房屋钢结构设计论文精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的房屋钢结构设计论文主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：房屋钢结构设计论文范文

本科毕业论文设计开题报告范文

1.课题名称：

钢筋混凝土多层、多跨框架软件开发

2.项目研究背景：

所要编写的结构程序是混凝土的框架结构的设计，建筑指各种房屋及其附属的构筑物。建筑结构是在建筑中，由若干构件，即组成结构的单元如梁、板、柱等，连接而构成的能承受作用(或称荷载)的平面或空间体系。

编写算例使用建设部最新出台的《混凝土结构设计规范》GB50010-2002,该规范与原混凝土结构设计规范GBJ10-89相比，新增内容约占15%，有重大修订的内容约占35%，保持和基本保持原规范内容的部分约占50%，规范全面总结了原规范实施以来的实践经验，借鉴了国外先进标准技术。

3. 项目研究意义：

建筑中，结构是为建筑物提供安全可靠、经久耐用、节能节材、满足建筑功能的一个重要组成部分，它与建筑材料、制品、施工的工业化水平密切相关，对发展新技术。新材料，提高机械化、自动化水平有着重要的促进作用。

由于结构计算牵扯的数学公式较多，并且所涉及的规范和标准很零碎。并且计算量非常之大，近年来，随着经济进一步发展，城市人口集中、用地紧张以及商业竞争的激烈化，更加剧了房屋设计的复杂性，许多多高层建筑不断的被建造。这些建筑无论从时间上还是从劳动量上，都客观的需要计算机程序的辅助设计。这样，结构软件开发就显得尤为重要。

一栋建筑的结构设计是否合理，主要取决于结构体系、结构布置、构件的截面尺寸、材料强度等级以及主要机构构造是否合理。这些问题已经正确解决，结构计算、施工图的绘制、则是另令人辛苦的具体程序设计工作了，因此原来在学校使用的手算方法，将被运用到具体的程序代码中去，精力就不仅集中在怎样利用所学的结构知识来设计出做法，还要想到如何把这些做法用代码来实现，

4.文献研究概况

在不同类型的结构设计中有些内容是一样的，做框架结构设计时关键是要减少漏项、减少差错，计算机也是如此的。

建筑结构设计统一标准(GBJ68-84) 该标准是为了合理地统一各类材料的建筑结构设计的基本原则，是制定工业与民用建筑结构荷载规范、钢结构、薄壁型钢结构、混凝土结构、砌体结构、木结构等设计规范以及地基基础和建筑抗震等设计规范应遵守的准则，这些规范均应按本标准的要求制定相应的具体规定。制定其它土木工程结构设计规范时，可参照此标准规定的原则。本标准适用于建筑物(包括一般构筑物)的整个结构，以及组成结构的构件和基础;适用于结构的使用阶段，以及结构构件的制作、运输与安装等施工阶段。本标准引进了现代结构可靠性设计理论，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法分析确定，即将各种影响结构可靠性的因素都视为随机变量，使设计的概念和方法都建立在统计数学的基础上，并以主要根据统计分析确定的失效概率来度量结构的可靠性，属于概率设计法，这是设计思想上的重要演进。这也是当代国际上工程结构设计方法发展的总趋势，而我国在设计规范(或标准)中采用概率极限状态设计法是迄今为止采用最广泛的国家。

结构的作用效应 常见的作用效应有：

1.内力。

轴向力，即作用引起的结构或构件某一正截面上的法向拉力或压力;

剪力，即作用引起的结构或构件某一截面上的切向力;

弯矩，即作用引起的结构或构件某一截面上的内力矩;

扭矩，即作用引起的结构或构件某一截面上的剪力构成的力偶矩。

2.应力。如正应力、剪应力、主应力等。

3.位移。作用引起的结构或构件中某点位变(线位移)或某线段方向的改变(角位移)。

4.挠度。构件轴线或中面上某点在弯短作用平面内垂直于轴线或中面的线位移。

第2篇：房屋钢结构设计论文范文

关键词：大跨度体育馆；钢桁架；结构设计；内力；杆件；抗震性能

钢结构自身的重量小、强度高，可塑性和柔韧性都较强的特点，使其成为公认的具有良好性能的结构，而且以桁架为代表的钢结构被广泛应用到空间结构体系中，尤其是跨度较大，标高较高的大型场馆，空间钢结构管桁架设计作为其屋盖结构发挥着很多的优点。

1 管桁架结构的分类

大量的建筑工程实践证明：大跨度桁架结构的运用一方面满足了建筑的基本原则和要求，另一方面也与最新的设计理念相吻合。伴随着建筑业的不断深化与发展，出现了许多类似跨度大、空间形状相对复杂多变的钢结构的建筑，而且在形式方面也日渐新颖。

桁架根据杆件布置的不同以及受力方式的差异，一般分为平面和空间两种结构形式。平面桁架是指上、下弦以及腹杆全部处于同一平面，而空间桁架结构的上、下弦同腹杆通常处在一个三角形截面上。一般说来，前者的外部刚度较差，而后者的结构跨度大、稳定性高，外观通常也比较富有美感，因此被采用的较多。另外，对于管桁架的连接件杆件截面的种类，一般常用的为圆形、正方以及长方形，选择不同图形的截面相应的桁架类型也有所不同。

2 大跨度桁架结构的受力分析及结构设计

大跨度桁架结构的受力分析及计算是钢结构屋盖体系中的重点和难点，因此无论是受力分析还是结构设计，都需要借助专业计算软件的力量来达到事半功倍的效果。

2.1 计算软件的选择

大跨度桁架结构的设计一般使用同济大学的3D3S软件，同时还采用有限元软件Sap2000进行校核。3D3S可方便输入单元、节点、局部单元荷载，各种工况荷载都可以通过导荷载的方式由面荷载转化为节点荷载，风荷载可自动考虑风压高度变化系数、风振系数；可套用多种规范进行验算，特有同一模型中对不同的单元采用不同的控制参数功能；可方便输出模型以及每一单元在各工况、组合下的内力、位移、应力比图，因此，工程中最常使用计算软件为3D3S。同时，采用Sap2000对结构整体分析，可得到杆件最不利内力及结构最大变形。

2.2 受力分析

在大跨度体育馆桁架结构的设计中，传统的开口截面（如H型钢和I字钢）应用的很多，但相比较来讲，尤以管状的桁架更为常见，因此本论文在讲述桁架结构的受力特点和计算规则时，主要是以管状的桁架为例。管桁架，是指用圆杆件在端部相互连接而组成的格构式结构。

通过建模分析以及荷载的组合分配，理论上将大跨度体育馆桁架的荷载分为永久荷载与可变活荷载两类。前者主要指承重结构的自重（包括杆件及节点的自重）、屋面板及檩条的自重、马道、吊挂灯具及其他设备的自重，一般按从属面积折算荷载值；后者主要是一些不确定的载荷，如风荷载、雪荷载、上人屋面的荷载，甚至是地震荷载等作用在屋盖上的“可动力”。

管桁架结构的计算要满足基本的规定：管桁架结构应进行重力荷载及风荷载作用下的内力、位移计算以及整体的稳定性验算，并应根据实际情况，对地震、温差变化、支座沉降及施工安装荷载等作用下产生的位移与内力进行计算。其中，内力和位移可按弹性理论，采用空间杆系的有限元方法进行计算。外荷载可按静力等效原则将节点所辖区域内的荷载集中作用在该节点上。结构分析时，应考虑上部空间网格结构于下部支承结构的相互影响；另外应根据结构形式、支座节点的位置、数量和构造情况以及支承结构的刚度，确定合理的边界约束条件。

当然，受力分析的重点是桁架的节点处。统筹的讲，桁架的相贯节点有K型、T型、马鞍加强型（具体如图1所示），也需要对节点的受力形式及连接形式进行计算。

2.3 结构设计优化

追求永无止境，成功的设计是在保证安全、设计质量、规范要求等的前提下，尽可能地采用3D3S等结构设计软件对杆件、节点进行对比分析，改善结构布局，运用新工艺、新材料、新技术、新设备来不断地优化整个结构，以期达到经济性和实用性的推广作用。

3 大跨度桁架结构的强度和稳定性设计

3.1 抗风荷载作用的构造设计

对于大跨度的轻型屋盖来讲，风荷载的作用是影响结构稳定的重要因素。大跨度体育馆都要求内部空间的宽广，而这势必就造成屋盖在风的吸力作用下被掀起，因此大跨度桁架结构的设计要充分考虑整个结构的抗风系数和抗风能力。大跨度结构受力复杂，质量较轻、阻尼较小，处于湍流度高的低矮大气边界层中，导致负压作用明显，如屋面转角、边缘和屋脊等部位。另外，这些部位的压力波动往往较大，甚至有可能产生交变力的作用，因此这些部位容易成为大跨度屋盖结构在强风破坏中首当其冲，对风灾后大跨度屋盖房屋破坏情况的实地调查资料也充分证实了这一点。

