开题报告钢结构办公楼.docx

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开题报告钢结构办公楼

毕业设计（论文）开题报告

（含文献综述、外文翻译）

题目通力公司办公楼钢结构设计（A）

毕业设计（论文）

开题报告

（包括选题的意义、可行性分析、研究的内容、研究方法、

拟解决的关键问题、预期结果、研究进度计划等）

通力公司办公楼钢结构设计（A）

1.选题的背景和意义

钢结构因期轻质高强、抗震性能好、工业化程度高、绿色环保等特点，广泛应用于建筑领域。

与钢筋混凝土结构相比，更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独特优势[1]。

相对于传统的混凝土和砌体结构，钢结构以其自身的优越性引起业内关注，已经在工程中得到合理的、迅速的应用，所以钢结构建筑的发展前景美好。

这次毕业设计是我第一次接触到完整的钢结构建筑设计，可以让我对钢结构设计有了更深刻的理解。

1.1.选题的工程背景

钢结构工程采用以钢材为主，由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成；各构件或部件之间采用焊缝、螺栓或铆钉连接的结构。

具有高强、高韧、抗震、轻质、等独特的优点，在建筑业中得到了广泛的应用，尤其是在超高层及大跨度建筑方面更显示出强大的生命力。

建筑钢结构在建筑建造中具有很多优越性，主要表现为建筑钢结构质量轻、强度高、延伸好、可焊接、塑性强，施工快捷不收季节影响；建筑钢结构的使用可以增加建筑的使用面积，抗震性能好；经过防腐处理，建筑钢结构寿命可达百年，耐久性高；建筑钢结构易于修复，还可回收利用，绿色环保[2]。

但是由于我国钢结构领域起步较晚，对建筑钢结构整体认识不足，设计理念也相对落后，不能满足建筑钢结构的特殊要求，所以做钢结构的设计是十分必要的。

1.2.国内外相关背景

多层房屋钢结构是很有发展前途的房屋建筑体系，结构的重量轻、抗震性能好、建造速度快、空间布置灵活、管线安装方便、装修快捷、有利于配套开发，材料可回收重复使用，有利于自然环境保护。

美国、日本、韩国等发达国家的许多新建多层房屋建筑都采用这种建筑结构体系。

近几年，北京、天津、沈阳等城市陆续兴建了2～6层的办公楼、工业厂房、集贸市场等轻型房屋钢结构建筑，建筑面积达上百万平米[3]。

框架结构分无支撑纯框架、强支撑框架和弱支撑框架三类[4]，框架结构建筑的空间分隔灵活，自重轻，有利于抗震，节省材料；可以较灵活地配合建筑平面布置，利于安排需要较大空间的建筑结构；采用结构的房屋墙体不承重，仅起到围护和分隔作用。

目前已被广泛地应用于国内外各类多层的工业与民用建筑中。

北京、上海、山东等省市已开始进行钢结构住宅试点。

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，在民用建筑中仍然为空白。

1.3.选题的意义

此次设计是一个总结性的教学环节，是全面系统地融汇所学理论知识和专业技能并运用于解决实际问题的过程。

在这个过程中，我们需要在已掌握的专业知识的基础上，广泛地搜集查阅资料，筛选出有用的信息，从而针对自己的设计任务提出切实可行的方案。

并认真对照规范和设计要点，选择正确的设计方法。

这些复杂的设计任务将极大地提升我们的学习能力和动手能力，锻炼了我们文献查阅、翻译外文的能力，而且提供了一个良好的综合各门知识的机会，是对大学知识的一次完美整合、消化和补充。

我的设计内容是一栋钢结构办公楼的设计，我们将经历结构选型、结构的具体布置、计算荷载和汇总，并对每一个构件进行内力计算和截面设计。

让我们对钢结构设计进行全方面的了解。

2．可行性分析

我国目前已具备长期发展轻型钢结构建筑的基本条件，积极推广轻型钢结构建筑符合国家可持续发展战略的需要，市场前景广阔，具有相当的技术基础。

同时多层钢框架结构虽然已经非常流行，在国内已拥有了许多工程实例，可以让我们来借鉴。

在大学的学习中，我完成了钢结构的原理和设计两门课程，同时也掌握了CAD的运用。

由于本次设计要求PKPM的运用，需要自学PKPM-STS模块，并向周围已经学过同学请教。

我相信在老师的指导下，我是可以完成这次的设计内容。

3．设计内容

本工程是通力公司办公楼，办公大楼为厂区配套的办公用房。

建筑物长81m，宽18m，层数三层。

一层为质管实验用房和职工食堂，二层为各类办公用房，三层为职工培训用房和多功能大厅。

抗震设防列度为6度，设计地震基本加速度值为0.05g[5]。

属二级多层建筑，耐久年限为50-100年。

屋面防水等级为Ⅲ级，防火等级为二级[6]。

3.1.设计工作路线

本次设计工作路线图如下：

图3.1设计工作路线图

3.2.设计的主要内容

（1）了解建筑设计条件（平面图、立面图、剖面图）。

（2）柱脚锚栓设计

锚栓分钻孔锚栓和灌注锚栓。

根据埋入端形状的不同，锚栓有L型，J型，带钉头（螺栓的六角头或栓钉的钉头）以及带锚板的四种。

钢柱柱脚为上部钢结构与基础底座连接的重要枢纽，影响着整个上层结构的刚度和强度。

钢结构设计规范（GB50017—2003）第8.4.14条规定柱脚锚栓不得参与抵抗水平力，水平力应由底板和混凝土之间的摩擦力或设置抗剪键承担。

在排列方面规范没有规定，锚栓的埋设仅提出了埋深要求，对防止下部基础混凝土的破坏，提出验算基础的压力不要超过混凝土的抗压强度[7]。

（3）钢柱截面设计

钢框架柱截面形式常用的有箱形截面、H型截面，箱形截面的受弯承载力较强，截面性能没有强、弱轴之分，截面尺寸可以按照两个方面的刚度强度要求而定，经济、合理，缺点是需要拼装焊接，焊接工艺要求高，加工量大，轧制宽翼缘H型钢优点是加工、杆件连接容易，但有强、弱轴之分，大型商场两个方向受力性能比较接近，因此较多采用箱形柱[8]。

