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房屋鋼結構設計論文范文1
關鍵詞:廠房;大跨度結構;桁架結構;方案選擇
中圖分類號:TU393文獻標志碼:A文章編號:1006-6012(2015)12-0075-01
近年來,大跨度房屋鋼結構應用較為廣泛,按照剛性差異以及組合方式的不同,可以劃分為2種結構形式,一種是剛性結構,另一種是柔性結構。剛性大跨度房屋鋼結構一般由空間桁架、網架等鋼桿件構成。對于剛性大跨度房屋結構來講,其主要設計依據是所受荷載。
1工程概況
某兩連跨廠房,長300m,跨度70m,采用鋼結構方案,基礎采用混凝土獨立基礎。本工程屋頂形式采用張弦桁架構件,同時連接格構柱剛性,格構柱的柱腳主要采用鉸接的連接方式。
2結構方案的選定
根據建筑外形尺寸對項目結構方案進行對比與分析,以優選出最佳的結構方案,經過分析,本工程屋頂鋼結構方案選定了張弦桁架方案,并與格構柱剛性連接。這種方案具有以下幾方面的優點:一是張弦結構具有操作方便、重量輕、承載力好,有利于解決了結構剛度問題;二是屋頂構件與格構柱剛性連接,實現了地震作用下側向位移及風荷載的有效控制;三是柱腳采用鉸接連接,在地震作用下,上部結構不會產生彎矩,這樣能夠合理利用原有基礎。屋頂結構采用弦桿截面為219mm×10mm的張弦桁架,并與腹桿連接,其拉索采用¢15.2鋼絞線,其抗拉強度為1860MPa一共6束。同時,采用6孔夾片式錨具,將3道截面為180mm×8mm鋼管的立桿設置于張弦桁架與拉索之間。為了滿足錨固的作業需要,將315mm×40mm錨杯設置在下弦桿上,同時,確保弦桿與錨杯焊接。
3大跨度結構設計中注意問題
在進行大跨度鋼結構設計時,需要做好單榀主桁架的驗算工作,并對單榀主桁結構中墻面、屋頂的位置進行分析與確定。同時,本工程所受的結構荷載包括以下幾種:屋面荷載、雪荷載以及地震作用等。項目所處區域為50年一遇,屋面地震烈度為6度。本工程采用張弦桁架結構,這種結構的內力分布受到拉索預張力大小的影響。因此,在拉索預張力確定時,我們需要考慮到以下幾個方面的因素:
(1)單跨屋面在荷載作用時,其張弦桁架對格構柱不會產生水平推力,這樣有利于自平衡體系的形成。
(2)單跨屋面在荷載作用后,在正常使用下,其相對撓度值與反拱值相互抵消,滿足了使用極限狀態要求。
(3)在風荷載作用時,按照結構設計中相關規定,拉索要小于應力比。
(4)屋頂桁架在風荷載作用下,要確保其拉索具有足夠的拉力,以免造成拉索失去作用。在進行大跨度鋼結構分析時,要按照桿單元對桁架腹桿進行分析,同時要按照梁單元對弦桿進行分析。在結構計算的過程中,本工程采用SAP2000V1462軟件進行結構計算,并控制好拉索拉應力和最大應力比,一般來說,拉索拉應力為900MPa,最大應力比為0.48,以提升拉索材料的強度。經過結構分析,張弦桁架的拉索初始內力為198kN,初始反拱值為86mm。由此可見,在溫度荷載作用下進行結構分析,應選擇正溫,不能選擇負溫。但在負溫作用下,由于拉索拉力較大,所以拉索不會失去作用。屋頂張弦桁架具有一定的平衡性,所以其拉索可以提高屋頂桁架的剛度,在施加預張力的過程中,我們要充分考慮到屋頂桁架的剛度,當剛度滿足要求后,屋頂桁架要與格構鋼柱進行焊接。對于兩跨張弦桁架來說,要確保內力構造與尺寸的一致性。此外,我們還應對單跨屋頂張弦桁架結構的施工工況進行分析,旨在為了施工吊裝作業提供依據。在進行單榀結構模態分析時,應選用前5階周期的結構模態進行分析,經分析得知,結構側向的剛度不足。同時,張弦桁架結構是一種平面受力結構,這種結構平面的需要一定支撐體系,以確保結構的穩定性,為此,應將次桁架設置于桁架與立桿的相交位置,同時將交叉支撐設置于次桁架之間,這樣就可以形成一個穩定的結構空間體系。經過以下因素分析與比較,最終選擇了桁架桿件截面。
4施工過程控制
