224Φ282Φ22. 二层梁配筋表位置边跨梁中跨梁截面支座跨中支座跨中M(KN*M)-323.16138.29-414.82-81.980.210.090.270.050.240.090.320.0522888583051477360360360360配筋4Φ252Φ224Φ282Φ22底层梁配筋表位置边跨梁中跨梁截面支座跨中支座跨中M(KN*M)-434.71184.7-498.67-68.320.280.120.320.040.330.130.40.04314612393813381360360360360配筋4Φ252Φ224Φ282Φ22. 10.3框架柱配筋计算10.3.1正截面配筋计算（取内力最大控制截面）采用对称配筋，A柱的标准层计算高度H=4.2m，一层柱计算H=1.10H=5.67m1.判断构件是否需要考虑附件弯矩杆端弯矩比不考虑自身挠曲变形影响2.计算构件弯矩设计值取20mm和中的较大者，故取=20mm端截面偏心距调节系数：截面曲率修正系数：，取截面弯矩增大系数：3.判别偏压类型且故按大偏心受压构件计算。. 4.计算和由公式可知：按构造要求配置钢筋选用且满足要求柱一侧的配筋率为满足要求采用对称配筋，B柱的标准层计算高度H=4.2m，一层柱计算H=5.67m1.判断构件是否需要考虑附件弯矩杆端弯矩比不考虑自身挠曲变形影响2.计算构件弯矩设计值取20mm和中的较大者，故取=20mm端截面偏心距调节系数：截面曲率修正系数：，取0.73截面弯矩增大系数：3.判别偏压类型. 且故按大偏心受压构件计算。4.计算和由公式可知：选用且满足要求柱一侧的配筋率为满足要求10.3.2柱的斜截面箍筋的配置A柱与B柱下端截面剪力值相差较小，所以下端截面均按A柱的较大剪力确定箍筋数量。故则截面尺寸满足要求。则该框架梁可按构造要求配置箍筋，取其余各层框架柱柱端剪力均满足构造配筋，则均按此构造配置箍筋。. 第十一章地基基础设计11.1荷载的标准组合（边柱基础设计）恒荷载+活荷载+0.6风、恒荷载+0.7活荷载+风荷载第一种组合：第二种组合：则采用：由于该工程框架层数不多，地基土较均匀且柱距合理，可选择独立柱基础。据地质报告基础埋深需在粉质粘土中，取基础混凝土的强度等级为C30，，11.2基础计算11.2.1确定承载力特征值选择基础埋深，则地基承载力的深度修正（基础的埋置深度大于0.5m）。根据设计资料提供，基底以下为粉质粘土，查表知承载力修正系数：，土的重度计算：杂填土粉质粘土基础底面以上土的加权平均重度为：持力层承载力修正特征值：11.2.2确定基础底面尺寸先按中心荷载作用下计算基底面积：由于考虑偏心荷载作用应力分布不均匀，故将计算出的基底面积增大1.2倍取、则. 则不需要对基础宽度进行修正11.2.3地基承载力验算基础底面的抵抗弯矩：基础及回填土自重：偏心距，所以满足基础底面边缘处压力值：则地基承载力满足要求2.软弱下卧层强度验算软弱下卧层顶面处自重应力软弱下卧层顶面以上土的加权平均重度由,查《土力学与地基基础》表7.19得地基压力扩散角软弱下卧层顶面处的附加应力验算：，所以满足11.2.4冲切验算1、计算基底净反力偏心距基础底面边缘处净反力:2、采用锥形基础：、、、、初步选择基础高度：. 由于偏心受压，则冲切力：抗冲切力：满足要求，即基础高度11.2.5基础板底配筋计算1、基础截面长边方向（柱边）净反力平均值选用2、基础截面（柱边）选用. 图11-1基础平面图图11-2基础剖面图11.3荷载的标准组合（中柱基础设计）恒荷载+活荷载+0.6风、恒荷载+0.7活荷载+风荷载第一种组合：第二种组合：则取:. 由于该工程中柱与中柱距离有限，可选择双柱联合基础。据地质报告基础埋深需在粉质粘土中，取基础混凝土的强度等级为C30，，11.4基础计算11.4.1确定承载力特征值选择基础埋深，则地基承载力的深度修正（基础的埋置深度大于0.5m）。根据设计资料提供，基底以下为粉质粘土，查表知承载力修正系数：，土的重度计算：杂填土粉质粘土基础底面以上土的加权平均重度为：持力层承载力修正特征值：11.2.2确定基础底面尺寸先按中心荷载作用下计算基底面积：由于考虑偏心荷载作用应力分布不均匀，故将计算出的基底面积增大1.1倍取、则则需要对基础宽度进行修正11.2.3地基承载力验算基础底面的抵抗弯矩：基础及回填土自重：偏心距，所以满足基础底面边缘处压力值：. 则地基承载力满足要求2.软弱下卧层强度验算软弱下卧层顶面处自重应力软弱下卧层顶面以上土的加权平均重度由,查《土力学与地基基础》表7.19得地基压力扩散角软弱下卧层顶面处的附加应力验算：，所以满足11.2.4冲切验算1、计算基底净反力偏心距基础底面边缘处净反力:2、采用锥形基础：、、、、初步选择基础高度：由于偏心受压，则冲切力：抗冲切力：满足要求，即基础高度11.2.5基础板底配筋计算. 1、基础截面长边方向（柱边）净反力平均值选用2、基础截面（柱边）选用11.4.6柱下暗梁选用11.4.7抗剪切验算则满足要求所以，实际高度满足要求. . 结　论通过这段时间的毕业设计，我感觉收获颇多，感想很深，以前的课程设计都是建筑设计中的一部分，而毕业设计则不一样，它需要综合考虑各个方面的工程因素，诸如布局的合理，安全，经济，美观，还要兼顾施工的方便。这是一个综合性系统性的工程，因而要求我们分别从建筑，结构等不同角度去思考问题。在设计的过程中，遇到的问题是不断的。但是在孙老师和侯老师的耐心讲解下，并且通过参考建筑图集，建筑规范以及各种设计资料，使我的设计布局渐渐合理。在选择建筑的外形，结构布置的过程中，我查找了大量的资料，经过多次修改最终确定方案。在此过程中，我明白作为一个设计工作者所需要做的工作，对于规范的理解也更加深刻，在画建筑平面图过程中，我们需要熟练的操作和运用AutoCAD、天正建筑、探索者等建筑设计软件。在此过程中，我对制图规范有了较为深入地了解，对平、立、剖面图的内容、线形、尺寸标注等问题上有了更为清楚地认识。在结构计算过程中，我们需要自己确定建筑物的做法及要求，自己确定荷载。这和以前做题和课程设计是不一样的，需要自己确定计算简图，计算模型，计算方法，这样就需要融会贯通本专业所学的专业知识，也利于我们重新稳固所学的相关知识。选取一榀框架然后进行结构计算，这一部分计算量比较大，还需要认真仔细，还需要对各科专业课程知识贯穿起来加以运用，这些计算需要结构力学的基础，混凝土结构原理的拓展，各种公式及所需条件，需要仔细对比加以运用，在进行内力组合的时候需要调幅，刚开始的时候是经常出错，最后利用excel表格做起来就比较好，在整表格的过程中必须认真仔细，否则组合的内力出错，就会影响后面的计算。在后期的计算书需要电脑输入，这个对于我对办公软件不太熟悉，刚开始比较慢，经过询问学习，渐渐熟练。紧张的毕业设计终于划上了一个满意的句号，回想起过去的这几个月，我的收获还是很大的。