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1、某办公楼钢框架结构开题报告 开题报告 设计题目：某四层钢框架办公楼结构及制造 工艺设计 学生姓名： 学院名称： 专业名称： 班级名称： 学 号： 指导老师： 老师职称: 学 历： 2010年 X 月 X日 、课题论证 1.1课题探讨的目的与意义 建筑是人类最早的生产活动之一，是在肯定的历史条件下，随着社会生产力发展而形成发展的。由于经济的发展、土地的削减，现代建筑趋向于多高层建筑，而砌体结构存在自重大、砌筑工作相当繁重、抗拉抗弯性能低、粘土砖用量很大，往往占用农田，影响农业生产等缺点，现代建筑多采纳框架结构、框剪结构、框筒结构等结构体系。而框架结构是多高层建筑的一种主要结构形式。框架结构有钢筋
2、混凝土框架和钢框架，而随着我国建筑业的快速发展，建筑设计理念的不断更新，钢框架结构建筑体系作为一种新型的产业体系集合了房地产业、建筑业、冶金业正在华夏大地快速崛起。钢框架结构由于其抗震性能好、建筑自重轻、房屋利用率高、工业化程度高、施工周期短、绿色环保、科技含量高适用范围广等特点，成为当今应用最为广泛的结构之一。大力发展和主动推广能抗震抗灾的适用建筑，对于我国国民抵挡自然灾难、保障生命平安具有重要的现实意义。 多层钢框架结构虽然已经特别流行，但是结构的合理与否照旧影响着用户的满足度及开发商的经济效益。不断地优化，在两者之间取得一个平衡是我们结构设计工作者的追求目标。此次设计的任务是对吉林省某四
3、层钢框架办公楼结构及制造工艺设计，设计过程中会涉及到结构力学、材料力学、钢结构设计原理、多层建筑钢结构设计、钢结构焊接制造及安装、钢结构涂装等高校所学的专业学问，通过本次设计有利于使所学的学问系统化，提高我们对学问的综合应用实力，使我能够在指导老师的指导下，比较独立地完成办公楼的设计，可以熟识相关的设计规范、手册、标准图集，驾驭AutoCAD、Office、PKPM等办公软件技术，为将来走向工作岗位打下坚实的基础。毕业设计是我们在毕业前最终的学习和综合训练的实践性学习环节，是深化、拓宽、综合学习的重要过程，是学习、探讨与实践成果的全面总结；是学生综合素养与实践实力培育效果的全面检验。所以我们都
4、应当仔细完成自己的毕业设计，使自己成为社会所须要的人才。1.2文献综述（相关课题国内外探讨的现状） 1.2.1 国内钢结构发呈现状 我国建筑工程领域中已经出现了产品结构新的调整，钢结构以其自身的优越性，正在工程中得到越来越广泛的、合理的应用6。目前钢框架在我国的应用还不多。随着我国钢材产量的快速增加，品种增多，钢结构设计和施工技术的不断提高，钢框架的运用将有良好的的前景11。多层框架一般层数不超过10层，否则宜按高层建筑考虑。多层框架钢结构应依据生产工艺的特点，实行相应的措施，以满意GBJ16-87建筑设计防火规范5。近几年，钢结构建筑相比于砖混结构建筑在环保、节能、高效、工厂化生产等方面具有
5、明显优势。深圳高 325米的地王大厦、上海浦东高421米的金茂大厦、北京的京广中心等大型建筑都采纳了钢结构，北京、上海、山东等省市已起先进行钢结构住宅试点，其中，北京金宸公寓已被列为建设部住宅钢结构体系示范工程。高层钢结构建筑屡见不鲜。人们预料21世纪是金属结构的世纪，钢结构将成为新建筑时代的脊梁。人类自 17世纪70年头起先运用生铁，19世纪初起先运用熟铁建立桥梁和房屋，钢结构发展的历史要比钢筋混凝土结构发展的历史悠久，它的生命力也是越来越强。在美国，低层建筑如两层楼以下的非居住型建筑市场已有70以上是建筑金属制品；而在我国早期多层钢结构只见于个别工业厂房的一部分，在民用建筑中仍旧为空白。我
