钢结构开题报告

钢结构开 毕业设计(论文)开题报告 题 目: 秦皇岛某机械厂钢结构厂房3号 生产车间设计 学生姓名: 檀少飞 学 号: 09L1401320 专 业: 土木工程 指导教师: 于海丰 2013年 3月 18日 — 1 — 开题报告填写要求 1(开题报告(含“文献综述”)作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效; 2(开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见; 3(“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写(或打印)在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇(不包括辞典、手册); 4(有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年2月26日”或“2004-02-26”。 — 2 — 毕业设计(论文)开题报告 1(结合毕业设计(论文)课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述及选题目的: 一、前言部分(说明写作的目的，介绍有关概念、综述范围，扼要说 明有关主题的或争论焦点) 1、前言 随着我国钢材产量的逐年增加和高强度、高性能建筑结构用钢的大量生产，我国已进入了大力发展钢结构建筑的新时期。目前，普通钢结构建筑的受力性能和设计已比较成熟，轻型钢结构和普通钢- 混凝土组合结构也处于进一步开发和完善阶段。近年来， 轻钢建筑以其商品化程度高、施工速度快、使用效果好、应用面广、造价低等优势获得了迅猛发展。全国每年约有200万平方米轻钢建筑竣工。在此背景下， 国外轻钢结构生产厂商也纷纷在我国设分公司、制造厂，获得了很大的销售量。而其中 [1]轻型门式刚架的设计建造就大力推动了轻钢结构的发展。 2、相关概念及综述范围 概念:单层轻型门式刚架结构是指以轻型焊接H形钢(等截面或变截面)、热轧H形钢(等截面)或冷弯薄壁型钢等构成的实腹式门式刚架或格构式门式刚架作为主要承重骨架，用冷弯薄壁型钢(槽形、Z形等)做檩条、墙梁;以压型金属板(压型钢板、压型铝板)做屋面、墙面;采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料、岩棉、矿棉、 [2]玻璃棉等作为保温隔热材料并适当设置支撑的一种轻型房屋结构体系。 门式刚架国内外发展状况和发展趋势。门式刚架在国内发展还是刚刚开始，跟国外比起来还是有差距的。比如同等条件下建造门式刚架厂房的用钢量要多于国外的，我国的热轧H型和T型钢的生产方面落后国外，同时在耐候钢和彩钢的开发方面也落后于国外。所以要使门式刚架更好的发展，还要做很多工作。 门式刚架选用钢材截面的比较。门式刚架有两个基本构件——斜梁和柱常采用实腹的H型截面。它和一般的工字型截面相比存在更多的优点。 门式刚架经济优化设计。我国的很多门式刚架厂房用钢量比国外的高，由于设计规范与国外不尽相同，使得我们设计时不能照搬国外的设计软件。因此，采用恰当的、简便易行的优化设计方法，编制相应的结构设计软件，降低我国的门式刚架生产成本，应 [3]当是当前研究的主要课题。在屋顶设计中，若存在多重荷载组合，可有最佳塑性设计。 — 3 — 毕业设计(论文)开题报告 国内的设计规范需要完善，结构计算理论研究也需提高。在设计中存在一些需要解决的问题。如:钢材的选用;经济性;柱脚连接方式选择;加劲肋的设置;抗风柱;屋面体系和围护结构设计等问题。 二、主题部分(阐明有关主题的历史背景、现状和发展方向，以及对这些问题的评述) 1、历史 门式刚架轻型结构体系开始于美国。由于门式刚架轻钢结构具有许多其他结构不具有的优点，同时经济效益好，使其得到了广泛的应用。