土木工程专业毕业设计中常见问题的分析与总结

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　　【摘 要】毕业设计是土木工程专业实践性教学环节中的重要组成部分，也是专业认证和教学评估的重要环节。本文以多层框架结构为例，从建筑施工图，结构计算和结构施工图三个方面，对毕业设计中的常见问题进行了总结分析，为毕业设计的教学提供参考。
　　【关键词】土木工程;毕业设计;多层框架结构;施工图;结构计算
　　中图分类号： TU-4 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）23-0105-002
　　DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.23.047
　　【Abstract】Graduation design is an important part of practical teaching of civil engineering specialty， and is also an important process of professional certification and teaching evaluation. Taking multi-storey frame structure as an example， this paper summarizes the common problems in graduation design from building construction drawings， structural calculation and structural construction drawings， which provides reference for the teaching of graduation design.
　　【Key words】Civil engineering; Graduation design; Multi-storey frame structure; Construction drawings; Structural calculation
　　毕业设计是土木工程专业非常重要的教学实践环节之一，是检验学生理论研究水平和创新能力的重要手段。通过毕业设计环节的训练，可以提高学生综合运用所学理论知识独立分析并解决工程实践问题的能力[1]。毕业设计的质量是高校教学质量的直接体现，也是土木工程专业教育评估和专业认证的重要环节。因此，如何有效地提高毕业设计质量，切实提升学生的实践能力就成为土木工程专业教学中一个重要的课题。
　　本文以土木工程毕业设计中常见的、最具代表性的多层框架结构设计为例，对学生在设计中经常出错的问题做了总结分析，以期为毕业设计的教学提供参考。
　　1 毕业设计面临困境
　　毕业设计的具体过程是培养学生建立正确的设计理念，掌握一般工程设计的程序和方法[2]。毕业设计的完成需要学生将工程制图、房屋建筑学、结构力学、混凝土结构设计、高层、抗震、基础工程、设计软件等课程的专业知识及现行规范密切结合运用，建立起土木工程专业系统的知识结构，从而培养学生的职业素养和综合素質。
　　然而，由于多数学生对专业知识，规范、软件和设计思路不熟悉，造成在设计过程中照搬照套，出现不少的错误和问题，为了避免连续几届学生在完成毕业设计的过程中频繁出现同样的错误，为了提高毕业设计质量，本文针对多年毕业设计中常出现的问题，进行了分析总结，希望能对学生的设计过程和教师的指导过程提供一定的参考。
　　2 毕业设计中常见问题
　　多层钢筋混凝土框架结构的设计流程基本为，先进行方案设计，绘制建筑施工图，根据建筑施工图进行一榀框架的结构计算，然后进行板梁柱和基础的截面设计，再用PKPM进行核算并绘制结构施工图。
　　毕业设计中出现的问题经常是共性的，下面从建筑施工图、结构设计计算和结构施工图三个方面，对常见问题做了总结。
　　2.1 建筑施工图中常见问题
　　同学们在建筑方案设计中易犯的错误是建筑方案设计过于主观、随意，不查找规范，不进行实际工程的调查，对建筑设计主观臆断，态度不严谨，不具有专业素养。
　　建筑设计要满足基本的要求和遵守一定的设计依据，应该根据建筑的功能要求进行建筑平面布置，根据房间的主次分配朝向、通风，根据房间的功能确定房间的大小和尺寸;根据安全疏散的要求确定楼梯的位置和数量，走道的宽度等。
　　而在建筑施工图中常见问题则有：
　　（1）在建筑总平面图中，学生对拟建建筑物周围的环境绿化道路很重视，但忽视了总平面中要反映的最核心的信息，缺失了拟建建筑物的室外和室内首层地面的绝对标高，以及拟建建筑物在整个平面中的位置。
　　（2）在建筑平面图中，易缺失标高（卫生间标高和楼梯平台标高）;疏散门的开启方向出错;首层平面图中易缺失剖切符号，指北针;屋面排水图中坡度，排水组织和落水管的位置和数量不恰当。
　　（3）在建筑立面图中，易缺失台阶，雨篷，外墙做法，落水管。
　　（4）剖面图中，门窗过梁容易缺失，还有柱与墙的投影线表达容易出错，搞不清剖到的是墙还是柱;剖面图中室内外地面的画法容易出错。
　　（5）楼梯详图中，分不清梁式楼梯和板式楼梯在画法上的区别;还有楼梯平台进深和梯段宽度之间的尺寸关系易出错。
　　2.2 结构设计计算中常见问题
