1、 毕业设计 （ 论文 ）开题报告题 目 迈维尔胶管有限公司轻型门式刚架厂房设计 专 业 土木工程 班 级 土木 092 学 生 尤然 指导教师 张俊发 郭宏超 孙永振 2013 年一、 毕业设计(论文)课题来源、类型课题来源：来自生产实践 类型：工程设计 二、 选题的目的及意义 本课题是设计咸阳迈维尔胶管有限公司轻型门式刚架厂房，选定采用门式刚架结构形式。本次设计培养我正确的设计思路、严谨的设计态度、掌握基本的设计方法（结合 PKPM 钢结构设计软件及力学求解器的学习） ，会使用各种现行规范标准，通过实际设计操作可以更好地贯彻、理解和应用各种规范标准，力求设计既经济又合理；通过解决具有一定复杂
2、程度的实际制造问题，可以更好的理解设计的合理性，应综合考虑各种因素对整个结构生产安装的后续影响。通过完成本次设计，了解我国钢结构厂房的发展现状、发展水平以及发展方向。熟悉有关钢结构设计的规范，并熟练掌握各种规范和文献的查询方法。将在大学期间所学的专业理论知识进行归纳总结，并应用到实际的工程问题的处理中，为日后在学习、工作中打下坚实的基础。三、 本课题在国内外的研究状况及发展趋势3.1 文献综述（相关课题国内外研究的现状）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
3、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门式刚架轻钢结构的快速发展。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。3.2 国内外研究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
4、 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。现今我国已建成的门式刚架轻钢结构房屋已达8
5、00 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。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 6。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 7。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(CEC
6、S 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。3.3 发展趋势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
7、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。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。 四、 本课题主要研究内容本设计为轻型钢结构厂房，采用轻型门式刚
8、架体系，轻型钢结构建筑质量轻，强度高，跨度大，钢结构建筑施工工期短，相应降低投资成本，经济实惠。它在我国有着较为广泛的应用前景。轻型钢结构的屋面荷载较轻，因而杆件截面较小、较薄。它除具有普通钢结构的自重较轻、材质均匀、应力计算准确可靠、加工制造简单、工业化程度高、运输安装方便等特点外，一般还具有取材方便、用料较省、自重更轻等优点。五、 完成论文的条件和拟采用的研究手段（途径）5.1 建筑设计部分 1建筑方案设计与初步设计：根据使用功能及条件，确定建筑方案，进行初步设计，绘出平、立、剖面草图，经指导老师修改后进行下一步设计。 2建筑施工图设计：在初步设计基础上，绘制建筑施工图。设计深度应满足施工
9、、安装及预算要求，图面应详尽表现建筑物的各有关部分。内容包括：平面图、剖面图、立面图、屋顶平面图、建筑构造详图（檐口和屋脊构造详图） 、建筑用料说明表和总 说 明 。 3写建筑设计说明书：主要内容包括工程概况及设计依据和设计原则；总平面设计、平面设计、交通部分设计、立面设计、剖面设计和构造设计等的设计意图及方案说明；建筑规模及经济技术指标等。围护结构采用双层彩色压型钢板内填保温材料，可以是工厂复合板，也可以是现场复合板，自选。 5.2 上部结构设计部分 1确定上部结构方案，进行结构布置；确定各构件定位尺寸；绘制结构布置草图，为结构计算提供依据。 2基础方案：分析地基条件，确定基础形式；进行基础
10、平面布置，确定基础埋深。 3结构计算：选取一榀横向门式刚架进行设计（手算） ；验算在地震荷载作用下，结构的层间位移和内力分析，并进行刚架梁、柱的内力组合；完成构件截面及连接节点设计；同时采用工程设计软件计算结构内力及设计结构构件，并与手算结果进行对比分析。 4绘制结构施工图：要求图纸应符合规范规定，应有手绘铅笔图和计算机绘图。内容包括（1）结构平面布置图；（2）吊车梁平面布置图；（3）屋面结构布置图；（4）墙面结构布置图；（5）门式刚架及节点详图；(6)吊车梁施工图；(7)结构设计统一说明。 5结构说明书和计算书：包括结构设计提纲；选用结构方案的理由和设计依据；全部结构计算书。5.3 地基基础