在張弦桁架結構安裝時,應按照建筑鋼結構設計規范要求進行施工,同時,在結構分析時,要對不同的施工工況進行模擬與分析。在本工程張弦桁架施工安裝的過程中,要結合現場結構特點,按照以下步驟進行施工。焊接屋頂拱形桁架;安裝鋼拉索,張拉反拱,以達到初始預張力值;焊接屋頂桁架與邊柱柱,從而形成兩連拱結構;將交叉支撐安裝于兩連拱結構之間,這樣有利于形成一個穩定的結構空間體系。安裝桁架。綜上分析得知,拉索張拉工作極其重要。在施工過程中,要確定好拉索節點的位置,盡可能地降低理論長度的偏差。在拉索張拉的過程中,要控制好屋頂反拱值,一般控制在87mm左右。拉索內力值為110kN,拉索軸向變形值為50mm。在施工監測時,我們要對拉索內力進行監控,確保監測結果滿足設計要求。在拉索張拉時,要先固定好立桿臨時支撐,待張拉完畢后,要采用U形夾將立桿下部與拉索夾緊,防止拉索出現串動。
5結束語
綜上所述,通過對某廠房大跨度鋼結構設計分析,得到了以下幾個方面的結論:
(1)本工程與其他大跨結構的不同之外在于大跨度設計是由結構剛度控制,需要考慮到結構整體側向的剛度,同時要對原有基礎進行利用。
(2)在施加預張力時,要控制好預張力的大小,確保張弦桁架結構的承載力及剛度。
(3)張弦桁架結構是一種平面受力結構,這種結構平面的需要一定支撐體系,因此,在張拉過程中要確保張弦桁架的穩定性。
(4)對于大跨度預應力結構,應采用專用連接構造,確保計算模型與實際結構的一致性,確保結構傳力的明確性。鋼結構作為房屋建筑結構形式之一,具有重量輕、安裝方便、強度高、施工周期短等優點。在房屋鋼結構設計的過程中,要結合工程實際情況,優選最佳的結構形式,在選擇鋼結構材料時,要充分考慮到房屋建筑結構的尺寸和受力形式。一般來說,由于建筑鋼結構都是采用現場拼裝的安裝方式,因此在設計時要考慮到鋼結構在運輸和起吊中的剛度,以確保結構的安全性和穩定性。
參考文獻:
[1]JGJ7-2010空間網格結構技術規程[S].北京:中國建筑工業出版社,2010.
房屋鋼結構設計論文范文2
關鍵詞: 豎縫抗剪抗剪承載力栓釘接合面
中圖分類號:TU37文獻標識碼: A
0 引言
鋼管混凝土邊框剪力墻結構是一種新型鋼-混凝土組合剪力墻,即利用抗剪連接鍵將鋼管混凝土邊框和剪力墻進行可靠連接。接合面連接的好壞是關系結構整體抗震性和穩定性的關鍵問題,目前國內外對該類結構豎縫抗震性能的研究并不多,各國規范對其抗剪強度的計算采用不同的破壞機理。
1 抗剪承載力計算公式
1.1栓釘連接件抗剪承載力計算公式
抗剪連接件的形式很多,一般按照變形能力可分為剛性連接件和柔性連接件兩大類。目前最常用的抗剪連接件是栓釘,對栓釘抗剪連接承載力的計算研究的比較多,但是各國對其計算公式沒有形成統一。
加拿大《鋼結構設計規范》SI6.1-1974規定
≤448Ast
日本規范亦采用式(1),但規定Ec和fc的適用范圍為500~900 MPa,這是偏于保守。
Eurocode 4規定:當hst/dst≥4(hst和dst分別表示栓釘的高度和直徑)時,有
≤0.64Astfu
其中,Ast表示栓釘桿的橫截面面積,Ec表示混凝土的彈性模量,fck表示混凝土圓柱體抗壓強度標準值(=0.83fcu),fu為栓釘的極限抗拉強度。
美國鋼筋混凝土房屋建筑規范(ACI318-83)基于摩剪理論給出保守計算公式
其中:Ac為抗剪混凝土面積;K1為系數,普通混凝土K1等于2.81MPa,全輕骨料混凝土K1等于1.41 MPa,輕砂混凝土K1等于1.76 MPa。
中國學者聶建國、沈聚敏、崔玉萍、胡夏閩等人對栓釘抗剪連接件進行了研究并取得一些成果。這些成果為制定我國《鋼結構設計規范》中有關剪力連接件計算的條文提供了依據。
《鋼-混凝土組合結構設計規程》(1997修訂稿)規定,當hst/dst≥4.0時,有
≤0.7Astf
其中,Ast表示栓釘桿的橫截面面積,Ec表示混凝土的彈性模量,fc表示混凝土軸心抗壓強度設計值,f表示栓釘抗拉強度設計值
