鋼結(jié)構(gòu)農(nóng)廠機械廠生產(chǎn)車間畢業(yè)設(shè)計開題報告

1、鋼結(jié)構(gòu)農(nóng)廠機械廠生產(chǎn)車間畢 業(yè)設(shè)計開題報告畢業(yè)設(shè)計開題報告課題：方強農(nóng)場機械廠生產(chǎn)車間設(shè)計專 業(yè) 土木工程（建筑：! 學(xué)生姓名班級 _學(xué)號 _指導(dǎo)教師_完成日期1本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）的研究現(xiàn)狀綜述鋼結(jié)構(gòu)廠房在我國工業(yè)建筑中應(yīng)用越來越普遍，并逐漸向復(fù)雜化、大型化、多功能 化方向發(fā)展，實際工程中出現(xiàn)的一批下部為框架上部為門式剛架混合結(jié)構(gòu)形式的鋼結(jié)構(gòu) 廠房就是其中代表之一。這類廠房綜合了框架結(jié)構(gòu)和門式剛架的特點：下部由于布置設(shè) 備、倉儲、辦公等的需要，往往做成框架結(jié)構(gòu)；而上部結(jié)構(gòu)只需承擔(dān)屋面荷載（有時承 受起重量較小的吊車荷載），并需要大空間，因而可布置成門式剛架。方強農(nóng)場機械廠生產(chǎn)車間就

2、是這樣一個結(jié)構(gòu)形式，下部鋼框架，頂層門式剛架，為 四類金工車間，總建筑面積6000m2左右，建筑層數(shù)4層，抗震設(shè)防烈度為7度，第二 組，設(shè)計地震加速度0.15g,場地為IV類，地面粗糙度B類。該地區(qū)常年多東南風(fēng)，基 本風(fēng)壓0. 45kN/m2,基本雪壓0. 35kN/m2,平均年降水量1000mm左右。在1855年英國人發(fā)明貝氏轉(zhuǎn)爐煉鋼法后，強度高且韌性好的鋼材在建筑材料領(lǐng)域 迅速發(fā)展，并發(fā)展成為金屬結(jié)構(gòu)的主要材料。20世紀(jì)初焊接技術(shù)以及1943年高強度螺 栓連接的出現(xiàn)，更極大地促進了鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，使其成為土木工程領(lǐng)域最重要的結(jié)構(gòu)體 系之一。傳統(tǒng)的工業(yè)廠房通常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)，但這

3、類廠房施工周期長、抗 震性能差、對基礎(chǔ)的要求高，且較難做成大跨度車間。而相比之下，鋼結(jié)構(gòu)廠房具有剛 度大、承載力高、自重輕、抗震性能好等優(yōu)越的結(jié)構(gòu)性能以及工業(yè)化制作程度高、施工 周期短、環(huán)境污染少、大空間分隔靈活、易于改造和加固以及鋼材可回收等優(yōu)點。從而 在現(xiàn)代大型工業(yè)建筑中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計也成為了研究 的熱點。國外鋼鐵工業(yè)的發(fā)展及對鋼結(jié)構(gòu)體系本身的研究起步較早，鋼結(jié)構(gòu)廠房的出現(xiàn)遠早 于國內(nèi)。中國古代在金屬結(jié)構(gòu)方面雖有卓越成就，但由于長期受封建制度的束縛及近代 帝國主義的侵略，鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展緩慢。鋼結(jié)構(gòu)廠房在我國的應(yīng)用則是隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展 和鋼材生產(chǎn)量的不斷擴大而慢慢