对于大跨度屋盖结构的抗风问题，除了应对结构进行合理的抗风荷载设计以保证结构主体的强度以外，还需要针对桁架结构的薄弱部位和薄弱环节采取有效的抗风结构构造设计，用来加强结构各构件之间的整体性。一般来讲，体育馆中大跨度桁架结构的抗风构造设计从下列三个方面考虑：①加强屋盖系统自身的连接和整体性；②加强屋盖系统与其承重墙（柱）体的连接；③加强桁架各个节点的连接形式。

3.2 桁架的抗震性能设计

地震是地壳运动时地表产生的一系列纵向和横向颤动。根据规范，凡属剧场、体育馆等大跨度公共建筑，其抗震措施按设防烈度均应选用8度设防，而且多采用时程分析进行补充计算。

采用时程分析法时，应按建筑场地类别和设计地震分组选用不少于两组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线，其平均地震影响系数曲线应与振形分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符。当采用振形分解反应谱法进行体育馆大跨度桁架结构的地震作用分析时，要取前30个振形，而且对体形特别复杂或重要的需要取更多振形进行效应组合。在抗震分析时，应考虑支承体系对其受力的影响，此时可将桁架结构与支承体系同时考虑，按整体分析模型进行计算，其中的地震作用效应分析的阻尼比可以根据不同的情况参照下表。

参考文献

[1]戚豹，康文梅.《管桁架结构设计与施工》.中国建筑工业出版社，2012.

[2]中华人民共和国标准.GB50017-2003钢结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[3]中华人民共和国标准.GB50009-2012建筑结构荷载规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

第3篇：房屋钢结构设计论文范文

关键词：工业厂房；门式钢架；轻钢结构；PHC管桩；预应力；结构设计

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1 工程概况

某工业厂房位于湖南长沙星沙经济开发区东二路，厂房长度144 m，跨度为26+26 m，两侧檐口高分别为12 m和15 m，建筑面积8414 m2。两台15t中级工作制吊车，吊车轨顶标高为7.93 m和11.3 m(详见图1)。柱脚采用刚接，采用门式刚架结构，主刚架采用热轧H型钢， Q345级。屋面坡度采用1/10和0.85/10，基础选取PHC预应力管桩。计算软件采用钢结构STS软件和广厦GSCAD。

图1

2 基础设计

2.1 地质条件及单桩承载力计算

本工程地质条件及PHC管桩系数详见表1。

表1

单桩承载力根据《建筑大家基础设计规范》(GB50007-2002)第(8.5.5-1)公式:Ra=qpaAp+up∑qsiali和《预应力混凝土管桩基础技术规程》(DBJ/T15-22-98)第(5.2.8)公式:Uk=∑ξsiλiqsikuli进行估算。

2.1.1桩侧阻力特征值计算(选取PHC壁厚90 mm,桩径400 mm预应力管桩) 桩端端阻力特征值qpaAp=502kN；单桩竖向承载力特征值Ra=1297kN；总拔极限承载力标准值Uk=448kN；再根据《预应力混凝土管桩基础技术规程》(DBJ/T15-22-98)第(5.2.9)公式Rpl=σpcA=328kN

2.1.2分析

根据工程地质条件及电算结果,由于业主工期要求快,故采用PHC预应力高强管桩,取单桩竖向承载力特征值R=1200kN,由于柱脚固接,吊车作用下,柱底弯矩较大,桩可能会现拉力,而形成抗拨桩,因此必须采用双桩,而且需要验算桩抗拨力,由于Uk>Rpl,故应按Rpl考虑桩的抗拔力。本工程边柱最大轴压力N=621kN, M=-444kN, V=-21kN。根据广厦计算结果,桩距取3.5d:桩最小反力Nmin=-15kN

3上部结构设计

本工程为两跨26m,两台15t重级工作制吊车,柱距8m,共有18跨固接的门式刚架,为保证吊车正常运转,厂房稳定,满足位移变形要求加强支撑设计和吊车制动桁架来增加厂房的整体空间刚度,全长144 m,墙体采用压型钢板。选用热轧变截面H型钢经STS电算定下,用钢量最低的刚架尺寸(详见图1)。

3.1柱间支撑设计

若支撑设置不当,吊车行走时,就会造成刚架晃动,存在安全隐患,因此支撑的设置非常关键,又因选用用钢量小的窄翼缘H型钢,因此柱平面外计算长度仅能取4m,在高4m处设置一道焊接钢管侧向水平支撑。交叉支撑采用角钢,在厂房的头、尾跨设置柱间支撑,中间跨每隔4跨设置一道。在设置柱间支撑的同一跨并设屋面支撑,为能更好传递风荷载在屋面每隔4m设一道水平钢管刚性系杆。

3.2抗震措施

工程地处设防烈度6度区,房屋自重小,承载力不受地震作用效应组合控制,可不进行抗震计算。仅针对轻钢结构的特点采取抗震构造措施。构件之间的连接均采用螺栓连接,斜梁下翼缘与刚架柱的连接均加腋,柱脚底板设抗剪键。增设吊车制动桁架。

3.3隅撑的设计

隅撑可以用来提高屋面梁式柱的受压翼缘稳定能力,因此在檐口位置,刚架斜梁与柱内翼缘交接点附近的檩条和墙梁处,各设置一对隅撑。在斜梁下翼缘受压区隔一檩条设隅撑,并使其间距不大于相应受压翼缘宽度的16倍(详见图2)。

图2

3.4高强螺栓连接设计

由于屋面荷载很轻,在设计荷载作用下,斜梁与柱的连接部位主要承受弯矩作用,剪力很小,高强螺栓以受拉为主。剪力由连接构件间的摩擦力传递剪力。本工程建筑大量采用阳光板,开窗面积少,风顺力大减少,相应剪力也小,选用摩擦型高强螺栓,因此表面可不作专门处理。不必进行摩擦而抗滑移试验,这有助于提高效益和降低成本。

3.5檩条设计

檩条的设计计算是最为困难的。首先,在目前设计规范或规程中尚无简单实用的计算公式供设计人员采用,其次,为节省钢材,轻钢结构中的檩条除用于承担梁的功能外往往兼作支撑体系中的压杆,同时还通过隅撑对门式刚架的梁和柱提供侧向支承。如果考虑门式刚架房屋中的蒙皮效应,则檩条的构造和受力计算更为复杂。檩条通常由薄钢板冷弯成型,计算中还需考虑屈曲后的有效截面等问题,因此,精确计算檩条的承载力非常困难。在竖向荷载作用下,檩条的自由翼缘受拉,受压翼缘由于和屋面有可靠的连接面不存在稳定问题。

由于Z型连续檩条是拱接而成的连续檩条,其内力分布较均匀刚度大,能节省用钢量,同时在制作、运输、安装诸方面都很便利,因此本工程采用Q345Z型檩条,内力计算按如下一种简单通用的模式考虑:按等截面连续梁计算模式,考虑活荷载按不利分布作用,光按50%活载均匀满布得到一个效应值S1,再用50%活荷载按最不利隔跨分布得到一个效应S2。两者相加即为最不利活荷载所产生的效应S。另外再考虑在支座处因搭接嵌套松动所产生的弯矩释放10%。

在风吸力作用下,檩条的自由翼缘受压。因此,当檩条下翼缘无面板侧向支撑时,必须对檩条的下翼缘进行稳定性验算。开平地区基本风压为0.6 kN/m2,按门式刚架技术规程附录E公式计算结果得知,是风吸力作用下稳定计算起控制作用。选用Z220×75×20×2.0 Q345,檩距1.2m,可以满足要求。

4采用预应力门式钢架的构想

为了进一步提高门式钢架轻钢结构的刚度和承载力，降低钢耗，笔者认为可在门式钢架的不同部位，有针对性的施加预应力。如通过强迫上升或下降中间柱的柱脚标高，可调整跨中弯矩和中柱负弯矩的峰值。施加预应力的方法，可通过预先计算好的提升量，用千斤顶升高中柱或边柱，再塞垫板，进行锚固。

在门式钢架横梁上的中下部位置，直接布置预应力索，并在跨中四分之一的位置，以一对栓钩拉住钢索，拧紧栓钩螺母，下拉钢索，索内产生拉力（预应力），栓钩处产生上压力，是附加的卸载力，栓钩处可视作钢架横梁的中间弹性支点。这种横向张索法用于钢架立柱，立柱则视为增加了中间支座，改变立柱边界条件，提高临界荷载力。

对于屋面檩条，可在檩条中间二分之一处，先将檩条与蒙皮固定，再在檩条与檩条连接处，强力钉入碶块，拉伸蒙皮，引入预应力，再栓接固定檩条 ，最后将蒙皮与檩条固定成整体。

5结语

门式轻钢结构的优点是节材高效,耗钢少,自重轻,制造安装运输简便,工期短,可拆迁,定型批量生产易于实现商品化等。近年来发展迅速,应用领域日益广泛。本工程采用刚接柱脚和Q345钢使用钢量减少了许多,经对比验算采用Q345钢的用钢量比采用Q235钢的用钢量下降16%左右,采用较平缓坡度(1/10)的门式刚度也可节约钢材。