我國現行的GB50017-2002鋼結構設計規范對鋼-混凝土組合梁設計條文進行了較大改進,其中給出的栓釘承載力公式為:
≤0.7Astfλ
其中,λ為栓釘材料抗拉強度最大值與屈服值之比,f表示栓釘抗拉強度設計值。
本次試驗栓釘的計算荷載采用美國鋼筋混凝土房屋建筑規范(ACI318-83)。
1.2銷鍵抗剪承載力計算公式
接縫處承載力驗算還需包括抗剪銷鍵的焊縫強度驗算和混凝土的局部承壓驗算,焊縫在剪力作用下按純剪切考慮,可按現行國家標準《鋼結構設計規范》GB50017的規定計算;驗算抗剪銷鍵上混凝土的受壓承載力時,局部承壓混凝土的垂直抗壓強度可取1.5fc。
2 試驗概述
本試驗共設計了5個試件,試件的配置方式是根據栓釘的配鋼率在1%左右進行設計。因此在試件配置時選擇6個栓釘(1.32%)和4個栓釘(0.88%)。試驗中鋼管采用120mm*120mm*4mm的普通Q345級方鋼管; 銷鍵為直徑20mm的螺紋鋼筋加工而成,長100mm,豎向間距225mm,焊接在鋼管壁上;栓釘為ML15標準尺寸,直徑13mm,長80mm,在豎向接合面上的水平間距均為60mm,豎向間距為200mm或250mm。通過栓釘抗拉強度試驗得到栓釘抗拉強度為355.78Mpa。
試件墻體部分采用C30自密實混凝土,經過試配最終確定配合比比值為:0.41:1: 2.54:2.75。鋼管內部混凝土為C50自密實混凝土,其配合比比值為:0.22:1:1.13:1.22。
本次試驗用MTS作動器完成,加載點取在鋼管與混凝土結合部鋼管壁上,管壁上焊接30*120*15mm厚的鋼條,以保證直剪面發生直剪破壞。試驗采用國內外常用的擬靜力加載方案以模擬地震作用,即對試件施加低周反復荷載直至破壞。
3 計算結果分析
本次試驗試件破壞形式全部為混凝土破壞,栓釘未剪斷。本次試驗試驗結果與各國規范計算值的比較見表1。
表1 豎縫抗剪試驗值與各國規范計算值的對比
注:試件編號中“6S2P”是指6個栓釘和2個銷鍵的組合連接方式,SP是指Shear Performance。
通過比較發現各國規范計算值均高于試驗結果,原因有以下幾點:
1)本次試驗的栓釘為直剪破壞,與推出試驗相似,各國規范是對組合梁中栓釘連接件的規定,而國內外的研究都表明,推出試驗得到的栓釘抗剪承載力比組合梁中栓釘的實際抗剪承載力要低。
2)由于栓釘布置較密集,在試驗時出現群釘效應導致每根焊釘承載力比普通單釘承載力要小。
4 抗剪承載力計算
各國的規范中有關于栓釘抗剪承載力的計算公式,但是對栓釘和銷鍵組合抗剪的計算公式未見報道,因此,在研究國內外相關規范基礎上,提出栓釘和銷鍵組合抗剪承載力計算公式:
(1)
式中:
Ast是栓釘的橫截面面積,Ec是混凝土的彈性模量,fck是混凝土圓柱體抗壓強度標準值,l是抗剪銷鍵長度,d為抗剪銷鍵高度,fc是混凝土抗壓設計強度,α為局部承壓有效面積調整系數,建議取0.9。
表2 試件抗剪承載力實測值和計算值
按該計算公式(1)得出各試件的豎向接合面抗剪承載力計算值和實測值見表2,計算值和實測值吻合較好,試件SP-6S和SP-6S2P相對誤差略微偏大原因可能是公式(1)中關于栓釘抗剪承載力計算的理論值偏大造成的。
結論
(1)鋼管混凝土邊框與墻板豎向接合面采用栓釘和銷鍵的組合連接方式能夠保證剪力有效傳遞,且能夠保證接縫的穩定性。
(2)本次試驗試件的破壞形式與推出試驗相似,且試件的實際壓力值均低于各國規范的計算值。
(3)對于采用栓釘和銷鍵組合連接方式的構件,按照公式(1)進行計算,其計算值與實測值吻合良好,可以應用到工程設計中。
參考文獻
[1]落英章. 鋼--混凝土組合梁栓釘剪力連接件的研究[J].湖南:碩士論文,2008.
[2]胡夏閩,劉子彤,趙國藩. 鋼與混凝土組合梁栓釘連接件的設計承載力[M].北京: 建筑工業出版社,2000.
[3]宋國華,王東煒等. 裝配式鋼筋混凝土結構豎縫抗剪承載力研究及國內外規范的比較. 世界地震工程,2005,2(6):125-128.