6、国二十世纪初建立的松花江钢桁桥、黄河大桥、上海国际饭店等就采纳了钢结构；新中国成立后，我国钢结构建筑发展速度进一步加快。如2008年奥运场馆国家大剧院、鸟巢、水立方等；随着2010年上海世博会的到来，钢结构场馆的建设更是达到了一个空前的高度。全国上百个大小机场都将设计采纳钢结构，以加快建设速度和增大空间。我国多层民用钢结构房屋才仅仅出现十几年，仍处在初期阶段，但是各地接连建立了数百万平方米的多层钢结构民用房屋，取得了显著地成果。如中国工商银行总行营业办公楼、北京市亦庄青年公寓、北京金宸公寓、上海现代集团在新疆库尔勒建立的8层钢结构住宅、天津市丽苑小区11层钢结构住宅、杭州天成6层钢结构综合楼、
7、山东莱钢钢结构住宅小区、山东建筑工程学院土木馆、长沙远大集成住宅楼、河北唐山的几幢35层钢结构住宅、福建师高校生公寓、武汉国际会展中心、四川攀枝花市迎宾苑小区钢结构住宅等等。目前，国内高层钢结构钢材几乎都从国外进口，工程总承包由国外担当，制造和安装则由国内廉价劳动力承包，这种局面应从速扭转，因为这与我国产钢大国的地位很不相称。大跨度钢结构钢材不象高层钢结构那样突出，但设计方案（包括建筑和结构）常常国外中标，这种局面与中心强调建立我们自己的科技创新体系的号召相距甚远，应当引起我国建筑界的关注，是水平低还是其它缘由，值得我们深思。 1.2.2 国外钢结构发呈现状 发达的欧美国家，钢结构早在30年头
8、就快速发展，他们工效比我们高，他们的工人收入在钢结构行业是我国工人收入的40倍。美国金属建筑的主要市场分布：工业（生产用厂房、仓库及协助设施等）、商业（商场、旅馆、展览馆、医院、办公大楼等）、社区（私有及公有社区活动中心及建筑如学校、体育馆、图书馆 、教堂等）、综合等方面，分别占到46%、31%、14%和9%的份额。在美国，低层建筑中采纳钢结构还是很普遍的。美国钢结构学会和金属房屋制造协会（AISC 和MBMA）联合编制了低层建筑的设计指南。所谓低层建筑是指层凹凸于18m，层数不超过5层的工业厂房、仓库、办公室及其他的办公和社区建筑等，其中两层以下的非居住用楼房建筑占70%。 从美国、日本、欧
9、洲一些发达国家的阅历看，建筑业即将成为钢材应用的主要市场。而目前我国与之相比还有差距。因此我国的高层建筑钢材到目前为止还都从国外进口，特殊是大于50mm 的厚钢板，国产产品的Z向性能尚达不到要求。国外不仅钢板厚度较大，而且可以满意各种性能要求。如日本已经能够生产的100mm的厚钢板，具有以下类型： 、有高强度低预热型（以前预热75，现在预热50）的厚钢板590N/mm2级（HT590级）；、抗地震的厚钢板，主要有低屈服比高强度钢材（HT590HT780级）和低屈服点钢板，这种钢材日本重点生产，用于次要结构上，当地震时这种材料先屈服，保证主要 结构削减地震损失； 、防火厚钢板。有400N/mm2
10、及490N/mm2，当其在600 时屈服强度还能达到常温下的2/3； 、装饰用的奥氏体不锈钢板及铁素体不锈钢板（沿海用，优于前者 ）。1.3采纳的设计方案（基本理论）与技术路途 1.3.1 设计基本理论 依据现行国家相关钢结构技术规范、规程与标准,采纳以概率论为基础的极限状态设计法,按分项系数的设计表达式进行计算（对疲惫强度计算除外）；各种承重结构按承载力极限状态和正常运用极限状态的原则设计；在设计过程中,应依据钢结构破坏可能产生的后果采纳不同平安等级，并在荷载效应计算中分别采纳不同的系数；结构件或连接按承载力极限状态设计时，一般按运用条件采纳荷载效应的基本组合；钢结构构件按正常运用极限状态验
11、算变形,应考虑短期效应组合等级。从产品焊接结构生产的要求入手，包括技术要求、经济要求、劳动爱护、平安卫生、明确焊接结构生产的规模和方式。确定工艺方案时，应即保证钢结构质量，同时也应合理考虑生产周期、成本和环境爱护。1.3.2 技术路途 采纳框架结构近似计算法：求竖向荷载作用下的内力用“弯矩安排法”；求水平荷载作用下的内力时，用“D值法”等。求水平地震作用的时候采纳“底部剪力法”； 结合所学过的学问、通过查阅参考资料初步设计，再交指导老师审查，审查通过后，利用AutoCAD 、和手工完成绘图，利用Excel、word等完成设计说明书及其他内容的编写。结构部分计算的也许步骤如下： 1)、结构布置