在本工程的设计实践中，未能充分引入预应力技术，但笔者认为在门式钢架轻钢结构中应用预应力技术以加强结构刚度和承载力，提高结构稳定性，若能在檩条中张拉板材可以防止风吸力下的局部失稳和提高弹性受力幅值，将可大大减少檩条的用钢量，这也是完全可行的。为此，在谋求改进方面希望本文能起到抛砖引玉的作用，期待着与专家同行的合作，请大家共同关注与探讨并指正。

参考文献

1、郑明星,陈京芳;轻钢结构设计若干问题的探讨[J];钢结构;2005年04期。

第4篇：房屋钢结构设计论文范文

理论教学环节、实践教学环节以及其他辅助教学环节进行改革。实践证明：新的教学模式提高了学生学习的积极性，改善了课堂授课及听课效果，有利于专业工程实践能力的培养。

关键词：做学结合；专业综合改革；课程整合；工程实践能力

中图分类号：TU3-4；G642.423 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2016）05-0130-04

工程实践能力是工程人才在新的工程背景下，从事与工程相关工作所具备的各种能力，是保证其能够有效参与社会，进行终身学习的一种能力[1]。有学者认为：工程实践能力主要包括实践动手能力、设计能力、分析问题与解决问题的能力[2]。2012年《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》中关于创新人才培养模式曾提到“建设英才培训基地，实施卓越工程师培养计划，以提高实践能力为重点，探索与企业联合培养的培养模式”。

这些意见和建议充分体现了国家对高等工程教育面向社会需求培养人才，注重培养学生的工程实践能力的重视。在政策的推动下，各学校陆续开展了自己的卓越计划。唐山学院作为地方应用型本科院校，以面向工程一线培养应用型人才为主要任务，在人才培养上，以工程一线需求为导向[3]，确立了包括专业基本能力和专业核心能力的培养目标。然而传统的教学模式普遍存在“重理论，轻实践”的问题，为此笔者提出了强化实践能力培养的新的教学模式。

一、传统教学模式的弊端

（一）理论教学

当前的课堂教学

主要以教师为中心[4]，以讲授的方式向学生陈述教学内容。在这种教学模式中，学生听课的效果取决于教师的知识、讲授水平和经验程度。好的讲授能够激起学生的兴趣，提高学生的学习效率。然而，直接讲授也有其不足，在长时间的课堂讲授过程中，学生会注意力不集中，很难长时间投入到听讲中，在这种知识传授过程中，学生处于被动地位，只能机械地去接受，而且也限制了学生的思维。

在这种传统的教学模式中，大多数学生以应付期末考试为目标。学期中的作业、考试等练习环节远远不够，不足以增强学生的实践能力，如学完结构设计类课程以后，学生很难把一门课程中的各个章节联系起来，更不容易把各门专业课程联系起来，完成一个整体的结构设计，学生对知识仍然缺乏整体性认识。

（二）课程设置方面

在课程设置方面，仍然是采用传统的课程体系，课程的设置缺乏整体性。如结构设计类仍然是开设传统的混凝土结构设计原理、钢结构设计原理、荷载与结构设计方法、建筑钢筋混凝土与砌体结构设计、建筑结构抗震设计、建筑钢结构设计等课程。不同的课程如结构设计和抗震课程之间的联系不强，软件使用课程和专业课程联系不紧密等，造成学生学完各门专业课程以后缺乏对工程结构的整体认识，学生的综合能力差。

（三）实践教学方面的不足

1.试验课程

结构试验类课程内容相对工程实践的发展较陈旧，试验内容多属于验证性试验，老师采用课堂灌输的方法使学生失去了自行查阅资料、设计试验方案、分析试验结果的机会，加之学生对试验课程的不重视，导致大部分学生实践能力、综合能力没有得到应有的锻炼和提高。

2.实践环节

（1）课程设计

当前的课程设计仍然存在脱离工程实际的现象，设计内容陈旧，跟不上工程实践的要求，且各门课程设计之间缺乏必要的联系，使得学生在做完课程设计以后对规划、设计、施工、预算各个环节缺乏系统性认识。

（2）毕业设计

目前毕业设计环节存在的问题主要有：一是题目类型较单一，如结构设计类题目多年来一直以多层钢筋混凝土框架结构为主，对于其他的结构体系很少涉及；二是结构设计长期以来一直存在重手算轻电算的现象，学生往往会把较多的时间花在手算计算方面，而对于后期的PKPM建模、模型计算、施工图设计乃至施工图的完善不够重视，以至于设计完成后学生对真正的结构设计及设计成果的要求了解甚少。

二、应用型人才培养的特点

应用型人才是擅长操作的技能型人才，他们具有足够的理论基础和专业素养，能够将理论联系实际，将知识应用于实践，应用型人才的核心是“用”[5]。培养实践能力突出的应用型人才也是社会和经济发展的需要。

在人才培养上，应用型本科人才更多地偏向于知识和理论的基本应用，在知识和应用层面上，更注重技术知识和技术应用。

唐山学院作为地方应用型本科院校，主要培养应用型人才。土木工程专业以培养在房屋建筑、公路与城市道路、桥梁、矿山建筑等领域的施工、设计、管理、监理等单位和开发部门从事技术或管理工作的应用型高级专门人才为主要目标。除各专业的通用能力和土木工程专业基本能力以外，在人才的专业应用能力方面，还提出了专业核心能力的要求，具体包括工程施工综合能力、工程勘察设计能力和工程项目组织管理能力，这些正属于工程实践能力的范畴。

三、新教学模式的提出

（一）新模式的构思

新的教学模式本着激发学生兴趣、把握学科及工程前沿动态、强化学生实践能力的原则，在3个专业核心能力培养方面，对专业核心课程进行了课程整合和课程内容优化，还在培养学生的实践能力方面采用了“做学结合”的教学模式，具体如图1。

在该教学模式中，对各教学环节和辅助环节按照由低到高的层次，先让学生对专业知识有初步的认识，而配合相关课程进行基础性训练，然后通过专业基础课程和专业方向课程及相应实践环节对学生的实践能力、创新能力等进行初步培养，最后进行综合性训练和创新能力提高训练。

（二）具体实现方法

1.理论教学

（1）优化课程设置

理论教学方面，采用优化课程体系的方法，将相关专业课程进行整合，去掉重复的教学内容。如将荷载与结构设计方法、混凝土结构设计原理、钢结构设计原理整合为工程结构一，将建筑钢筋混凝土结构设计及砌体结构设计、建筑钢结构设计、建筑结构抗震设计整合为工程结构二。如此一方面简化了课程内容，另一方面抗震构造措施与具体的结构体系结合起来讲授，加深了学生对相关内容的理解。

与此同时，理论授课中省去繁琐的理论推导，增加综合性案例或项目教学，使学生有机会接触项目的分析和设计。

（2）课后作业

在原有的以计算为主的作业基础之上，增加综合性、设计性作业和兴趣作业，鼓励学生自选题目，提交不同形式的课程作业，以此完善学生不同方面的知识。

（3）课程考核方式

课程整合以后，就一门课程而言，内容偏多，单靠期末考试不能全面地考查学生对知识点的掌握情况，而且对于设计类课程仅依靠考试并不能考查学生的综合能力，因此采用增加中间考核环节的做法，强化学生对该课程的学习。

2.实践教学

课程设计环节，指导教师可以选取实际工程项目的某一子项，让学生自行提炼设计题目，简化计算模型，完成设计。

毕业设计环节让学生在电算阶段，尝试给出不同的结构方案，分别计算，并分析计算结果，然后按照设计深度图样完成施工图。

3.其他辅助环节

（1）创新性试验

每年学生可以通过直接参与教师科研项目或者自行选题、申报不同级别的创新性实验的方法来参与科研工作，通过研究让学生了解学科前沿知识和行业发展动态，以此来培养学生的创新和实践能力。特别是创新性试验，在题目的选择方面，指导教师让学生自己去发现问题、查阅资料、选择题目、申报题目、设计试验方案、完成试验操作、处理数据、撰写结题报告。整个研究过程学生一直居于主导地位，这对于充分发挥他们的主观能动性。

（2）学科竞赛

在每年一度的建筑文化艺术节上，学校要开展制图与构型能力大赛、测绘技能大赛、建筑创意设计大赛、结构设计大赛等方面的比赛。通过比赛一方面可以唤起学生对专业学习的兴趣，另一方面可以为大家提供合作、交流、相互学习的平台。学生要想取得比赛的胜利，需要参赛队员团结协作。参赛队伍的组合提倡跨年级、跨专业组队，这样可以让高年级学生带动低年级学生，从而调动整个专业各个年级学生的积极性。

整个比赛过程需要参赛队员广泛查阅资料、精心设计自己的方案、细致加工构件、并通过节点连接形成结构整体。制作好的模型最终通过加载试验确定胜负。通过此类比赛可以锻炼学生文献检索、方案设计、加工制作、团结协作、表达和沟通等多方面的能力。

