1、本科毕业论文系列开题报告土木工程某八层钢结构住宅设计一、选题的背景与意义背景钢结构建筑具有构件标准化、工业化程度高、自重轻，所用材料大部分可以回收或降解等优势，可以降低建筑成本，减少基础造价，缩短施工工期，提高投资效益，并符合环保建筑施工和可持续发展的要求，是未来建筑结构主要发展趋势之一；在上世纪90年代，美国的民用住宅采用钢结构的约为5，目前已经超过35。而现在我国的钢结构技术大多应用于高层公共建筑和商用建筑上，在住宅建筑应用不够广泛。这次汶川地震之后，建筑专家们表示应该思考未来的住宅建筑如何发展，如何在住宅中普及钢结构建筑。鸟巢、水立方的兴建深入人心，各地的厂房建设现在基本都是钢结构，也有
2、一些大的钢结构公司开始向钢结构住宅方向发展了。意义毕业设计是大学四年专业知识一个总结性的教学环节，是我们融汇所学理论知识和专业素能并运用到解决实际工程问题的过程。通过本教学环节，对我们的基本理论知识有更深刻的理解，培养处理实际问题分析能力。让我们对一个工程项目有全面的认识，从方案制定到施工组织的系统性训练。通过这一总结性的教学环节，可以培养我们正确的理论联系实际的学习方法，严谨的科学态度。在指导老师的指导下，要求我们独立系统的完成一项工程设计，解决与之有关的具体问题，熟悉相关设计规范手册、标准图集和工程实践中常用方法，综合性较强的训练。毕业设计对于培养我们初步的科学研究能力，提高我们综合运用所
3、学知识分析问题、解决问题能力有着重要意义。在完成本次毕业设计过程中，我们需要综合性的把握整个建筑的处理，包括建筑和结构两方面。多关注我们这行业在国内外的发展动向和趋势，同时积极独立的完成本次毕业设计也是为今后实际工作作出必要的准备。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题基本内容1建筑方案，建筑施工图；2结构选型及布置，结构计算，结构施工图设计。拟解决的主要问题1建筑初步设计；2结构模型的确定及计算；进行主体结构构件，节点以及基础的设计；3绘图软件的学习和应用，标准图集、规范的选择和应用。三、研究的方法与技术路线1收集设计相关资料，初步熟悉设计过程；2参照建筑设计资料，确定钢结构住宅建筑方案，完成
4、建筑设计；3参照结构设计资料，确定结构类型布置，完成结构设计计算书；4应用绘图软件绘制施工图，修改及整理（主要熟悉掌握AUTOCAD、PKPM软件的应用）。四、研究的总体安排与进度12010年11月17日12月7日阅读相关参考资料、熟悉任务书的有关要求；22010年12月8日12月20日建筑方案、平面布置与结构选型；32010年12月21日2010年12月30日计算单元的选取，荷载计算；42011年1月1日1月16日毕业实习；52011年2月17日3月5日结构分析、内力组合；62011年3月6日3月31日单元（构件）截面设计；72011年4月1日4月9日节点设计（含柱脚设计与地脚螺栓布置）；8
5、2011年4月10日4月15日基础设计；92011年4月16日4月30日施工图绘制；102011年5月1日2011年5月8日论文的写作、修改、整理工作，准备答辩。五、主要参考文献1沈祖炎，陈扬骥，陈以一钢结构设计原理M北京中国建筑工业出版社，20062王新堂钢结构设计M上海同济大学出版，20053中华人民共和国国家标准GB/T500012001房屋建筑制图统一标准S北京中国建筑工业出版社，20014中华人民共和国国家标准GB500172003钢结构设计规范S北京中国计划出版社，20035中华人民共和国国家标准GB500092001建筑结构荷载规范S北京中国建筑工业出版社，20016王松岩，焦红
6、钢结构设计与应用实例M北京中国建筑工业出版社，20077朱海宁，王东，赵瑜轻型钢结构建筑构造设计M南京东南大学出版社，20038钢结构设计计算示例编制委员会钢结构设计计算示例M北京中国计划出版社，20079XINTANGWANG,XUEJIAOWANGANALYTICALFORMULAOFTHECHARACTERISTICSOFTHETOPANDSEATANGLECONNECTIONUNDERHIGHTEMPERATUREINFIREMPROCEEDINGOFTHE1OTHINTERNATIONALSYMPOSIUMONSTRUCTURALENGINEERINGFORYOUNGEXPERTS,
7、200810WANGXINTANGGENERALIZEDMODELOFBUCKLINGLOADOFONESTORYSTEELFRAMESWITHSEMIRIGIDJOINTSMADVANCESINSTRUCTURALENGINEERINGTHEORYANDAPPLICATIONS,200611小康住宅建筑结构体系成套技术指南编委会小康住宅建筑结构体系成套技术指南M北京中国建筑工业出版社，2001毕业论文文献综述土木工程某八层钢结构住宅设计摘要钢结构的设计优点和施工技术的逐步发展，以及地震作用，节能环保的角度出发，钢结构建筑得到国内外的普遍认可，在整个建筑市场起到越来越重要的地位。钢结构设计方法
