【正文】 期校正； EXCEL：方便數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和運(yùn)算 ； BOX：鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件工具箱； PMCAD：結(jié)構(gòu)平面計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件； CADSTS：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件。 5． 預(yù)期 研究 成果 開題報(bào)告書（包括開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、外文翻譯） 圖紙：圖紙目錄；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總說明；屋面結(jié)構(gòu)布置圖剛架詳圖；；柱間支撐布浙江大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 開題報(bào)告 置圖；屋面檁條布置圖；墻梁布置圖；柱腳錨栓布置圖 計(jì)算書：結(jié)構(gòu)整體計(jì)算 。 檁條、墻梁、支撐、抗風(fēng)柱計(jì)算 。 中間榀剛架計(jì)算；剛架梁柱連接、柱腳計(jì)算。其中論文： 10000 字以上，包括緒論、正文、結(jié)論、參考文獻(xiàn)等。 6．設(shè)計(jì) 工作進(jìn)度計(jì)劃 設(shè)計(jì)起止時(shí)間： 20xx 年 11月 10 日 至 20xx 年 5月 20 日 詳細(xì)進(jìn)度安排如下：（以周為單位） 第七學(xué)期 第 10－ 11 周：查閱文獻(xiàn)，準(zhǔn)備開始畢業(yè)設(shè)計(jì)； 第 12－ 15 周：文獻(xiàn)綜述，外文翻譯； 第 16－ 17 周：了解工程的基本情況，完成開題報(bào)告； 第八學(xué)期 第 1－ 8周：設(shè)計(jì)、開發(fā)，包括結(jié)構(gòu)總說明，建筑平面，立面圖的繪制，以及結(jié)構(gòu)布置圖、柱間支撐布置圖、檁條和墻梁布置圖、框架詳圖的繪制等； 第 9－ 12 周：撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文； 第 13－ 14 周：論文的修改與答辯。 浙江大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 開題報(bào)告 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 文 獻(xiàn) 綜 述 （包括國內(nèi)外現(xiàn)狀、研究方向、進(jìn)展情況、存在問題、參考依據(jù)等） 浙江大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 開題報(bào)告 門式剛架設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)探討 國外研究現(xiàn)狀 門式剛架輕型結(jié)構(gòu)體系始于美國。日本和歐洲門式剛架輕型結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用也較多，但美國的門式剛架輕型結(jié)構(gòu)體系發(fā)展最快，應(yīng)用也最廣泛。由于門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)具有許多其他結(jié)構(gòu)所不具備的優(yōu)點(diǎn)，而且經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，因此這種結(jié)構(gòu)形式在國外一經(jīng)推出就得到了廣泛 應(yīng)用。國外輕型鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展較早，隨著新型建筑材料的出現(xiàn)、加工設(shè)備的不斷改善、設(shè)計(jì)形式的多樣化，門式剛架輕型結(jié)構(gòu)體系漸漸普及到大型工業(yè)廠房、商業(yè)建筑、交通設(shè)施等建筑中，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、分析、出圖的程序化 (如大型通用化設(shè)計(jì)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。目前，大部分國外輕鋼公司都具有自己的門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)系列，各公司的輕鋼結(jié)構(gòu)系列大同小異。據(jù)統(tǒng)計(jì)，歐美各國由輕鋼結(jié)構(gòu)體系建造的非住宅單層建筑物占總數(shù)的 50%以上，日本新建的 14層建筑大都采 用輕鋼結(jié)構(gòu)。在許多國家，如英、美、日、澳大利亞等已作為一種經(jīng)濟(jì)快捷的建筑結(jié)構(gòu)體系，以商品的形式出售。其中，美國門式剛架輕型結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用在各領(lǐng)域比例為 :1)商業(yè) (倉庫、小賣店、事務(wù)所、銀行、車庫設(shè)施 )占 42%。