（3）社会实践

鼓励学生利用暑假，发挥专业优势，深入社会市场、工程一线进行调查、考察，通过暑期实践使学生得到多方面的锻炼。

（4）专题讲座

定期聘请行业资深人士为学生做专题讲座，以使学生了解学科前沿和工程实践应用及发展。

4.创新实践教学平台

为了更好地实现上述教学体系，在综合改革过程中，还构建了本专业的创新实践辅助教学平台，该平台可以为师生提供相互沟通、交流合作、资源共享、项目选题申报、作品展示等多种功能。

四、新模式的效果

在专业综合改革中，通过课程整合加强了相关教学内容的联系，便于学生从整体上把握专业知识。同时在新的教学模式下，三年级学生参与学科竞赛等各种辅助教学活动的比率达到50%，

学生的专业兴趣，以及实践及创新能力大有提高，课堂听课效果也有明显改善。

五、结语

鉴于当前土木工程专业理论教学和实践教学方面的缺陷，致使学生学习积极性不高、听课效果下降的现象，在综合改革中对土木工程专业的核心课程进行了整合，课程教学内容进行了优化，同时为了激发学生的专业兴趣，提高学生专业学习的积极性，还提出了“做学结合”的辅助教学模式，通过辅助教学模式的相关训练，强化了学生的工程实践能力，并且有助于专业培养目标的实现。

参考文献：

[1] 余晓. 面向产业需求的工程实践能力开发研究[D]. 浙江大学博士学位论文，2012.

[2]吕俊杰.实践能力培养探索[J].中国高教探索，2001 （3）：51.

[3]鲁嘉华. 应用型本科院校“专、兼”人才培养的思考[J]. 中国大学教学，2014（11）：38.

第5篇：房屋钢结构设计论文范文

关键词：蜂窝；低周反复水平荷载；有限元分析；耗能

Abstract: In this paper, based on the practical engineering needs, the honeycomb beam - column steel frame structure stress characteristic, this paper designs the language ( APDL ) compilation command stream using the ANSYS parametric, does the analysis of the nonlinear finite element whole process to the two layer two cross honeycomb beam - column steel frame under the low reversed cyclic loading performance.

Key words: honeycomb; horizontal low cyclic load; finite element analysis; energy consumption

中图分类号：TU352.1+1 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

蜂窝构件是指用H型钢或普通热轧工字钢经切割再扩高焊接而成的空腹构件[1].与原型钢相比，蜂窝构件提高了截面的利用率，且自重轻，构造品种单一，防腐蚀性能好，运输方便，便于建筑管线的穿越[2].蜂窝框架是蜂窝梁和蜂窝柱采用栓焊或焊接的形式连接而组成的钢结构体系，蜂窝构件组成的框架具有自重轻和造型美观经济等优点，适合建造多层的楼房、无大型吊车的厂房和轻钢结构别墅等建筑[3]．从长远的眼光来看，综合考虑经济效益和社会效益，采用蜂窝式梁-柱钢框架的住宅钢结构体系能够与其他材料、结构形式的建筑体系竞争，有些方面甚至具有较大优势．蜂窝梁与蜂窝柱在实际工程中已有较为广泛的应用，但有关蜂窝式梁-柱钢框架结构的研究与应用还很罕见，特别是关于此类框架动力性能的研究更是几近空白．

1ANSYS参数化程序设计语言

ANSYS参数化程序设计语言（APDL）[4-5]实质上是由类似于FORTRAN77的程序设计语言部分和1000多条ANSYS命令组成.从功能上讲，ANSYS命令包括定义几何模型、划分单元网格、材料定义、添加荷载和边界条件、控制和执行求解和后处理计算结果等指令.ANSYS强大的前后处理功能可为建立蜂窝式梁-柱钢框架结构有限元分析模型带来极大的方便.利用APDL编写出参数化的程序，可以实现有限元分析的全过程，即建立参数化的CAD模型、网格划分与控制、材料定义、荷载和边界条件定义、分析控制和求解以及后处理.

2有限元分析依据

本文保证了蜂窝式梁-柱钢框架结构有限元模型的建模方法，约束条件，加载方式，计算控制完全和考虑腹板屈曲后强度的钢框架模拟时的设置一致，以此对蜂窝式梁-柱钢框架结构的抗震性能进行非线性有限元分析.

3非线性有限元全过程分析

3.1结构模型的建立

框架模型尺寸，扩高比 (,为蜂窝构件高,为原型钢高)取1.5，梁柱所开孔洞均为正六边形孔，满足“蜂窝构件端部至第一个蜂窝孔的净跨距宜大于250mm”和“蜂窝孔孔距应不小于100mm”的构造要求[6-7].尺寸比例符合实际结构构件及节点的构造要求.为了消除柱顶施加竖向荷载时对顶层节点的转动所造成的约束，柱上端设计了高300mm的悬臂段.

3.2结构模型荷载的施加

模拟过程中，先加竖向荷载并稳定保持不变，按照轴压比的要求，边柱上加载367KN, 中柱上加载374KN，然后以框架弹性屈服位移（=35mm）的倍数分级施加水复位移荷载，直至框架的荷载-挠度曲线出现下降段，荷载下降到峰值荷载的85%，这时可以认为框架已经破坏.

3.3破坏机制

往复荷载在1.5正向循环加载过程中，水平位移达到43.75mm时，顶层左跨梁左端部蜂窝孔处截面翼缘应力值达到了屈服强度235MP，即出现塑性铰，水平位移达到52.5mm时，中柱柱脚处右侧翼缘应力值达到了屈服强度235MP，即出现塑性铰，，这充分说明模型框架属于梁铰破坏机制，体现了强柱弱梁的概念.

模型最终破坏时，各柱柱脚蜂窝孔处截面均出现了严重的屈曲变形，其中左柱柱脚翼缘处应力值最大，可以说明破坏终止于此处发生屈曲变形；左跨顶层梁左端蜂窝孔处截面、右跨顶层及底层梁右端蜂窝孔处截面均出现了较为明显的屈曲变形，其余梁端蜂窝孔处截面应力值亦较大。框架中节点应力值较大，但节点域未发生明显的屈曲变形，顶层角节点与底层边节点应力值均较小，体现了强节点弱构件的设计概念。

3.4滞回特性

滞回曲线是指结构或构件在循环往复荷载作用下得到的荷载—变形曲线。滞回曲线能够反应出结构刚度退化、强度衰减、耗能能力及延性性能等特性.它是结构抗震性能的综合体现，也是结构进行弹塑性地震反应分析时确定恢复力特性的主要依据.

本框架模型在顶层水平往复荷载作用下经历了屈服、最大荷载，最后框架模型的荷载—位移滞回曲线均出现荷载下降段，表明框架不适于继续加载.

3.5延性与耗能

低周往复循环荷载作用下，各框架滞回曲线的峰值点的连接(外包线)即为骨架曲线.它与一次性加载曲线相接近.骨架曲线上能够反应出模型的屈服荷载和位移、极限荷载和位移等特征点，同时它反映了在正反交替荷载作用下，结构或构件吸能耗能、延性、强度、刚度及退化等力学特征.根据抗震规范的要求，将各个P-Δ滞回曲线的各级加载的峰点连起来可以得到各相应框架顶点的P-Δ骨架曲线.

4结论

4.1按照现行规范和规程[6-8]的有关规定所设计的一榀两层两跨蜂窝式梁-柱钢框架结构，延性较大，耗能能力较高，能满足延性框架的设计要求.

4.2两层两跨蜂窝式梁-柱钢框架结构侧移较小，水平抗力较大，滞回曲线没有明显的捏缩现象，抗震性能较好，其在工程中的应用必将带来显著的经济效益.

4.3必要时应对蜂窝构件端部加焊实腹段[9]，对节点域采取补强措施，以使框架具有更好的受力性能.

4.4预按等刚度原则设计出相应的实腹式框架，以比较扩高前后框架抗震性能的差别.

参考文献：

[1]郎婷，赵滇生.蜂窝梁的强度和刚度研究[J].浙江工业大学学报，2005，33（5）：538-543.

[2]Finite element analysis of castellated beam maximum moment capacity Jia, Lian-Guang (School of Civil Engineering, Shenyang Jianzhu University); Xu, Xiao-Xia; Kang, Xiao-Zhu Source: Shenyang Jianzhu Daxue Xuebao (Ziran Kexue Ban)/Journal of Shenyang Jianzhu University (Natural Science), v 21, n 3, May, 2005, p196-199.

[3]李青山.圆孔蜂窝节点的有限元分析.硕士学位论文，沈阳建筑大学，2007.

[4]谭建国.使用ANSYS6.0进行有限元分析.北京：北京大学出版社，2002.

[5]王国强.实用工程数值模拟技术及其在ANSYS上的实践.西安：西北工业大学出版社，1999.

[6]李国强.多高层建筑钢结构设计[M].1版. 北京：中国建筑工业出版社，2004.