8、基本成熟，工业化、周期短、造价低，成为未来发展的主要趋势。通过这一毕业设计，对理论知识的实际性运用以及对规范的理解，为今后的工作提供一个训练平台。关键词钢结构框架体系特点设计方法发展动向主要内容随着社会的发展，我国钢产量的迅猛增长，钢结构建筑是未来的主要发展趋势之一。钢结构框架用于住宅建筑，可以充分发挥钢结构延性好，塑性可变性能力强，具有良好的抗震性能等优点，大大提高了住宅的安全性。钢结构住宅与传统的砖混结构和钢筋混凝土结构住宅相比，能更好的满足建筑大开间、灵活分割的要求，可以提高使用面积率。2世界各地的钢结构建筑发展很快，应用很多。多层框架钢结构体系，主要由柱与梁以及与此有关的楼盖结构、支撑
9、结构、墙板或墙架结构等组成。在合理的高度和层数的情况下，框架结构体系能够提供较大的建筑空间，其平面布置灵活，可适合多种工艺与使用功能的要求。3。框架体系设计可以分为四个阶段一是方案设计，二是结构设计，三是构件设计，四是施工图绘制。结构分析和构件设计是结构设计中计算阶段，现已电算化，常采用PKPM建模计算。但结构的计算不能代替构件的计算。良好的结构设计重要前提，应该是合理组织和综合解决结构的传力系统、传力方式，良好的结构方案是良好结构设计的重要前提。4。1钢结构特点钢结构是指用钢板和热扎、冷弯或焊接型材通过连接件连接而成的能承受和传递荷载的结构形式。材料匀质性和各向同性好，属理想弹塑性体，最符合
10、一般工程力学的基本假定钢结构体系具有自重轻、工厂化制造、安装快捷、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等综合优势。但耐火性和耐腐蚀性较差，应有良好的防火和防腐措施。92钢结构框架体系设计方法综述钢结构设计的目的是做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。5这些要求都必须在钢结构不发生破坏的情况下才能做到。1）钢结构强度钢材虽然具有较好塑性性能，仍存在脆性破坏的可能，在平均应力小于屈服点FY下发生，没有任何的预兆，像这类破坏在20世纪40年代的建造船舶中已有200多艘，现已采用断裂力学分析方法。塑性破坏，采用极限破坏设计法，由于其延性较好，在超静定结构中，考虑内力塑性重分布。6从力学
11、观点分析，钢材的塑性破坏是由于剪应力超过晶粒抗剪能力而产生，而脆性破坏是由于拉应力超过晶粒抗拉能力而产生，故若剪应力先超过晶粒康健能力，则发生塑性破坏；反之，则脆性破坏。钢材的疲劳破坏是在连续反复荷载作用下，应力还低于极限强度，甚至还低于屈服点发生破坏。由于钢材内部结构不均匀（微小缺陷）和应力不均引起。在设计中根据疲劳破坏循环次数，采用应力比和应力幅来控制。损伤累积破坏是在工程中总会受到各种不利因素，如老化、锈蚀、地震，使结构某一部分发生损伤，如果继续使用随着时间增长，结构的损伤不断积累而导致破坏。这里主要研究弹塑性损伤和低周（N2D044MM，螺栓间距取80MM3D066MM且2D044MM
12、，螺栓间距取80MM3D066MM，且2D044MM，螺栓间距取80MM3D066，且8D0176，螺栓个数取4个。边接板尺寸47028012图35（2）主梁与柱的连接承载力设计1加劲板厚度与梁翼缘厚度相同，则梁对接焊缝强度为622364104213/310/2501230012WTFFFMNMMFNMMBTHT，满足要求2梁腹板净截面最大剪应力建筑工程与环境学院本科毕业设计（论文）573222MAX340010300212/8272/180/1/12827688VXWNMMNMMIVSFT，满足要求3螺栓连接验算高强螺栓预拉力高强螺栓单面抗剪承载力设计值（同时考虑焊接时的预应力损失，乘以折减
13、系数09）090909104515509565BVFNNPKN每一个螺栓承受的剪力340010105654BBVVNKNNKN，满足要求。4连接件验算连接板尺寸，连接板与柱腹板连接角焊缝HF6MM，满足构造要求连接板的净截面面积（最危险处）20122802222832NATHNDMM连接件净截面最大剪应力322MAX40010142/125/2832VNVNMMFNMMA，满足要求。连接件与柱之间的角焊缝最大应力（考虑切角25MM）32220762802640010192/200/207WFFFWVNMMFNMMHL，满足要求。所以柱与梁连接满足要求。5按抗震规范828条进行梁柱连接的极限承载