在初期，这种结构被用于库房等简易房屋。20世纪60年代在国外由于各种彩色钢板和H型钢和冷弯型钢的出现推动了 [4]门式刚架轻钢结构的快速发展。 [5]轻型门式刚架结构在我国的应用大约始于20世纪80年代初期。近十多年来，随着我国钢材产量的增加和焊接H型钢的出现，压型钢板、冷弯薄壁型钢、H型钢的大批量生产，特别是《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS1 02:98 )的颁布实施，轻 [6]型门式刚架结构得到迅速的发展。目前国内每年有上千万平方米的轻钢建筑工程，主要用于轻型的厂房、仓库、体育馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。 2、现状 国外的门式刚架体系已经进入了设计、分析、出图程序化(如大型通用化设计软件包Loseke Building System Software)、构件加工、安装施工、经营管理一体化流程的时代。同时在建造方面也发生了变化。业主不是带图纸委托加工，而是向承包商定购某种轻型钢结构房屋，承包商在规定时间内按业主要求按质建成并交付使用。而且很多公司都有自己的系列，以商品的形式交付使用。门式刚架钢结构体系已经普及到了各个领域内。日本工程界目前正就主刚架在地震力作用时保有水平耐力(即构件达到塑性阶段时的承载力)所需的Ds值的取法(Ds为地震空间结构分维，反映地震空间结构的相似性)，大断面Z型冷弯薄壁型钢檩条及墙梁、高强度螺栓在椭圆孔处的受力状态等几个 [7]方面进行研究。 22现今我国已建成的门式刚架轻钢结构房屋已达800多万m，而且以每年约100万m的速度增加。这是个前所未有的大好机遇，必将带动建筑业产品结构的调整，促进建筑 [8]结构向轻型化、系列化发展。 — 4 — 毕业设计(论文)开题报告 目前国内门式刚架结构优化设计研究好的成绩。研究了门式刚架工业厂房最优柱距 [9]。在优化算法领域取得了较和敏度分析的研究上也已经取得的问题，有了详细的数据 了显著的成果。我国学者采用渐近满应力法，研究开发了门式刚架结构优化设计软件SOA。采用GIG (General Interactive Gradient)一般梯度法，研究了门式刚架在荷载 [10]作用下的优化，与传统设计方法相比，取得了较好的效果。采用离散复合形优化方法，依据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:98)，建立了门式刚架轻型结构离散变量优化的数学模型，在3D3S(V3.0)软件的基础上编制了门式刚架的结构优化程序。使用遗传算法，对门式刚架进行了包括离散和连续变量的截面、形状混合优化的研 [11]究，并与PFCAD系统相结合，形成了一个完整的门式刚架轻型房屋设计与优化系统。 同时国内的设计软件开发也大大提高，逐渐普及自行开发的设计软件。如我国自行 [12]开发的门式刚架轻型房屋设计系统PFCAD、PKPM及同济大学开发的3D3S等软件。 3、发展方向 目前在门式刚架的设计中对结构布局和节点连接关系进行优化设计比较困难，还没 [13]有成熟的方法和理论。在这一方面进行相关的优化是轻型门式刚架设计的发展趋势。 在教育方面，随着工程实践的不断深入，对于单层轻钢厂房的结构计算理论将进 [14]一步得到完善，相关规范规程也将更加的完善。 在门式刚架快速发展的同时，新的结构形式也会出现。门式拱架是在门式刚架在基础上发展起来的。与门式刚架相比较，门式拱架又具有受力合理，用钢量低的优点;同 [15]时，弧形大梁为建筑物的造型提供了更加丰富的变化。同时由冷弯薄壁型钢和薄壁钢 管与混凝土组合而成的新型结构体系既轻钢?混凝土组合结构也将在普通轻型钢结构的基础上得到进一步的发展，其具有轻钢结构的优点，同时由于混凝土的存在而提高了 [16]结构的刚度和稳定性，并增强了结构的防火性能。 