4、發(fā)展起來的。建國以前，國民經(jīng)濟落后，冶金工業(yè)基礎(chǔ) 薄弱，規(guī)模很小，只有鞍山、本溪和大冶等地的極少數(shù)的冶金廠是采用鋼結(jié)構(gòu)體系。到 T 20世紀(jì)50年代，仍然由于冶金技術(shù)的限制造成鋼材短缺，致使鋼材一般只用在鋼筋 混凝土不能替代的地方。雖然鋼結(jié)構(gòu)廠房發(fā)展緩慢，但是它所展示出的優(yōu)勢卻非常明顯, 這在很大程度上促進了它的應(yīng)用。20世紀(jì)60年代到70年代期間，在包頭、鞍山、武 漢等等這些地方逐漸建成了一系列跨度大、噸位大的全鋼廠房，這替鋼結(jié)構(gòu)廠房的發(fā)展 積累了許多珍貴的經(jīng)驗。到了 20世紀(jì)8090年代，國家的冶鋼技術(shù)不斷取得突破，我 國鋼結(jié)構(gòu)廠房的發(fā)展同樣隨著大批復(fù)雜大型的全鋼廠房的破土而出邁入了新階段

5、。鋼結(jié)構(gòu)廠房具有以下共同特點：大跨度、大開間，空間布置靈活；承載能力高，抗 震性能好；鋼材材質(zhì)均勻，力學(xué)計算假定的合理性；工業(yè)化程度高，符合可持續(xù)發(fā)展的 要求；耐熱不耐火，防腐蝕性能差等。鋼結(jié)構(gòu)廠房一般采用鋼板、熱軋型鋼或冷加工成型的薄壁型鋼等鋼材，根據(jù)廠房能 承受的吊車荷載噸位人們習(xí)慣將鋼結(jié)構(gòu)廠房主要分為重型鋼結(jié)構(gòu)廠房和輕型鋼結(jié)構(gòu)廠 房,根據(jù)廠房的結(jié)構(gòu)層數(shù)人們又習(xí)慣將鋼結(jié)構(gòu)廠房分為單層鋼結(jié)構(gòu)廠房和多層鋼結(jié)構(gòu)廠 房。隨著煉鋼技術(shù)的不斷發(fā)展以及鋼產(chǎn)量的增加，重型鋼結(jié)構(gòu)廠房得到了廣泛的應(yīng)用。 該類廠房雖然耗鋼量比較大，但是其車間內(nèi)可以設(shè)有大噸位吊車，廠房可以經(jīng)受住強動 力作用，所以對于具有特殊要求

6、的重型工業(yè)廠房它是非常適合的，如煉鋼車間、軋鋼車 間、大型冶煉車間等。輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用較薄的板件，自重輕，用鋼量低, 施工速度快，其中門式剛架鋼結(jié)構(gòu)是最為典型的輕型鋼結(jié)構(gòu)，也已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)建筑 中應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式之一。從需求以及廠房特點等方面考慮，單層鋼結(jié)構(gòu)廠房依然是主要的的結(jié)構(gòu)形式之一。 單層廠房形成的空間大、布置靈活、施工速度快，非常適于采用鋼結(jié)構(gòu)體系。一般而言, 單層鋼結(jié)構(gòu)廠房采取的結(jié)構(gòu)形式是由一系列的橫向平面承重結(jié)構(gòu)用支撐構(gòu)件聯(lián)成空間 整體，這非常有利于形成廠房的大空間。在這種結(jié)構(gòu)形式中外荷載主要由橫向平面承重 結(jié)構(gòu)承擔(dān)，縱向水平荷載由支撐構(gòu)件承受和傳遞。但是橫向平面