14、力验算12PM12PYWF1225012288（276/2）283103781KNM12501228821021644UMKNM加3602306的盖板223063063101700UMKNM1221644170038644UUUMMMKNM建筑工程与环境学院本科毕业设计（论文）5812UPMM且1820BGBFCFTTMMTMM460240UVVNNKN0580582768180230WWAYHTFKN058UWWAYVHTF13/133781/4510923PNMLKN13/UPNVML满足梁柱连接节点抗震要求39楼梯设计根据设计要求取一层和二层标准层楼梯进行配筋计算391楼梯板设计（TB）
15、取板厚H100MM，板倾斜角COS087，取1M板宽带计算。荷载计算恒荷载栏杆自重12KN/M水泥砂浆面层180020KN/M（11400/2340）058三角踏步050260156251/026195KN/M混凝土斜板0125/087287KN/M板底抹灰00217/087039KN/M合计700KN/M活荷载35KN/M总荷载设计值P12701435133KN/M一层TB1板水平计算跨度N312ML，弯矩设计值22N1/10P1/101333121295KMLN板有效高度0H1002080MMMINTY045F/F045143/2100306022MINMINBH306MMSA6S221C
16、01295100141FBH10143100080M查表得S09242SSY0830MMFHMA21090,872MM8150SA选配，分布筋一层TB2板水平计算跨度N273ML，弯矩设计值22N1/10P1/10133273991KMLN建筑工程与环境学院本科毕业设计（论文）59板有效高度0H1002080MM，2MINMINBH306MMSA6S221C0991100108FBH10143100080M查表得S09462SSY0625MMFHMA2880,629MM8150SA选配，分布筋标准层TB3板水平计算跨度N234ML，弯矩设计22N1/10P1/10133234728KMLN板有
17、效高度0H1002080MM，2MINMINBH306MMSA6S221C0728100080FBH10143100080M查表得S09602SSY0452MMFHMA28100,503MM8200SA选配，分布筋392平台板设计（PTB）取板厚H100MM，取1M板宽带计算。荷载计算恒荷载水泥砂浆面层180020KN/M036混凝土板012525KN/M板底抹灰00217034KN/M合计32KN/M活荷载35KN/M总荷载设计值P12321435874KN/M一层PTB1板水平计算跨度0104ML，弯矩设计值22N1/10P1/1087410410KMLN板有效高度0H1002080MMM
18、INTY045F/F045143/2100306022MINMINBH306MMSA6S221C010100011FBH10143100080M查表得S099522SSY0598MM306MMFHMA28100,503MM8200SA选配，分布筋标准层PTB2建筑工程与环境学院本科毕业设计（论文）60板水平计算跨度0143ML，弯矩设计值22N1/10P1/1087414318KMLN板有效高度0H1002080MM，2MINMINBH306MMSA6S221C018100020FBH10143100080M查表得S099022SSY0108MM306MMFHMA28100,503MM8200
19、SA选配，分布筋382平台梁（TL）该平台梁截面尺寸与主梁相同，采用工300250812荷载计算恒荷载梁自重064KN/M平台板传来32104/2167KN/M梯段板传来70312/21092KN/M合计1323KN/M活荷载35KN/M（104312）/2728总荷载设计值P121323147282606KN/M截面验算计算跨度0N10510626273MLL，弯矩设计值2201/8P1/826062732427KMLN和框架梁702KMMN相比较小，所以满足要求剪力设计值01/2P1/22606273356KM33224XW35610508210163/MM180/MMT138504310
20、8VSNNI，满足要求310基础设计3101地基承载力特征值设本例地基持力层为中密粗砂层44D，320/MKNM。地基承载力特征值为2240/AKFKNM。基础埋置深度处标高设为0600M，假定基础宽度小于3M，由建筑地基基础设计规范（GB500072002）得到的修正后的地基承载力特征值224044201505320/05AAKDMFFKNMD建筑工程与环境学院本科毕业设计（论文）61基础采用C30混凝土，2143/CFNMM，2143/TFNMM；钢筋采用HPB235，2210/YFNMM12及12以下，钢筋的混凝土保护层厚45MM；垫层采用C20混凝土，厚100MM。3102基础底面内力