房屋鋼結構設計論文范文3
關鍵詞 :輕鋼結構;單層廠房;設計;
中圖分類號: TU391 文獻標識碼: A 文章編號:
引言
隨著國家經濟的快速發展,鋼結構在建筑領域起到了舉足輕重的作用,扮演著越來越重要的角色,無論在工業還是民用建筑中,鋼結構以其突出的特點迅速地占領著越來越廣的市場。其特點有:其整體剛度和抗震性能好、施工速度快、自重輕、承載力高,在大跨度及超高層建筑中代替了鋼筋混凝土結構,但也存在著防火性能差、易腐蝕等缺點,在設計中根據其特點揚長避短才能更好地發揮鋼結構的作用。
一、鋼結構廠房空間結構解析
為了使本論文的鋼結構廠房分析設計更具有針對性和信服力,這里以實際的煉鋼廠房鋼結構廠房為具體研究對象進行分析討論。由于鋼鐵工業是國民經濟的支柱產業,煉鋼廠就成了一個重要的生產場所,屬于抗震規范中的乙類設防建筑。由于工藝布置的特殊性和生產設備的需要,煉鋼廠主廠房往往具有質量、剛度分布嚴重不均勻的特點。又基于建設周期及抗震性能等的綜合考慮,這類廠房大都采用全鋼結構建造。本文中以某設計生產能力為50噸的轉爐煉鋼廠為研究對象。
由于工藝要求的復雜性,該廠房由爐渣跨、加料跨、爐子跨、鋼水接收跨、連鑄澆鑄跨、連鑄出坯跨共六跨組成,核心設備布置在爐子跨中部的塔樓內。該轉爐煉鋼廠房主要由塔樓、散狀料上料系統、柱子系統、屋蓋系統和吊車梁系統幾大部分組成,各部分的結構大都是由型鋼和鋼板焊接或螺栓連接而成。
二、輕鋼結構單層廠房設計的要點
2.1結構體系
1) 門式剛架分為單跨、雙跨、多跨以及帶挑檐的和帶毗屋等多種形式。多跨剛架中柱與剛架梁的連接可采用鉸接。
2) 輕型鋼結構工業廠房結構體系中,屋面常采用有檁體系,檁條間距為1. 5 m,屋面板為壓型鋼板或夾芯板,檁條采用冷彎C 型鋼或高頻焊接薄壁H 型鋼; 外墻采用有墻梁體系,墻梁間距為1.5 m ~ 2.1 m,墻面板為壓型鋼板或夾芯板,墻梁采用冷彎C 型鋼或高頻焊接薄壁H 型鋼。主剛架梁下翼緣和主剛架柱內側翼緣平面外的穩定性,可通過在剛架梁下翼緣和檁條間或剛架柱內側翼緣和墻梁之間設置的隅撐來保證。主剛架之間的水平支撐可采用張緊的圓鋼或角鋼。
3) 根據跨度、高度和荷載不同,門式剛架的梁柱可采用變截面或等截面實腹焊接工字鋼或成品H 型鋼截面。單層廠房中當設有橋式起重機時,柱截面宜采用等截面構件。
4) 輕鋼結構工業廠房剛架柱基礎,剛架柱柱腳與鋼筋混凝土基礎的連接可按鉸接或剛接,當廠房內設有橋式起重機時按剛接連接,其他情況按鉸接連接。
焊接實腹式工型截面門式剛架承重結構由剛架和基礎兩部分組成。門式剛架承重結構體系的剛架、檁條( 或墻梁) 以及壓型鋼板間通過可靠的連接和支撐相互依托,體系受力更趨向于空間化。
2.2 結構布置
1) 屋面結構平面布置
單層廠房輕剛結構房屋伸縮縫的設置: 當房屋縱向長度不小于300 m,橫向長度不小于150 m 時需要設置溫度伸縮縫。溫度伸縮縫的做法有兩種: 檁條連接處的螺栓孔采用橢圓孔或設置雙排柱,使結構有足夠的伸縮空間; 吊車梁與柱的連接處宜采用橢圓孔。
屋面檁條的布置,應考慮天窗、通風屋脊、采光帶等因素的影響,屋面壓型鋼板厚度和檁條間距應按計算確定。
2)墻面墻梁布置
單層廠房輕剛結構房屋墻面墻梁的布置,應根據門窗的位置、大小確定墻梁的位置,另外設有挑檐、雨篷時還應增設墻梁等構件,墻梁的規格尺寸應由計算確定,同時還應考慮墻面板的規格,考慮到廠房的美觀,一般墻面梁設在主剛架柱的外側。
3) 支撐布置
橫向水平支撐和豎向柱間支撐可提高剛架的整體剛度,并能承擔和傳遞水平力,防止桿件產生過大的振動,避免壓桿的側向失穩,可保證結構安裝時的穩定。
當設有溫度伸縮縫時,在每個溫度伸縮單元應分別同時設置橫向水平支撐和豎向柱間支撐以形成幾何不變、穩定的空間結構體系。