7、承重結(jié)構(gòu)又可有多種形 式，最常見的為橫梁與柱剛接的門式剛架和橫梁(或桁架)與柱較接的排架，其中輕型 門式剛架是單層鋼結(jié)構(gòu)廠房中最常用的結(jié)構(gòu)形式之一。輕型門式剛架是以橫向平面門式 剛架為承重結(jié)構(gòu)，配套輕型屋蓋和墻體維護結(jié)構(gòu)，以及相應(yīng)的支撐系統(tǒng)所組成的結(jié)構(gòu)體 系。隨著對工藝技術(shù)的要求越來越高，對功能的要求越來越多，這種結(jié)構(gòu)體系在設(shè)計上 也就逐漸走向復(fù)雜化，現(xiàn)在已經(jīng)有大批設(shè)計復(fù)雜的這種輕型門式空間結(jié)構(gòu)投入到實際應(yīng) 用中，例如夾層門式剛架，上部結(jié)構(gòu)為門式剛架下部結(jié)構(gòu)為框架的混合結(jié)構(gòu)等等?？蚣苌祥T式剛架鋼結(jié)構(gòu)由下部框架及頂層門式剛架組成，通常下部框架柱與基礎(chǔ)剛 接，框架梁柱雙向剛接，頂層門式剛架縱向往往

8、通過柱間支撐、屋面支撐、剛性系桿、 檳條墻梁等組成空間剛性結(jié)構(gòu)?？蚣苌祥T式剛架鋼結(jié)構(gòu)綜合了鋼框架與門式剛架結(jié)構(gòu)的特點：(1)下部結(jié)構(gòu)由于功能需要，按鋼結(jié)構(gòu)框架進行設(shè)計，因此下部框架雙向剛度均勻, 整體性好，能適應(yīng)復(fù)雜工藝設(shè)備布置的要求；上部結(jié)構(gòu)只承擔(dān)屋面的荷載且上部門式剛 架能提供大空間，故通常采用輕型屋面，截面也可以做得較小，節(jié)省鋼材，但其抗側(cè)剛 度尤其是縱向抗側(cè)剛度差，故必須通過支撐、系桿等一系列構(gòu)件將其連成整體，抵抗縱 向水平力。(2)對于框架上門式剛架鋼結(jié)構(gòu)，下部框架與上部門式剛架的設(shè)計應(yīng)區(qū)別對待。頂 層可按門規(guī)來進行控制分析，下部框架則按鋼規(guī)進行控制分析。同時，還需考 慮上下不同結(jié)構(gòu)

9、形式之間的相互作用和影響，以及上部結(jié)構(gòu)的柱間支撐、屋面支撐及系 桿等受力構(gòu)件對結(jié)構(gòu)整體剛度的影響，應(yīng)做一個整體空間來分析計算。下部框架及頂層門式剛架的布置，可參考有關(guān)鋼框架、門式剛架結(jié)構(gòu)布置的內(nèi)容。 但是，由于此類結(jié)構(gòu)有其特殊性，尤其是上、下部受力性能具有明差異，導(dǎo)致其變形不 協(xié)調(diào)，因此在進行結(jié)構(gòu)布置時應(yīng)特別注意，通過合理設(shè)置支撐體系等方法來調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)上 下部的剛度差異，使下部框架與頂層門式剛架能協(xié)同工作。在抗震設(shè)防地區(qū)，此類結(jié)構(gòu) 宜設(shè)置多道抗震防線，使結(jié)構(gòu)體系適應(yīng)由支撐f梁f柱的屈服順序機制。國外，工業(yè)發(fā)達國家鋼結(jié)構(gòu)廠房的應(yīng)用和研究較成熟，但大多是針對某一單方面問 題的研究，如輕鋼鋼板蒙皮效應(yīng)

10、的研究，或者關(guān)于某些構(gòu)件或節(jié)點的研究，如梁柱端板 連接節(jié)點的研究，對鋼結(jié)構(gòu)廠房體系的研究，也多限于單層廠房，或多層鋼框架的設(shè)計 研究。在國內(nèi)，鋼結(jié)構(gòu)廠房體系的應(yīng)用和研究起步較晚，主要是在引進國外相關(guān)資料和軟 件基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。許多研究人員都只是對各類鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計中出現(xiàn)的較為特殊的 問題進行研究，如帶搖擺柱的門式剛架的穩(wěn)定性研究，工字形截面構(gòu)件腹板屈曲后強度 的研究，帶吊車廠房門式剛架柱計算長度的研究。國內(nèi)外對于框架上門式剛架鋼結(jié)構(gòu)這 種結(jié)構(gòu)體系的研究較少。近年來，雖然中國建筑科學(xué)研究院開發(fā)的PKPM軟件為框架上門式剛架鋼結(jié)構(gòu)提供 了一套三維整體分析設(shè)計的方案，同濟大學(xué)開發(fā)的MTS建筑鋼結(jié)構(gòu)