2)制造業(yè) (制造工廠、倉庫 )占 34%。3)文化娛樂業(yè) (學(xué)校、教堂、娛樂、福利設(shè)施 )占 9%。4)其他占 15%。 [2][3] 在日本，門式剛架輕型結(jié)構(gòu)體系有兩種類型 :第一種是日本自身發(fā)展起來的，已實(shí)現(xiàn)了構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化、定型化、裝配化 。經(jīng)營管理、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、售后服務(wù)系統(tǒng)化。第二種是 1989年以來，在從美國引 進(jìn)的輕鋼結(jié)構(gòu)體系的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。日本工程界目前正就主剛架在地震力作用時(shí)保有水平耐力 (即構(gòu)件達(dá)到塑性階段時(shí)的承載力 )所需的 D，值的取法 (D、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型冷彎薄壁型鋼擦條及墻梁、高強(qiáng)度螺栓在橢圓孔處的受力狀態(tài)等幾個(gè)方面進(jìn)行研究 [4] 浙江大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 開題報(bào)告 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國已成為世界上鋼產(chǎn)量大國，發(fā)展建筑鋼結(jié)構(gòu)是我國新的建筑技術(shù)政策。 首先，從發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)的主要物質(zhì)基礎(chǔ)來看，自 1996年開始我國鋼的總產(chǎn)值就已超過 1億噸，居世界首位。而且隨著鋼材產(chǎn)量和質(zhì)量持續(xù) 提高，其價(jià)格正逐步下降，輕鋼結(jié)構(gòu)的造價(jià)也相應(yīng)有較大幅度的降低。與之相應(yīng)的是，輕鋼結(jié)構(gòu)配套的新型建材也得到了迅速發(fā)展。其次，從發(fā)展輕鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)基礎(chǔ)來看，薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)、門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)、壓型鋼板結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)焊接和高強(qiáng)度螺栓連接等方面的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收規(guī)范規(guī)程及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已發(fā)行。有關(guān)規(guī)范規(guī)程的不斷完善為輕鋼結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用奠定了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。第三，從發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)的人才素質(zhì)來看，經(jīng)過幾年來的發(fā)展，專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員已經(jīng)形成一定的規(guī)模，而且他們的專業(yè)素質(zhì)在實(shí)踐中得到不斷提高。 [5] 目前國內(nèi)常用的輕鋼結(jié)構(gòu)承重體系 包括：焊接門式剛架結(jié)構(gòu)體系、冷彎薄壁型結(jié)構(gòu)體系、多層房屋鋼結(jié)構(gòu)體系、金屬拱型波紋屋蓋體系等。 [6] 2． 研究 方向 (1) 門式剛架的優(yōu)化問 題 可以定義為 : Wmin=?1??iN Li （ ?Ei t Ei +? li t li +2Wtt12??iD wiEi1） （ 1a） S． t． kkiH? ? Ukd ，mmiLF ? UmkF （ 1b） il? ? Us? （ 1c） EiEitw ? ilR ，LiLitw ? ilR ， D wiEi1 ? miR （ 1d） [7] [8] 浙江大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 開題報(bào)告 式中， W為結(jié)構(gòu)總重； ? 為材料密度 。Li 為第 i 構(gòu)件的長度 。? Ei ， t Ei ， ? li ， t li ，t wi 分別為第 i 構(gòu)件的外翼緣寬度和厚度、內(nèi)緣緣寬度和厚度及腹板厚度 。而 D wiEi1和D wiEi2互 為第 i構(gòu)件兩端的腹板高度 。 kl? 為第 k點(diǎn)在第 l工況下的水平位移。 kH 為該點(diǎn)標(biāo)高 。 Ukd 為相應(yīng)的側(cè)移比限值 。 