11、部分 1. 确定基础设计方案和平面布置； 2. 基础计算，分别选取一根中柱和角柱进行基础计算（手算） ； 3. 绘制基础施工详图，要求用计算机（CAD 软件）绘制 2 号图纸 1 张。按建筑结构制图标准GB/T 50105-2010 的规定绘制。具体内容：（1）基础平面布置图；（2）地基处理及基础配筋图；（3）地基基础设计说明。4. 设计说明书和计算书。内容应包括：地基基础方案设计计算、基础配筋计算等。六、 本课题进度安排、各阶段预期达到的目标月 日 周次 任 务 阶 段 名 称 及 详 细 项 目 各 阶 段 预 期 到 达 的 目标251 1毕业设计动员、参观、查阅相关文献及准备资料并编写
12、文献综述报告及毕业设计外文翻译报告通过收集资料对轻型门式钢结构厂房有了进一步的认识，对本次课设有了总体的了415 23进行建筑方案初步设计，绘出平、立、剖面草图，经指导老师修改后进行下一步设计掌握设计的方向、基本内容。233344451829 45 绘建筑施工图，编建筑说明书 按方案完成建筑施工图。月 日 周次 任 务 阶 段 名 称 及 详 细 项 目 各 阶 段 预 期 到 达 的 目标15 6确定结构方案，结构布置，绘布置草图上部结构计算812 7上部结构手算1519 8上部结构手算2226 9 PKPM 建模计算通过手算、计算机等方式完成上部结构计算。293 10确定基础方案绘结构施工
13、图（包括手绘及机绘）617 1112 绘结构施工图（包括手绘及机绘）根据上部结构计算结果进行结构施工图的绘制。2024 13 绘结构施工图（包括手绘及机绘）271 14 指导老师评阅设计图纸，并修改图纸 完善设计。37 15 编写设计说明书 为本次设计做说明。55-66661014 16 指导老师评阅设计说明书，并修改 完善设计说明书。月 日 周次 任 务 阶 段 名 称 及 详 细 项 目 各 阶 段 预 期 到 达 的 目标1721 17 论文评阅，准备答辩提纲，答辩 答辩。七、 主要参考文献（至少 3 篇英文文献）1 中华人民共和国国家标准混凝土结构设计规范（GB 50010-2002）
14、S北京:中国建筑工业出版社，20022 包世华新编高层建筑结构 (第二版)M北京:中国水利水电出版社，知识产权版社,20053 Daniel P. Abrams.Structural Engineering Research at the Mid-America Earthquake Center,Hanson Engineers Professor of Civil and Environmental Engineering,University of Illinois at Urbana-ChampaignJ，Structures 20014 夏志斌等.钢结构-原理与设计M.北京：中国建筑
15、工业出版社，2004 年 7 月:469-4715 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）:2-47 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）:24-258 苑辉.钢结构设计 M.北京：中国计划出版社，2006 年 8 月：253-2659 GB 50017-2003， 钢结构设计规范S.北京：中国计划出版社，200310 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）:37-3811 赵熙元等。 建筑
16、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：98-11312 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）:101-10413 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）:21-2514 G.Gasiak*,R.Pawliczek .Application of an energy model for fatigue life prediction of construction steels under bending,torsion and synchronous bending
17、and torsionJ,International Joumal of Fatigue25 2003,P.1339-134615 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）:54-5616 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）:31-3217 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）:54-5518 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，200319 E. J. OBrien , A. S. Dixon .Optimal Plastic Design of Pitched Roof Frames for Multiple LoadingJ.Computers & Structures Vol 64,No.1-4 1997.P.737-740八、 指导教师意见对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日九、 所在专业审查意见负责人： 年 月 日