从建筑设计到结构设计，再到展现在眼前的毕业设计成果，我的内心是激动的，想想这段时间的付出与汗水，我感觉很值得，通过这次设计，我把所学知识进行了一次比较系统的复习和总结归纳，而且还让我真正体会了设计的艰辛，同时让我明白自己的设计必须满足规范要求，让我明白作为设计工作者需要肩负的责任。. 谢辞毕业设计即将结束，对于即将走上社会的我，回想起这四年大学的生活感触颇多。在这几年的时间里，我通过各种活动认识了一些老师和同学，他们对我的生活学习，提供了很大的帮助。这几年的学习，我不仅学到了很多专业知识，而且还通过实习，社会实践，在做人和为人处世方面也深有所得，在毕业离校之际，我真诚地向他们表达我的谢意！从设计的选题、规范资料的查找、框架的设计、结构的布局到最终的设计完成，老师们都费尽心血。没有孙老师和侯老师的辛勤指导、孜孜教诲，他们一丝不苟的作风，严谨求实的态度使我深受感动，没有这样的帮助和指导我是不可能顺利完成毕业设计。还要感谢我的同学，在我设计计算过程中，遇到问题，我可以立刻在你们那里得到准确的解答，如果遇到疑难问题，我们可以一起讨论，查资料，这短时间是快乐了，在这里真心感谢你们。在此，我还要感谢我的父母，他们为我天天操劳，支持我读完了大学，时刻给我无微不至的关照，最后，还要再次感谢母校和老师们，给我提供了良好的学习生活环境。致谢人：仇肖威2012．5．31. 参考文献[1]李必瑜.房屋建筑学（第四版）.武汉：武汉理工大学出版社，2012[2]梁兴文.混凝土结构设计原理（第二版）.北京：中国建筑工业出版社，2011[3]赵明华.土力学与基础工程(第三版）.武汉：武汉理工大学出版社，2009[4]龙驭球.结构力学I(第二版）.北京：高等教育出版社，2006[5]蔡丽朋.土木工程材料.北京：化学工业出版社，2011[6]孙海粟.建筑CAD(第二版）.北京：化学工业出版社，2010[7]李爱群.工程结构抗震设计（第二版）.北京：中国建筑工业出版社，20111[8]应惠清.土木工程施工（第二版）.上海：同济大学出版社，2007[9]朱育万.画法几何及土木工程制图（第三版）.北京：高等教育出版社，2005[10]GB50001-2010.房屋建筑制图统一标准.北京：人民出版社，2011[11]GB50352—2005.民用建筑设计通则.北京：中国建筑工业出版社，2005[12]GB50016—2006.建筑设计防火规范.北京：中国计划出版社，2006[13]BG50763—2012.无障碍设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2012[14]GB50009—2012.建筑结构荷载规范.北京：中国建筑工业出版社，2012[15]GB50010—2010.混凝土结构设计规范.北京：中国建筑工业出版社,2011[16]GB50011—2010.建筑抗震设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2010[17]GB50223—2008.建筑工程抗震设防分类标准.北京：中国建筑工业出版社，2008[18]GB/T50105-2010.建筑结构制图标准.北京：中国建筑工业出版社，2010[19]11J934-1.中小学设计规范图示.北京：中国计划出版社.. 外文资料翻译Optimaldesignofframestructureswithsemi-rigidjointsAnikóCsébfalviReceived2006-04-03AbstractInthispaper,ageneticalgorithmisproposedfordiscreteminimalweightdesignofsteelplanarframeswithsemirigidbeam-to-columnconnections.Theframeelementsareconstructedfromapredeterminedrangeofsectionprofiles.Conventionally,theanalysisofframestructuresisbasedontheassumptionthatallconnectionsareeitherfrictionlesspinnedorfullyrigid.Recentlimitstatespecificationspermittheconceptofsemirigidconnectionoftheindividualframemembersinthestructuraldesign.Inaframewithsemi-rigidjointstheloadingwillcreatebothabendingmomentandarelativerotationbetweenthecon-nectedmembers.Themomentandrelativerotationarerelatedthroughaconstitutivelawwhichdependsonthejointproperties.Theeffect,attheglobalanalysisstage,ofhavingsemirigidjointsinsteadofrigidorpinnedjointswillbethatnotonlythedisplacementsbutalsothedistributionoftheinternalforcesinthestructuremustbemodified.Inthisstudy,asimplifiedbeam-to-columnconnectionispresentedwhichwasspecifiedinEC3AnnexJ.Inordertocapturethechangesinthenodalforceandmomentdistributionintermsofjointflexibility,theANSYSfinit-eelementanalysisisapplied.Thestructuralmodelisformulatedasacombinationof3Dquadraticbeamelementsandlineartor-sionalsprings.Presentworkde-alswiththeeffectsofjointflex-ibilitytotheoptimaldesignproblem.Thedesi-gnvariablesincludingjointpropertiesarediscrete.ResultsarepresentedforswayframesunderdifferentloadconditionsKeywordsdiscreteoptimization·frames·semi-rigid·geneticalgorithmAcknowledgementThisworkwassupportedbytheHungarianNationalScienceFoundationNo.T046822.AnikóCsébfalviDepartmentofStructuralEngineering,UniversityofPécs,Pécs,Hungary1IntroductionItiswellknownthatrealbeam-to-columnconnectionspos-sesssomestiffness,whichfallsbetweentheextremecasesoffullyrigidandideallypinned.Intheengineeringpractice,thetraditionalapproachestothedesignofframesareconciselyde-scribedascontinuousframingwithrigidjointsand/orsimpleframingwithpinnedjoints.However,theconnectionbehavioursignificantlyaffectsthedisplacementsandinternalforcedistri-butionofframedstructures.Thereisalargeamountofworkdealingwiththeeffectofsemi-rigidjointsontheoptimaldesignofframestructures.Fullyanalyticalandnumericalsolutionsaswellhavedemonstratedthatinactualframedstructures,pinnedconnectionspossessacertainamountofstiffness,whilerigidconnectionspossesssomedegreeofflexibility[1,6,7,10,11].Recently,theEuro-peanCode(EC3)fordesignofsteelstructures[4,5]hasadoptedsemi-rigidsteelframingconstruction.The. proposedapproachtoframedesign,i.e.semi-continuousframingusingsemi-rigidjoints,isthenoutlined;howitistobedistinguishedfromthetra-ditionalapproachesisexplainedandthepotentialbenefits(sci-entificandeconomic)foritsuseareraised.Itisnowwellrecognizedthatassumingjointstoberigidorpinnedmayneitherbeaccuratenorresultbeeconomical.Sim-plythefastthatajointhassufficientstrengthdoesnotmeanthatithassufficientstiffnesstobereasonabletobemodelledasrigid.Manyjoints,oftenassumedtoberigidexhibitanintermediatebehaviourbetweenthe"rigid"and"pinned"states.Eurocode3Part1-1hastakenthisfactintoaccountandindoingsoopenedthewaytowhatisnowknownas"thesemi-rigidapproach".Inthesemi-rigidapproach,thebehaviourofthejointsistakenintoaccountattheoutset,i.e.whenthecomponentsaresizedatthepreliminarydesignrange,andthesizingtakesaccountofthejointbehaviouraswell.Theinitialglobalanalysisincludesanapproximateestimateofthejointcharacteristics(stiffness,strengthandrotationcapacity),andwhichcanberefinedlater,asonedoesforthemembersizes,inthefinalanalysis.Thejointisusuallyrepresentedasarotationalspringattheextremityofthemember(usuallythebeam)whichcharacterizesthejointbehaviour.Availablemodelscanrepresentthemoment-rotationcharacteristiconly,whichissufficientforthemajorityofstructuraljointsinframes(seeinEC3AnnexJ.).Theaimofthisstudyistodeterminetheeffectsofsemirigidconnectioninoptimaldesignofframestructures.Thedesignvariablesarethemembersectionswherecolumnandbeammembersaredistinguished.Thepropertiesoftheconnectionspringwillbechangedaswellduringtheprocessinapredeterminedrangeofspringrotationalstiffness.Inthisstudy,ageneticalgorithmmethodisappliedfordiscreteminimalweightdesignofsteelstructureswithsemi-rigidconnection.RecentlyGAmethodsareverypopularandhavebeenusedforsizing,shape,andtopologyoptimizationofstructures.TheGAmethodsaresearchalgorithmsthatarebasedontheconceptsofnaturalselectionandnaturalgenetics.ThecorecharacteristicsofGAsarebasedontheprinciplesofsurvivalofthefittestandadaptation