1、重庆大学本科学生毕业设计（论文）附件 附件B：开题报告附件B：毕业设计（论文）开题报告1、 课题的目的及意义（含国内外的研究现状分析或设计方案比较、选型分析等） 1.1 国内外钢结构的应用和研究现状钢结构是土木工程的主要结构种类之一，它在房屋建筑、地下建筑、桥梁、水工建筑、气柜油罐和容器管道中都得到广泛采用。与其他结构如钢筋混凝土结构、砌体结构、木结构等相比，钢结构具有材料强度高、塑性韧性好、重量轻、材质均匀、工业化程度高、施工周期短、密闭性好等综合优势。钢结构在国外的发展：钢结构建筑在欧美等国家和地区发展较早。18 世纪欧洲革命兴起后, 由于工业上钢铁冶炼技术的发展，钢产量和质量不断提高和改
2、善，钢结构在欧美的应用增长很快，陆续出现了采用钢结构的工业和民用建筑物，不但在数量上日渐增多 ，而且应用范围也不断地扩大，美国、瑞典、日本等国家钢结构建筑用钢量已占钢材产量的30%以上，钢结构建筑面积已占到总建筑面积的40%以上。世界上许多发达国家都非常重视发展钢结构技术，以建造超高层的钢结构摩天大厦及造型优美、功能完善的大跨度公用建筑和高度高、跨度大的钢结构工业厂房, 来显示其经济实力和现代化的建筑技术水平。钢结构在国内的发展：我国钢结构的发展历史比较悠久，早在公元一世纪五六十年代，就成功的建造了一些铁链桥。近代又建造了一些拱桥、跨度较大的铁链桥和一些铁塔。近百年来。在我国各地也出现了少量的
3、工业建筑钢结构和铁路、公路桥梁结构，但这些同欧美等国家和地区相比，差距还是比较大的。新中国成立伊始，百废待兴，当时钢产量很低，每年仅135万吨（2012年已达9.5亿吨以上）。钢结构建设只能依靠苏联经济及技术援助，当时苏联援建156项重型工业工厂，包括冶金、重型机械、飞机汽车等工业。上世纪60年代中后期至70年代是钢结构发展的低潮阶段。这个时候国家各部门刚才需求量增多，但钢产量仍然不多，国家提出节约钢材的政策，当时有人片面理解为不用钢结构，于是钢结构工程数量少了。在文化大革命时期更是一切都停下来了。接下来的20年应当是钢结构发展的兴盛时间，由于钢结构具备一些独特优点，已成为建设工程中的主要结构
4、，特别是钢产量持续上升，在1997年达到了1亿吨，给我们发展钢结构创造了有利条件。1998年我国已能生产轧制H型钢，为钢结构提供了新的钢型系列。近10年是钢结构发展的强盛时期，在全国各地已经建造了许多规模巨大而且结构复杂的钢结构厂房、大跨度钢结构民用建筑及铁路桥梁等，我国的人民大会堂钢屋架，北京和上海等地的体育馆的钢网架，陕西秦始皇兵马佣陈列馆的三铰钢拱架和北京的鸟巢等。其发展之快、范围之广，是空前的，中国也堪称是世界钢结构大国。钢结构建筑的多少，标志着一个国家或一个地区的经济实力和经济发达程度。进入2000年以后，我国国民经济显著增长，国力明显增强，钢产量成为世界大国，在建筑中提出了要“积极
5、、合理地用钢”，从此甩掉了“限制用钢”的束缚，钢结构建筑在经济发达地区逐渐增多。特别是2008年前后，在奥运会的推动下，出现了钢结构建筑热潮，强劲的市场需求，推动钢结构建筑迅猛发展，建成了一大批钢结构场馆、机场、车站和高层建筑，其中，有的钢结构建筑在制作安装技术方面具有世界一流水平，如奥运会国家体育场等建筑。奥运会后，钢结构建筑得到普及和持续发展，钢结构广泛应用到建筑、铁路、桥梁和住宅等方面，各种规模的钢结构企业数以万计，世界先进的钢结构加工设备基本齐全。中国发展钢结构有其优势，也有其不足。我们应充分认识其中的有利条件和应该注意的问题：表1 我国钢结构建筑发展有利条件及注意问题对比表有利条件注
