關(guān)于工程設(shè)計的開題報告
一、 畢業(yè)設(shè)計(論文)課題來源、類型
課題來源：來自生產(chǎn)實踐
類型：工程設(shè)計
二、 選題的目的及意義
本課題是設(shè)計咸陽邁維爾膠管有限公司輕型門式剛架廠房，選定采用門式剛架結(jié)構(gòu)形式。本次設(shè)計培養(yǎng)我正確的設(shè)計思路、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計態(tài)度、掌握基本的設(shè)計方法（結(jié)合PKPM鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件及力學(xué)求解器的學(xué)習(xí)），會使用各種現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，通過實際設(shè)計操作可以更好地貫徹、理解和應(yīng)用各種規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，力求設(shè)計既經(jīng)濟(jì)又合理；通過解決具有一定復(fù)雜程度的實際制造問題，可以更好的理解設(shè)計的合理性，應(yīng)綜合考慮各種因素對整個結(jié)構(gòu)生產(chǎn)安裝的后續(xù)影響。
通過完成本次設(shè)計，了解我國鋼結(jié)構(gòu)廠房的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展水平以及發(fā)展方向。熟悉有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)范，并熟練掌握各種規(guī)范和文獻(xiàn)的查詢方法。將在大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)理論知識進(jìn)行歸納總結(jié)，并應(yīng)用到實際的工程問題的處理中，為日后在學(xué)習(xí)、工作中打下堅實的基礎(chǔ)。
三、 本課題在國內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢
3.1 文獻(xiàn)綜述（相關(guān)課題國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀）
門式剛架輕型結(jié)構(gòu)體系開始于美國。由于門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)具有許多其他結(jié)構(gòu)不具有的優(yōu)點，同時經(jīng)濟(jì)效益好，使其得到了廣泛的應(yīng)用。在初期，這種結(jié)構(gòu)被用于庫房等簡易房屋。20世紀(jì)60年代在國外由于各種彩色鋼板和H型鋼和冷彎型鋼的出現(xiàn)推動了門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)的快速發(fā)展。
輕型門式剛架結(jié)構(gòu)在我國的應(yīng)用大約始于20世紀(jì)80年代初期。近十多年來，隨著我國鋼材產(chǎn)量的增加和焊接H型鋼的出現(xiàn)，壓型鋼板、冷彎薄壁型鋼、H型鋼的大批量生產(chǎn)，特別是《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS1 02:98 )的頒布實施，輕型門式剛架結(jié)構(gòu)得到迅速的發(fā)展。目前國內(nèi)每年有上千萬平方米的輕鋼建筑工程，主要用于輕型的廠房、倉庫、體育館、展覽廳及活動房屋、加層建筑等。
3.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
國外的門式剛架體系已經(jīng)進(jìn)入了設(shè)計、分析、出圖程序化（如大型通用化設(shè)計軟件包Loseke Building System Software）、構(gòu)件加工、安裝施工、經(jīng)營管理一體化流程的時代。同時在建造方面也發(fā)生了變化。業(yè)主不是帶圖紙委托加工，而是向承包商定購某種輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋，承包商在規(guī)定時間內(nèi)按業(yè)主要求按質(zhì)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。門式剛架鋼結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)普及到了各個領(lǐng)域內(nèi)。日本工程界目前正就主剛架在地震力作用時保有水平耐力(即構(gòu)件達(dá)到塑性階段時的承載力)所需的Ds值的`取法(Ds為地震空間結(jié)構(gòu)分維，反映地震空間結(jié)構(gòu)的相似性)，大斷面Z型冷彎薄壁型鋼檁條及墻梁、高強(qiáng)度螺栓在橢圓孔處的受力狀態(tài)等幾個方面進(jìn)行研究。
現(xiàn)今我國已建成的門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)房屋已達(dá)800多萬㎡，而且以每年約100萬㎡的速度增加。這是個前所未有的大好機(jī)遇，必將帶動建筑業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)向輕型化、系列化發(fā)展。目前國內(nèi)門式剛架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究領(lǐng)域取得了較好的成績。研究了門式剛架工業(yè)廠房最優(yōu)柱距的問題，有了詳細(xì)的數(shù)據(jù)[6]。在優(yōu)化算法和敏度分析的研究上也已經(jīng)取得了顯著的成果。我國學(xué)者采用漸近滿應(yīng)力法，研究開發(fā)了門式剛架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計軟件SOA。采用GIG (General Interactive Gradient)一般梯度法，研究了門式剛架在荷載作用下的優(yōu)化，與傳統(tǒng)設(shè)計方法相比，取得了較好的效果[7]。采用離散復(fù)合形優(yōu)化方法，依據(jù)《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》 (CECS 102:98)，建立了門式剛架輕型結(jié)構(gòu)離散變量優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，在3D3S(V3.0)軟件的基礎(chǔ)上編制了門式剛架的結(jié)構(gòu)優(yōu)化程序。使用遺傳算法，對門式剛架進(jìn)行了包括離散和連續(xù)變量的截面、形狀混合優(yōu)化的研究，并與PFCAD系統(tǒng)相結(jié)合，形成了一個完整的門式剛架輕型房屋設(shè)計與優(yōu)化系統(tǒng)。 同時國內(nèi)的設(shè)計軟件開發(fā)也大大提高，逐漸普及自行開發(fā)的設(shè)計軟件。如我國自行開發(fā)的門式剛架輕型房屋設(shè)計系統(tǒng)PFCAD、PKPM及同濟(jì)大學(xué)開發(fā)的3D3S等軟件。
3.3 發(fā)展趨勢
目前在門式剛架的設(shè)計中對結(jié)構(gòu)布局和節(jié)點連接關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計比較困難，還沒有成熟的方法和理論。在這一方面進(jìn)行相關(guān)的優(yōu)化是輕型門式剛架設(shè)計的發(fā)展趨勢。在教育方面，隨著工程實踐的不斷深入，對于單層輕鋼廠房的結(jié)構(gòu)計算理論將進(jìn)一步得到完善，相關(guān)規(guī)范規(guī)程也將更加的完善。
在門式剛架快速發(fā)展的同時，新的結(jié)構(gòu)形式也會出現(xiàn)。門式拱架是在門式剛架在基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。與門式剛架相比較，門式拱架又具有受力合理，用鋼量低的優(yōu)點；同時，弧形大梁為建筑物的造型提供了更加豐富的變化。同時由冷彎薄壁型鋼和薄壁鋼管與混凝土組合而成的新型結(jié)構(gòu)體系既輕鋼─混凝土組合結(jié)構(gòu)也將在普通輕型鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上得到進(jìn)一步的發(fā)展，其具有輕鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，同時由于混凝土的存在而提高了結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性，并增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的防火性能。
四、 本課題主要研究內(nèi)容
本設(shè)計為輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房，采用輕型門式剛架體系，輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，跨度大，鋼結(jié)構(gòu)建筑施工工期短，相應(yīng)降低投資成本，經(jīng)濟(jì)實惠。它在我國有著較為廣泛的應(yīng)用前景。輕型鋼結(jié)構(gòu)的屋面荷載較輕，因而桿件截面較小、較薄。它除具有普通鋼結(jié)構(gòu)的自重較輕、材質(zhì)均勻、應(yīng)力計算準(zhǔn)確可靠、加工制造簡單、工業(yè)化程度高、運輸安裝方便等特點外，一般還具有取材方便、用料較省、自重更輕等優(yōu)點。
五、 完成論文的條件和擬采用的研究手段（途徑）
1．建筑方案設(shè)計與初步設(shè)計：根據(jù)使用功能及條件，確定建筑方案，
2．建筑施工圖設(shè)計：在初步設(shè)計基礎(chǔ)上，繪制建筑施工圖。設(shè)計深度應(yīng)滿足施工、安裝及預(yù)算要求，圖面應(yīng)詳盡表現(xiàn)建筑物的各有關(guān)部分。內(nèi)容包括：平面圖、剖面圖、立面圖、屋頂平面圖、建筑構(gòu)造詳圖（檐口和屋脊構(gòu)造詳圖）、建筑用料說明表和總說明。
3．寫建筑設(shè)計說明書：主要內(nèi)容包括工程概況及設(shè)計依據(jù)和設(shè)計原則；總平面設(shè)計、平面設(shè)計、交通部分設(shè)計、立面設(shè)計、剖面設(shè)計和構(gòu)造設(shè)計等的設(shè)計意圖及方案說明；建筑規(guī)模及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)等。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用雙層彩5.1建筑設(shè)計部分 進(jìn)行初步設(shè)計，繪出平、立、剖面草圖，經(jīng)指導(dǎo)老師修改后進(jìn)行下一步設(shè)計。色壓型鋼板內(nèi)填保溫材料，可以是工廠復(fù)合板，也可以是現(xiàn)場復(fù)合板，自選。
5.2上部結(jié)構(gòu)設(shè)計部分
1．確定上部結(jié)構(gòu)方案，進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置；確定各構(gòu)件定位尺寸；繪制結(jié)構(gòu)布置草圖，為結(jié)構(gòu)計算提供依據(jù)。
2．基礎(chǔ)方案：分析地基條件，確定基礎(chǔ)形式；進(jìn)行基礎(chǔ)平面布置，確定基礎(chǔ)埋深。
3．結(jié)構(gòu)計算：選取一榀橫向門式剛架進(jìn)行設(shè)計（手算）；驗算在地震荷載作用下，結(jié)構(gòu)的層間位移和內(nèi)力分析，并進(jìn)行剛架梁、柱的內(nèi)力組合；完成構(gòu)件截面及連接節(jié)點設(shè)計；同時采用工程設(shè)計軟件計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力及設(shè)計結(jié)構(gòu)構(gòu)件，并與手算結(jié)果進(jìn)行對比分析。
4．繪制結(jié)構(gòu)施工圖：要求圖紙應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定，應(yīng)有手繪鉛筆圖和計算機(jī)繪圖。內(nèi)容包括（1）結(jié)構(gòu)平面布置圖；（2）吊車梁平面布置圖；（3）屋面結(jié)構(gòu)布置圖；（4）墻面結(jié)構(gòu)布置圖；（5）門式剛架及節(jié)點詳圖；(6)吊車梁施工圖；(7)結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一說明。
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