miF 為第 m號(hào)梁在第 l工況下的撓度 。 mL 為梁跨度 : UmkF為相應(yīng)的撓度限值 。 il? 和 Us? 分別為第 s截面在第 l工況下的強(qiáng)度及其限值 。 ilR 和 miR 分別為第 i 構(gòu)件以緣和腹板的允許寬厚比。其它尚有構(gòu)件穩(wěn)定性等要求也須考慮，此處不一一列出。 [9] 優(yōu)化設(shè)計(jì)是一種尋找確定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案的技術(shù)。所謂“最優(yōu)設(shè)計(jì)”，指的是一種方案可以滿足所有的設(shè)計(jì)要求，而且所需的支出（如重量，面積，體積，應(yīng)力，費(fèi)用等）最小。實(shí)際上，設(shè)計(jì)方案的任何方面都是可以優(yōu)化的，如結(jié)構(gòu)的尺寸（厚度，高度，寬 度等） 、形狀（如過度圓角的大?。?、支撐位置、制造費(fèi)用、自然頻率、材料特性等。也就是說，最優(yōu)方案就是一個(gè)最有效率的方案。 [10] (2) 建筑空間優(yōu)化 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)投資經(jīng)濟(jì)性決定于諸多方面。如功能、吊車噸位、建筑高度、柱距、跨度、屋面荷載等。在設(shè)計(jì)過程中若能較合理地選擇各種因素，對(duì)于建筑經(jīng)濟(jì)性起到至關(guān)重要的作用。在設(shè)計(jì)中對(duì)建筑的具體功能和工藝要求一定要做到非常地熟悉。如生產(chǎn)線對(duì)跨度的要求 。過跨平車對(duì)柱距的約束 。吊車起吊高度以及庫房堆積高度對(duì)廠房?jī)舾叩南拗频?。在滿足功能的基本前提下，做到空間不要浪費(fèi) 。同時(shí)將結(jié)構(gòu)分析的意見，特別是對(duì)投資影響較大的限制條件反饋給工藝設(shè)計(jì)人員或建設(shè)方，在不影響功能或?qū)δ苡绊戄^小的前提下，做適當(dāng)功能或工藝調(diào)整后，使得建筑的空間最為節(jié)省。吊車噸位往往是功能的特定要求，但吊車的選擇對(duì)建筑投資卻起到非常重要的作用。單梁橋式吊車自重輕，適用于工廠倉庫對(duì)貨物吊裝量不大且運(yùn)轉(zhuǎn)不甚頻繁的作業(yè)場(chǎng)所，小車采用電動(dòng)葫蘆與之配套。在生產(chǎn)允許的情況下，應(yīng)盡可能選擇自重輕，輪壓小的吊車，單梁橋式吊車較雙梁橋式吊車對(duì)廠房的經(jīng)濟(jì)性更為有利。合理的柱距對(duì)廠房用鋼量有較大的影響。 浙江大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 開題報(bào)告 (3) 結(jié)構(gòu)構(gòu)件優(yōu)化 結(jié)構(gòu) 構(gòu)件的優(yōu)化是在給定的類型、材料、布局和外形的情況下，優(yōu)化各個(gè)組成構(gòu)件的截面尺寸，使結(jié)構(gòu)最輕或最經(jīng)濟(jì)。截面優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)方法有二種。一是用最優(yōu)化理論來解決，把問題歸結(jié)為一個(gè)單目標(biāo)規(guī)劃問題，優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)是用鋼量最少或造價(jià)最低，各種設(shè)計(jì)條件如結(jié)構(gòu)反應(yīng) (應(yīng)力、位移等 )的允許范圍等都可作為約束條件，用數(shù)學(xué)規(guī)劃的理論來尋求最優(yōu)解或最滿意解。另一種方法是窮舉法，即把各種合理的構(gòu)件截面形式都進(jìn)行計(jì)算比較，在滿足設(shè)計(jì)要求的情況下，以用鋼量最少或造價(jià)最低為控制條件，得到滿意的截面尺寸。如門式剛架常采用變化構(gòu)件的截面來適應(yīng)彎矩變化 以達(dá)到節(jié)約鋼材的目的。除腹板高度變化外，厚度也可根據(jù)需要變化 。上下翼緣可用不同截面 。相鄰單元的翼緣也可采用不同截面。因此，影響整個(gè)剛架用鋼量的因素有上翼緣的寬度、厚度 。下翼緣的寬度、厚度 。腹板的厚度 。構(gòu)件大頭、小頭的高度 。而且這些因素之間也互相影響，互相不獨(dú)立。工程設(shè)計(jì)從形式上看，是一種基于嚴(yán)格的力學(xué)和數(shù)學(xué)法則的精確運(yùn)算過程 。實(shí)際上，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中起重要作用的并不是那些運(yùn)算方法和數(shù)學(xué)處理，而是一系列難以用精確的計(jì)算解決的，具有主觀色彩的決策問題，所以，完全用最優(yōu)化理論來實(shí)現(xiàn)截面優(yōu)化設(shè)計(jì)有一定的復(fù)雜性，還需要進(jìn)一 步的理論研究。另外，用窮舉法解決截面優(yōu)化問題時(shí)，多因素決定了計(jì)算次數(shù)隨構(gòu)件數(shù)增加而呈指數(shù)關(guān)系增加，如當(dāng)剛架構(gòu)件較多時(shí)，要花費(fèi)很長的計(jì)算時(shí)間。