6、意问题市场前景广阔加强政策引导，促进钢结构建筑的可持续发展政策引导和支持加强专业人才的培养及素质的提高钢材供应充足加强行业管理，提高行业整体水平建筑科学技术基本完善加强钢结构建筑上下游企业的配套建设，共同发展加工制作能力强加强钢结构防腐防火的研究应用力度现在的钢结构技术已经比较成熟，在接下来的发展中，对于钢结构建筑，其发展方向主要定位在以下几个方面：高效性能钢材的研发和应用；钢结构建筑设计方法的改进和完善；结构形式的革新；设计计算方法的改进和计算手段的提高；发展轻型钢结构建筑；发展多层和高层钢结构住宅建筑。 钢结构的应用：由于钢结构与用其他材料建造的结构相比，具有许多优点，所以被广泛应用在各个
7、领域。比如：对于多层和高层建筑，因为钢材的抗拉、抗压、抗剪强度高，因而钢结构构件结构断面小、自重轻，采用钢结构承重骨架，可比钢筋混凝土结构减轻自重约1/3以上；对于大跨度及大悬挑结构，结构跨度越大，结构自重在全部荷载中所占的比例就越大，减轻结构自重可以获得明显的经济效果，钢结构材料强度高而结构质量轻，对于大跨度桥梁和大跨度建筑结构特别适合，“鸟巢”和“水立方”就是大跨度钢结构的代表；高耸结构要求具备较强的抗风及抗地震能力，同时也希望有较轻的结构自重，所以也适用于高耸结构。另外，钢结构还应用于轻型结构、可拆移获移动的结构及一些特殊结构。在工业厂房建筑中，常设有起重吨位很大或作业时间十分繁忙的吊车
8、，有些车间的高度也特别大或温度特别高。由于钢结构的材料具有较高的强度，良好的塑性和韧性，这对工业厂房也是特别适合的，可采用钢吊车梁、钢屋架及钢柱等钢构件以至采用全钢结构。近年来，随着钢网架结构的广泛应用，一般的工业厂房也采用了钢网架结构。我国已建成了诸如武汉钢铁公司厂房、宝山钢铁公司一期工程厂房、一汽大众汽车公司厂房等一大批工业厂房建筑。 钢结构厂房：钢结构的厂房主要是指主要的承重构件是由钢材组成的。包括钢柱子，钢梁，钢结构基础，钢屋架，钢屋盖等。近年来，随着我国钢铁产量的大幅度增加，用于建筑市场的各种型钢无论从产量、品种性能上都得到很大的发展，钢结构厂房因其施工速度快、承载力高、整体刚度和抗
9、震性能好，在工业厂房设计中逐渐代替了笨重的钢筋混凝土结构而得到了普遍应用，具体还可以分轻型和重型钢结构厂房。重型钢结构厂房：例如炼钢车间、轧钢车间、大型冶炼车间等，这类厂房因其车间内设有大吨位吊车，厂房受较大的动力作用，所以耗钢量大；另一类厂房为轻型钢结构厂房：这类厂房多采用门式刚架结构，屋面及墙面多采用压型钢板复合板材，由于其自重轻，用钢量低，施工速度快，在工业及民用建筑中得到了广泛的应。尽管钢结构厂房有很多优点，但作为一种材料，它也有很多缺点，例如防火性能差、易锈蚀等，所以在做钢结构厂房设计时应根据其特点注意以下几个方面的问题：（1） 温度伸缩缝。温度变化将引起钢结构厂房变形，使结构产生温
10、度应力，其大小与柱子刚度、吊车轨顶标高和温差有关。当厂房平面尺度很大时，为避免产生过大的温度力，应在厂房横向或纵向设置温度缝，将平面尺寸很大的厂房分成若干温度区段。（2） 支撑系统设置。为了保证钢结构厂房的空间工作，提高其整体刚度，承受和传递纵向水平力，防止杆件产生过大的变形，避免压杆失稳，以及保证结构的整体稳定性，应根据厂房结构的形式，车间吊车的设置，振动设备以及厂房的跨度、高度，温度区段的长度等情况布置可靠的支撑系统。（3） 钢结构厂房的防锈蚀。钢结构表面未加保护而暴露在大气中就会锈蚀，当钢结构厂房空气中有侵蚀性介质或钢构件处在潮湿环境中, 钢结构厂房锈蚀就会更加明显和严重。钢结构的锈蚀不
