时间:2023-03-10 14:51:18
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通过毕业设计这一重要的教学环节,培养土木工程专业本科毕业生正确的理论联系实际的工作作风,严肃认真的科学态度。 毕业设计要求我们在指导老师的指导下,独立系统的完成一项工程设计,解决与之有关的所有问题,熟悉相关设计规范、手册、标准图以及工程实践中常用的方法,具有实践性、综合性强的显著特点。因此毕业设计对于培养学生初步的科学研究能力,提高其综合运用所学知识分析问题、解决问题能力有着重要意义。
在完成本次毕业设计过程中,我们需要运用感性和理性知识去把握整个建筑的处理,这其中就包括建筑外观和结构两个方面。还需要我们更好的了解国内外建筑设计的发展的历史、现状及趋势,更多的关注这方面的学术动态,以及我们在以后的土木工程专业发展的方向。同时积极、独立的完成本次毕业设计也是为今后的实际工作做出的必要的准备。
1.1研究现状:
土木工程是建造各类工程设施的科学,技术和工程的总称。土木工程是伴随着人类社会的发展而发展起来的。它所建造的工程设施反映出各个历史时期社会经济、文化、科学、技术发展的面貌,因而土木工程也就成为社会历史发展的见证之一。土木工程在我国可以分为:建筑工程、桥梁工程、公路和城市道路工程、铁路工程、隧道工程、水利工程、港口工程、给水和排水工程、环境工程。作为土木工程专业的学生,深知土木工程设计范围之广,以及和社会生活联系之密切。我们在校只是学习了土木工程这一个小的分支并且着重学习了工民建部分。工民建方面就结构布置部分有以下几种结构:框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、板柱-剪力墙结构、框架-支撑结构、筒体结构、框架-核心筒结构、巨型结构等等。
就此次的设计题目,以及结合任务书所给定的各项条件,选择了框架结构比较合理并且切合实际。
1.2发展趋势:
框架结构由梁柱构成,构件截面较小,因此框架结构的承载力和刚度都较低,它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁,楼层越高,水平位移越慢,高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力,这时,现浇楼面也作为梁共同工作的,装配整体式楼面的作用则不考虑,框架结构的墙体是填充墙,起围护和分隔作用,框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间,可提供较大的使用空间,也可构成丰富多变的立面造型。国外多用钢为框架材料,而国内主要为钢筋混凝土框架,框架结构可通过合理的设计,使之具有良好的延性,成为“延性框架”,在地震作用下,这种延性框架具有良好的抗震性能。
[1]钢筋混凝土多层框架结构作为一种常用的结构形式, 具有传力明确、结构布置灵活、抗震性和整体性好的优点, 目前已被广泛地应用于各类多层的工业与民用建筑中。随着社会的发展,多层框架结构的建筑越来越多了。但随着结构高度增加,水平作用使得框架底部梁柱构件的弯矩和剪力显著增加,从而导致梁柱截面尺寸和配筋量增加,到一定程度,将给建筑平面布置和空间处理带来困难,影响建筑空间的正常使用,在材料用量和造价方面也趋于不合理。框架结构住宅是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱,再用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、浮石、蛭石、陶烂等轻质板材隔墙分户装配成而的住宅。适合大规模工业化施工,效率较高,工程质量较好。
[2]框架结构房屋的布置应对称、均匀,减小抗侧刚度中与水平荷载合力作用线的距离,减小结构重心和刚度中心之间的距离,以减小结构发生的扭转。由于框架构件截面较小,抗侧刚度较小,在强震作用下结构整移和层间位移都较大,容易产生震害。此外,非结构性破坏如填充墙、建筑装修和设备管道等破坏较严重。因而其主要适用于非抗震区和层数较少的建筑,抗震设计的框架结构除需加强梁、柱和节点的抗震措施外,还需注意填充墙的材料以及填充墙与框架的连接方式等,以避免框架变形过大时填充墙的破坏。框架结构是柔性结构,有水平位移,房屋的总水平位移越大,人的感觉越不舒服,而层间位移会影响建筑物的装修和隔墙开裂,因而对这两种水平位移进行限,这样在设计中要增大房屋的抗侧刚度。在框架结构的抗震设计中,柱顶、柱底、梁端易出现裂缝。
