大學(xué)計算機專業(yè)開題報告
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1、課題名稱:鋼筋混凝土多層、多跨框架軟件開發(fā)
2、項目研究背景:
所要編寫的結(jié)構(gòu)程序是混凝土的框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計，建筑指各種房屋及其附屬的構(gòu)筑物。建筑結(jié)構(gòu)是在建筑中，由若干構(gòu)件，即組成結(jié)構(gòu)的單元如梁、板、柱等，連接而構(gòu)成的能承受作用(或稱荷載)的平面或空間體系。
編寫算例使用建設(shè)部最新出臺的<混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范>gb50010-2002，該規(guī)范與原混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范gbj10-89相比，新增內(nèi)容約占15%，有重大修訂的內(nèi)容約占35%，保持和基本保持原規(guī)范內(nèi)容的部分約占50%，規(guī)范全面總結(jié)了原規(guī)范發(fā)布實施以來的實踐經(jīng)驗，借鑒了國外先進標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。
3、項目研究意義:
建筑中，結(jié)構(gòu)是為建筑物提供安全可靠、經(jīng)久耐用、節(jié)能節(jié)材、滿足建筑功能的一個重要組成部分，它與建筑材料、制品、施工的工業(yè)化水平密切相關(guān)，對發(fā)展新技術(shù)。新材料，提高機械化、自動化水平有著重要的促進作用。
由于結(jié)構(gòu)計算牽扯的數(shù)學(xué)公式較多，并且所涉及的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)很零碎。并且計算量非常之大，近年來，隨著經(jīng)濟進一步發(fā)展，城市人口集中、用地緊張以及商業(yè)競爭的激烈化，更加劇了房屋設(shè)計的復(fù)雜性，許多多高層建筑不斷的被建造。這些建筑無論從時間上還是從勞動量上，都客觀的需要計算機程序的輔助設(shè)計。這樣，結(jié)構(gòu)軟件開發(fā)就顯得尤為重要。
一棟建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理，主要取決于結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件的截面尺寸、材料強度等級以及主要機構(gòu)構(gòu)造是否合理。這些問題已經(jīng)正確解決，結(jié)構(gòu)計算、施工圖的繪制、則是另令人辛苦的具體程序設(shè)計工作了，因此原來在學(xué)校使用的手算方法，將被運用到具體的程序代碼中去，精力就不僅集中在怎樣利用所學(xué)的結(jié)構(gòu)知識來設(shè)計出做法，還要想到如何把這些做法用代碼來實現(xiàn)，
4、文獻研究概況
在不同類型的結(jié)構(gòu)設(shè)計中有些內(nèi)容是一樣的，做框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時關(guān)鍵是要減少漏項、減少差錯，計算機也是如此的。
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(gbj68-84)該標(biāo)準(zhǔn)是為了合理地統(tǒng)一各類材料的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則，是制定工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范、鋼結(jié)構(gòu)、薄壁型鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)等設(shè)計規(guī)范以及地基基礎(chǔ)和建筑抗震等設(shè)計規(guī)范應(yīng)遵守的準(zhǔn)則，這些規(guī)范均應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)的要求制定相應(yīng)的具體規(guī)定。制定其它土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范時，可參照此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的原則。本標(biāo)準(zhǔn)適用于建筑物(包括一般構(gòu)筑物)的整個結(jié)構(gòu)，以及組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件和基礎(chǔ);適用于結(jié)構(gòu)的使用階段，以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作、運輸與安裝等施工階段。本標(biāo)準(zhǔn)引進了現(xiàn)代結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計理論，采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法分析確定，即將各種影響結(jié)構(gòu)可靠性的因素都視為隨機變量，使設(shè)計的概念和方法都建立在統(tǒng)計數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上，并以主要根據(jù)統(tǒng)計分析確定的失效概率來度量結(jié)構(gòu)的可靠性，屬于概率設(shè)計法，這是設(shè)計思想上的重要演進。這也是當(dāng)代國際上工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方法發(fā)展的總趨勢，而我國在設(shè)計規(guī)范(或標(biāo)準(zhǔn))中采用概率極限狀態(tài)設(shè)計法是迄今為止采用最廣泛的國家。
