钢结构毕业设计--开题报告--双跨轻型门式刚架结构

1．结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：

一、本课题介绍

本工程为元氏五金厂生产车间设计，采用的是两连跨全钢轻型门式刚架结构。该工程位于石家庄元氏县内，两连跨2×21m，长度102m，每跨各设桥式吊车一部，为单层钢结构厂房。最大冻土深度0.55m；稳定地下水埋深约15.5m，属潜水类型，对混凝土结构不具腐蚀性。建筑场地持力层属粉质粘土，地基承载力特征值165 kN/m2；场地类别为Ⅲ类。地基处理方案：根据场地地质条件和建筑物荷载特点，本工程采用天然地基。吊车起重量5吨桥式吊车一部，起吊高度6m，吊车参数如下：吊车跨度19.5m，软钩，A3工作制，吊车为2轮，最大轮压7.9吨，最小轮压2.95吨，小车重1.7吨，轨道选用铁路重轨38（轨高134，底宽114，重量380N/m），吊车宽度4650mm，轮距3550mm。

二、本课题设计的背景和意义

（一）课题的背景

钢结构建筑具有轻质高强、力学性能好、抗震性能优越、施工速度快、外形美观、投资回收快、可再次利用及符合可持续发展等诸多优点。近年来钢结构建筑在我国出现了非常快的发展势头，应用范围不断扩大。目前，我国钢结构建筑的发展处在建国以来最好的时期。但和发达国家相比，我国在许多方面还存在着明显的差距，比如：钢结构建筑占整个建筑的比重，美国是40%，我国还不到5%。，由此可见，今后我国钢结构建筑市场有着巨大的发展空间。

（二）课题的意义

钢结构厂房是近十年来发展最快的领域，这种结构工业化、商品化程度高，施工快，综合效益高，市场需求量很大，目前已经有多种的低层、多层和高层的设计方案和实例。因其可做到大跨度、大空间，分隔使用灵活，而且施工速度快、抗震有利的特点，必将对我国传统的厂房结构模式产生较大冲击。

考虑到门式刚架轻型钢结构厂房具有自重轻、用钢量省、造价低等特点，在抗震设防烈度为7度及以下地区不需要考虑抗震设计。而该种结构可以跨越较大的跨度，形式美观有现代感，能充分满足要求，周期短且不需要大型的施工机具。因此，本工程采用了此种结构。

通过此次的毕业设计过程，一方面可了解实际的操作，掌握具体的流程以及相关软件等工具,进一步将理论和实际相结合，对今后的工作有着很大的帮助；另一方面，也锻炼了自己的独立分析、阅读文献的能力、组织管理和社交能力；同时，对学生的思想品德、工作态度及作风等诸方面都会有很大影响。总之，毕业设计是检验我们四年来所学到的东西，是一个让我们把所学知识系统化的很好的平台，也是为我们今后出去工作提供一个良好的桥梁，对我们有很重大的意义。

三、设计现状及发展趋势

（一）设计现状

门式刚架为一种传统的结构体系，该类结构的上部主构架包括刚架斜梁、刚架柱、支撑、檩条、系杆、山墙骨架等。

门式刚架轻型房屋钢结构具有受力简单、传力路径明确、构件制作快捷、便于工厂化加工、施工周期短等特点，因此广泛应用于工业、商业及文化娱乐公共设施等工业与民用建筑中。目前我国门式刚架结构的分析设计和制作安装技术成熟，初期主要应用于各类工业厂房，并形成多种定型成套体系。

轻型门式刚架围护结构采用压型金属板、玻璃棉及冷弯薄壁型钢等材料组成，屋面、墙面的质量都很轻。根据国内工程实例统计，单层轻型门式刚架房屋承重结构的用钢量一般为10--30k g／㎡，在相同跨度和荷载情况下自重仅约为钢筋混凝土结构的 1/20—1/30 。由于结构质量轻，相应地基础可以做得较小，地基处理费用也较低，同时在相同地震烈度下结构的地震反应小。

刚架由于横梁与立柱整体刚性连接，节点是刚性节点，能够承受并传递弯矩，这样就减少了横梁中的跨中弯矩峰值。钢架一般由直杆组成，制作方便，应此，在实际工程中应用非常广泛。除了它的性能良好之外，轻型门式钢架结构的自身也有一些缺陷，如耐久性和耐火性比较差，用于工业厂房时，吊车起重量不宜超过10t，设计时应考虑它的适用范围。

（二）发展趋势

门式刚架工厂化程度高，施工周期短，钢结构制作简便，因门式刚架的梁、柱等基本构件均在加工厂定型制作，在现场按要求拼装而成，加快了施工进度，建设周期缩短，比钢筋混凝土排架结构工期至少缩短60%以上，所以轻型门式刚架结构在施工周期上站很大优势，符合工业化发展要求与需求，在当前以及以后都会快速发展，在建筑中会得

到广泛运用，具有很好的发展潜力。

四、设计需要解决的问题

（一）建筑部分

厂房的布局，在工艺、货流和人流的组织、交通等方面的考虑及处理；立面、出入口、建筑外形的考虑处理，外墙面装饰材料及颜色的选用；关于防火疏散及安全等措施；建筑设计满足方案设计阶段﹑施工图设计阶段深度。