[3]作为一座办公楼设计,在设计之前作为设计者必须深入实际,调查研究,了解其所属位置地理、经济条件。而作为本课题中框架结构的办公楼,必须整体设计、大门入口设计要体现行政办公特征。设计要满足室内水、电、暖、讯、消防、抗震等配套设计要求。因此必须察看相应的规范、标准等。
1.3研究方法:
框架是典型的杆件体系,近似计算的方法很多,工程中最实用的是力矩分配法及D值法,前者多用于竖向作用下求解,后者用于水平作用下求解。
这些方法的使用都作了以下几点的假定:
[1]忽略粱,柱轴向变形及剪切变形。
[2]杆件为等截面(等刚度),以杆件轴线作为框架计算轴线。
[3]在竖向荷载下结构的侧移很小,因此在做竖向荷载下计算时,假定结构无侧移。
1.4应用领域:
框架结构可设计成静定的三铰框架或超静定的双铰框架与无铰框架。框架钢结构常用于大跨度的公共建筑、多层工业厂房和一些特殊用途的建筑物中,如剧场、商场、体育馆、火车站、展览厅、造船厂、飞机库、停车场、轻工业车间等。
2、课题任务、重点研究内容、实现途径
本次毕业设计任务包括三个部分:建筑设计,结构设计和施工组织设计。
2.1建筑设计
2.1.1设计任务
根据设计任务书要求完成建筑平面、剖面及立面设计;根据相应的建筑设计规范并结合实际情况初步确定预设建筑物的平面形状,立面外观,侧面外观,单层平面尺寸,以及建筑物的层数;由功能分区的相关原则初步确定建筑物各部分的功能,最终初步确定出建筑设计部分的轮廓。
2.1.2设计成果:
(一)总平面图:1:500要求标明建筑物位置、道路、绿化、标高、朝向等。
(二)平面图:1:100或1:200平面图应标明各房间名称,固定设备布置。
1.底层平面图:标注三道尺寸,注标高。
2.标准层平面图:标注三道尺寸,注标高。
3.顶层平面图:标注两道尺寸,注标高。
(三)剖面图:比例1:100或1:200(一个)
要求剖到楼梯,标注层高、楼梯平台、屋顶、室内外地坪标高、标注两道尺寸(门窗洞口、层高)。
(四)立面图:比例1:100或1:200(二至三个)
1.入口立面
2.侧立面或背立面
标注三道尺寸(墙段及洞口、层高、总高),标明室内外地坪标高,屋顶标高。
(五)节点详图:(二至三个)比例自定
(六)设计简要说明:
1.建筑总平面及概况。
2.方案特点及主要建筑技术措施。
3.防火设计简要说明。
(七)主要技术经济指标
1.总用地面积
2.总建筑面积
3.建筑密度(底层建筑面积/总用地面积)
4.容积率(总建筑面积/总用地面积)
5.绿地率(绿地面积/总用地面积)
2.1.3进度安排
第1周:讲解建筑设计基本原理、建筑设计基本步骤,了解并掌握办公建筑基本设计知识。完成“一草”。
第2周:深入方案,细化初步设计,为结构设计提供必要的条件。完成“二草”。
第3周:结构设计完成之后,完成施工图设计。
2.2结构设计
2.2.1设计任务
根据建筑设计方案及设计原始资料,选择结构体系,布置结构构件,进行结构内力分析,确定构件配筋,绘制结构施工图。
2.2.2设计内容和步骤
1.根据房屋基本情况确定结构设计基本参数
2.进行结构平面布置
3.手算一榀框架,并用计算机程序PK复核
4.使用PMCAD,建立结构整体计算模型,用SATWE进行结构空间分析与设计
5.设计一部现浇板式楼梯
6.基础设计
以下图为例,测量控制点的布局主要注意以下三个方面:
1、本工程总占地面积约3.36万平方米,工程基坑南北宽126m,东西长238m,基坑深度11.650m,承台和集水坑、电梯井位置开挖深度在12.35~16.10m。整个工程共5座塔楼及裙楼。
2、本工程甲方给定的水准点位于南海路与宏达街交叉口,高程4.162米。在发达街上给定两个基准点,详见附图1。
3、根据实际情况,本工程引测水准点6个,基准点16个。
二、测量控制点的保护
1、甲方给定的基准点附近,禁止堆放材料,并派专人看管,定期对基准点进行复核。
2、引测的控制桩必须用混凝土保护,需要时用钢管进行围护,并用红油漆作好测量标记。
1.1毕业设计选题局限性
选题的深度不够,与工程实际脱节。地方高校土木工程学院多数没有充足的校外实践教学基地,多数课题都是由指导教师布置,缺少实际的工程背景及资料,涉及到的实际工程问题少,基本上都属于假题假作类型,有些题目沿用多年,滞后于建筑行业的发展,使得设计题目没有新意,跟不上时展。
1.2学校投入不足,师资力量薄弱