11、設(shè)計系統(tǒng)推出了空間 門式結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計模塊，另外，也有一些文獻為此類結(jié)構(gòu)的設(shè)計提出了一些見解和設(shè)計 思路。但是，在實際應(yīng)用中，仍存在許多需要特別注意的地方。由于框架上門式剛架鋼結(jié)構(gòu)在我國工業(yè)建筑中應(yīng)用得越來越多，但是我國還沒有相 關(guān)規(guī)范對這類結(jié)構(gòu)進行具體的規(guī)定，導(dǎo)致目前設(shè)計人員不知道如何處理這類結(jié)構(gòu)的設(shè) 計，建議我國規(guī)范增加相應(yīng)條文來具體指導(dǎo)該類結(jié)構(gòu)的設(shè)計；同時對于框架上門式剛架 鋼結(jié)構(gòu)變形限值尤其是柱頂水平位移容許值，該取多少，一般工程偏安全地按鋼結(jié)構(gòu) 設(shè)計規(guī)范取值，而在實際操作中這類結(jié)構(gòu)的柱頂水平位移限值是否還可以適當(dāng)放松, 值得進一步探討。綜上所述，我國鋼結(jié)構(gòu)廠房產(chǎn)業(yè)具有廣闊的發(fā)展空間，尤

12、其是下部為框架上部為門 式剛架的鋼結(jié)構(gòu)廠房，這是我選擇這個畢業(yè)設(shè)計課題的重要原因，它能為我以后從事鋼 結(jié)構(gòu)方面的工作提供一個實踐的機會，而且這個課題設(shè)計把鋼框架與門式剛架結(jié)合起 來，能使我對鋼結(jié)構(gòu)的知識有更深的理解。通過這個畢業(yè)設(shè)計還能提高我對結(jié)構(gòu)進行合 理分析與設(shè)計的能力，能讓我更好的運用書本知識，同時在設(shè)計的過程中更能提高我分 析與解決問題的能力，為以后的工作打下一個好的基礎(chǔ)！2設(shè)計的基本內(nèi)容、重點、難點問題和擬采用的研究方法2.1設(shè)計內(nèi)容方強農(nóng)場機械廠生產(chǎn)車間的建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和簡單的施工組織設(shè)計2. 1.1建筑設(shè)計a.總平面設(shè)計：總平面布置的內(nèi)容，安排建筑物的具體位置，標(biāo)明道路、綠化

13、、停 車位；標(biāo)出相互位置尺寸；總平面布置時，樓前應(yīng)留有適當(dāng)?shù)耐Ａ艨盏?，滿足停車車位 的要求?？偲矫娌贾冒唇ㄔO(shè)地點總平面布置。b.總平面圖：按1:500的比例繪圖。c.各層平面圖：標(biāo)明開間與進深（柱網(wǎng)）軸線尺寸，畫出墻、柱、樓梯、門窗及門 的開啟方向，底層平面畫出散水，室外臺階，畫出尺寸線，標(biāo)注剖切符號。注明圖名， 比例尺、指北針等。d.典型剖面圖：要求表明剖到的板、梁、柱的結(jié)構(gòu)構(gòu)造關(guān)系，檐口處理，門窗口處 理構(gòu)造，勒腳，散水，室內(nèi)外高差，軸線及看到的部分尺寸，標(biāo)高，標(biāo)圖名，比例尺, 要求剖到樓梯。使用提供的圖例，加以必要的說明。e.主要立面圖：包括正立面及側(cè)立面圖，注明飾面材料及色彩。f.節(jié)點