橫向水平支撐一般設置在溫度伸縮單元兩端第一開間剛架梁上翼緣,在水平支撐交叉的節點處應設置剛性系桿。橫向水平支撐的間距不大于45 m。橫向水平支撐既可以采用十字交叉圓鋼,又可以采用雙角鋼作支撐。
當溫度伸縮單元長度不超過90 m 時,在溫度伸縮單元兩端第一開間的上柱處設置上柱柱間支撐,在溫度伸縮單元中間的柱開間內分別設置上下柱柱間支撐。上柱柱間支撐為單片角鋼,連接在柱腹板的中間,下柱柱間支撐為雙片角鋼,連接在下柱兩側翼緣。值得注意的是在溫度伸縮單元的端部不設下柱柱間支撐。
在剛架轉折處應沿房屋全長設置剛性系桿。
三、輕鋼結構廠房鋼構件的設計
3.1 主要承重構件( 剛架) 內力計算方法
剛架的內力計算方法分彈性分析和塑性分析方法,變截面門式剛架通常采用彈性分析方法,等截面門式剛架通常采用塑性分析方法,同時還應滿足現行《鋼結構設計規范》的相關要求。
3.2 門式剛架位移( 側移) 計算
當屋面坡度不大于1 ∶ 5 時,柱頂在水平力H 作用下的位移( 側移) u,可按下列公式計算:
柱腳鉸接剛架:
柱腳剛接剛架:
其中,h,L 分別為剛接柱高度和剛架跨度; Ic,Ib分別為柱和橫梁的平均慣性矩; H 為剛架柱頂等效水平力; ζt為剛架柱與剛架梁的線剛度比。
3.3 構件強度計算
工型截面受彎構件在剪力、彎矩共同作用時,強度按下式進行計算:
當
當截面為雙軸對稱時:
其中,Mf為兩翼緣所承擔的彎矩; Me為構件有效截面所承擔的彎矩,Me = We f,We為構件有效截面最大受壓纖維的截面模量;Af為構件翼緣的截面面積; Vd為腹板抗剪承載力設計值,Vd =hw tw fv '。
3.4 構件穩定計算
軸心受壓構件( 工型截面) 局部穩定計算:
受壓翼緣:
腹板:
其中,b 為受壓翼緣自由外伸寬度; t 為受壓翼緣的厚度; fy為鋼材屈服強度; hw為腹板的計算高度; tw為腹板的厚度。
3.5剛架柱基礎的設計
3.5.1基礎形式
門式剛架輕型房屋鋼結構常用的基礎形式有:
1) 鋼筋混凝土獨立基礎,一般用于地基承載力比較大,土質比較均勻的情況。
2) 柱下條形基礎多用于加固工程中,在處理新舊建筑物基礎時,可以避免對舊建筑物基礎造成不利的影響。
3) 樁基礎一般用于深基礎,地基回填土較多、持力層較深的情況。
3.5.2 基礎的設計
1) 輕鋼結構廠房門式剛架柱基礎通過鋼板與鋼筋混凝土基礎之間連接采用鉸接或剛接柱腳。
2) 柱腳錨栓應采用Q235 鋼或Q345 鋼制作。錨栓的錨固長度應符合GB 50007-2002 建筑地基基礎設計規范的規定,為抵抗上拔力錨栓端部設置彎鉤或錨板,錨栓的直徑不小于24 mm,且應采用雙螺母或采取防止螺帽松動的有效措施; 柱腳錨栓按下柱柱間支撐傳遞的縱向風荷載和吊車剎車力或縱向地震作用的上拔力計算。剛架柱底部的水平力由柱腳底板與鋼筋混凝土基礎頂面之間的摩擦力來承擔,若還不滿足須設置槽鋼或角鋼抗剪鍵。計算柱腳錨栓的受拉承載力時,應采用螺紋處的有效截面面積。
結束語
輕鋼結構具有自重輕、工廠化和商品化程度高、施工周期短、節能環保等明顯的優點。輕鋼結構門式剛架設計在單層工業廠房中越來越得到人們的青睞,但它畢竟還是一個新生事物,需要我們設計人員在工程設計中不斷的探索、改進、回訪中積累經驗,進而解決在工程設計中遇到的新技術、新問題。新技術、新材料的應用給設計人員提供了鍛煉的機會,帶來了新的挑戰,只要對不斷出現的新技術、新材料、新問題勇于探索、勇于創新,就能攻克難關,從而使新技術、新材料得到廣泛應用,我們的設計水平也會有較大的提高。
參考文獻
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[2]李春祥,黃金枝,金兢.高層鋼結構抗風抗震控制若干問題探討[J]. 振動與沖擊,2000.