（二）结构部分

根据建筑设计和结构承重、抗震方面的要求，以及场地地质条件、现场材料供应和施工技术条件等，合理进行结构选型和结构布置，确定各构件的定位尺寸，绘制结构布置图。确定刚架计算简图、荷载计算、内力分析和组合、截面设计计算、连接构造措施的设计，刚架的侧移验算等。

五、设计进度计划

毕业设计任务起止日期：2013年3月1日到2013年5月31日，具体进度计划安排如下：

（一）开题报告、外文翻译 2周

（二）完成方案设计 1周

（三）完成全部建筑施工图纸 1周

（四）完成电算和部分结构施工图纸 3周

（五）完成手算和全部结构施工图纸 4周

（六）毕业成果汇总、修改、整理、装订 1周

参考文献

1同济大学、西安建筑科技大学、东南大学、重庆大学合编. 房屋建筑学. 北京：中国建筑工业出版社，2005

2 陈少蕃，顾强.钢结构（上册）. 第1版. 北京：中国建筑工业出版社，2003

3 陈少蕃.钢结构（下册）. 第1版. 北京：中国建筑工业出版社，2003

4 夏志斌等.钢结构-原理与设计. 第1版. 北京：中国建筑工业出版社，2004

5 李一凡，刘福胜,孙勇.门式刚架轻型结构房屋的发展现状.钢结构.2006,21（2）:2-4

6 何文波，扬洪杰,常虹.单层轻型门式刚架结构设计要点. 钢结构. 2005,33

（5）:24-25

7 秦连，施飞.门式拱架轻型房屋钢结构及其应用.钢结构. 2005, 20（3）:54-56

8 陈志华. 建筑钢结构设计. 天津：天津大学出版社，2004

9 张志国，张庆芳. 钢结构课程设计指导. 武汉：武汉理工大学出版社，2010

10 龚思礼.建筑抗震设计手册. 第2版. 北京：中国建筑工业出版社，2002

２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径：

一、建筑部分

（一）厂房的布局处理

主要任务是把整个厂房作为一个系统，根据厂区地形和生产工艺流程要求，统筹兼顾，全面安排厂内各物品的位置，以利于生产的正常进行和经济效果的提高。其总目标为：单一的流向，最短的距离，最大的利用空间，满足生产、运输、安全及建筑工程的经济、美观和适用等多方面要求。

（二）厂房面积、高度及采光通风的处理

合理设计进、排气口面积。厂房自然通风是利用厂房内外空气的温度差所形成的热压作用和室外空气流动时产生的风压作用，使厂房内外空气不断交换，形成自然通风。但由于风压作用受自然条件限制，具有多变性，无风时即无风压作用，因此不宜作为厂房自然通风的动力考虑。厂房自然通风设计，绝对不能停留在只是根据既定的建筑布局，单纯的通过通风计算来决定天窗开口面积。根据我国《工业企业采光设计标准》规定可知，本厂房的采光等级为III级。本厂房拟采用双侧天然采光。

二、结构部分

（一）结构方案设计

根据建筑设计和结构承重、抗震方面的要求，以及场地地质条件、现场材料供应和施工技术条件等，合理进行结构选型和结构布置，确定各构件的定位尺寸，绘制结构布置图。

门式刚架的高度应取柱轴线和斜梁轴线焦点至地坪的高度，宜取4.5-9m，必要时可适当放大；还应根据使用要求的室内净高确定，有吊车的厂房应根据轨顶标高和吊车净空确定。合理间距应综合考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求等因素，一般宜取6m、7.5m、或9m。

部分初步方案如下：外围护结构采用压型钢板+矿棉板保温层+压型钢板的构造。屋面采用压型钢板有檩体系，即在钢架斜梁上放置C型冷轧薄壁钢檩条，再铺设压型钢板屋面。

（二）结构计算

确定刚架计算简图、荷载计算、内力分析和组合、截面设计计算、连接构造措施

的设计，刚架的侧移验算等。

1.荷载效应组合

（1）屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大值。

（2）积灰荷载应与雪荷载或屋面均布荷载中的较大值同时考虑。

（3）当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同时考虑。

2.内力计算

根据不同荷载组合下的内力分析结果，找出控制截面的内力组合，控制截面的位置一般在柱底、柱顶、柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面，控制截面的内力组合主要有：（1）最大轴压力和同时出现的弯矩及剪力的较大值。

（2）最大弯矩和同时出现的剪力及轴力的较大值。

3.侧移计算

柱顶侧移采用弹性分析方法确定。计算时荷载取标准值，不考虑荷载分项系数。侧移计算可以和内力分析一样在计算机上进行。如果最后验算时刚架侧移不满足要求，即需要采用下列措施之一进行调整：放大柱或梁的截面尺寸，改铰接柱脚为刚接柱脚。三、途径与手段

根据任务书要求，对类似建筑实地调研、资料收集、熟悉相关规范进行方案设计。建筑设计采用天正CAD软件进行图纸绘制，采用PKPM进行结构建模以及计算檩条、支撑等构件的稳定性，实现设计成果。结构设计采用手算一榀典型刚架，并采用通用程序进行电算校核。