12、2)、确定计算模型 3）、初估梁柱截面尺寸 4)、荷载计算 5)、水平地震作用的侧移验算 6)、风荷载作用下的侧移验算 7)、水平地震作用下横向框架的内力计算 8)、竖向荷载作用下框架的内力计算 9)、楼板的配筋计算 10)、楼梯设计计算 11)、基础的设计及配筋计算 12)、用PKPM对各计算项目进行验算 13)、绘制钢框架施工图，包括梁柱组合图、节点图、零件图、拼装图及材料表等 14)、编写计算说明书和制造工艺过程说明 1.4可能存在的问题 1.4.1 变形缝设置 高层民用建筑钢结构技术规程上“高层建筑钢结构不宜设置伸缩缝。当必需设置时，抗震设防的结构伸缩应满意防震缝要求”。本次设计的办公
13、楼尺寸为20m36m，较小，可以不设置变形缝，但考虑得到工程地点在是在温差较大的东北地区，进行温度应力的验算后再做确定。 1.4.2结构设计 框架结构是柔性结构，有水平位移，房屋的总水平位移越大，人的感觉越不舒适，而层间位移会影响建筑物的装修和隔墙开裂，因而对这两种水平位移进行限，这样在设计中要增大房屋的抗侧刚度。 1.4.3 内力计算 结构形式不规格，受力困难，超静定次数多，不管用分层法、反弯点法还是“D”值法都有很大的难度。本设计采“D”值法用手算，将用结构力学求解器进行验算。1.4.4 地震振型分析 地震分析时，由于高度少于60米， 采纳底部剪切法，但是计算阅历不足，在重力荷载代表值等计
14、算时有可能存在误差。设计将用PKPM进行验算。确保抗震设防的牢靠性。 1.5参考文献 1 沈祖严.刚架设计中的若干问题J.工程与科技.2002.第26期：第64页. 2 靳百川.连续檩条搭接长度的计算问题J.钢结构.2006.第6期:第125页 3 冯烟霞，高欣.轻型钢结构制造安装手册MJG144-2002.北京:中国建材工业出版社.2002 4ZHANG Xunan,Wang Dong,Jiang Jiesheng; The Controlling Mechanismandthe Controlling Effectiveness of Passive Mega-sub-controlled
15、 Frame Subjected to Random Wind LoadsJ. M;Journal of Sound and Vibration; 2005年 5LIAN Yeda,Zhang Xunan,Sheldon Cherry; Damping Charac-teristics of Friction Damped Braced Frame and Its Effective-ness in the Mega-sub Controlled Structure SystemJ. M;Earth-quake Engineering and Engineering Vibration; 20
16、07年 6 孙洪梅,王立久,曹明莉. 高铝水泥耐火混凝土火灾高温后强度及耐久性试验探讨J工业建筑, 2003,(09) 7 蒋首超,李国强,叶绮玲. 火灾下钢框架结构非线性反应分析与试验探讨J工业建筑, 2004,(08) 8 殷颖智,王永昌. 火灾下钢梁悬索效应分析探讨J建筑钢结构进展, 2004,(03) 9 吕天启,赵国藩,林志伸. 内(圆)钢管增加方钢管混凝土偏压柱温度场分析及耐火极限计算J工业建筑, 2003,(07) 2、答辩组论证结论 （1）方案可行，技术路途清楚 （2）方案可行，技术路途基本清楚 （3）方案基本可行，技术路途不很清楚 （4）方案和技术路途不很清楚 （5）方案和技术路途不清楚 3、指导老师看法： 教研室主随意见： 指导老师（签名）： 教研室主任（签名）： 年 月 日 年 月 日 注：(1) 开题报告是用文字体现的设计（论文）总构想，篇幅不必过大，但要把安排设计的课题、如何设计、理论依据和探讨现状等主要问题说清晰； (2) 字数不少于3000字，参考文献不少于6篇，印刷字符在10万印刷符