4、评述 门式刚架轻钢结构体系发展很快，应用广泛，其技术水平也逐步成熟完善。但我们还应该看到其中的不足。很多设计还不完善，很多设计不够经济，同时施工技术水平落后，近年来一些厂房在施工过程中发生倒塌的事便并不少见，强风造成沿海地区厂房坍塌，屋面掀翻，墙面吹飞，大面积漏水的例子也不少。因此，在设计中应当要考虑国情，考虑经济因素和自然因素等综合因素，引进国外先进施工技术和管理水平，发展符合国情的轻钢结构设计施工理论研究和实践探索。 — 5 — 毕业设计(论文)开题报告 三、总结部分(将全文主题进行扼要总结，提出自己的见解并对进一步的发展方向做出预测) 综上所述,轻钢结构厂房设计,不仅要熟悉结构概念、设计规范,严格按规范设计，运用扎实的力学知识,理顺设计思路,从建筑材料的选择、柱网尺寸的选择、结构平面的布置到刚架的受力分析、主体构件设计、围护结构、支撑、柱脚设计等,每一个细节均需重视。门式刚架的设计要注意对规程的应用，各种设计中存在的问题要注意根据设计实际需要很好的解决。如柱脚连接方式选择;加劲肋的设置;抗风柱设计;屋面体系和围护结构设计等问题，是实际设计中遇到的主要问题，要根据经济性，安全性，美观性进行综合考虑。规范的进一步完善，工程实践的进一步深入都是轻钢结构厂房未来的发展方向。同时轻钢-混凝土组合结构的理论开发和实践尝试也是未来发展的重要方向之一。 四、本毕业设计课题应达到的目的: 毕业设计是完成土木工程专业培养目标所必须的实践性教学环节，是对学生所学基础理论、基本知识等的综合运用，对于培养学生解决实际问题的能力，也有十分重要的作用。通过本毕业设计课题，应达到以下目的: (1)、培养学生综合运用所学基础理论、专业知识和技能(认识实习、和生产实习等)，提高解决工程问题的能力 (2)、熟悉土木工程专业钢结构设计的程序和方法、了解我国有关土木工程建筑的方针和政策，了解工程建设的基本程序;正确使用专业的有关技术规范和标准，了解工程中的某些常用做法。 (3)、针对要解决的问题，学会如何搜集相关资料(论文、图集、工程实例等)，吸取先进的设计方法; (4)、在毕业设计过程中，注意理论联系实际，在结构满足安全可靠和使用要求的基础上，尽量做到经济合理。 — 6 — 毕业设计(论文)开题报告 ,(本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径: 一、工程概况 (一)工程名称:秦皇岛某机械厂钢结构厂房3号生产车间。 (二)建设地点:拟建建筑物位于秦皇岛市郊。 (三)建设规模:总建筑面积约1500平方米，单跨厂房。跨内设有一台起重量为 20t软钩中级工作制(A5)吊车(吊车采用大连重工起重集团DSQD型)。 (四)结构类型:全钢单层单跨轻钢门式刚架结构。 二、设计原始资料 (一)气象条件 1. 常年主导风向:东北-西南风;基本风压、基本雪压查荷载规范。 2. 最大冻土深度:0.55m。 (二)工程地质条件 21. 建筑场地持力层属粉质粘土，地基承载力特征值120 kN/m。 2. 稳定地下水埋深约15.5m，属潜水类型，对混凝土结构不具腐蚀性。 3. 抗震设防烈度6度，设计基本地震加速度值为0.05g，场地类别为?类，设计地震分组:第三组。 4. 地基处理及基础方案:根据场地岩土工程条件和建筑物荷载特点，建议本工程采用天然地基。 三、研究手段及途径 (一)要解决的主要问题 全钢单层双跨轻钢门式刚架建筑设计。根据设计工艺要求，完成建筑尺寸设计，平面图、立面图、剖面图。 全钢单层双跨轻钢门式刚架结构设计。要对全钢单层双跨轻钢门市钢架进行内力分析，构件截面设计计算和节点设计。 轻型屋盖设计。屋盖檩条设计，屋面板选择设计及其他辅助设计(保暖、防水措施)。 (二)设计方案 我国现行《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)采用以概率理论为基础、用分项系数表达的极限状态设计法。