[7]包头钢铁设计研究总院，中国钢结构协会房屋建筑钢结构协会.钢结构设计与计算. [M].2版.北京：机械工业出版社，2006.

第6篇：房屋钢结构设计论文范文

钢筋混凝土多层、多跨框架软件开发

2.项目研究背景：

所要编写的结构程序是混凝土的框架结构的设计，建筑指各种房屋及其附属的构筑物。建筑结构是在建筑中，由若干构件，即组成结构的单元如梁、板、柱等，连接而构成的能承受作用(或称荷载)的平面或空间体系。

编写算例使用建设部最新出台的《混凝土结构设计规范》gb50010-xx,该规范与原混凝土结构设计规范gbj10-89相比，新增内容约占15%，有重大修订的内容约占35%，保持和基本保持原规范内容的部分约占50%，规范全面总结了原规范实施以来的实践经验，借鉴了国外先进标准技术。

3. 项目研究意义：

建筑中，结构是为建筑物提供安全可靠、经久耐用、节能节材、满足建筑功能的一个重要组成部分，它与建筑材料、制品、施工的工业化水平密切相关，对发展新技术。新材料，提高机械化、自动化水平有着重要的促进作用。

由于结构计算牵扯的数学公式较多，并且所涉及的规范和标准很零碎。并且计算量非常之大，近年来，随着经济进一步发展，城市人口集中、用地紧张以及商业竞争的激烈化，更加剧了房屋设计的复杂性，许多多高层建筑不断的被建造。这些建筑无论从时间上还是从劳动量上，都客观的需要计算机程序的辅助设计。这样，结构软件开发就显得尤为重要。

一栋建筑的结构设计是否合理，主要取决于结构体系、结构布置、构件的截面尺寸、材料强度等级以及主要机构构造是否合理。这些问题已经正确解决，结构计算、施工图的绘制、则是另令人辛苦的具体程序设计工作了，因此原来在学校使用的手算方法，将被运用到具体的程序代码中去，精力就不仅集中在怎样利用所学的结构知识来设计出做法，还要想到如何把这些做法用代码来实现，

4.文献研究概况

在不同类型的结构设计中有些内容是一样的，做框架结构设计时关键是要减少漏项、减少差错，计算机也是如此的。

建筑结构设计统一标准(gbj68-84) 该标准是为了合理地统一各类材料的建筑结构设计的基本原则，是制定工业与民用建筑结构荷载规范、钢结构、薄壁型钢结构、混凝土结构、砌体结构、木结构等设计规范以及地基基础和建筑抗震等设计规范应遵守的准则，这些规范均应按本标准的要求制定相应的具体规定。制定其它土木工程结构设计规范时，可参照此标准规定的原则。本标准适用于建筑物(包括一般构筑物)的整个结构，以及组成结构的构件和基础;适用于结构的使用阶段，以及结构构件的制作、运输与安装等施工阶段。本标准引进了现代结构可靠性设计理论，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法分析确定，即将各种影响结构可靠性的因素都视为随机变量，使设计的概念和方法都建立在统计数学的基础上，并以主要根据统计分析确定的失效概率来度量结构的可靠性，属于“概率设计法”，这是设计思想上的重要演进。这也是当代国际上工程结构设计方法发展的总趋势，而我国在设计规范(或标准)中采用概率极限状态设计法是迄今为止采用最广泛的国家。

结构的作用效应 常见的作用效应有：

1.内力。

轴向力，即作用引起的结构或构件某一正截面上的法向拉力或压力;

剪力，即作用引起的结构或构件某一截面上的切向力;

弯矩，即作用引起的结构或构件某一截面上的内力矩;

扭矩，即作用引起的结构或构件某一截面上的剪力构成的力偶矩。

2.应力。如正应力、剪应力、主应力等。

5.变形。作用引起的结构或构件中各点间的相对位移。变形分为弹性变形和塑性变形。

6.应变：如线应变、剪应变和主应变等。

极限状态 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态可分为两类：

1.承载能力极限状态。结构或结构构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形的极限状态：

(1)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆等);

(2)结构构件或连接因材料强度被超过而破坏(包括疲劳破坏)，或因过度的塑性变形而不适于继续承载; (3)结构转变为机动体系;

(4)结构或结构构件丧失稳定(如压屈等)。

2.正常使用极限状态。结构或结构构件达到使用功能上允许的某一限值的极限状态。出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：

(1)影响正常使用或外观的变形;

(2)影响正常使用或耐久性能的局部损坏(包括裂缝);

(3)影响正常使用的振动;(4)影响正常使用的其它特定状态。

结构设计的基本任务，是在结构的可靠与经济之间选择一种合理的平衡，力求以最低的代价，使所建造的结构在规定的条件下和规定的使用期限内，能满足预定的安全性、适用性和耐久性等功能要求。为达到这个目的，人们采用过多种设计方法。以现代观点看，可划分为定值设计法和概率设计法两大类。

1.定值设计法。将影响结构可靠度的主要因素(如荷载、材料强度、几何参数、计算公式精度等)看作非随机变量，而且采用以经验为主确定的安全系数来度量结构可靠性的设计方法，即确定性方法。此方法要求任何情况下结构的荷载效应s(内力、变形、裂缝宽度等)不应大于结构抗力r(强度、刚度、抗裂度等)，即s≤r。在20世纪70年代中期前，我国和国外主要都采用这种方法。2.概率设计法：将影响结构可靠度的主要因素看作随机变量，而且采用以统计为主确定的失效概率或可靠指标来度量结构可靠性的设计方法，即非确定性方法。此方法要求按概率观念来设计结构，也就是出现结构荷载效应3大于结构抗力r(s>r)的概率应小于某个可以接受的规定值。这种方法是20世纪40年代提出来的，至70年代后期在国际上已进入实用阶段。我国自80年代中期，结构设计方法开始由定值法向概率法过渡。

面向对象编程

使创建windows程序较为容易的关键技术是面向对象编程，或oop。这种技术可以创建可重用组建，它是程序的组成模块。

几个定义

控件 提供程序可见界面的可重用对象。控件的示例有文本框、标签和命令按钮。

事件 由用户或操作系统引发的动作。事件的示例有击键、单击鼠标、一段时间的限制，或从端口接收数据。

方法 嵌入在对象定义中的程序代码，它定义对象怎样处理信息并响应某事件。例如，数据库对象有打开纪录集并从一个记录移动到另一个记录的方法。

对象 程序的基本元素，它含有定义其特征的属性，定义其任务和识别它可以响应的事件的方法。控件和窗体是visual basic中所有对象的示例。

过程 为完成任务而编写的代码段。过程通常用于响应特定的事件。

属性 对象的特征，如尺寸、位置、颜色或文本。属性决定对象的外观，有时也决定对象的行为。属性也用于为对象提供数据和从对象取回信息。

5.设计主要内容

本软件适用于现浇钢筋混凝土多层、多跨的框架的设计。毕业设计要完成的工作包括：

1.平面钢架分析程序的改造

对结构力学教研室版平面钢架分析程序进行修改和补充。要求：

(1) 编写自动生成节点坐标和单元节点编号的程序，或以图形方式输入计算简图。

(2) 修改程序，使之适合多工况内力计算; (3) 根据输入、输出数据的特点，设计适当的人机界面。输出应可选的显示各构件端力和内力图。

2.编写钢筋混凝土多层多跨框架机构的构件设计程序

(1) 根据有关的规范，应明确计算的各种荷载(恒载、楼屋面活载、风荷载和地震作用等)的计算方法，在次基础上编写自动生成各种荷载作用下的结点荷载和单元荷载的程序。

地震作用按底部剪力法确定。自振周期用经验公式确定。

(2) 计算各种荷载单独作用时框架各杆件的内力。计算结构存放在各自的杆端力(随机)文件中。

对竖向荷载下的梁端弯距进行塑性调幅。

(3) 在(2)中产生的杆端力文件基础上，分别计算各种可能的荷载组合下，梁、柱控制截面的内力。计算结果存放在适当的文件中。

(4) 从(3)生成的文件中选出最不利组合，同时给出截面配筋。

梁、柱截面配筋的确定应考虑抗震设计的要求。

3.位移。作用引起的结构或构件中某点位变(线位移)或某线段方向的改变(角位移)。

4.挠度。构件轴线或中面上某点在弯短作用平面内垂直于轴线或中面的线位移。

(5) 部分编程较熟练的同学可根据计算结果和构造规定，用auto-cad vba 绘制梁、柱配筋图。

5.成果形式

本毕业设计的成果应包括：

1.可运行的、并能给出正确计算结果的源程序

在存放源程序的软盘中，应至少有一个算例的数据文件，可在基本不需另外键入数据的前提下，显示正确地运行结果。

2.软件使用手册

这是为用户准备的关于软件使用方法、操作步骤和其他必要的文字材料。

3.软件说明书

这是软件作者的工作档案，是软件维护的基本资料。其中应包括：

(1) 软件所依据的工作档案、力学和工程结构模型的较为详细的描述，主要的计算公式及其使用的符号的含义，重要算法的文字说明：

(2) 程序的结构：模块的划分的情况、各模块相互之间的关系及各模块的功能;