　　框架结构设计计算流程是准备需要的设计资料、结构布置、估算板梁柱截面尺寸、确定计算简图、荷载统计、水平荷载（风荷载、地震作用）作用下侧移验算和内力计算，恒载荷活载作用下的内力计算、内力组合、截面设计、基础设计等。在设计过程中有许多需要注意的细节，同学们没有掌握，导致计算错误，总结如下：
　　（1）建筑物当地的基本雪压、基本风压和抗震设防烈度，以及建筑的抗震等级等与建筑物的情况不相符。这些参数应该根据建筑物所在的位置和所在位置的地形、地貌、土质情况，以及建筑物的重要性等查取规范，确定该地区的基本雪压、基本风压和该建筑物的抗震等级。 　　（2）框架梁的截面宽度和高度确定中，当框架梁各跨跨度相差较大时，虽然按经验公式计算出的截面宽度会不同，但我们在设计时应该把框架梁各跨的截面宽度统一起来，以便钢筋的贯通和锚固;而框架梁各跨的截面高度应该取不同值，跨度较小跨的截面高度要减小，让梁各跨的线刚度不要相差过大，使梁的受力趋于合理。
　　另外，框架梁柱的截面尺寸并非越大越安全，而是应该适当。否则，截面尺寸越大，框架刚度越大，地震作用越大，会难满足抗震要求。
　　（3）框架梁截面惯性矩确定时，对于中框架梁的惯性矩扩大系数为2，边框架的扩大系数为1.5，但同学们会把中框架梁和边框架梁错误理解为中跨和边框，导致计算错误。
　　（4）计算简图中首层柱的高度H，框架柱截面设计时各层柱的计算长度L0，以及风荷载计算中确定不同楼层的风压高度变化系数μz时用的高度Z容易混淆出错。
　　在计算简图中，首层柱的高度H是从基础顶面到楼盖顶面的高度，而其他各层柱的H是上、下两层楼盖顶面之间的高度。
　　而在框架柱截面设计时，各层柱的计算长度L0，对现浇楼盖，底层柱为H，而其他各层柱为1.25H。
　　而风荷载计算时，确定每个楼层的风压高度变化系数μz时用的高度Z，则是从室外地面算起的。
　　（5）水平荷载作用侧移验算应该放在竖向荷载作用下框架内力计算之前。因为柱截面的大小，既要满足最小截面和轴压比外，还要满足侧移限值，所以通过最小截面和轴压比预估了柱截面外，马上进行侧移验算，如何不满足，可调整柱截面直至满足侧移要求后，再进行竖向荷载作用下的计算，就比较合理。如果顺序反了，假如验算不满足，就会造成设计返工，浪费时间。
　　（6）在竖向荷载作用下的内力计算中，除了底层柱以外的所有柱线刚度取框架柱实际线刚度的0.9倍，并相应地取传递系数为1/3，原因是各层柱子除底层柱下端为固定外，其他都介于铰支和固支之间。
　　（7）内力组合前的弯矩调幅，是指在竖向荷载（恒载和活载）作用下，考虑框架梁端塑性变形内力充分利于抗震设计，对梁端负弯矩进行调幅，而梁跨中弯矩应按平衡条件相应增大。这里的调整应该注意三点，第一：仅对竖向荷载作用下的梁端内力调整，而柱端弯矩还是原来的，不调整。第二，仅指竖向荷载下，而对水平荷载下的内力不调整。第三，还应注意在调整好梁端弯矩后，去求梁的跨中弯矩时，不可以按等效分布荷载计算，而应该把支座弯矩和实际荷载分布在简支梁上，按平衡条件计算跨中弯矩。
　　另外，对于在活载作用下的内力计算时，如果没有考虑不利布置，而按活载满布于所有梁简化计算的，則框架梁跨中截面正弯矩应扩大1.1-1.2倍。
　　（8）控制截面的位置容易错误。在计算内力时，梁端、柱端内力是梁柱截面形心线处值，但梁支座截面的最不利位置在柱边缘截面，而柱上、下端的危险截面是梁底边和梁顶边处的柱截面。所以在内力组合之前，应先求出恒载、活载、风荷载和地震作用下，梁、柱边缘处的内力值，再进行组合。
　　（9）在内力组合后截面配筋设计前，考虑强柱弱梁，应该在配筋时，对配筋所采用的那组内力进行柱端弯矩的扩大（顶层柱不调整）。
　　而考虑强剪弱弯，则对梁端剪力和柱端剪力都进行扩大，来提高梁柱的抗剪能力。
　　（10）配筋时，梁下部正弯矩钢筋按T形截面计算，梁上部负弯矩按双筋矩形截面计算。因为当梁、柱和板现浇时，板可视为梁的翼缘参加工作，中框架梁的截面形式为T形。
　　（11）基础底面积或桩的根数确定时进行承载力验算，上部结构传下来的力用标准值进行计算;而基础（或承台）高度和配筋计算时用设计值计算，并且在算弯矩、冲切力和剪力时用基底净反力来计算。
　　（12）忽视构造要求，除了进行计算确定构件截面的尺寸和配筋外，还需满足构造要求，例如构件截面的最小尺寸和配筋时钢筋的最小直径和间距的最大和最小要求。
　　2.3 结构施工图中常见问题
　　结构施工图中常见问题：
　　（1）结构设计说明不详细。
　　（2）对钢筋直径符号的表示不当，不同强度等级的钢筋直径符号不同。
　　（3）基础施工图中，对独立基础还是桩基础，容易缺失基础梁。
　　（4）局部详图与平面布置图尺寸不一致，图纸中的配筋和计算书中的配筋不一致。
　　3 结束语
　　土木工程专业的毕业设计涉及的专业知识多而广，具有很强的综合性，并且要求学生要养成查现行规范的好习惯，从而提高学生综合运用所学专业知识解决工程问题的能力。本文对设计过程中常见问题进行了分类陈述，以便帮助学生做好毕业设计，也为教师的毕业设计指导工作提供一定的参考。
　　【参考文献】
　　[1]李成华，陈丽娟，赵敏.基于工程实践的土木工程专业毕业设计教学改革探索.高等建筑教育，2016，25（2）：134-138.
　　[2]杨永东，张振宁，腾尊莉.土木工程专业毕业设计中存在的问题及改进措施研究.高等建筑教育，2016，25（3）：132-135.
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