多层钢筋混凝土框架结构毕业设计步骤*

李雪平 杨林青 余思平

(广东技术师范学院天河学院，广东 广州 510540)

毕业设计是学生在学完本科培养计划所规定的公共基础课。专业基础课以及各类必修和选修的专业方向课之后，按照教学大纲的要求，在指导老师的指导下，针对某一课题，综合运用已学的专业基础知识，并结合实际，独立系统地完成一项工程设计，初步掌握工程设计的全过程，从而达到分析、应对、处理和解决工程实际问题的能力。

毕业设计是检验学生已学知识是否全面，系统地应用到工程设计中去的过程，是检验学生掌握专业知识的深度、宽度和广度的过程，是检验学生本科阶段专业水平，运用理论结合实际去处理并解决问题的过程，是检验学生设计水平、外语水平、计算机运用水平、文字表达能力的过程，也是评定学生毕业成绩和学位资格的重要依据。

作为土木工程专业的学生，以我们天河学院为例，其毕业设计课题主要有以下8个方向：①框架结构设计、②高层结构设计、③结构检测与加固分析、④边坡设计及施工方案、⑤施工组织设计、⑥专项施工方案、⑦科研论文(含专题调研报告)、⑧钢结构网架设计，每个学生可自由选择自己喜欢并擅长的方向作为其毕业设计课题，作为毕业后对应工作的一次锻炼与过渡。但由于前期专业基础不够扎实，在做整个毕业设计的过程中会比较盲目，过度“依葫芦画瓢”，或虽然有一定的基本功，但是也很难做到将所有相关专业知识连贯归并起来，另外，查阅文献和相关规范的能力也比较薄弱。为了让学生在做毕业设计时，能更好的找到方向感，“临危不乱”，思路明确，条理清晰，本文仅从框架结构设计这一课题出发，以多层钢筋混凝土框架结构的结构设计为例，详细说明了具体的结构设计步骤和流程，让学生把控做整个毕业设计的主线，从而帮助其顺利有效的进行毕业设计。

一、结构设计的主要流程

结构设计的内容包括整个建筑物和各个局部的具体做法，各部分确切的尺寸关系。结构方案的计算和具体内容，各种构造和用料的确定等等，即上部结构设计、基础结构设计和构造细部设计。一般可分为三个阶段：方案阶段、结构分析与计算阶段和施工图设计阶段。现具体介绍如下：

(一)方案阶段

就是确定结构的承重体系方案阶段，包括基础部分。这也是进行结构设计的前期工作。首先，学生需要熟悉毕业设计任务书，这是进行设计的一个前提，通过仔细阅读设计任务书，明确其对结构的要求以达到建筑要表达的效果。不同用途的建筑有不同的功能要求，这往往对房屋的跨度、净空、柱距有相应的要求，对梁、柱的截面需加以控制。如临街住宅底层是否需要大开间用于车库或商店等；住宅建筑上下层厕所、楼梯间、电梯井要对齐；为满足住户能自由改造室内布局，现在住宅更多的采用框架结构非承重墙，而不是砖混结构承重体系；公共建筑往往需要布置较大的空间，因而底层层高通常较大，跨度比较大，大厅中央不能设置柱子等。其次，需要掌握拟建场地的相关资料。建筑场地的地质情况是房屋结构基础设计的重要依据，能帮助我们正确合理的选择基础的类型，使结构设计更为可靠并且经济合理。另外，还要明确建筑物所在地的设防烈度、建筑物的分类和结构的抗震等级，从而确定该建筑物的抗震设防要求。地震作用作为建筑结构承受的主要荷载之一，具有很大的随机性和不确定性，其巨大的破坏力会给人们的生命财产造成严重的损失。不同地区有不同的地震烈度，因而有不同的抗震设防烈度，建筑物的使用性质不同，地震破坏造成的后果也不相同，因而其抗震设防的要求也不一样，应根据破坏后果的严重程度加以区别对待。建筑物的抗震等级不同，结构的建造高度、内力调整(框架结构的强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱杆件、柱根弯矩等)、柱轴压比和配筋要求(框架柱最小配筋率、柱端箍筋加密区、剪力墙约束边缘构件等)等都不一样。最后，需要熟悉结构设计的依据。结构设计的依据就是设计规范，它是国家建筑方针和技术政策在本专业工作中的具体体现，具有一定的法律效应，必须严格遵守并执行。一般来说，在土木工程专业的框架结构设计中常用的规范和行业标准有：《混凝土结构设计规范》、《建筑抗震设计规范》、《建筑结构荷载规范》、《建筑地基基础设计规范》、《建筑结构制图标准》等以及其它与之相关的标准图集和计算手册。由于该行业发展比较快，各规范也会随之修订、更新，我们在做设计时务必要使用最新版本。作为即将毕业的土木工程专业毕业生，应了解熟悉并学会使用各种规范，养成以规范指导结构设计的意识，这对将来走上相应的工作岗位也是有很大帮助的。

(二)结构分析与计算阶段

即根据已确定的结构方案、结构布置、构件截面尺寸和材料性能等，确定合理的计算简图和分析方法。对于多层钢筋混凝土框架结构设计，需要学生选取一榀框架进行手算出计算书，作为毕业答辩和上交的成果之一。主要包括以下内容：①确定承重构件尺寸：梁板按跨高(厚)比经验值初步估取，柱按轴压比限值初步估取，并同时满足规范规定的最小值；②进行荷载(作用)的计算，根据相关规范、对建筑构件各构造做法进行计算，包括恒荷载(承重构件如梁、板、柱和非承重构件如墙体、门窗等)、楼面活荷载、风荷载和地震作用，从而得到选取的一榀框架的受荷计算简图；③内力分析与计算：根据前面确定好的截面尺寸和一榀框架的受荷计算简图，竖向荷载作用下采用弯矩二次分配法、分层法以及取隔离体法、水平荷载(作用)下采用D值法以及取隔离体法进行杆件的内力计算，包括M、N、V，也可以借助结构力学求解器进行辅助计算并核对结果；④变形验算：根据结构内力验算变形(水平侧移等)是否满足正常使用极限状态的要求，若不满足，需要调整构件的截面尺寸或结构布置直到满足要求为止；⑤内力组合：在满足变形验算的前提下，根据荷载及作用效应组合原则进行不同工况下(包括有震参与和无震参与)的内力组合计算，求解构件的内力最不利设计值，包括跨中最大正弯矩、支座最大负弯矩及支座最大剪力；⑥构件截面设计：主要是对承重构件进行截面配筋，并验算前期初步估取的截面尺寸是否合理等，如不满足要求，需要进行调整直到满足要求。

(三)施工图设计阶段

即将结构方案设计、结构计算后的结果，经调整、归并，用具体的图形和文字说明表达出来，形成具体的结构施工图，包括结构设计总说明、基础平面布置图及基础详图、各层结构平面图、各构件配筋详图、楼梯结构详图，节点大样图等，这就需要学生必须具备一定的绘图能力，和PKPM等相关软件的操作能力。

在做毕设期间，需要用到的前期专业课包括：结构力学、混凝土结构基本原理、混凝土结构设计、高层建筑结构与抗震设计、土力学与基础工程等。所以，学生在做毕业设计之前最好是把书中涉及到的与之相关的专业知识先进行复习和梳理，这样，做起来才更得心应手。

二、结语

毕业设计是学生在毕业离校之前必须完成的一项培养任务，本文旨在给土木工程专业本科毕业生框架结构设计这一课题指明方向，让学生能把控整个结构设计的主线，从而更明确更有效地完成毕业设计，然后走上其工作岗位。