(3) 带有较为详细的注释的源程序文本。其中应注明各标识符的含义(尽可能的采用通用公式中的符号)。各程序段的功能、相应的数学公式和特殊算法的说明; (4) 为使他人根据软件说明书读懂你的程序所必需的其他资料。

(5) 部分编程较熟练的同学可递交梁、柱配筋图纸一张。

4.对自己所编程序的评价

(1) 对算例计算结果的合理性进行必要的分析;

(2) 总结软件设计过程中的经验和及教训，提出设计改进意见。

以上各项资料处源程序文本以软盘形式提交外，其余均用计算机打印。

6.进度计划

第一周 毕业实习，参观工程，收集资料 。

第二周 需求分析：描述计算机模型，编些初步的软件说明书。

第三周 软件设计：选择模块划分的方案

第四周 模块设计：数据输入界面设计(梁柱截面数据)

或 数据输入界面设计(可视化图形输入)

第五周 数据输入界面设计(框架数据、附加荷载)

第六周 模块设计：荷载计算(恒载、活载)，相应的内力计算

第七周 荷载计算(风荷载、地震作用)，相应的内力计算

第八周 模块设计：梁配筋计算

第九周 梁荷载组合，确定梁配筋

第十周 梁荷载组合，确定梁配筋

第十一周 模块设计：柱配筋计算

第十二周 柱荷载组合，确定柱配筋

第十三周 柱荷载组合，确定柱配筋

第十四周 软件测试 或用autocad vba 绘制梁、柱配筋图;

第十五周 软件测试

第十六周 整理源程序，编写软件说明数和用户手册

第7篇：房屋钢结构设计论文范文

1基于BIM技术的毕业设计课题方向

目前与BIM技术相关的毕业设计聚焦于基础应用、技术融合和软件研发等三个主要方向，如图1所示。1.1BIM基础应用方向。BIM基础应用多数是基于BIM软件开展相关应用研究，是目前毕业设计的主流课题方向。如采用Revit软件建立三维信息模型，在此基础上进行施工图深化、碰撞监测、进度模拟、工程量统计、造价分析和三维动画展示等工作。早期的研究对象以房屋建筑为主，目前已拓展至桥梁、隧道、地铁等公共基础设施。在BIM应用软件方面，建模软件以Revit最为常用，碰撞检查和动画模拟多数采用Revisworks软件，工程算量和造价分析则常采用广联达和鲁班等国内软件。总体来看，该方向的毕业设计课题以应用为主，课题的完成情况与研究对象的复杂性、研究内容的丰富性、研究成果的实用性密切相关。随着信息技术的快速发展，当代大学生的计算机应用能力、新知识接受能力和创新能力也在不断提高，早期以多高层房屋为对象的“建模+动画+算量”的毕业设计课题已难以满足培养目标的要求。因此，该类课题的研究对象正逐步拓展至超高层建筑、大跨空间建筑、钢木结构建筑、地铁隧道等公共基础设施和市政工程项目；研究内容也延伸至进度控制、成本管理乃至运营维护等多个方面；同时，研究课题也越来越多地来源于实际工程，研究成果的实用性已成为毕业设计成绩评定的重要依据之一。1.2BIM与前沿技术融合方向。随着BIM技术的逐步普及，其应用和研究正在从传统的辅助设计施工向多技术融合的方向发展。如BIM与RFID（RadioFrequencyIdentification，无线射频识别）、BIM与GIS（GeographicInformationSystem，地理信息系统）、BIM与VR（VirtualReality，虚拟现实）、BIM与AR（AugmentedReality，增强现实）、BIM与三维激光扫描、BIM与结构健康监测等前沿技术融合方向。以BIM与RFID技术融合为例，在传统的施工现场，大批量地进行构件验收、安装时，主要通过人工方式填写报告、录入数据，信息延误的现象时有发生，工作人员常常无法判断构件的真实状况，很容易发生错误，导致各类问题频发。利用RFID技术可以实时追踪、监控构件的生产、运输、安装和运维状态，并以无线网络即时传递信息到BIM数据处理平台，可以实现对构件的实时追踪，解决信息错误和丢失等问题，能有效地提高工程项目的管理效率和经济效益。该类毕业设计课题通常要求指导教师有一定的前期研究基础，有时采用校企联合指导方式，由企业导师制定课题的研究内容，毕业设计开展过程中由校内和校外导师共同指导。1.3BIM软件研发方向。BIM的核心思想是信息的集成、交互与共享，模型是载体，软件是工具。在BIM软件平台研发方面，国内外各大软件开发商已经开发了各类适用于建筑不同阶段、提供不同功能的商业BIM软件。如，美国Autodesk公司推出的Revit、Navisworks、Civil3D等BIM软件；美国Bentley公司推出的ABD（AECOsimBuildingDesigner）软件；此外还有Tekla公司开发的专用于钢结构设计的Xsteel软件，Graphisoft公司的ArchiCAD软件等。国内也有广联达、鲁班、PKPM、3D3S等公司开发的相关BIM软件。虽然商用BIM软件已较为成熟，但针对不同对象、不同功能、不同企业均存在一定的局限性，尚需定制研发。相比于BIM应用方向，软件研发类课题一方面要求指导教师有前期研究基础，另一方面要求学生有一定的编程基础，更重要的是对软件编程有兴趣。此外，也有部分研发类课题不需要编写代码，只需要设计软件功能和操作界面等，具体编程工作由他人或企业来完成。

2基于BIM技术的毕业设计案例

2.1BIM基础应用方向毕业设计案例。以同济大学本科毕业论文“超高层建筑模架装备模块化仿真设计与建造技术研究”为案例。该论文以上海市真如城市副中心A5地块项目1号办公楼为实际工程背景，借助BIM工具对钢柱筒架交替支撑式整体钢平台模架装备开展研究，完成的主要工作包括：（1）对钢柱筒架交替支撑式整体钢平台模架装备系统组成和工艺原理进行归纳总结，对超高层结构核心筒使用钢平台模架装备关键技术进行分析，包括模架的现场安装、标准层施工、桁架层施工和墙体收分层施工等技术；（2）分析钢柱筒架交替支撑式整体钢平台模架装备的模块化设计方法，初步确定模架标准构件库，根据模架装备标准构件创建Revit参数化族库，对标准构件和非标准构件进行组合，并进行整体钢平台模架装备的虚拟预拼装；（3）根据二维设计图纸建立该超高层建筑的核心筒模型，采用Navisworks进行整体钢平台模架模型和核心筒模型的合模，对钢平台模架施工关键技术进行可视化施工模拟。毕业设计成果提出了一种钢柱筒架交替支撑式整体钢平台模架装备的模块化方案，借助BIM软件建立了模架标准模块构件族以及核心筒模型，完成了模架模块的组合与拼装，实现了模架装备和核心筒的合模，并对钢平台安装、标准层施工、收分层施工等进行了三维可视化分析。该毕业设计的研究成果已应用于实际工程项目中，对模架装备的模块化和BIM技术的推广具有积极作用。2.2BIM与前沿技术融合方向毕业设计案例。目前，BIM与GIS、VR、RFID、三维激光扫描等技术的融合交叉应用已成为工程界和学术界的研究热点。以三维激光扫描为例，该技术是测绘领域继GPS之后的又一次技术革命，通过高速激光扫描测量方法，大面积、高分辨率地快速获取物体表面各点的坐标、反射率、颜色等信息，基于这些大量、密集的点信息可快速复建出真彩色三维点云模型，为后续的数据分析等工作提供准确依据。该技术具有快速性、非接触性、穿透性、高密度、高精度、实时性强等特点，很好地解决了目前空间信息技术发展实时性与准确性的颈瓶。以同济大学本科毕业论文“基于BIM技术对既有建筑快速建模方法的研究”为案例，该论文针对目前既有建筑建模时面临的竣工图纸无迹可寻、空间几何信息难以采集、建筑物细部特征难以捕捉、测量所需时间及金钱成本过高等问题，采用三维激光扫描技术对上海某演艺场所进行扫描，利用JRC3DReconstruction软件对点云数据进行降噪与配准，再采用ICP算法进行平滑操作，最后对该建筑进行整体建模，生成的三维模型见图3所示。该模型已用于其改造工程的后期设计与研究工作中。2.3BIM软件研发方向毕业设计案例。以同济大学本科毕业论文“基于二维码的钢结构构件追踪管理软件研发”为案例，该论文从研究国内外钢结构BIM建造管理平台入手，分析了构件信息追踪管理平台的研发和应用现状，将BIM技术与二维码技术相结合，设计了基于二维码的钢结构构件追踪管理软件主要功能和界面，基于B/S架构，采用Html、JavaScript和Neo4j等语言初步实现了构件追踪和进度管理等基本功能。构件追踪界面见图4所示，软件对每一根构件生成唯一的二维码，支持单独或批量下载功能。二维码存储构件的编号、安装位置、尺寸、长度和质量等基础信息。用手机扫描二维码即可查看构件的报验和质量检验等详细信息。通过二维码功能，可追踪构件的生产、制作、运输和安装等全过程信息，实现对构件加工和安装中的质量监控信息以及构件安装进度信息的实时掌控，而这些信息直接反映到构件的位置管理、质量管理和安装进度管理中，为这些管理活动的进行提供了帮助和支持，追溯到最上层则实现了加工制作计划的实时调整，而加工制作的调整又决定了现场施工情况。此外，通过二维码信息能够直观快速地发现现场质量问题，解决现场管理人员携带图纸及查询资料不方便等问题，提高了现场工作效率。本软件的开发涉及BIM模型的解析、上传和显示等功能，这些功能的实现需要大量的编程工作，很难由一位本科生在毕业论文周期内完成所有工作，因此，软件的前期开发工作已由指导教师团队完成，本论文主要是实现了基于二维码的钢结构构件追踪管理功能模块的设计和研发工作。