房屋鋼結構設計論文范文4
【關鍵詞】建筑設計,抗震設計,作用分析
中圖分類號:S611 文獻標識碼:A 文章編號:
一、前言
在目前的發展趨勢中,建筑結構設計的主流趨勢有低碳,環保,安全,節能,生態。其中指標之一,就是建筑的安全性,而我國目前破壞力最大的安全威脅便是地震,因此,加強對建筑結構的抗震設計,必將會被提升到建筑設計新的戰略高度。
二、建筑結構設計中抗震性能衡量標準
現行抗震設計規范對于建筑結構的性能從兩個角度進行描述,一是通過損壞的程度描述其性能,將建筑結構的損壞程度分為不損壞和屬正常維修下的損壞、可修復的破壞和倒塌;二是描述用途的重要性,即抗震設防分類。主要是氛圍甲、乙、丙、丁四類。
現行規范對于部分鋼筋混凝土結構提出了相應的定量指標,即正常維修和倒塌的層間變位角。而在設防類別上,提出了不同的抗震措施。其中乙類抗震措施的相關規定比甲類高一度。在強烈地震的影響下,乙類受到的毀壞程度比甲類輕。但是對于抗震能力,仍然缺乏確定的數量變化。借助于現行航震鑒定標攤b所引進的”綜合抗震能力由數量上的區別”有可能使不同性能要求的結構所具有的抗震能力由數量上的區別。比如在判斷結構抗力的高低中,可以采用結構樓層的受剪承載力與設計地震剪力的比值。而在結構變形能力高低方面,可以用結構所具有的變形能力與基本變形能力的比值來表征,這樣就能保證不同性能要求下所對應的抗震措施的數量化。對于丙類結構的抗震設計,主要利用抗力和變形能力進行組合,并作為綜合抗震能力的基本值。而乙類建筑,設計的綜合抗震能力要低于相應的基本值。
三、建筑結構設計對建筑抗震性能的影響
1、 砌筑體結構影響基本變化能力的構造,重點是將整個圈梁、主要構造柱數量、具置、斷面截面尺寸和配筋數量的分級,局部的墻體尺寸、樓梯間的構造等只適用于考慮局部影響。比如,5-6層磚房的主要構造柱數量,房屋四角和樓梯間四角應該設計為第一等級,用于房屋隔開間的內外墻鏈接處和樓梯間四角設計為第二等級。對于房屋每開間的內外墻鏈接位和樓梯間四角設計為第三等級;此處不用設置構造柱與抗震設計不同。當然,在相同設防烈度和性能要求的前提下,對與層數要求不同的砌筑結構,基本延性構造的要求也不同,構造柱設置就需要隨房屋層數的不斷增加而相應提高。目前主要難題是,需要根據具體實例進行計算和分析,針對同地點、同結構的房屋按照不同等級采取相應措施后,其措施的構造影響能力系數如何確定?是否可在某個范圍內取值。
2、 鋼筋混凝土結構對變形能力構造的影響,可適當的調整內力、提高結構柱箍筋和縱向鋼筋體積配箍率、抗震墻墻體和構造作為抗震能力分級的重點,而框支層、短柱、鏈接的構造作為局部的影響。不同層數鋼筋混凝土結構在相同設防烈度性能的要求,延性構造要求也不一樣。目前,內力調整、縱筋總配筋率和箍筋體積配箍筋率等都成型的分級和取值,但如何將其轉化為相應的影響系數還需要進一步的計算和研究。
3、 鋼筋結構對變形能力構造的影響,可調整內力、各節點域內構造、構件的長細比和支撐設置作為重點的分級,這時構件的寬厚就是結構的局部影響。在相同設防烈度和性能的要求下,對建筑層數不同的結構建筑,基本延性構造需求也不同。鋼結構規范中也有一些現成的定量取值,也要研究將其轉化為影響系數的方法。
四、建筑結構設計中的抗震設計措施
1、要嚴格選擇地基選址
地基選址是進行建筑結構設計的基礎,因此,在房間結構抗震設計中,要科學避開山嘴,山包,陡坡,河流等不利因素,要本著堅硬,牢固,平坦,開闊的選址原則。親身實地,利用先進技術設備,進行地質勘探,山石水土監測,并取樣論證,科學嚴謹分析。力求使得整個地基牢固可靠,地質穩定無滲漏,無坍塌,無暗河,無熔巖,無火山……從而保證整個地基不會因為承載而發生小范圍的坍塌。影響到整體承載能力和抗震能力設計。
2、確保結構的整體性
在建筑結構抗震設計中,一般而言,要尤其注意其是由諸多構件共同組合在一起,如此,要進行整體化的對待。要充分調動各個構件的作用來完成整體建筑的抗震效果。當建筑的一些構件基本都失去了原有的功能時候,那么,在地震來臨之后,很容易讓整體的建筑結構喪失對地震的抵抗能力。在這種情況下,很容易讓整個建筑坍塌,因此,要保證所有構件的功能協調,并確保所有的構件都能夠在地震作用下保證良好的性能,如此,可以讓建筑結構的整體抗震能力增強。同時,要堅持實施多級防震措施。傳統建筑結構多采取的是三級設防措施,即小震不壞、中震可修、大震不倒。但在新的時期,建筑結構必須是采取的多級設防模式,保護建筑主體抗震能力,減輕經濟損失,使得建筑抗震中更加安全。