.TheGAmethodsoperateonpopulationofsetofdesignvariables.Eachdesignvariablesetdefiningapotentialsolutioniscalledastring.Eachstringismadeupofseriesofcharactersasbinarynumbers,representingthediscretevariablesforaparticularsolution.Thefitnessofeachstringisameasurementofperformanceofdesignvariablesdefinedbytheobjectivefunctionandconstraints.GAmethodsconsistofaseriesofthreeprocesses:codinganddecodingdesignvariablesintostrings,evaluatingthefitnessofeachsolutionstrings,andapplyinggeneticoperatorstogeneratethenextgenerationofsolutionstrings.MostGAmethodsarevariationofthesimpleGAproposedbyGoldbergandSamtani[3],whichconsistsofthreebasicgeneticoperators:reproduction,crossover,andmutation.Byvaryingtheseparameters,theconvergenceoftheproblemmaybealtered.Muchattentionhasbeenfocusedonfindingthetheoreticalrelationshipamongtheseparameters.RajeevandKrishnamoorty[9]appliedGAforoptimaltrussdesignandtransmissiontower.Theypresentedallthecomputationsforthreesuccessivegenerations.Inapreviousworkofthefirstauthor[2]appliedaGAfordiscreteminimalweightdesignproblemofspacetrusseswithplasticcollapseconstraints.HayaliogluandDegertekin[6]presentedageneticalgorithmforoptimumdesignofnon-linearsteelframeswithsemi-rigidconnectionssubjectedtodisplacementandstressconstraintsofAISC-ASDspecifications.Theauthors[6]concludedthatmoreeconomicalframescanbeobtainedbyadjustingthestiffnessoftheconnections.Thisstudypresentsadiscrete. optimaldesignproblemforsteelframeswithsemirigidconnectionbasedontherecommendationofEC3whileEuropeancrosssectionsareselectedforframemembers.2TheDiscreteOptimizationProblemRecently,severalworkshaveattendedtooptimaldesignofsteelframeswithsemi-rigidconnections.Herewewillrefertosomeoftheresultse.g.papersofHayaliogluandDegertekin[6],JármaiandFarkas[7],XuandGrierson[10],andXu[11].ThetotalcostisdefinedbyXuandGriersonthatincludesthestructuralcostandtheconnectioncostaswell.Inthisstudy,contrarytothepapersmentionedabove,theobjectivefunctionwillbetheleastweightofthestructurebecausethetotalcoststronglydependsontheactualpriceofrawmaterialsandtheactualcostofmanufacturing.2.1Semi-rigidFrameAnalysisIngeneral,therearetwodifferentwaystoincorporateconnectionflexibilityintocomputer-basedframeanalysis.Inthispaper,theideaofXu12willbeadoptedwherethemaximumbendingmomentofsemi-rigidbeamsunderanappliedmemberloadhasbeenconsideredforthevariationoftherotationalstiffnessesofendconnections.Theminimumvalueofthemaximummomentswhichcanbeachievedbyadjustingconnectionstiffnesswaspresentedandproved.Hedemonstratedthatthecross-sectionalmembersizesbasedonthisminimumvalueofthemaximummomentwillcorrespondtotheleastweightsolutionforanyvaluesofconnectionstiffness.Theend-fixityfactorrqdefinesthestiffnessofthebeam-to-columnconnectionintermsofthebeammomentofinertia.Thesemi-rigidframesaremoreflexiblethanrigidsteelframes.Therefore,inthisstudyastabilityanalysisisrequired.Thestructuraldesignconstraintsdefinedinthefollowingsubsectionsareextendedbyastructuralstabilityanalysisaswell2.2DefinitionoftheDiscreteDesignProblemTheleastweightdesignproblemofframestructureswithsemi-rigidconnections,consideringonlyflexuralbehaviour,underappliedloadscanbedefinedasadiscreteoptimizationproblemintermsofthemembersections,Aiandintermsoftherotationalstiffnessesofendconnections,Sq.ThedesignvariablesAiareselectedfromadiscretesetofthepredeterminedAi∈B=?B1,B2,...,BN?cross-sectionalareasofcolumnelements,Aj∈C?C1,C2,...,CN?cross-sectionalareasofbeamelementssuchthatminimizethetotalweight,whileSqrotationalstiffnessesofendconnectionsarechanginginbetweenagivenequidistancerangeofSq∈S=?S1,S2,...,SE?values.TheobjectivefunctionisW?Ai,Aj?→min!,(5)i=1,2,...,nj=1,2,...,mwherenisthenumberofcolumnandmisthenumberofbeamelements,qisthenumberofjoints,Nisthenumberofcrosssectionalcataloguevaluesforcolumns,Misthenumberofcrosssectionalcataloguevaluesforbeamelements,andEisthenumberofrotationalstiffnessvalueseries.Thediscreteminimalweightdesignissubjectedtosize,displacement,andstressconstraints.Inordertosatisfythedesignconstraintslistedabove,wehavetodeterminethedisplacementsandinternalforcedistributionoftheframedstructureintermsofmembercrosssectionsandconnectionstiffnessofjointsprings.Thestructuralmodelandrelatedformulasareconcernedinseveralpapers.ThedetaileddescriptionofthetheoreticalbackgroundcouldbefoundinbookofChanandChui[1].Inthisstudy,forstructuralanalysis,theANSYSRelease9.0finiteelementprogramisapplied.Thestructuralmodelisformulatedasacombinationof3D. quadraticbeamelementsandlineartorsionalsprings.Theframeisdefinedinxandyplane.Therefore,uxanduydisplacements,θzrotation,FxandFymemberforces,andMzbendingmomentwillbeconsideredinthe3Dcoordinatesystem.3TheOptimizationProcedure3.1TheAppliedGeneticAlgorithmThegeneticalgorithm(GA)isanefficientandwidelyappliedglobalsearchprocedurebasedonastochasticapproach.Alloftherecentlyappliedgeneticalgorithmsforstructuraloptimizationhavedemonstratedthatgeneticalgorithmscanbepowerfuldesigntools(seee.g.[2,3,8],and[9]).Thecrossoveroperationcreatesvariationsinthesolutionpopulationbyproducingnewsolutionstringsthatconsistofpartstakenfromselectedparentsolutionstrings.Themutationoperationintroducesrandomchangesinthesolutionpopulation.InGA,themutationoperationcanbebeneficialinreintroducingdiversityinapopulation.Inthisstudy,apairofparentsolutionsisrandomlyselected,withahigherprobabilityofselectionbeingascribedtosuperiorsolutions.Thetwoparentsarecombinedusingacrossoverschemethatattemptstomergethestringsrepresentingtheminasuitablefashiontoproduceanoffspringsolution.Offspringcanalsobemodifiedbysomerandommutationperturbation.Thealgorithmselectsthefittestsolutionofthecurrentsolutionset,i.e.Thosewiththebestobjectivefunctionvalues.Eachpairofstringsreproducestwonewstringsusingacrossoverprocessandthendies.4NumericalExamplesTheeffectsofsemi-rigidconnectionsareobservedtotheoptimaldesignofsteelframes.Twoexamplesofplanarframesarestudiedhere.Inthispaper,asimple-bayframe(showninFig.2)andatwo-bayframewereconsideredwheretheobjectivefunctionistheminimalweight(volume)ofthestructuresubjectedtothesizing,displacement,andstressconstraintsincludingthememberbucklingaswell.Thedesignvariablesarediscretevari-ablesofthecrosssectionofbeamandcolumnmembers.Accordingtothestructuralsymmetryrequirements,symmetricalmembersaregroupedintothesamevariables.TheappliedmaterialisgivenaccordingtotheEuropeanStandardprEN(FeE510)steelwithamodulusofelasticityof210000MPaandayieldstressof355MPa.ThePoissonfactoris0.3,andthematerialdensityis7850kg/m3.ThecrosssectionsareselectedfromtheEuropeansectionprofiles.Inthepresentedexamplethebeamandcolumnprofilesaredistinguished,andthecrosssectionshavebeenselectedfromthecatalogueofTable1,AndTable2.Theappliedloadsarep=5kN/m,andP=50kNaccordingtotheFig.2.Inthisstudy,forstructuralanalysisandfortheoptimaldesignproblem,theANSYSRelease9.0finiteelementprogramwasapplied.Thestructuralmodelisformulatedasacombinationof3Dquadraticbeamelementsandlineartorsionalsprings.Theframeisdefinedinx,andyplane.Thedesignconstraintsareformulatedin3Dcoordinatesystemusingformulas(6)-(27).Beam-to-columnconnectionsarevaryingfromideallypinnedtofully-rigidbehaviour.Thechangesoftherotationalstiffnessofbeam-to-columnconnectionsplayarelevantroleintheoptimaldesignproblemwhilethestructuralresponseischangingaswell.Inordertoexposethiseffecttotheoptimaldesign,theconnectionstiffnessratio(SqL/EIz)relatedtothebeamelementandtheend-fixityfactorisappliedwhichwas. introducedanddefinedbyXu[11,12]firsttime.Theend-fixityfactorsr1andr2aredefinedbyEq.(1).Forpinnedconnections,therotationalstiffnessoftheconnectiontendstozeroandthevalueoftheend-fixityfactorisequaltozeroaswell.Forrigidconnections,theend-fixityfactorisequalto(rq=1),andincaseofamorerealisticdesign,thesemi-rigidconnectionresultsinavaluebetween1andzero.Inthisexamples,therotationalstiffnessesofendconnectionsarechanginginbetweenagivenequidistancerangeofSq∈S={1E4;5E4;1E5;5E5;1E6;5E6;1E7;5E7}values.5ConclusionsInthispaper,ageneticalgorithmwasappliedfordiscreteminimalweightdesignofsteelplanarframeswithsemi-rigidbeam-to-columnconnections.Theframeelementsareconstructedfromapredeterminedrangeofsectionprofiles.Twodifferentcataloguevaluesweredeterminedforbeamandcol-umnsections.Inthisstudy,boththestructuralanalysisandtheoptimaldesignproblemweresolved,usingANSYSRelease9.0finiteelementprogram.Thepurposeofthisstudywastodeterminetheeffectoftherotationalstiffnessofbeam-to-columnconnectionintheoptimaldesignwhilethestructuralresponsewaschanging.Theresultsobtainedforsingle-bayandtwo-bayframestructuresareshowninTables3,4,5.Therelationshipbetweentheoptimalvolumeandtheend-fixityfactorispresentedinFigs.3,4,6.Theoptimalsolutionshighlydependonthestructuralgeometryandontheloadingconditions.Fordiscreteoptimaldesignoftwo-bayframeweobtainedbettersolutionincaseofsemi-rigidjointsthanincaseofrigidorpinnedconnections.References