結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)常見的作用效應(yīng)有:
1、內(nèi)力。
軸向力，即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一正截面上的法向拉力或壓力;剪力，即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一截面上的`切向力;彎矩，即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一截面上的內(nèi)力矩;扭矩，即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一截面上的剪力構(gòu)成的力偶矩。
2、應(yīng)力。如正應(yīng)力、剪應(yīng)力、主應(yīng)力等。
3、位移。作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中某點位變(線位移)或某線段方向的改變(角位移)。
4、撓度。構(gòu)件軸線或中面上某點在彎短作用平面內(nèi)垂直于軸線或中面的線位移。
5、變形。作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中各點間的相對位移。變形分為彈性變形和塑性變形。
6、應(yīng)變:如線應(yīng)變、剪應(yīng)變和主應(yīng)變等。
極限狀態(tài)整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)可分為兩類:
1、承載能力極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到最大承載能力或達到不適于繼續(xù)承載的變形的極限狀態(tài):
(1)整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡(如傾覆等);(2)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強度被超過而破壞(包括疲勞破壞)，或因過度的塑性變形而不適于繼續(xù)承載;(3)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系;(4)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定(如壓屈等)。
2、正常使用極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到使用功能上允許的某一限值的極限狀態(tài)。出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，即認為超過了正常使用極限狀態(tài):
(1)影響正常使用或外觀的變形;(2)影響正常使用或耐久性能的局部損壞(包括裂縫);(3)影響正常使用的振動;(4)影響正常使用的其它特定狀態(tài)。
結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本任務(wù)，是在結(jié)構(gòu)的可靠與經(jīng)濟之間選擇一種合理的平衡，力求以最低的代價，使所建造的結(jié)構(gòu)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的使用期限內(nèi)，能滿足預(yù)定的安全性、適用性和耐久性等功能要求。為達到這個目的，人們采用過多種設(shè)計方法。以現(xiàn)代觀點看，可劃分為定值設(shè)計法和概率設(shè)計法兩大類。
1、定值設(shè)計法:
將影響結(jié)構(gòu)可靠度的主要因素(如荷載、材料強度、幾何參數(shù)、計算公式精度等)看作非隨機變量，而且采用以經(jīng)驗為主確定的安全系數(shù)來度量結(jié)構(gòu)可靠性的設(shè)計方法，即確定性方法。此方法要求任何情況下結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)s(內(nèi)力、變形、裂縫寬度等)不應(yīng)大于結(jié)構(gòu)抗力r(強度、剛度、抗裂度等)，即s≤r。在20世紀(jì) 70年代中期前，我國和國外主要都采用這種方法。
2、概率設(shè)計法:
將影響結(jié)構(gòu)可靠度的主要因素看作隨機變量，而且采用以統(tǒng)計為主確定的失效概率或可靠指標(biāo)來度量結(jié)構(gòu)可靠性的設(shè)計方法，即非確定性方法。此方法要求按概率觀念來設(shè)計結(jié)構(gòu)，也就是出現(xiàn)結(jié)構(gòu)荷載效應(yīng)3大于結(jié)構(gòu)抗力 r(s>r)的概率應(yīng)小于某個可以接受的規(guī)定值。這種方法是20世紀(jì)40年代提出來的，至70年代后期在國際上已進入實用階段。我國自80年代中期，結(jié)構(gòu)設(shè)計方法開始由定值法向概率法過渡。
面向?qū)ο缶幊淌箘?chuàng)建windows程序較為容易的關(guān)鍵技術(shù)是面向?qū)ο缶幊�，或oop。這種技術(shù)可以創(chuàng)建可重用組建，它是程序的組成模塊。