设计中考虑结构的承载能力的极限状态和正常使用的极限状 — 7 — 毕业设计(论文)开题报告 态。由于设有吊车，对于直接承受动力荷载的结构，需要相应规范考虑动力系数，计算疲劳和变形。 厂房排架由柱和它支撑的屋架(横梁)组成，是厂房的主要承重体系，是厂房设计的最重要内容。在进行刚性排架的内力分析时，一般需首先求解两端为刚性固定的变截面柱在单位线位移、单位角位移及各种荷载作用下两端的固端弯矩和剪力(相当于支座反力)。求解的方法可以采用变位移法、似柱法、虚功原理等方法。为便于计算也可按相关计算手册的双阶柱的有关公式计算。 通常假定屋架的节点为理想的铰接点，屋架所有的杆件的轴线都在同一个平面内且相交于节点的中心，以及荷载全部作用在节点上(如荷载作用在弦杆的节间，则应将节间弯矩按比例分配在该节间相邻的节点上)。这样，就可利用图解法或数解法来计算屋架杆件的轴心力，但对有节间荷载作用的杆件，尚须考虑节间局部弯矩的影响。 各类吊车梁军应设计强度、稳定性和变形;对于重级工作制吊车梁尚应计算疲劳强度。计算吊车梁的强度、稳定性和变形时，吊车梁一般应按同一跨间内起重量最大的两台吊车来确定(当工艺有特殊要求时，则应按实际情况考虑)。在计算吊车梁及其连接的强度和吊车梁的稳定性时，吊车的竖向荷载应乘以动力系数α(α=1.1)。 包括墙架柱的计算和上层抗风桁架的计算。墙架柱承受风荷载及作用在墙架柱上的墙体自重或平台传来的荷载(当平台梁支承在墙架柱上时)，应按偏心受压构件计算强度和稳定性。抗风桁架承受墙架柱传来的水平风荷载和走道的竖向荷载，计算抗风桁架在水平风荷载作用下时的内力按静定桁架分析。 四、毕业设计应完成的主要内容 (一)建筑设计部分 在分析、研究所给设计任务特点的基础上，结合其实际功能，完成建筑施工图设计，绘制建筑物的平面图、立面图、剖面图和其它节点构造详图。要求合理确定平面柱网尺寸、檐高;满足室内采光、通风要求;立面设计风格大方。 (二)结构设计部分 根据建筑设计方案及原始资料，选择合理的结构体系，布置结构构件，进行结构内力分析，确定构件截面，设计连接节点，绘制结构施工图。 结构内力分析及构件设计:根据现行国家设计规范，计算结构荷载及地震作用;手算完成结构的内力分析，进行刚架的内力组合，完成构件截面及连接节点设计;同时， — 8 — 毕业设计(论文)开题报告 采用工程设计软件计算结构内力及结构构件，并与手算结果进行对比分析。 结构设计说明书包括:结构设计方案论证(柱网布置、支撑设置、刚架主尺寸以及材料选择等);主要承重结构的内力计算及设计;刚架、吊车梁、墙梁、檩条、抗风柱等设计。 五、毕业设计要求 (一)、设计说明 应完整地说明设计方案、设计依据、设计步骤及过程;论述充分，条理清晰，叙述准确，简明扼要;一律采用word文档格式，A4纸打印。 设计说明书应包括下列内容:封面，毕业设计任务书，中英文摘要和关键词，正文目录，正文，参考文献或资料，附录或后记。建筑设计和结构设计的说明书应合在一起装订成册。 (二)、图纸 采用手工和CAD (不少于全部图纸张数的70%)相结合的方法，绘制全套建筑和结构施工图，采用CAD绘制的图纸统一晒制蓝图，按规范装订。设计图纸应符合国家有关制图标准，正确体现设计意图;图面整洁，布置匀称，尺寸标注齐全，字体端正(手绘的图纸)，线型规范。 (1)建筑施工图包括以下内容: 建筑设计说明(包括建筑概况、工程做法、门窗表等) 平面图 立面图 剖面图 其它部分构造详图 (2)结构施工图包括以下内容: 结构设计说明(设计依据、钢结构有关说明) 基础施工图(基础平面和基础详图) 刚架施工图(刚架详图、材料表) 结构布置图(钢柱平面布置、屋面结构、屋面檩条、墙梁布置等) 吊车梁施工图 其它部分连接节点图(如:牛腿、柱与屋架的连接等) — 9 — 毕业设计(论文)开题报告 六、主要参考文献 (一)、建筑设计部分 1 国家标准.