1ChanSL,ChuiPPT,Non-linearStaticandCyclicAnalysisofSteelFrameswithSemi-rigidConnections,Elsevier,UK,2000.2CsébfalviA,AGeneticAlgorithmforDiscreteOptimizationofSpaceTrusseswithPlasticCollapseConstrains,ProceedingsofTheSeventhInternationalConferenceonComputationalStructuresTechnology,7-9September2004,Lisbon,Portugal,Civil-CompPress,Stirling,Scotland,2004,pp.651–652.3GoldbergDE,SamtaniMP,EngineeringOptimizationviaGeneticAlgorithms,9thConferenceonElectronicComputation,ASCE,NewYork,1986,pp.471–482.4Eurocode3(EC3):AnnexJ:Jointsinbuildingframes,CommissionoftheEuropeanCommunities,1993.ENV1993-1-1,CEN.5Eurocode3(EC3):Designofsteelstructures,part1.1:Generalrulesandrulesforbuildings,EuropeanCommitteeforStandardization,1998.ENV1993-1-1,CEN.6HayaliogluMS,DegertekinSO,DesignofNon-linearSteelFramesforStressandDisplacementConstraintswithSemi-rigidConnectionviaGeneticOptimization,Struct.Multidisc.Optim.27(2004),259–271.7JármaiK,FarkasJ,UysP,OptimumDesignandCostCalculationofaSimpleFramewithWeldedorBoltedJoints,WeldingintheWorld48(2004),no.1–2,42–49.8PezeshkS,CampCV,ChenD,Designofnon-linearframedstructuresusingGeneticOptimization,JournalofStructuralEngineering126(2000),no.3,382–388.9RajeevS,KrishnamoortyCS,DiscreteOptimizationofStructuresUsingGeneticAlgorithms,JournalofStructuralEngineering118(1992),no.5,1233–1250.10XuL,GriersonDE,ComputerAutomatedDesignofSemi-rigidSteelFrameworks,JournalofStructuralEngineering119(1993),1740–1760.11XuL.,OptimalDesignofSteelFrameworkswithSemi-rigidConnections,Ph.D.. Thesis,1994.12XuL,OntheMinimum-maximumBendingMomentandtheLeast-weightDesignofSemi-rigidBeams,Struct.Multidisc.Optim.21(2001),316–321.摘要在本文中，遗传算法与半刚性梁与柱连接平面钢框架离散的最小重量设计。框架元件被从第访问一个预定的范围构成。按照惯例，框架结构的分析是基于假设所有的连接或者是摩擦固定或完全刚性。最近的极限状态规范允许在结构设计上的个别框架构件的半刚性连接的概念。与半刚性节点的帧的负载会同时创建一个弯矩和所连接的成员之间的IVE1.902旋转。的时刻和相对转动通过本构关系这取决于关节属性是相关的。具有代替刚性或固定的关节半刚性接头的作用，在全局分析阶段，将不仅位移而且内力在结构中的分布必须进行修改。在这项研究中，一个简化的梁与柱连接这是在EC3附录J规定为了捕捉到变化结点力和力矩分布在关节的灵活性方面提出，在ANSYSFINIT-E元素分析应用。结构模型用公式表示为三维二次梁单元和线性器简称AE，下同弹簧的组合。目前的工作中去阿尔斯关节的灵活性，以优化设计问题的影响。德斯黎-GN变量，包括合资属性是离散的。结果不同负载条件下提出的侧移框架关键词离散优化·框架·半刚性·遗传算法鸣谢这项工作是由匈牙利国家科学基金会No.T046822支持阿尼哥Csébfalvi1引言这是众所周知的，真正的射束与柱连接POS-SESS有些僵硬，这完全刚性和理想的钉扎的极端情况之间下降。在工程实践中，传统的方法框架的设计都是简洁去刻划连续帧与刚性接头和/或简单的框架与固定关节。然而，连接行为显著影响位移和内力分布框架结构。有一个大量的工作，处理的半刚性节点在框架结构的优化设计效果。全面分析和数值解，以及已经证明，在实际的框架结构，铰接连接具有一定的刚度，而刚性连接具有一定程度的灵活性[1,6,7,10,11]。近日，欧洲凯旋歌代码（EC3）钢结构[4,5]的设计采用了半刚性钢框架结构。建议的方法框架设计，即半连续帧采用半刚性接头，然后概述;它是如何从TRA-ditional区分的方法解释和潜在的好处（SCI-entific和经济）供其使用是其依据.他现在众所周知，假设关节是刚性或固定可能既不准确，也不是结果经济。辛，往返于快，联合具有足够的强度并不意味着它有足够的刚度是合理的建模为依据.很多关键，常假设为刚性展品之间的“刚性”和“固定”状态的中间行为。欧洲法规3第1-1部分已经采取了这一事实考虑在内，这样做开业顺便现在被称为“半硬质的方法”. ，在半硬质的方法，该接头的行为是考虑到在开始时，即当该元件的尺寸在初步设计范围内，并且上浆考虑到联合行为也是如此。初始全局分析包括联合特性（刚度，强度和旋转能力）的粗略估计，并且以后可以细化，因为人做的构件尺寸，在最后的分析。关节通常表示为一个转动弹簧的成员（通常是梁），其特征共同行为的末端。可用的模型可以代表那一刻，旋转特性，这足以满足大多数的帧结构缝的（见EC3附录J）。本研究的目的是确定在框架结构的优化设计半刚性连接的影响。设计变量是会员路段柱和梁的成员是有区别的。连接弹簧的属性，将过程中的春天转动刚度在规定的范围内也发生变化。在这项研究中，遗传算法方法应用于钢结构半刚性连接的分立的最小重量设计。