11、仅使构件截面厚度减薄, 而且还会在构件表层产生局部锈坑，当结构构件受力时将引起应力集中现象，使结构过早破坏，因此对钢结构厂房防锈蚀问题应予以足够地重视。（4） 隔热和防火设计。钢材受热在100以上时，随着温度的升高，钢材的抗拉强度降低，塑性增大；温度在250左右时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性却降低，出现蓝脆现象；当温度超过250时钢材出现徐变现象；当温度达500时，钢材强度降至很低，以致钢结构塌落。（5） 抗震设计。虽然钢结构具有良好的抗震性能，但是如果设计不合理，当厂房遭受较大地震作用时，也会造成严重破坏，所以必须按抗震设计规范规定采用必要抗震构造措施，确保钢结构厂房在地震发生时安全可靠。
12、通过上述分析可以发现，同混凝土结构和砌体结构相比，钢结构具有无可比拟的优势，发展钢结构建筑符合国际发展潮流的要求，也符合我国的国策和可持续发展的要求。而且，发展钢结构建筑的各种条件基本都已具备，只要我们继续努力，克服前进道路上的各种困难，努力开拓和进取，我国钢结构建筑一定会有突飞猛进的发展。1.2 课题的目的毕业设计是大学本科教学的一个重要环节，是在完成学校所有规定的基础课、专业基础课和专业课后进行的，培养学生综合运用所学的基础知识和专业知识能力的重要环节，是培养学生独立分析问题和解决问题的能力的重要过程。本次设计选题是德阳二重钢结构厂房设计，为单跨重型全钢结构厂房，采用全钢结构排架体系。进行
13、此次毕业设计，可以锻炼我们以下几个方面：（1）培养综合运用所学理论知识和专业技能，分析解决一般土建工程设计等实际问题的能力。熟悉工程设计工作的一般步骤、方法。（2）培养深入细致调查研究，理论联系实际，从经济、技术的观点全面分析和解决问题的方法及阐述自己的观点能力。（3）掌握土木工程专业设计的基本程序和方法，了解我国有关的建设方针和政策，正确使用专业的有关技术规范和规定。（4）培养调查研究、综合分析思考、综合分析思考的能力，以及查阅技术文献、资料、和手册、拟定设计方案、计算、绘图能力，熟练掌握计算机软件如Microsoft Office中的Word、Excel，绘图软件中的AutoCAD和天正，
14、结构计算的PKPM等软件，编写设计说明书并顺利完成毕业答辩。1.3 课题的意义钢结构因其轻质高强、抗震性能好、工业化程度高、绿色环保等特点，广泛应用于建筑领域。随着我国经济不断发展、钢产量迅速增加、新技术新材料的不断出现，为钢结构的快速发展奠定了物质和技术基础，钢结构的发展空间和潜力巨大。由于受钢产量及资金所限，我国长期实行的是限制钢结构使用的政策，这造成了钢结构设计人员缺乏、人员素质偏低的状况。钢结构较早应用于重型钢结构单层厂房，对于拥有大吨位吊车的厂房，钢结构是唯一选择，这是其他结构形式的建筑无法比拟的。因此，只要条件足够，它理应在一定程度上收到大规模的推广。通过重型钢结构单层厂房的毕业设
15、计，进一步了解和掌握钢结构设计、制作、安装等方面的知识，对自己日后的发展以及适应建筑市场的需求具有积极的意义。钢结构建筑作为21世纪的绿色建筑之一必将成为我国建筑业的一个发展趋势。1.4主要参考文献 1 GB/T501052010，建筑结构制图标准S.2 GB50092012，建筑结构荷载规范S.3 GB500172003，钢结构设计规范S.4 GB500112010，建筑抗震设计规范S.5 GB500102010，混凝土结构设计规范S.6 GB500072011，建筑地基基础设计规范S.7 钢结构设计手册编辑委员会. 钢结构设计手册M. 北京：中国建筑工业出版社出版，2004.8 国振喜.