3提升基于BIM技术的毕业设计效果建议

3.1增加前沿课题数量。目前，BIM方向的毕业设计仍然以“建模+动画+算量”的软件应用型课题为主导，虽然该类课题的实用性强，但往往工作量大而难度不大，特别是对一些研究型高校的学生，该类课题的毕业设计主要是提高了学生的BIM软件使用能力，对学生的创新性培养不足。随着信息技术的快速发展，建议增加BIM与物联网、大数据、VR、AR等新型技术相结合的毕业设计课题，提高学生的实践能力和创新能力。此外，现有的主流BIM平台均被国外垄断，亟须发现和培养一批专注于软件研发的学科交叉类学生，可以通过增加平台研发类课题，锻炼学生的研发能力，为其将来的工作和继续深造打下基础。3.2加强校企合作。BIM技术无论是软件使用、平台研发，还是与新技术的创新应用，均具有很强的实践性。目前，很多土木建筑类大型企业均配备了BIM技术中心，具有较强的BIM应用、产品和新技术研发能力，而在国内高校中专职从事BIM教学和科研的教师非常欠缺。通过校企合作，可以弥补校内指导教师BIM实践能力的不足，促进产、学、研全面合作，充分发挥学校与企业在BIM人才培养过程中的职能作用，实现优势互补、资源共享，强化实践育人环节，对于提高人才培养质量具有积极的意义[6]。针对于此，同济大学与上海建工、华东建筑设计院等单位已建立了长期的校企合作关系，与BIM技术有关的毕业设计课题多数来自于企业，部分毕业设计成果已直接应用于实际工程，取得了较好的教学效果。3.3重构现有课程体系。近十年来，虽然BIM技术和软件已有长足的进步，正向设计已开始应用，但逆向建模仍是主流，在毕业设计中也最为常见，即学生根据二维CAD图纸创建其建筑、结构及机电等三维BIM模型。从已有的毕业设计效果看，存在两方面的问题，一是许多学生的识图能力较弱，特别是机电图纸的识图能力非常欠缺，需占用大量的毕业设计时间来提高识图能力；二是学生的BIM软件操作能力不足，很多时间被用于软件学习中，实际的毕业设计工作时间被大量挤占。目前，很多高校没有单独设置BIM课程，或者虽然单独设置但将其作为选修课，普及面不广，这就需要我们对现有的课程设置体系进行完善和重构。考虑到BIM技术的应用领域非常广泛，笔者建议将BIM技术的教学融入专业培养体系中，如：将BIM技术引入工程制图、房屋建筑学、钢结构和混凝土结构设计、土木工程施工、工程项目管理等多门课程中，特别在课程设计中，将其作为一项必修内容。通过BIM技术的三维可视化、虚拟仿真、信息共享等功能实现课程体系的有机整合。

BIM技术已被广泛视为改造建筑业这一传统产业的战略手段，正在导致建筑业进行一次史无前例的彻底变革。从高校的实践课程教学来看，BIM技术相关课题已成为建筑学、土木工程、工程管理等专业毕业设计的一个重要方向。本文归纳总结了与BIM技术相关的三大毕业设计课题方向：基础应用、前沿技术融合和软件研发，以同济大学为例展示了各方向的毕业设计案例，最后提出了增加前沿课题数量、加强校企合作、重构现有课程体系等用于提升毕业设计效果的建议，可以为BIM相关专业的毕业设计提供借鉴和参考。

参考文献：

[1]李东锋.基于BIM技术的建筑学课程设计研究[J].城市建筑,2020,17(343):51-52.

[2]许娟,鲁子良,侯超平,等.基于BIM平台的传统民居建筑保护与更新教学实践研究[J].建筑与文化,2019,186:42-43.

[3]白泉,边晶梅,于贺.土木工程专业BIM教学改革研究与实践[J].土木建筑工程信息技术,2017,9(5):90-93.

[4]王婉,李怀健,刘匀.BIM技术在校企联合毕业设计中的应用和实践[J].高等建筑教育,2018,27(6):161-166.

[5]张静晓,赵陈影,李慧,等.工程管理专业BIM毕业设计学习效果测评[J].实验技术与管理,2018,35(1):171-176+183.

第8篇：房屋钢结构设计论文范文

关键词： 建筑结构设计；问题；对策

中图分类号：TU2文献标识码： A

1概述

建筑结构设计是建筑设计的基础，更是建筑项目施工及后期运行得以顺利开展的前提所在。在建筑功能多元化发展的趋势之下，建筑结构设计的重要意义得到了进一步的凸显。在此过程当中，建筑设计工作人员希望赋予建筑项目的特征主要是通过结构设计的方式所展现出来的。建筑设计与结构设计之间的关系在于：制约与被制约。也正是由于这两者之间存在制约与被制约的关系，从而使得建筑结构在设计过程中频频出现各类问题，无法确保建筑项目的安全与经济。为了更加有效的保障建筑结构设计的质量与水平，就需要针对相关问题，采取针对性的应对措施。

2建筑结构设计的概述

为了满足各个类型建筑的使用功能，需要对建筑的结构进行规划和设计，一般来说，对建筑结构的分类方法和建筑类型的不同，其建筑的结构也不尽相同。从建筑物的使用来说，分为工业建筑和民用建筑，从建筑的高度来分，包括单层、高层、多层和超高层，根据其使用的材料分为木结构、砌体结构、混凝土结构和钢结构等多种，另外根据结构形式可以分为排架结构、框架结构、剪力结构等。因此对建筑结构的设计要根据建筑的特点进行，采取有效的设计方式，真正的发挥建筑的功能。对建筑结构进行设计，首先需要按照一定的设计程序进行，主要包括建筑设计、结构设计、给排水设计以及暖气通风设计等，并且在进行部分设计时要按照一定的原则，保证其功能、美观、经济、环保四个方面满足规定的要求。作为建筑设计的一个重要组成部分，结构设计要包括以下的程序，即方案的分析、结构分析、构建分析、绘制施工图等四个主要的环节。为了保证对建筑结构设计满足要求，需要在设计的过程中做好相应的计算，如构件的承载能力极限的计算以及正常使用极限状态的计算，以及各个构建的疲劳强度的计算等等，做好结构的设计的分析，考虑多种作用共同发生时的最优组合，并对结构设计进行抗震设计，根据建筑的具体情况采用不同的抗震等级同时确定不同的计算标准和构造要求。在建筑的结构设计方面要遵循适用、安全、经济、美观和施工便捷的原则，最大限度的实现五个方面的完美结合，寻找出最佳的设计方案。 对建筑结构的设计往往在建筑的设计之后，因此会受到建筑设计的约束，同时对建筑设计产生了较大的影响，因此在进行结构设计时，要考虑到建筑设计，不可破坏建筑的设计，同时为了满足建筑的各个要求，在坚持安全、美观和经济适用的原则的基础上，发挥最大的潜力对结构进行设计，进而在保证建筑功能的前提下，最大发挥建筑的整体功能。

3进行建筑结构设计时应特别注意的问题

3.1关于箱、筏基础底板挑板的阳角问题。一是阳角面积在整个基础底面积中所占比例极小，可砍成直角或斜角；二是如果底板钢筋双向双排，且在悬挑部分不变，阳角不必加辐射筋。

3.2关于箱、筏基础底板的挑板问题。从结构角度来讲，如果能出挑板，能调匀边跨底板钢筋，特别是当底板钢筋通长布置时，不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋，较为节约；出挑板后，能降低基底附加应力，当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时，加挑板就可能采用天然地基；能降低整体沉降，当荷载偏心时，在特定部位设挑板，还可调整沉降差和整体倾斜；窗井部位可以认为是挑板上砌墙，不宜再出长挑板。虽然在计算时此处板并不应按挑板计算。从建筑角度讲，取消挑板，可方便柔性防水做法。