3、屋頂建筑抗震設計也是整個設計的一個重要環節。近幾十年來,從多數建筑抗震設計評定結果看,屋頂建筑設計還存在一些問題,例如:屋頂設計較高或者設計過重。屋頂設計較高或者設計過重,無形當中加大了屋頂建筑變形,而且地震作用也加大了,尤其對自身和屋頂之下的建筑物的抗震作用都不利。有時屋頂建筑的重心和屋頂之下的中心不在同一直線上,如果屋頂的抗側力墻和屋頂之下的抗側力強出現間斷,在地震發生時,帶來的地震扭轉作用也會更嚴重,對抗震更不利。所以,進行屋頂建筑設計過程中時,應該最大限度的降低屋頂建筑的高度。選用強度較高、輕質、剛度均勻的材料,使得地震作用傳遞不受阻礙;屋頂重心和屋頂之下的建筑中心在同一直線上;如果屋頂建筑非常高,屋頂建筑就必須具有較強的抗震性,讓屋頂建筑地震作用和突變降低到最小,盡量避免發生扭轉效應。
4、要合理且恰當地布局地震外力的能量傳遞與吸收的途徑,在地震當中,要確保建筑的支柱、梁與墻的軸線,處于同一個平面上,從而可以形成構件的雙向抗側力結構體系。并且可以使其在地震的作用下,呈現彎剪性的破壞,并使塑性屈服情況,盡量的發生在墻的根底部,從而連梁適合在梁端產生塑性屈服,這樣還具有足夠的變形的能力。在震災中,在墻段部分充分發揮抗震功能之前,要按照"強墻弱梁"的原則,來大力加強墻肢的承載力,避免墻肢遭到剪切性的破壞現象,從而最大限度的提高建筑結構的整體的抗震能力。
5、要根據抗震等級,在對墻、柱以及梁節點設計中,采取相對應的抗震構造措施,力求確保建筑物結構,在地震的作用下可以達到三個水準的設防標準。還可以根據"強柱弱梁"、和"強剪弱彎" 、以及"強節點弱構件"幾種構造的原則,在建筑設計中,合理的選擇柱截面的尺寸,以此控制柱的軸壓比,并還要注意構造配筋的要求,還要保證,鋼筋砼結構建筑在地震的作用下,能夠具有足夠的承載能力以及具備足夠的延性。
6、在建筑設計過程中,要設置出多道抗震的防線,即,在設計一個抗震結構的體系當中,有一部分延性比較好的構件,在地震的作用下,首先可以擔負起第一道抗震防線的作用,然事,其他的構件,在第一道抗震防線屈服以后,在地震中,會依次的形成第二道、第三道或者是更多道的抗震的防線,這樣的抗震結構體系的設計,在建筑設計當中,對于確保建筑結構具有的抗震安全性,是非常的行之有效的設計方法和手段。
五、結束語
建筑結構抗震設計,關乎民生,關乎經濟發展,社會穩定,對建筑實施結構的抗震設計,主要涉及對建筑高度,承載力,總體結構,各個部件的性能規劃等一系列的因素,要求通過對各個構件和整體規劃的基礎上,既實現滿足居民生活生產保障安全的需要,又具有值得欣賞的美學價值。
參考文獻:
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[4] 郭華 江雄華 現代建筑結構抗震設計方法研究 [期刊論文] 《中國新技術新產品》 -2010年16期
房屋鋼結構設計論文范文5
Abstract: The popularization and application of the steel structure housing is the inevitable trend of the development of China's housing industrialization. Through comparative analysis of the advantages and disadvantages to common structure form of the steel structure housing, the applicability principle of the structure form was put forward, method of improving lateral force resisting performance was proposed, in order to further promote the steel structure residential structure system, which provides a theoretical reference for in the application domestic building trade, and points out effective approaches of industrialization development of the steel structure housing.
關鍵詞: 鋼結構住宅;結構形式;抗側力性能;產業化發展
Key words: steel structure housing;structure;lateral force resisting performance;industrialization development
中圖分類號:TU391 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2012)34-0130-02
0 引言
鋼結構住宅以其“環保、節能、工業化”和“綠色建筑”等特征成為了二十一世紀住宅建筑業的主導方向之一。我國對鋼結構住宅技術的應用和發展也提出了更明確的要求,為此,建立系統的理論研究和發展規劃對鋼結構住宅體系產業化的迅猛發展起著至關重要的作用。