21、及基础底面积计算取框架柱底截面相应荷载效应基本组合时的内力设计值MAXM，相应N、V与MAXN相应MAXM，V进行基础设计，为同一组内力值。但因为基础底面积计算按MAX12KAPF的要求进行，内力设计值均应改为相应荷载效应标准组合时的内力值，见下述内力值。969876502450284262NKNKNMKNMKNMVKNKN基础上墙体荷载标准值268WKNKN，相应设计值为3216WNKN，它直线施加在基础顶面，对基础中心线的偏心距/2360/2355360WEHMM。假设基础高度06HM，基础底面尺寸12LL按以下步骤估计（1）基础顶面轴向力最大标值8762689028WKNNKN，基础底面
22、至地面高度为150M，则基础底面以上总轴向力标准值为0902815200A（20为基础自重及其上土自重的平均重力密度）（2）按轴心受压状态估计0A由0090281520AFA得209028/15209028/32030312AFM（3）按01114A估计偏心受压偏心受压基础面积A，并求出基底截面抵抗矩W及基底以上基础土自重标准值KG21114312343437M，取20121919361ALLM，2231119192566WBHM，则201919151083KGKN（4）故按以上作基底面的相应荷载效应标准组合的内力值为8762681083100950226206268032745DKDKNKN
23、MKNM建筑工程与环境学院本科毕业设计（论文）62（5）基础底面压力验算2MAXMIN11027452750245298/215236125DKDKJMNPKNMAW因2MAXMINMAXMIN12384/,0,/2AKKKKAFKNMPPPPF，均满足要求，故上述假设的基础底面尺寸合理。3103基础高度和抗弯验算按构造要求，假定基础尺寸如下06HM，锥形基础；钢柱底板450590CCBHMM，以相应荷载效应基本组合求得的底面基底净反力验算基础高度甲组9693216100125022840632160327753DDNKNMKNM7753/10013008DDMEMN，基础底面DN合力作用点至
24、基础底面最大压力边缘的距离19/2008087AM2121001312248/1919DNNPKNMMLL（1截面取600HMM，01555IHMM，则01245025551560CIBHMM22200LMM，属于0122CIBHL情况，验算冲切力1MAX02220620606225012222LNLHVPHLKN抗冲切力000207070714350060005552UHTMHTBBHVFBHFH，920KN远大于LV，高度满足要求。（2）基础底面配筋计算取基底净反力2MAX248/NPKNMM建筑工程与环境学院本科毕业设计（论文）6311L方向配筋计算I截面2121212241248219
25、0451905924CCMPLBLH150KNM62015010143009092100555ISIYMAMMFH比较上述截面内所需钢筋大小，按构造要求配12150，21650SAMM。22L方向配筋计算截面取基底净反力2MAX248/NPKNMM2221112248190452190591702424IIJCCMPLBLHKNM62017010146009092100555IVSIVYMAMMFH比较上述截面内所需钢筋大小，按要求配12150，21650SAMM。在荷载基本组合作用下计算，柱下独立锥形现浇基础的构造形式及配筋如图36所示建筑工程与环境学院本科毕业设计（论文）64图36参考文献
26、1沈祖炎，陈扬骥，陈以一钢结构设计原理M北京中国建筑工业出版社，2006；2王新堂钢结构设计M上海同济大学出版，2005；3（GB500172003），钢结构设计规范S4（GB500092001），建筑结构荷载规范S5王松岩，焦红钢结构设计与应用实例M北京中国建筑工业出版社，2007；6朱海宁，王东，赵瑜轻型钢结构建筑构造设计M南京东南大学出版社，2003；7钢结构设计计算示例编制委员会钢结构设计计算示例M北京中国计划出版社，2007；8XINTANGWANG,XUEJIAOWANGANALYTICALFORMULAOFTHECHARACTERISTICSOFTHETOPANDSEATANGL
27、ECONNECTIONUNDERHIGHTEMPERATUREINFIREM,PROCEEDINGOFTHE1OTHINTERNATIONALSYMPOSIUMONSTRUCTURALENGINEERINGFORYOUNGEXPERTS,2008；9WANGXINTANGGENERALIZEDMODELOFBUCKLINGLOADOFONESTORYSTEELFRAMESWITHSEMIRIGIDJOINTSM,ADVANCESINSTRUCTURALENGINEERINGTHEORYANDAPPLICATIONS,200610小康住宅建筑结构体系成套技术指南编委会，小康住宅建筑结构体系成套技术指南M北京中国建筑工业出版社，2001。建筑工程与环境学院本科毕业设计（论文）65建筑工程与环境学院本科毕业设计（论文）66附录建筑图，结构图在附件中
