土木工程專業(yè)畢業(yè)設計中常見問題的分析與總結

王宇輝 陳春霞

【摘 要】畢業(yè)設計是土木工程專業(yè)實踐性教學環(huán)節(jié)中的重要組成部分，也是專業(yè)認證和教學評估的重要環(huán)節(jié)。本文以多層框架結構為例，從建筑施工圖，結構計算和結構施工圖三個方面，對畢業(yè)設計中的常見問題進行了總結分析，為畢業(yè)設計的教學提供參考。

【關鍵詞】土木工程;畢業(yè)設計;多層框架結構;施工圖;結構計算

中圖分類號： TU-4 文獻標識碼： A 文章編號： 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

畢業(yè)設計是土木工程專業(yè)非常重要的教學實踐環(huán)節(jié)之一，是檢驗學生理論研究水平和創(chuàng)新能力的重要手段。通過畢業(yè)設計環(huán)節(jié)的訓練，可以提高學生綜合運用所學理論知識獨立分析并解決工程實踐問題的能力[1]。畢業(yè)設計的質量是高校教學質量的直接體現(xiàn)，也是土木工程專業(yè)教育評估和專業(yè)認證的重要環(huán)節(jié)。因此，如何有效地提高畢業(yè)設計質量，切實提升學生的實踐能力就成為土木工程專業(yè)教學中一個重要的課題。

本文以土木工程畢業(yè)設計中常見的、最具代表性的多層框架結構設計為例，對學生在設計中經常出錯的問題做了總結分析，以期為畢業(yè)設計的教學提供參考。

1 畢業(yè)設計面臨困境

畢業(yè)設計的具體過程是培養(yǎng)學生建立正確的設計理念，掌握一般工程設計的程序和方法[2]。畢業(yè)設計的完成需要學生將工程制圖、房屋建筑學、結構力學、混凝土結構設計、高層、抗震、基礎工程、設計軟件等課程的專業(yè)知識及現(xiàn)行規(guī)范密切結合運用，建立起土木工程專業(yè)系統(tǒng)的知識結構，從而培養(yǎng)學生的職業(yè)素養(yǎng)和綜合素質。

然而，由于多數(shù)學生對專業(yè)知識，規(guī)范、軟件和設計思路不熟悉，造成在設計過程中照搬照套，出現(xiàn)不少的錯誤和問題，為了避免連續(xù)幾屆學生在完成畢業(yè)設計的過程中頻繁出現(xiàn)同樣的錯誤，為了提高畢業(yè)設計質量，本文針對多年畢業(yè)設計中常出現(xiàn)的問題，進行了分析總結，希望能對學生的設計過程和教師的指導過程提供一定的參考。

2 畢業(yè)設計中常見問題

多層鋼筋混凝土框架結構的設計流程基本為，先進行方案設計，繪制建筑施工圖，根據(jù)建筑施工圖進行一榀框架的結構計算，然后進行板梁柱和基礎的截面設計，再用PKPM進行核算并繪制結構施工圖。

畢業(yè)設計中出現(xiàn)的問題經常是共性的，下面從建筑施工圖、結構設計計算和結構施工圖三個方面，對常見問題做了總結。

2.1 建筑施工圖中常見問題

同學們在建筑方案設計中易犯的錯誤是建筑方案設計過于主觀、隨意，不查找規(guī)范，不進行實際工程的調查，對建筑設計主觀臆斷，態(tài)度不嚴謹，不具有專業(yè)素養(yǎng)。

建筑設計要滿足基本的要求和遵守一定的設計依據(jù)，應該根據(jù)建筑的功能要求進行建筑平面布置，根據(jù)房間的主次分配朝向、通風，根據(jù)房間的功能確定房間的大小和尺寸;根據(jù)安全疏散的要求確定樓梯的位置和數(shù)量，走道的寬度等。

