门式钢架结构开题报告.doc

一、本课题设计（研究）的目的：任务下发,我的毕业设计题目是30m双跨（柱距7.5m）门式刚架单层厂房设计，这种结构实际很常见，运用比较广，以前做过工业厂房的课程设计，但理解还不够深刻，这次毕业设计给我提供了这一样一个平台让我能更进一步了解厂房的设计思路，方法，技巧等作为一个土木工程专业毕业的本科生，毕业设计是大学阶段尤为重要的一个环节，它是对我们大学阶段所学知识的一次综合运用，不但使我们各方面的知识系统化，而且使所学知识实践化通过毕业设计，要求我们了解并且掌握建筑设计的全过程，培养我们独立分析解决实际问题的能力及创新能力，并锻炼我们调查研究，收集资料查阅资料及阅读中、外文文献的能力，使我们能受到类似与工程师的基本训练可是在学习的过程中，我们只是分散地、零星地、按部就班地学习了各门课程的基本知识点，所掌握的知识和技术基本上是零散无章的，没有综合的建筑思想，也没有成熟的建筑知识的框架，难以做到举一反三，把握整体而建筑专业对整体性和综合性的要求颇高，因此，在毕业之前，我们急需一个机会和平台来整合消化四年来的专业积累，把零散的知识融合成一种文化和素质而毕业设计刚好给我们提供了这样一个平台，能让我们在全面温习四年所学的基础上，将其融会贯通，并通过查阅建筑规范以及相关的资料，对我们的专业知识进行补充和调整，提高我们的综合素质和工作能力。

二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：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、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轻钢结构的主要特点：1、 产品新颖别致，时代感强，具有系列化、标准化、工厂化现代生产规模，从围护结构到承重结构都可形成系列2、 工期短，5000m ～lO000m~的单层房屋从签订合同到建成一般只斋3十月左右，可以壤短工期，早日投入使用，加快投资回收3、 内部空旷，结构新颖在商业建筑中可减步吊顶等装修造价，还能满足大跨度的要求4、 重量轻，门式刚架轻钢结构的 重量是混凝土结构的1／8~1／10，是普通钢结构的1／2~1／3．因而可降低地基基础造价，减少地震作用的影响5、 造价合理，综合经济效益好，在综合造价上可以与钢筋混凝土基本持平6、 容易拆迁现状：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方面进行研究我国门式刚架结构体系起步较晚，是在引进国外相关材料和软件的基础上发展起来的早在20世纪60年代初，我国就对由焊接的工字形截面组成的门式刚架轻型结构进行了研究试验，主要是刚架的塑性设计，并应用于试点工程中但是，由于我国多年来一直从节约钢材和资金的角度出发，对建筑钢结构采取限制使用的政策，因此，门式刚架结构体系未得到长足的发展，无论是设计水平，还是施工水平，与国外相比，都有较大的差距目前国内门式刚架结构优化设计研究领域取得了较好的成绩研究了门式刚架工业厂房最优柱距的问题，有了详细的数据在优化算法和敏度分析的研究上也已经取得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等软件发展：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；同时，弧形大梁为建筑物的造型提供了更加丰富的变化[15]。

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结构的刚度和稳定性，并增强了结构的防火性能现今我国已建成的门式刚架轻钢结构房屋已达800多万㎡，而且以每年约100万㎡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，促进建筑结构向轻型化、系列化发展总结：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、设计（研究）进度计划：毕业设计任务起止日期：2012年3月5日到2012年6月15日，具体进度计划安排如下： 收集整理设计所需资料文件1周1、 开题报告编写0.5周2、 外文翻译0.5周3、 建筑方案设计及方案图绘制2周4、 建筑施工图设计、绘制2周5、 结构选型及平面布置0.5周6、 框架结构及自选构件设计计算3.5周7、 绘制结构施工图2.5周8、 整理打印计算书、说明书0.5周9、 结构电算3周10、 毕业答辩1周五、参考文献：[1] 贾德成.门式刚架轻型钢结构工业厂房基础设计与研究[J].辽宁师专学报.2006，8（1）:54-55[2] CESCS102 :2002 ，《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》[S].北京：中国计划出版社，2003[3] E. J. O’Brien , A. S. Dixon .Optimal Plastic Design of Pitched Roof Frames for Multiple Loading[J].Computers & Structures Vol 64,No.1-4 1997.P.737-740[4] 夏志斌 等.《钢结构-原理与设计》[M].北京：中国建筑工业出版社，2004年7月:469-471[5] 弓晓芸.轻钢结构建筑的应用及发展[J].工业建筑，2002，30（4）[6] 李一凡，刘福胜,孙勇.门式刚架轻型结构房屋的发展现状[J].钢结构.2006,21（2）:2-4[7] 何文波，扬洪杰,常虹.单层轻型门式刚架结构设计要点[J].钢结构.2005,33（5）:24-25[8] 苑辉.钢结构设计 [M].北京：中国计划出版社，2006年8月：253-265[9] GB 50017-2003，《钢结构设计规范》[S].北京：中国计划出版社，2003[10] 韩久远，袁旭东. 门式刚架在设计施工中应注意的问题[J].钢结构.2003,18（3）:37-38[11] 赵熙元 等。

《建筑结构设计资料集钢结构分册》[M].北京：中国建筑工业出版社，2007年3月：98-113[12] 殷小宇.轻型门式刚架设计的若干问题[J].南通职业大学学报.2006年9月,20（3）:101-104[13] 黄凯旋，黄顺良.门式轻钢结构现状与设计探讨[J].化工设计.2000,10（6）:21-25[14] G.Gasiak*,R.Pawliczek .Application of an energy model for fatigue life prediction of construction steels under bending,torsion and synchronous bending and torsion[J],International Joumal of Fatigue25 2003,P.1339-1346[15] 秦连，施飞.门式拱架轻型房屋钢结构及其应用[J].钢结构.2005,20（3）:54-56[16] 张利永，方岚.轻型钢结构厂房设计要点[J].浙江水利水电专科学校学报.2006,17（2）:31-32指导教师意见签名： 年 月 日教研室（学术小组）意见教研室主任（学术小组长）（签章）：年 月 日 。