最近GA方法很受欢迎，已用于上浆，形状和结构的拓扑优化。在GA方法是基于自然选择和自然遗传学的概念搜索算法。气的核心特征是基于优胜劣汰和适应生存的原则。在GA方法对组设计变量的人口工作。每个设计变量集定义一个潜在的解决方案被称为一个字符串。每个字符串是由一系列字符的二进制数字，代表一个特定的解决方案的离散变量。每串的适应度是由目标函数和约束条件定义设计变量的性能进行测量。GA方法由一系列三个过程：编码和设计变量解码成字符串，评估每个解决方案串的适应度，并应用遗传算子产生下一代解决方案的字符串。大多数GA方法是变化的简单遗传算法的提出Goldberg和Samtani[3]，它由三个基本遗传算子：复制，交叉和变异。通过改变这些参数，该问题的收敛性可以被改变。许多注意力都集中在寻找这些参数之间的理论关系。拉杰夫和Krishnamoorty[9]采用遗传算法优化桁架设计和发射塔。他们提出的所有的计算为连续三代。以第一作者以前的工作[2]应用了遗传算法的空间桁架塑料崩溃约束离散最小重量设计问题。Hayalioglu和Degertekin[6]提出了一种遗传算法的非线性钢框架与经受AISC-ASD规范位移和应力约束半刚性连接优化设计。在文献[6]的结论是更经济的帧可以通过调整连接方式.这个研究的刚度呈现对钢结构基于EC3的建议的半刚性连接的离散优化设计问题，而欧洲的横截面被选择来获得对于框架构件。2离散优化问题最近,一些作品参加与半刚性连接钢框架的优化设计。这里我们将引用的一些结果如论文Hayalioglu和Degertekin[6],JarmaiFarkas[7],徐许和格雷厄森[10],[11]。总成本由徐和格里尔生家族的定义,包括结构性成本和连接成本。在这项研究中,与上述论文相反,目标函数将结构的最小重量,因为总成本很大程度上取决于原材料的实际价格和实际生产成本。2.1半刚性框架分析一般来说,有两种不同的方式连接的灵活性合并到基于计算机的框架分析。本文的想法,徐12将采用半刚性梁的最大弯矩下应用负载的变化一直被视为成员的旋转刚度结束连接。最大时刻的最小值可以通过调整连接刚度提出和证明。他证明了横断面最大力矩的大小根据这个最小值将对应于最小重量解决方案连接刚度的任何值。鞭梢效应因素来定义连接连接的梁的刚度惯量。比刚性钢框架半刚性框架更灵活。因此,在这项研究中稳定性分析是必需的。结构设计的约束定义在以下部分延长结构稳定性分析2.2离散设计问题的定义框架结构的最小重量设计问题与半刚性连接,只考虑弯曲行为,在应用负载可以被定义为一个离散的优化问题的部分成员,Ai和终端连接,转动刚度的平方。设计变量智能选择一组离散的预定的Ai∈=?B1、B2、…BN吗?列元素的横截面区域,Aj∈C?C1,C2,…. ,CN吗?横截面的梁元素,这样减少总重量,而转动刚度之间的连接端口正在改变给定等距离的平方∈=?S1,S2,…,SE?值。目标函数是W?人工智能,Aj?→分钟!(5)i=1,2,…,nj=1,2,…,m其中n是列的数量和m是梁元素的数量,q为铰的数量,n是横断面目录的数量值列,m是梁截面目录值元素的数量,和E系列是转动刚度值的数量。离散最小重量设计受到大小、位移和应力约束。为了满足上述设计约束,我们必须确定框架结构的位移和内力分布的成员横截面和连接接头弹簧的刚度。有关结构模型和相关公式在几个文件。理论背景的详细描述可以发现在陈书和崔[1]。在这项研究中,结构分析,应用有限元程序ANSYS9.0版本。结构模型是制定作为一个3d二次梁元素的组合和线性扭转弹簧。中定义的框架是x和y平面。因此,uxanduydisplacements、θzrotationFxandFymember部队,和Mzbending时刻将consideredin3d坐标系统。3优化过程3.1应用遗传算法遗传算法(GA)是一种有效和广泛应用基于随机全局搜索过程的方法。最近所有的应用遗传算法对结构优化表明,遗传算法可以强大的设计工具(见例如[2、3、8]和[9])。交叉操作产生变异产生新的解决方案,解决人口字符串,由来自所选父解字符串部分。变异操作引入了随机人口变化的解决方案。在佐治亚州,变异操作可以在人群中引入多样性是有益的。在这项研究中,一对父母解决方案是随机选择的,更高的概率选择被归因于优越的解决方案。这两个家长结合使用交叉方案,试图合并字符串以合适的方式代表他们产生后代的解决方案。后代也可以修改一些随机突变扰动。当前解决方案的算法选择最合适的解决方案,即那些最好的目标函数值。每一对字符串复制两个新字符串使用交叉进程,然后死亡。4算例半刚性连接的影响观察到钢结构的优化设计。两个例子的平面框架进行了研究。摘要计算简图框架(图2所示)和two-bay帧被认为是目标函数的最小重量(数量)的结构进行分级,位移和应力约束包括成员屈曲。设计变量离散变量梁和柱截面的成员。根据结构对称需求,对称的成员分成相同的变量。应用材料是根据欧洲标准prEN(FeE510)钢弹性模量为210000MPa和屈服强度355MPa。泊松系数是0.3,材料密度7850kg/m3。从欧洲部分的横截面选择概要文件。给出示例中梁和柱的概要文件是有区别的,和横截面选择的目录表1和表二。根据该图所施加的载荷SAREP=为5kN/m，且P=50kN，根据图2。在这项研究中,结构分析和优化设计问题,应用有限元程序ANSYS9.0版本。结构模型是制定作为一个3d二次梁元素的组合和线性扭转弹簧。中定义的框架是x和y平面。设计约束制定3d坐标系使用公式(6)-(27)。从理想的支座，完全刚性行为连接连接是不同的。连接连接的转动刚度的变化发挥相关作用的最优设计问题,而结构响应变化。为了使这种效果最优设计、连接刚度比(SqL/EIz)相关的梁元素和端部固定因素是应用介绍,由徐第一次(11、12)。固端因素r1andr2are由(1)式。对于固定连接,连接的转动刚度趋向于零,端部固定因子的值等于零。对于刚性连接,end-fixity因素等于(rq=. 1),和在一个更现实的设计,半刚性连接的结果值介于1和0。在这个例子,最后连接的扭转刚度正在改变在一个给定的等距离的平方∈年代={1e4;5e4;1e5;5e5;1e6;5e6;1e7;5e7}的值。5结论   在本文中，遗传算法被应用于半刚性梁与柱连接.这个框架元件从第访问一个预定的范围由钢平板状框架的离散的最小重量设计。两个不同的目录值确定梁和COL-UMN部分。在这项研究中，无论是结构分析和优化设计问题得到解决，利用ANSYS9.0版的有限元程序。   本研究的目的是要确定，而结构响应被改变的最优设计梁与柱连接的旋转刚度的影响。单托架和两个托架的框架结构所获得的结果示于表3，4，5，最优体积和最终固定性因子之间的关系表示于图3，4，6，最优解高度依赖于结构的几何形状和在负载条件。两个托架帧的离散优化设计我们得到更好的解决方案的情况下的半刚性接头比的情况下的刚性或固定的连接. .'