房屋建筑制图统一标准(GB/T5000-12001).北京:中国计划出版社，2002 2 国家标准.建筑制图标准(GB/T 50104,2001).北京:中国计划出版社，2002 3 国家标准.建筑结构制图标准(GB/T 50105-2001).北京:中国计划出版社，2002 4 国家标准.建筑设计防火规范(GBJ 16-87). 北京:中国计划出版社，2005 5 标准图集.工程做法(05J909).北京:中国建筑标准设计研究院，2005 6 同济大学、西安建筑科技大学、东南大学、重庆大学合编.房屋建筑学.北京:中国建筑工业出版社，2005 (二)、结构设计部分 1国家标准.建筑结构可靠度设计统一标准(GB50068,2001).北京:中国计划出版社，2002 2 国家标准.建筑结构荷载规范(GB50009,2001).北京:中国计划出版社，2006 3 国家标准.钢结构设计规范(GB50017,2003).北京:中国计划出版社，2003 4 国家标准.建筑地基基础设计规范(GB 50007,2002).北京:中国计划出版社，2002 5 国家标准.建筑抗震设计规范(GB50011-2001). 北京:中国计划出版社，2002 6 陈少蕃，顾强.钢结构().第一版.北京:中国建筑工业出版社，2003 7 陈少蕃.钢结构(下册).第一版.北京:中国建筑工业出版社，2003 8 本书编辑委员会.钢结构计算手册.第三版.北京:中国建筑工业出版社，2004 9 标准图集.工程做法(自重计算)(07G120). 北京:中国建筑标准设计研究院，2006 10北方交通大学勘察设计研究院.门式刚架轻型房屋钢结构(有吊车)附构件详图(04SG518-3).北京:中国建筑标准设计研究院，2004 11国家行业标准. 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CECS102:2002).北京:中国计划出版社，2003 12国家标准.冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB50018-2002).北京:中国计划出版社，2002 13标准图集.钢结构设计制图深度和表示方法(03G102).北京:中国建筑标准设计研究院，2003 14 国家标准 建筑钢结构焊接技术规程(JQJ81-2002).北京:中国建筑工业出版社，2003 — 10 — 毕业设计(论文)开题报告 15 标准图集 压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造图(01J925-1).北京:中国建筑标准设计研究院，2006 16 龚思礼.建筑抗震设计手册(第二版).北京:中国建筑工业出版社，2002 17 梁兴文，史庆轩.土木工程专业毕业设计指导. 北京:科学出版社，2002 2013年 3 月1日~3月15日 开题报告，外文翻译，文献综述(开题报告) 3 月16日~4月1日 完成方案设计 4 月2 日~ 4月20日 完成全部建筑施工图纸 4 月21日~ 5月15日 完成计算书和全部结构施工图纸 5 月 16日 ~ 5月31日 毕业成果汇总、整理、装订 6 月1日 ~ 6 月7日 论文答辩 — 11 — 毕业设计(论文)开题报告 3(本毕业设计(论文)课题工作进度计划: 起 迄 日 期 工 作 内 容 2013年 3 月1 日 ~3月15开题报告，外文翻译，文献综述(开题报告) 日 完成方案设计 3 月 16 日 ~4月完成全部建筑施工图纸 1日 完成计算书和全部结构施工图纸 4 月2 日 ~ 4月20日 毕业成果汇总、整理、装订 4 月21日 ~ 5月15 日 论文答辩 5 月 16日 ~ 5月31日 6 月1日 ~ 6 月7日 所在专业审查意见: 负责人: 年 月 日 — 12 — 毕业设计(论文)开题报告 — 13 —