而在建筑施工圖中常見問題則有：

（1）在建筑總平面圖中，學生對擬建建筑物周圍的環(huán)境綠化道路很重視，但忽視了總平面中要反映的最核心的信息，缺失了擬建建筑物的室外和室內首層地面的絕對標高，以及擬建建筑物在整個平面中的位置。

（2）在建筑平面圖中，易缺失標高（衛(wèi)生間標高和樓梯平臺標高）;疏散門的開啟方向出錯;首層平面圖中易缺失剖切符號，指北針;屋面排水圖中坡度，排水組織和落水管的位置和數(shù)量不恰當。

（3）在建筑立面圖中，易缺失臺階，雨篷，外墻做法，落水管。

（4）剖面圖中，門窗過梁容易缺失，還有柱與墻的投影線表達容易出錯，搞不清剖到的是墻還是柱;剖面圖中室內外地面的畫法容易出錯。

（5）樓梯詳圖中，分不清梁式樓梯和板式樓梯在畫法上的區(qū)別;還有樓梯平臺進深和梯段寬度之間的尺寸關系易出錯。

2.2 結構設計計算中常見問題

框架結構設計計算流程是準備需要的設計資料、結構布置、估算板梁柱截面尺寸、確定計算簡圖、荷載統(tǒng)計、水平荷載（風荷載、地震作用）作用下側移驗算和內力計算，恒載荷活載作用下的內力計算、內力組合、截面設計、基礎設計等。在設計過程中有許多需要注意的細節(jié)，同學們沒有掌握，導致計算錯誤，總結如下：

（1）建筑物當?shù)氐幕狙?、基本風壓和抗震設防烈度，以及建筑的抗震等級等與建筑物的情況不相符。這些參數(shù)應該根據(jù)建筑物所在的位置和所在位置的地形、地貌、土質情況，以及建筑物的重要性等查取規(guī)范，確定該地區(qū)的基本雪壓、基本風壓和該建筑物的抗震等級。

（2）框架梁的截面寬度和高度確定中，當框架梁各跨跨度相差較大時，雖然按經驗公式計算出的截面寬度會不同，但我們在設計時應該把框架梁各跨的截面寬度統(tǒng)一起來，以便鋼筋的貫通和錨固;而框架梁各跨的截面高度應該取不同值，跨度較小跨的截面高度要減小，讓梁各跨的線剛度不要相差過大，使梁的受力趨于合理。

另外，框架梁柱的截面尺寸并非越大越安全，而是應該適當。否則，截面尺寸越大，框架剛度越大，地震作用越大，會難滿足抗震要求。

（3）框架梁截面慣性矩確定時，對于中框架梁的慣性矩擴大系數(shù)為2，邊框架的擴大系數(shù)為1.5，但同學們會把中框架梁和邊框架梁錯誤理解為中跨和邊框，導致計算錯誤。

（4）計算簡圖中首層柱的高度H，框架柱截面設計時各層柱的計算長度L0，以及風荷載計算中確定不同樓層的風壓高度變化系數(shù)μz時用的高度Z容易混淆出錯。

在計算簡圖中，首層柱的高度H是從基礎頂面到樓蓋頂面的高度，而其他各層柱的H是上、下兩層樓蓋頂面之間的高度。

而在框架柱截面設計時，各層柱的計算長度L0，對現(xiàn)澆樓蓋，底層柱為H，而其他各層柱為1.25H。

而風荷載計算時，確定每個樓層的風壓高度變化系數(shù)μz時用的高度Z，則是從室外地面算起的。

（5）水平荷載作用側移驗算應該放在豎向荷載作用下框架內力計算之前。因為柱截面的大小，既要滿足最小截面和軸壓比外，還要滿足側移限值，所以通過最小截面和軸壓比預估了柱截面外，馬上進行側移驗算，如何不滿足，可調整柱截面直至滿足側移要求后，再進行豎向荷載作用下的計算，就比較合理。如果順序反了，假如驗算不滿足，就會造成設計返工，浪費時間。