16、实用建筑结构静力计算手册M. 北京：机械工业出版社，2009.9 建筑结构构造资料集编委会. 建筑结构构造资料集（上、下册）M. 北京：中国建筑工业出版社出版，2007.10 崔佳. 钢结构基本原理M. 北京：中国建筑工业出版社，2008.11 崔佳. 建筑钢结构设计M. 北京：中国建筑工业出版社，2009.12 GB50018-2002，冷弯薄壁型钢结构技术规程S.13 GB50205-2001，钢结构施工质量验收规范S. 14 吴德安. 混凝土结构计算手册M. 北京：中国建筑工业出版社出版，2002.15 刘伟. 我国钢结构建筑的发展概况及趋势J. 吉林建筑工程学院学报，2008,25（2
17、）：27-3216 闫桂森. 设计钢结构厂房应注意的问题J. 山西建筑，2008,34（5）：108-1092、课题任务、重点研究内容、实现途径2.1课题任务该设计为德阳二重钢结构厂房。厂房为单跨重型全钢结构，纵向尺寸为360米，横向尺寸为30米，柱距为24米，要求采用全钢结构排架体系。工程所在地经勘测为软土地基。吊车布置为1000250KN桥式吊车2台，630250KN桥式吊车2台。轨顶标高 10.0m，沿厂房纵向运行。设计任务包含建筑、结构两部分：建筑设计包括建筑总平面图布置、立面布置、剖面图、建筑材料、采光、排水方式设计、节点大样图绘制等内容；结构设计包括结构体系的选择、结构布置、结构计
18、算内容（手算、电算复核）、施工图绘制等。2.2重点研究内容 建筑部分：完成厂房平面布置，绘制总平面图，平面图，立面图，剖面图及屋面排水设计。结构部分：本次结构部分设计的主要内容是生产区。该区结构采用全钢结构排架体系，其设计包括结构布置以及各类基本构件和连接的设计。结构布置包括柱网布置、屋面构件布置、支撑布置、墙架布置、吊车梁系统布置等。构件和连接的设计主要包含屋面系统（屋面纵向小梁、横向小梁、蜂窝檩条、天窗架、屋架、托架、拉条、天沟等构件及连接）、支撑系统（柱间支撑、屋面支撑、屋面及墙面隅撑、柱顶压杆等构件及连接）、吊车梁系统（吊车梁、制动梁、辅助桁架等构件及连接）、墙皮系统（墙面檩条、雨蓬梁
19、、抗风柱、墙面拉条构件及连接）、柱子系统（横向框架的内力计算和组合、柱子、人孔、肩梁、柱脚及相关连接）的设计。2.3实现途径通过上学期对钢结构基本原理、建筑钢结构设计两册书本的学习以及阅读钢结构设计的相关书籍，按照设计任务书规定，运用大学学习的相关理论知识，确定结构方案。在老师的指导下，借鉴优秀范例，参考钢结构设计规范、冷弯薄壁型钢结构技术规范、建筑抗震设计规范、建筑结构荷载规范及钢结构施工质量验收规范等规范相关条文，进行荷载和内力分析，对结构构件、节点进行设计并验算；然后运用结构计算软件比如PKPM等对手算结果进行分析复核；最后使用AUTOCAD绘图软件和手绘完成建筑、结构施工图的绘制。3、
20、进度计划序号起止周次工 作 内 容1第1周确定建筑方案，确定建筑平面，立面及剖面形式。2第2周进行结构布置。3第3周第5周结构设计（手算）：包括纵向小梁、横向小梁、蜂窝檩条、吊车梁、制动梁、钢柱等构件、节点设计及变形验算。4第5周电算复核：用PKPM计算程序对横向框架进行电算复核，并与手算结果进行对比。5第6周第7周绘制结构布置图。6第7周第9周绘制施工详图。7第10周第11周深入建筑方案，细化初步设计，为结构设计提供必要条件；绘制建筑施工图。8第12周计算书及资料整理。学生签名： 2012 年 3 月 28日4、指导教师意见指导教师签名： 说明：1、开题报告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书，在教师的指导下由学生独立撰写，在毕业设计（论文）开始后两周内完成。2、本页不够，请加页。B7