（4）连接节点设计

在框架结构中，节点所起的作用，一个是将梁和柱组合起来，形成框架；另一个作用就是作为一种媒介，通过它实现力和弯矩从一个杆件传递到另一个杆件。

在进行钢框架节点抗震验算时，强柱弱梁是基本要求。

对于梁与柱的连接，要传递的一组广义力包括轴力、剪力、弯矩和扭矩。

节点刚性有强弱之分，但无好坏之分。

刚性结点刚度大，抗弯承载能力强，但其节点域应力集中也很明显，容易出现脆性破坏；半刚性节点就是允许节点域出现一定的变形，从而缓解应力集中，当然代价是抗弯承载力下降。

因此，选择何种类型的节点，应从实际出发，综合考虑[9]。

（5）楼板设计

楼板构造的选型应综合考虑并满足受力、隔声、和管线布置等要求，宜利用楼板与吊顶之间的空间敷设水平管线，以利管线的维修、管理和更新。

竖向设计应考虑室内净高要求，合理确定层高。

组合楼板应按有关标准采用抗剪连接件与钢梁连接。

楼盖结构可根据承载力、刚度、抗震设防和建筑功能等要求，选用压型钢板组合楼板和预制混凝土板、混凝土叠合板组合楼板、现浇混凝土组合楼板等[10]。

（6）PKPM软件三维建模

1）平面轴线（网格线）输入。

程序要求梁和墙构件必须位于轴线或网格线上，凡是有梁和墙的位置必须有轴线。

2）定义构件的截面尺寸，布置各层平面的构件，并输入荷载。

3）一个标准层布置完成后，一定要将已有楼层的内容全部或部分复制，进行新的标准层布置，这样可以保证在各层组装时，上下楼层的坐标系对位，从而实现上下楼层的对位。

4）设计参数选择，设计参数包括总信息、材料信息、地震信息及风荷载信息。

5）楼层组装，依次完成各标准层的平面布置，然后组装成全楼结构模型。

6）导入三维分析模块SATWE进行整体结构分析。

7）进行分析验算[11]。

3.3.拟解决的关键问题

（1）PKPM软件建模：

工程为纯框架结构，主体结构为钢梁钢柱，楼板楼梯为钢筋混凝土。

（2）荷载及荷载组合：

屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中较大值。

当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同时考虑。

（3）截面尺寸的设计：

截面尺寸的选择必须达到有关规范的构造要求以及使用要求，如梁、柱翼缘的宽厚比、腹板的高厚比都必须满足有关规定。

（4）节点的设计与构造：

节点受力明确，减少应力集中，避免材料三向受啦；节点连接设计应采用强连接弱构件的原则，不致因连接较弱而使结构破坏；简化节点构造，以便于加工及安装时容易就位和调整。

4．设计方法

以规范为依据，查阅文献资料，根据所学知识，在指导老师的帮助下完成设计。

4.1.涉及的相关课程

在这次设计中运用到所学课程有结构力学、材料力学、土木工程材料、钢结构基本原理、钢结构设计等课程，同时也需要CAD和PKPM等软件的辅助。

4.2.设计的主要方法

（1）确定结构方案

（2）综合考虑安全、经济等要求进行结构布置。

（4）对相应节点等进行设计。

（5）用CAD、PKPM等软件辅助设计。

其中所需要用到的规范：

（1）《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

（2）《钢结构设计规范》GB50017-2003

（3）《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

（4）《建筑抗震设计规范》GB50011－2010

（5）《钢结构设计手册》

（6）《PKPM软件钢结构设计入门》

4.3.设计的主要工具

（1）绘图软件：

AutoCAD。

（2）文字处理工具：

Word200。

（3）数据处理：

EXCEL。

（4）结构设计软件：

PKPM-SATWE。

5．预期设计成果

（1）开题报告和文献阅读:

外文翻译、文献综述、开题报告。

（2）图纸：

结构设计总说明、柱脚锚栓布置图、钢柱布置图、标准层结构布置图、标准层节点详图、1号楼梯详图。

（3）计算书：

包括PKPM程序电算结果，标准层某框架梁的截面验算以及框架梁柱的连接计算、标准层某次梁的截面验算以及主次梁的连接计算、标准层楼板的配筋计算、1号楼梯的梁板设计等手工计算过程。

（4）论文：

包括绪论、正文、结论、参考文献等。

6．设计工作进度计划

第一阶段：

第七学期第12周（2013.11.25~2013.12.1）查阅文献；

第二阶段：

第七学期第13~15周（2013.12.2~2013.12.22）文献综述与外文翻译；

第三阶段：

第七学期第16~17周（2013.12.23~2013.1.5）开题报告；

第四阶段：

第八学期第1~5周（2014.2.24~2014.3.30）设计、开发；

第五阶段：

第八学期第6~10周（2014.3.31~2014.5.4）撰写毕业设计论文；

第六阶段：

第八学期第11~13周（2014.5.5~2014.5.25）论文的修改与答辩