幾個定義控件提供程序可見界面的可重用對象。控件的示例有文本框、標(biāo)簽和命令按鈕。
事件由用戶或操作系統(tǒng)引發(fā)的動作。事件的示例有擊鍵、單擊鼠標(biāo)、一段時間的限制，或從端口接收數(shù)據(jù)。
方法嵌入在對象定義中的程序代碼，它定義對象怎樣處理信息并響應(yīng)某事件。例如，數(shù)據(jù)庫對象有打開紀(jì)錄集并從一個記錄移動到另一個記錄的方法。
對象程序的基本元素，它含有定義其特征的屬性，定義其任務(wù)和識別它可以響應(yīng)的事件的方法。控件和窗體是visualbasic中所有對象的示例。
過程為完成任務(wù)而編寫的代碼段。過程通常用于響應(yīng)特定的事件。
屬性對象的特征，如尺寸、位置、顏色或文本。屬性決定對象的外觀，有時也決定對象的行為。屬性也用于為對象提供數(shù)據(jù)和從對象取回信息。
3、設(shè)計主要內(nèi)容
本軟件適用于現(xiàn)澆鋼筋混凝土多層、多跨的框架的設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計要完成的工作包括:
1、平面鋼架分析程序的改造對結(jié)構(gòu)力學(xué)教研室版平面鋼架分析程序進行修改和補充。要求:
(1)編寫自動生成節(jié)點坐標(biāo)和單元節(jié)點編號的程序，或以圖形方式輸入計算簡圖。
(2)修改程序，使之適合多工況內(nèi)力計算;(3)根據(jù)輸入、輸出數(shù)據(jù)的特點，設(shè)計適當(dāng)?shù)娜藱C界面。輸出應(yīng)可選的顯示各構(gòu)件端力和內(nèi)力圖。
2、編寫鋼筋混凝土多層多跨框架機構(gòu)的構(gòu)件設(shè)計程序
(1)根據(jù)有關(guān)的規(guī)范，應(yīng)明確計算的各種荷載(恒載、樓屋面活載、風(fēng)荷載和地震作用等)的計算方法，在次基礎(chǔ)上編寫自動生成各種荷載作用下的結(jié)點荷載和單元荷載的程序。
地震作用按底部剪力法確定。自振周期用經(jīng)驗公式確定。
(2)計算各種荷載單獨作用時框架各桿件的內(nèi)力。計算結(jié)構(gòu)存放在各自的桿端力(隨機)文件中。
對豎向荷載下的梁端彎距進行塑性調(diào)幅。
(3)在(2)中產(chǎn)生的桿端力文件基礎(chǔ)上，分別計算各種可能的荷載組合下，梁、柱控制截面的內(nèi)力。計算結(jié)果存放在適當(dāng)?shù)奈募小?/p>
(4)從(3)生成的文件中選出最不利組合，同時給出截面配筋。
梁、柱截面配筋的確定應(yīng)考慮抗震設(shè)計的要求。
(5)部分編程較熟練的同學(xué)可根據(jù)計算結(jié)果和構(gòu)造規(guī)定，用auto-cadvba繪制梁、柱配筋圖。
3、成果形式本畢業(yè)設(shè)計的成果應(yīng)包括:
1)、可運行的、并能給出正確計算結(jié)果的源程序在存放源程序的軟盤中，應(yīng)至少有一個算例的數(shù)據(jù)文件，可在基本不需另外鍵入數(shù)據(jù)的前提下，顯示正確地運行結(jié)果。
2)、軟件使用手冊這是為用戶準(zhǔn)備的關(guān)于軟件使用方法、操作步驟和其他必要的文字材料。
3)、軟件說明書這是軟件作者的工作檔案，是軟件維護的基本資料。其中應(yīng)包括:
(1)軟件所依據(jù)的工作檔案、力學(xué)和工程結(jié)構(gòu)模型的較為詳細的描述，主要的計算公式及其使用的符號的含義，重要算法的文字說明:
(2)程序的結(jié)構(gòu):模塊的劃分的情況、各模塊相互之間的關(guān)系及各模塊的功能;
(3)帶有較為詳細的注釋的源程序文本。其中應(yīng)注明各標(biāo)識符的含義(盡可能的采用通用公式中的符號)。各程序段的功能、相應(yīng)的數(shù)學(xué)公式和特殊算法的說明;
(4)為使他人根據(jù)軟件說明書讀懂你的程序所必需的其他資料。
(5)部分編程較熟練的同學(xué)可遞交梁、柱配筋圖紙一張。
4、對自己所編程序的評價
(1)對算例計算結(jié)果的合理性進行必要的分析;
(2)總結(jié)軟件設(shè)計過程中的經(jīng)驗和及教訓(xùn)，提出設(shè)計改進意見。
以上各項資料處源程序文本以軟盤形式提交外，其余均用計算機打印。
5、進度計劃
第一周畢業(yè)實習(xí)，參觀工程，收集資料。
第二周需求分析:描述計算機模型，編些初步的軟件說明書。
第三周軟件設(shè)計:選擇模塊劃分的方案
第四周模塊設(shè)計:數(shù)據(jù)輸入界面設(shè)計(梁柱截面數(shù)據(jù))或數(shù)據(jù)輸入界面設(shè)計(可視化圖形輸入)
第五周數(shù)據(jù)輸入界面設(shè)計(框架數(shù)據(jù)、附加荷載)
第六周模塊設(shè)計:荷載計算(恒載、活載)，相應(yīng)的內(nèi)力計算
第七周荷載計算(風(fēng)荷載、地震作用)，相應(yīng)的內(nèi)力計算
第八周模塊設(shè)計:梁配筋計算
第九周梁荷載組合，確定梁配筋
第十周梁荷載組合，確定梁配筋
第十一周模塊設(shè)計:柱配筋計算
第十二周柱荷載組合，確定柱配筋
第十三周柱荷載組合，確定柱配筋
第十四周軟件測試或用autocadvba繪制梁、柱配筋圖;
第十五周軟件測試
第十六周整理源程序，編寫軟件說明數(shù)和用戶手冊
第十七周編寫軟件說明書和用戶手冊，形成畢業(yè)設(shè)計全部文件，準(zhǔn)備答辯。
第十八周畢業(yè)答辯
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