（6）在豎向荷載作用下的內力計算中，除了底層柱以外的所有柱線剛度取框架柱實際線剛度的0.9倍，并相應地取傳遞系數(shù)為1/3，原因是各層柱子除底層柱下端為固定外，其他都介于鉸支和固支之間。

（7）內力組合前的彎矩調幅，是指在豎向荷載（恒載和活載）作用下，考慮框架梁端塑性變形內力充分利于抗震設計，對梁端負彎矩進行調幅，而梁跨中彎矩應按平衡條件相應增大。這里的調整應該注意三點，第一：僅對豎向荷載作用下的梁端內力調整，而柱端彎矩還是原來的，不調整。第二，僅指豎向荷載下，而對水平荷載下的內力不調整。第三，還應注意在調整好梁端彎矩后，去求梁的跨中彎矩時，不可以按等效分布荷載計算，而應該把支座彎矩和實際荷載分布在簡支梁上，按平衡條件計算跨中彎矩。

另外，對于在活載作用下的內力計算時，如果沒有考慮不利布置，而按活載滿布于所有梁簡化計算的，則框架梁跨中截面正彎矩應擴大1.1-1.2倍。

（8）控制截面的位置容易錯誤。在計算內力時，梁端、柱端內力是梁柱截面形心線處值，但梁支座截面的最不利位置在柱邊緣截面，而柱上、下端的危險截面是梁底邊和梁頂邊處的柱截面。所以在內力組合之前，應先求出恒載、活載、風荷載和地震作用下，梁、柱邊緣處的內力值，再進行組合。

（9）在內力組合后截面配筋設計前，考慮強柱弱梁，應該在配筋時，對配筋所采用的那組內力進行柱端彎矩的擴大（頂層柱不調整）。

而考慮強剪弱彎，則對梁端剪力和柱端剪力都進行擴大，來提高梁柱的抗剪能力。

（10）配筋時，梁下部正彎矩鋼筋按T形截面計算，梁上部負彎矩按雙筋矩形截面計算。因為當梁、柱和板現(xiàn)澆時，板可視為梁的翼緣參加工作，中框架梁的截面形式為T形。

（11）基礎底面積或樁的根數(shù)確定時進行承載力驗算，上部結構傳下來的力用標準值進行計算;而基礎（或承臺）高度和配筋計算時用設計值計算，并且在算彎矩、沖切力和剪力時用基底凈反力來計算。

（12）忽視構造要求，除了進行計算確定構件截面的尺寸和配筋外，還需滿足構造要求，例如構件截面的最小尺寸和配筋時鋼筋的最小直徑和間距的最大和最小要求。

2.3 結構施工圖中常見問題

結構施工圖中常見問題：

（1）結構設計說明不詳細。

（2）對鋼筋直徑符號的表示不當，不同強度等級的鋼筋直徑符號不同。

（3）基礎施工圖中，對獨立基礎還是樁基礎，容易缺失基礎梁。

（4）局部詳圖與平面布置圖尺寸不一致，圖紙中的配筋和計算書中的配筋不一致。

3 結束語

土木工程專業(yè)的畢業(yè)設計涉及的專業(yè)知識多而廣，具有很強的綜合性，并且要求學生要養(yǎng)成查現(xiàn)行規(guī)范的好習慣，從而提高學生綜合運用所學專業(yè)知識解決工程問題的能力。本文對設計過程中常見問題進行了分類陳述，以便幫助學生做好畢業(yè)設計，也為教師的畢業(yè)設計指導工作提供一定的參考。

【參考文獻】

[1]李成華，陳麗娟，趙敏.基于工程實踐的土木工程專業(yè)畢業(yè)設計教學改革探索.高等建筑教育，2016，25（2）：134-138.

[2]楊永東，張振寧，騰尊莉.土木工程專業(yè)畢業(yè)設計中存在的問題及改進措施研究.高等建筑教育，2016，25（3）：132-135.