如何在高校持续扩招的情况下,不降低毕业设计质量,已是高等教育必须正视和解决的问题。随着近几年高校的扩招,学生人数越来越多,但专业绘图教室及专业机房配套跟不上,学生做设计只能在宿舍完成;另外教师人数增加有限,每位毕业设计指导教师所指导的学生人数过多,同时指导教师还担任其他课程教学任务和科研任务,使指导教师用于毕业设计的精力有限,每位学生的指导时间有限,指导不到位。
1.3就业压力增大,学生重视不够,时间投入少
根据培养计划,毕业设计大多安排在第八学期,随着就业压力的逐年增大,第八学期大部分学生都忙于奔波在各大招聘会之间,真正静下心用于做设计的时间很少。有些学生在前期基本上不做任何工作,到最后,随便在网上找个相关内容复制粘贴,存在严重的抄袭现象,毕业设计的作用一点没有实现,学生也学不到任何东西。
1.4评价体系不完善
部分高校管理体制不完善,没有系统的毕业设计质量监控体系,成绩评定时随意性强,对一些不合格的设计不能严格要求。这样也给学生造成了不良影响,认为毕业设计没有不合格的,致使毕业设计质量逐年下降。
2地方应用技术型高校土木工程专业本科毕业设计模式
针对毕业设计中存在的诸多问题,结合该校应用技术型本科的发展定位,探求结合毕业生就业方向,采用团队合作、分阶段进行的毕业设计模式,提高毕业设计质量,使学生能真正在最后一个综合实践教学环节中得到锻炼,实现从学校到工作角色的顺利转变。根据土木工程专业学生毕业去向分析,约70%同学在施工单位就业,其余是选择考研,继续深造,越占20%左右,剩余10%会去其他的一些方向,包括设计院所、业主单位、监理单位、检测单位等与土木工程专业相关的单位。根据上述土木工程专业学生毕业去向的统计分析,将学生的毕业设计对应的选题方向分为两种类型:科学研究型、工程实践型。针对不同的毕业设计选题类型,提出适合每种类型的学生选题建议:科学研究型适合已经考取研究生的学生,工程实践型适合毕业后从事施工方向的学生及其它就业方向的学生。目前,土木工程专业毕业设计安排在第七学期末至第八学期,基本是集中14周左右的时间,按照以下步骤进行:制定毕业设计任务书、收集和整理相关资料、与选题有关的中、英文文献查阅与综述、确定设计方案、理论计算和分析、经济评价、图纸绘制和说明书编写、论文评阅和答辩。这整个过程是一个多学科知识综合运用的过程,各学科在不同阶段各有侧重。因此,可以采用团队协作学习,即学生以小组形式参与,小组成员之间相互依赖、相互沟通,相互合作、共同负责地学习,进而完成或达到共同目标的一种学习模式。结合该校师资力量现状,进行毕业设计指导时,采用团队协作模式,结合指导教师专业,实行毕业设计联合指导组,每一组都配备一名有工程经验的建筑学指导老师和一名结构专业指导老师,另外还可以根据条件配备一名建筑经济与管理专业的指导老师。这样毕业设计指导相对较全面,各专业都全过程参与指导,根据进度及设计内容分阶段负责,有助于提高毕业设计质量。学生分组时结合毕业去向,每组成员均有去施工单位的学生和继续读研究生的学生组成,每位同学侧重点不同,充分利用读研学生扎实的理论基础,结合准备做施工的同学了解的施工知识,相互配合,共同协作,高质量的完成毕业设计。在毕业设计的内容安排上,将毕业设计分为两个部分:第一部分为建筑物的基本设计,主要考查学生对大学所学知识的综合应用能力,侧重大学所学专业知识的综合应用,这一部分内容各种类型学生都要完成。第一部分任务完成后经指导老师确认方案可行后方可进入第二阶段设计。第二部分为针对毕业去向的知识储备和技能训练,针对两个选题方向分别制定不同的完成内容:工程实践型的完成施工组织设计和工程概预算;科学研究型针对未来实际工程开展专题设计或专题研究。在成绩评定阶段,学生毕业设计成绩由指导教师评定成绩(50%)、评阅教师评定成绩(20%)、答辩成绩(30%)三部分组成,同时指导教师和评阅教师不参加自己学生的答辩,使成绩尽可能真实的反映毕业设计质量和水平。
1.1课题不能满足社会需要
现有的毕业设计题目仅仅是对部分学科内容的综合应用,只是涉及工程的某一方面,没有培养学生对整个工程的全体把握.各个专业各自为阵、没有联系、缺乏学科间的交叉.例如,土木工程的学生只专注于结构设计,建筑专业学生则更为注重外形的美观,没有考虑力学的影响.工程管理的学生则更多地是选择软题目进行毕业设计的答辩,给排水专业的学生则在给定的图纸中添加上下水管道而不去考虑楼层的承重等问题,彼此之间没有信息的互通,难以达到毕业设计中模拟工程实训的要求[2].