當(dāng)設(shè)計(jì)者確定了結(jié)構(gòu)形式后，截面優(yōu)化比較簡(jiǎn)單易行的方法是按照構(gòu)件的內(nèi)力來調(diào)整截面尺寸，經(jīng)過試算確定重量最小的截面。這種方法不但計(jì)算次數(shù)少，而且可以人工干預(yù)截面優(yōu)化范圍，快速地得到比較理想的截面尺寸。 [11] 剛架設(shè)計(jì) 其他 問題研究 近二十年來，鋼結(jié)構(gòu)在我國進(jìn)入了快速的全面的發(fā)展和應(yīng)用時(shí)期。在輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)體系中，門式鋼構(gòu)具有施工快、造價(jià)低、擴(kuò)建靈活，維護(hù)費(fèi)用低等特點(diǎn) ，在工業(yè)建筑市場(chǎng)上占據(jù)了主導(dǎo)地位。 [12]真因?yàn)槠浒l(fā)展的 快速性，我們不得不去研究除優(yōu)化以為的所存在的問題，包括 荷載，屋脊垂度，柱子，檁條等。 浙江大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 開題報(bào)告 3．進(jìn)展情況 剛架的具體優(yōu)化問題（ 合理跨度和最優(yōu)間距確定） （ 1） 合理跨度的確定 不同的生產(chǎn)工藝流程和使用功能在很大程度上決定著廠房的跨度。有的業(yè)主甚至要求輕鋼生產(chǎn)廠家根據(jù)自己的使用功能，確定較為經(jīng)濟(jì)的跨度，在盡可能滿足生產(chǎn)工藝和使用功能的基礎(chǔ)上，應(yīng)根據(jù)房屋的高度確定較為合理的跨度。一般情況下，當(dāng)柱高、荷載一定時(shí)，適當(dāng)加大跨度，剛架的用鋼量增加不太明顯，但節(jié)省 空間，基礎(chǔ)造價(jià)低，綜合效益較為可觀。通過大量計(jì)算發(fā)現(xiàn)當(dāng)檐高為 6m、柱距為 ,荷載情況完全一致情況下 (恒載 ，活載 ，基本風(fēng)壓，無吊車 )，跨度在 1848m之間的剛架單位用鋼量 (Q235B)為 1835kg/m2 。當(dāng)檐高為 12m 時(shí) (其他情況同上 )，跨度在 1848m 之間的的剛架用鋼量 (Q235B)為2540kg/m2 ,當(dāng)檐高超過 18m 時(shí)，宜采用多跨剛架 (中間設(shè)置搖擺柱 )，其用鋼量較單跨剛架節(jié)約 %左右，因此，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)具體要求在選擇方案時(shí)選擇較為經(jīng)濟(jì)的跨度，不宜盲目求大跨度。 （ 2） 剛架最優(yōu)間距的確定 剛架的間距與剛架的跨度、屋面荷載、檁條形式等因素有關(guān)，在剛架跨度較小的情況下，選用較大的剛架間距，增加檁條的用鋼量是不經(jīng)濟(jì)的，因此從綜合經(jīng)濟(jì)分析的角度看，確定合理的柱距才能既節(jié)約鋼材，又使設(shè)計(jì)真正作到定型化、專門化、標(biāo)準(zhǔn)化以及輕型化， 從而推動(dòng)門式剛架輕鋼房屋結(jié)構(gòu)體系在我國的發(fā)展。經(jīng)過大量計(jì)算，筆者發(fā)現(xiàn) :隨著柱距的增大，剛架用鋼量比例是逐漸下降的，但當(dāng)柱距增大到一定數(shù)值后，剛架用鋼量隨著柱距的增大下降的幅度較為平緩。而其他如檁條、吊車梁、墻梁的用鋼量隨著柱距的增大而增加，就房屋的總用鋼量而言，隨柱距的增大先下降而后又上升。綜合各項(xiàng)用鋼量表明，對(duì)一定條件下的輕鋼房屋而言存在一最優(yōu)柱距。表 1 所列即為一般情況下，柱高為 6m，各種跨度對(duì)應(yīng)的剛架最優(yōu)間距。 表 1 相同條件下各種跨度對(duì)應(yīng)的最優(yōu)剛架間距 相同條件下的跨度（ m） 最優(yōu)剛架間距（ m） 9— 12 左右 浙江大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 開題報(bào)告 12— 18 6 左右 18— 36 6— 左右 36— 45 1/5— 1/6 跨度 45 以上 8— 9 綜合表 1所示，一般情況下，門式剛架最優(yōu)間距應(yīng)在 6— 9m之間，柱距不宜超過 9m，超過 9m 時(shí)，屋面檁條與墻架體系的用鋼量增加太多，綜合造價(jià)并不經(jīng)濟(jì)。[13] 剛架設(shè)計(jì)非優(yōu)化問題研究 （ 1） 屋面活荷載取值 框架荷載取 ，不打算修改。但屋面結(jié)構(gòu)，包括屋面板和檁條，其活荷載要提高到 ,《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》征求意見稿規(guī)定不上人屋面的活荷載為 ，但構(gòu)件的荷載面積大于 60m2 的可乘折減系數(shù) 。門式剛架一般符合此條件，所以可用 ，與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范保持一致。國外這類，要考慮 ，而我們無此規(guī)定，遇到超載情況，就 要出安全問題 .設(shè)計(jì)時(shí)可適當(dāng)提高至 ?，F(xiàn)在有的框架梁太細(xì)，檁條太小，明顯有人為減少荷載情況，應(yīng)特別注意，決不允許在有限的活荷載中“偷工減料”。 （ 2） 屋脊垂度要控制 框架斜梁的豎向撓度限值一般情況規(guī)定為 1/180,