14、構(gòu)造詳圖g.畫外墻墻身詳圖1張h.樓梯平面圖2.1. 2結(jié)構(gòu)設(shè)計a.基礎(chǔ)平面布置圖及詳圖b.各層梁、板布置圖c.框架柱、梁詳圖d.各層樓板圖e.主框架詳圖f.支撐布置圖及支撐詳圖g.其他構(gòu)件詳圖h.錨栓布置圖1.節(jié)點詳圖j.墻面標(biāo)條拉條布置圖2.1. 3施工組織設(shè)計2.2重點、難點問題a.總平面設(shè)計b.節(jié)點的構(gòu)造設(shè)計c.節(jié)點的計算d.結(jié)構(gòu)的受力分析e.樓梯梁的計算2. 3實物內(nèi)容及要求2. 3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書a、建筑設(shè)計說明介紹方案概況及主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)；總平面設(shè)計一合理地布置建筑的外部使用空 間；建筑平面設(shè)計一有機地組合內(nèi)部使用空間。b、 結(jié)構(gòu)設(shè)計說明工程概況；設(shè)計過程；結(jié)構(gòu)方案及布置；構(gòu)

15、件初估；荷載計算；內(nèi)力計算及組合; 構(gòu)件及節(jié)點設(shè)計；基礎(chǔ)設(shè)計。計算書要求書寫整齊，文字簡練，程序清晰，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。計算部分可采用表格化。c、施工組織設(shè)計2. 3.2圖紙建筑施工圖（9-12張A2施工圖）結(jié)構(gòu)施工圖（16-20張A2施工圖）2. 3. 3專業(yè)技術(shù)文獻翻譯要求翻譯一篇本專業(yè)技術(shù)文獻資料（3000漢字以上），原件和譯文一同放進畢業(yè)設(shè) 計材料袋。2. 4研究方法a.結(jié)構(gòu)理論按照“強節(jié)點弱構(gòu)件”、“強柱弱梁”、“強剪弱彎”的思路研究概率極限狀態(tài)法：荷載能力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài) 邊緣纖維屈服準(zhǔn)則、全截面屈服準(zhǔn)則、部分發(fā)展塑性準(zhǔn)則b.到工程現(xiàn)場實習(xí)參觀c.計算機輔助設(shè)計3完成本課題所必須

16、的工作條件(如工具書、實驗設(shè)備或?qū)嶒灜h(huán)境條件、 某類市場調(diào)研、計算機輔助設(shè)計條件等等)及解決的辦法3.1參考文獻1建筑設(shè)計資料集1、2、3M.北京：中國建筑工業(yè)出版社.2GB50011-2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范S.3GB/T 50105-2001,建筑制圖標(biāo)準(zhǔn)S.4GB 500092012,建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范S.5GBJ 500172003,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范S.6門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(CECS102:2002).北京：中國計劃出版 社,2003, 80-83.7輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計指南M.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.8房屋建筑學(xué)Z.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.9陳紹蕃.鋼結(jié)構(gòu)M.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.10 GB 50205-2001,鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范S.11鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊M.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.12張永.大型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)體系及設(shè)計思路.China，s ForeignTrade, 2011(16),30-333.2計算機輔助設(shè)計a% Auto CADb、天正建筑C、結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器d、PKPM3. 3解決的辦法a.去圖書館借閱相關(guān)參考書籍b.借助繪圖軟件c.借助力學(xué)求解器d.遇到不會的與同學(xué)討論，也可以去問老師e.參考有關(guān)文獻(圖紙資料)第17周4設(shè)計工作進度計劃起訖日期工作內(nèi)容備注第3周明確任務(wù)要求、完成開