1.2抄袭现象严重
目前大多数院校由于应届毕业生人数较多,每位指导教师可能同时指导多位学生进行毕业设计,所以在选题上会存在雷同的地方.而一些学生存在不求优秀但求通过的思想,因此在进行毕业设计时会不同程度地出现抄袭现象.
1.3时间安排不合理由于毕业设计大多安排在第八学期,学生面临找工作、实习、面试等问题,导致一些同学前期没有准备而在临近答辩前夕才匆匆完稿,答辩时仓促上阵,严重影响答辩质量.
2土木工程团队毕业设计的实践
为了提高毕业设计质量,锻炼学生的工程实践能力和创新意识,强化学生的团队协作精神,江苏科技大学船舶与建筑工程学院采用跨专业团队毕业设计的模式,尝试对毕业设计环节进行改革,经过试行取得了一些成果并积累了部分经验,所培养的毕业生在用人单位也受到了一致好评.
2.1合理选题团队毕业设计的题目
除了要符合专业教学要求,涵盖本专业绝大部分的专业领域,具有很强综合性,还必须与工程实际相结合,具有较强的实践性,同时具备一定的前瞻性和创新性.此外,还必须符合所有参与专业的专业要求,能够使团队成员分工明确[3].团队选题是以指导教师讨论决定课题的方向,再由学生团队自主确定课题题目,通过查阅各种文献、书籍及设计手册,搜集并整理资料,初步确定设计方案,并及时与老师交流,对方案进行完善,并形成最终方案.
2.2组织团队指导教师在毕业设计环节
要求每位学生都有一名指导教师,因此在毕业设计团队中,也为每位成员配备有各自的指导教师,指导教师也形成团队,选择其中一人为总负责人,负责收集学生在毕业设计过程中遇到的各种碰撞问题,协调指导教师团队集中对问题进行协商和解答.由于指导教师们的专长和知识结构各不相同,因此通过教师团队的指导,可充分发挥教师团队综合知识的优势,能更有效地指导团队毕业设计工作,同时也为学生树立了团队工作的榜样.
2.3学生团队项目制
以苏州御锦花园住宅楼的团队毕业设计为例,将之分为建筑、结构、基础、给排水、造价、施工组织等项目组成,各项目由一名同学担任责任人,以设计的各项任务和学生项目负责人建立工作任务分工表,明确哪项任务由哪位同学负责主办,并明确协办人员,由负责主办的同学统筹安排时间进度和工作进度,让所有同学都参与到该任务的设计中.每个学生明确自己在团队设计中的位置,并积极主动介入,群策群力,发挥应有的作用.学生在项目进行过程中,逐步学会了制定计划、讨论分工、协调工作内容和进度、定期举行小组会议、方案讨论与决策等团队工作的方式,培养了学生的团队精神和处理实际问题的能力.
2.4严格控制时间节点
毕业设计一般安排在第八学期进行,但是同时也是学生找工作、考研、面试、培训等方面的黄金时间,这样就难免会出现时间上的冲突.而如何在保证工作质量的基础上,如期完成各项工作任务,确保项目的整体进度,是团队毕业设计必须要解决的关键问题.因此我们将团队毕业设计提前至第七学期的第八周,并综合考虑上述因素,做到合理分配工作任务及工作时间。
2.5团队答辩模式
由于学生团队是跨专业组成的,因此在毕业答辩环节,由团队各专业教授组成了专家答辩组,对团队毕业设计进行公开答辩.由一名学生负责团队毕业设计总的概述,然后按照计划进度表中各项目组成由各项目负责人进行设计陈述,在各项目陈述过程中专家答辩组对团队毕业设计进行提问.通过本次团队毕业设计各专业学生彼此学习、相互交流,为完成苏州御锦花园住宅楼设计项目,团队学生群策群力进行设计和计算,既加深了对本专业课程的掌握,同时也扩充了自己的知识面,了解交叉学科的相关内容,真正做到学科的交叉与融合.