3.3关于梁、板的计算跨度。一般的手册或教科书上所讲的计算跨度，如净跨的1.1倍等，这些规定和概念仅适用于常规的结构设计，而在应用的宽扁梁中却是不适用的。梁板结构，简单点讲，可认为是在梁的中心线上有一刚性支座，取消梁的概念，将梁板统一认为是一变截面板。在扁梁结构中，梁高比板厚大不了多少时，应将计算长度取至梁中心，选梁中心处的弯距和梁厚，及梁边弯距和板厚配筋，取二者大值配筋。借用台阶式独立基础变截面处的概念，柱子也可认为是超大截面梁，所以梁配筋时应取柱边弯距。削峰是正常的，不削峰才是有问题的。

3.4基坑开挖时，摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束，不反弹，坑中心的地基土反弹，回弹以弹性为主，回弹部分被人工清除。当基础较小，坑底受到很大约束，回弹可以忽略，在计算沉降时，应按基底附加应力计算。当基坑很大时，相对受到较小约束，如箱基，计算沉降时应按基底压力计算，被坑边土约束的部分可以作为安全储备，这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。

3.5关于回弹再压缩。基坑开挖时，摩擦角范围内坑边的基底土受到约束，不反弹，坑中心的地基土反弹，回弹以弹性为主，回弹部分被人工清除。当基础较小，坑底受到很大约束，如独立基础，回弹可以忽略，在计算沉降时，应按基底附加应力计算。当基坑很大时，相对受到较小约束，如箱基，计算沉降时应按基底压力计算，被坑边土约束的部分当作安全储备，这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。

3.6主梁有次梁处加附加筋。一般应优先加箍筋，附加箍筋可认为是：主梁箍筋在次梁截面范围无法加箍筋或箍筋短缺，在次梁两侧补上，像板上洞口附加筋。附加筋一般要有，但也不是绝对的。规范中说的比较清楚，位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋承担。也就是说，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。还有当主次梁截面均很大，如工艺要求形成的主次深梁，而荷载相对不大，主梁也可不加附加筋。总的原则是当主梁上次梁开裂后，从次梁的受压区顶至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁产生的剪力时，主梁可不加附加筋。梁上集中力，产生的剪力在整个梁范围内是一样，所以抗剪满足，集中力处自然满足。主次深梁及次梁相对主梁截面、荷载较小时，也可满足。

3.7通常情况，悬挑梁宜做成等截面，尤其出挑长度较短时。与挑板不同，挑梁的自重占总荷载的比例很小，作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋，每个都不一样，加大施工难度。变截面梁的挠度也大于等截面梁。当然，外露的大挑梁，可适当变截面，使感官效果更好些。

4结束语

总之，建筑结构设计是一个系统而全面的工作，不仅是建筑设计成功实现的保证，更是建筑安全应用的基础。建筑结构设计是一项经验性很强的工作，作为设计人员，在工作实践中一定要善于总结工作中的经验和教训，要严格遵照设计规范、标准进行，同时也应具备灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。在加深对当前建筑结构设计中常见问题的认识与研究的基础上，不断提高自身的结构设计水平，以保证建筑质量，确保人民生命财产安全。

参考文献：

[1] 马福，靳鑫，胡亮.基于地震动参数的钢筋混凝土结构易损性分析[A].建设工程安全理论与应用――首届中国中西部地区土木建筑学术年会论文集[C].2011.

第9篇：房屋钢结构设计论文范文

【关键词】建筑工业化 发展趋势 措施

一、建筑工业化的根本内容

建筑工业化是指用现代工业生产方式来建造房屋，即将现代工业生产的成熟经验应用于建筑业，象生产其他工业产品一样，用机械化手段生产建筑定型产品。其基本特征为设计标准化、生产工厂化、施工机械化、组织管理科学化。其根本内容是：采用适用、先进的装备、工艺以及技术，合理科学地进行施工组织，发展提高施工专业化与机械化水平，减少复杂、繁重的湿作业与手工劳动；制定重要的基础标准（公差与配合、连接、合理建筑参数、模数协调等）与统一的建筑模数，将多样化与标准化的关系进行合理的解决，建立和完善工法、企业管理标准、工艺标准、产品标准等，不断将设计标准化水平提高；发展建筑构配件、制品、设备生产并形成适度规模经营，为建筑市场提供各类建筑使用的系列化的通用建筑构配件和制品；采用现代管理的手段与方法，优化资源配置，科学的进行组织与管理，培养并发展信息管理系统和技术市场，适应发展社会主义市场经济的需要。

二、建筑工业化的范畴

建筑工业化通过对现代的制造、安装、运输和科学管理的大工业的生产方式，进而来取代传统建筑业中水平低下的、效率不高的、分散的手工业等方式。是建筑业的一个历史性的进步。具体范畴如下：

第一，建筑工业化是手工业趋于现代化的一个生产方式的过渡，是对传统建筑业中以手工为主的生产方式的一个替代表现，也是建筑业在市场经济体制下发展的必然趋势。建筑工业化以先进的设备、高科技以及技术为其先驱，同时在建筑标准化的基础上，向外拓展到制品、设备以及配件的生产与运用，使得建筑业无论在生产方面还是在经营方面都逐渐趋于社会化、科学化、专业化。

第二，相对于传统的建筑业，其机械化水平有了比较大的提高，减少了其步骤的繁琐以及重复，摒弃了传统手工业程序的复杂；此外，建筑工业化还扩展其建筑的应用范畴，逐渐构建成为一种以配件、设备等生产运用的市场经营模式，从而使得系列化的建筑市场成规模的设立起来，并且对其建筑设备做出相对准确的描述，凸显出建筑工业化的多样化，标准化，科学化等方面的特点，遵循企业管理制度，工商相关制度，提高并且完善建筑产品的标准，其管理模式采取现代管理手段以及方法，确保其资源的优化配置，实施科学的管理，进而培养和发展建筑市场，以适应现代社会发展的需求。

三、建筑工业化的发展

社会的迅猛发展，决定了建筑工业化是我国建筑业的发展方向。多年来，在建筑规模的持续扩大和建筑业体制改革的不断深化下，我国的物质技术基础表现为显著增强，建筑业发展比较快，但是从整体角度看，质量问题还很多，劳动生产率增长幅度也不大，整体的技术进步表现为缓慢。为保证各类建筑其最终产品尤其是住宅建筑的功能与质量，改善劳动条件，加快建设速度，优化产业结构，大幅度提高劳动生产率，使建筑业尽快走上高质量高效益的道路，成为国民经济的支柱产业。所以，要综合考虑我国建筑业地区间的差距、技术发展现状，以及劳动力资源丰富的特点；尽快继续深化建筑业体制改革和适应建筑市场发展的要求，汲取我国几十年来建筑工业化发展的历史经验以及国外有益的做法和经验；重点针对房屋建筑，特别是对提高人民居住水平直接相关的、量大面广的住宅建筑实施建筑工业化。

四、实现建筑工业化的措施

建筑工业化，第一步从结构设计入手，构建建筑新型结构规模体系，改变传统的砖混结构模式，取而代之实施预制框架模式，包括预制装配式结构体系、钢结构体系，要让多数建筑构件包括半成品、成品实行工厂化，建立新型结构体系并减少施工现场作业。建筑构件、成品、半成品以后场化、工厂化生产制作为主；施工上应从现场浇筑向预制构件、装配式方向发展；高层、小高层建筑应由框架向剪力墙或钢结构方向发展；多层建筑应由传统的砖混结构向预制框架结构发展。第二方面是要加强用新技术施工的研发力度，主要是在支撑、模板及脚手架施工方向有所创新，减少施工现场湿作业，在悬挑脚手架、新型模板支撑与清水混凝土施工方面有所突破；在新型围护结构体系方面，大力应用并发展新型墙体材料。

其次，新型结构体系方面，对钢结构体系也因更尽快加大推广的步伐，研发复合木结构建筑，应用预制混凝土装配式结构建筑。现如今在我国，进行钢结构建设的时机相对已经比较成熟，我国已连续8年在世界钢产量上荣获第一，相应的施工质量验收规范、设计标准已出台，一批钢结构建筑已陆续建成；与此同时，钢结构以其抗震性能好、结构安全度高、施工速度快等优点，在建筑业中应用的优势与日俱增；钢结构工期大大缩短，其使用面积比钢筋混凝土结构增加面积4%以上。

再次，应积极提倡预制装配式结构。目前，大量的混凝土结构都是现场浇筑的，不仅制造噪声、造成环境污染，还增加了工人的劳动强度，并且工程质量很难保证。通过钢筋混凝土后浇筑部分将梁、板、柱及节点连接成为整体的框架结构体系，具有减轻结构自重、减少构件截面、施工速度快、便于工厂化作业等优点，是替代砖混结构的一种新型多层装配式结构体系。

结语

伴随着我国国民经济体制的不断完善与发展，科学技术领域的不断提高，越来越多的新建筑方法和新型材料将应用到建筑施工中，而我国建筑的工业化也将得到极大的发展，越来越能更好的满足人民生活和生产的需求。

参考文献：

[1]刘建荣，翁季.建筑构造[M].中国建筑工业出版社，2008

[2]袁中金，王勇.小城镇发展规划[M].南京：东南大学出版社，2001.