1 國內外鋼結構住宅研究現狀
現代鋼結構房屋建筑體系誕生于20世紀初,在一些發達國家的發展己有上百年的歷史,工業化生產和預制裝配程度較高。世界各國逐步形成自己獨特的鋼結構住宅體系I1]。自1960年以來,美國就開始發展冷成型鋼結構建筑[2]。20世紀80年代,1984年TarpyTS對螺栓連接的冷成型構件墻體的抗剪性能進行了研究[3]。1982年wolfeR.w對有石膏板填充的冷成型鋼構件墻的極限承載力進行了研究[4]。1999年GadE.F研究了冷成型鋼結構住宅中單片墻體以及整體結構在地震荷載下的性能[5]。而我國的鋼結構住宅發展較晚,與發達國家相比,國內建筑鋼結構行業仍是一個朝陽產業,新材料、新技術、新結構體系、新應用領域不斷出現。要加快建設鋼結構行業的發展,對現有建筑鋼結構設計規范的更新、完善或補充,以及對新的結構體系和新的應用領域的建筑鋼結構設計規范的編制工作顯得非常緊急。
2 鋼結構住宅的技術性分析
2.1 鋼結構住宅主體結構體系比較 鋼結構住宅技術體系并不是簡單的用鋼材替代混凝土和砌體作為支承結構,而是以鋼結構為主體結構,另外還包括圍護結構、鋼結構防火、鋼結構防腐及建筑設備的一個綜合技術體系。鋼結構住宅主體結構體系一般有以下形式:①純鋼框架體系;②冷彎C型鋼龍骨體系及熱軋型鋼龍骨體系;③鋼框架支撐體系;④鋼框架-剪力墻系;⑤鋼框架-混凝土組合結構體系;⑥錯列桁架體系。上述各類結構形式綜合比較如表1所示。
在這幾種結構體系中,前兩種結構體系主要用于低層鋼結構住宅,其他可適用于多高層鋼結構住宅。而且從表中可以看出鋼結構住宅的共同缺點為抗側力性能比較差。為進一步推進鋼結構住宅結構體系在國內建筑的應用,對于該結構體系尚需進行深入的研究。
2.2 提高鋼結構住宅的抗側力性能方法 輕鋼結構住宅的結構體系與傳統磚混結構或混凝土結構住宅體系有很大的不同,它主要由輕鋼結構體系、樓面結構體系和圍護結構體系等組成。而輕鋼龍骨體系是一種新型的結構形式相對于其它結構形式的輕鋼結構住宅,輕鋼龍骨體系的研究和應用更不成熟、不完善,更需要加強研究力度。關于低層輕鋼龍骨住宅的試驗和理論研究主要集中研究復合墻體的抗側力性能的研究,2008年武漢理工大學高景輝對輕鋼龍骨墻體的破壞模式做了分析,得出自攻螺栓連接破壞時一種主要因素,通過有限元參數分析發現,影響輕鋼龍骨復合墻體抗剪性能的最關鍵因素是自攻螺栓的數量,其次是墻體的尺寸、支撐。2010年浙江工業大學郎晟頡在靜力分析的基礎上研究了復合墻體的滯回性能與抗震性能,得出了隨著墻板厚度的增加,墻體抗側承載力隨著墻板材料不同有不同程度的提高,導軌與墻板的間距對墻體抗側性能影響最大。同年武漢理工大學張翠萍對三種不同支撐的輕鋼龍骨墻體:輕鋼龍骨剛架體系、輕鋼龍骨剛架支撐體系、輕鋼龍骨剛架端支撐體系,進行了抗側力性能分析,得出帶支撐的墻體的抗側極限承載力能滿足帶蒙皮的組合墻體的抗側力性能的研究。
3 鋼結構住宅的產業化發展
鋼結構住宅有著重量輕、抗震性能好、施工周期短、工業化程度高、環保效果好等特點,作為未來住宅的發展方向,人們正在逐漸關注它、接受它。目前的問題是,我國建筑鋼材消費嚴重偏低,且絕對量相差非常之大。如何加大建筑業中各類鋼結構建筑的使用比例,大力推進建筑鋼結構產業的快速發展,提高建筑用鋼在國家總鋼材產量中的份額,將是擺在在我們面前的重要課題。由于市場經濟尚不完善,建筑鋼結構產業的發展過于迅猛,長期以來自發形成的我國建筑鋼結構產業鏈配置存在較嚴重的問題,而改變這種現狀更加需要推進技術創新和成套技術集成體系的應用,使科技轉化為實際生產力,促進住宅產業化的發展。如果我們能實現鋼結構住宅的產業化生產,住宅建設及相關產業的勞動生產率將大大提高,其具有的廣泛的社會、經濟效益會更加明顯地展現在社會經濟的各領域,并被市場認可和接受。而進行產業化發展的關鍵是影響鋼結構住宅經濟性的主要因素,如施工技術及施工組織設計的選擇;鋼材的選用;結構體系設計,圍護及其它配套體系的發展及產品更新;鋼結構的防火、防腐處理;原材料價格,尤其是鋼材價格的上下波動;部品部件的產業化、社會化水平、標準化生產;部品部件的設計、制造、安裝等等。針對影響鋼結構住宅成本的主要因素,從成本控制的角度對供應鏈管理、產業化、標準化、企業管理等理論,通過加強鋼結構住宅領域的供應鏈管理,部品部件的生產社會化,住宅區的產業化運作,及公司管理理念的創新、提高管理水平,國家政策等一系列措施,尋求鋼結構住宅的成本控制的對策,增強鋼結構住宅與傳統混凝土住宅的競爭優勢,從而改善鋼結構住宅面臨的建造成本較高、市場份額小、
社會對鋼結構住宅的認識程度不夠等現狀,吸引更多的社會主體參與到鋼結構住宅建設領域中,來促進鋼結構住宅的基本建設、應用與推廣。
參考文獻:
[1]周濤.鋼結構住宅技術體系及其建筑設計研究以多層、小高層住宅為例[D].北京建筑工程學院,碩士論文,2004.
[2]Yuwei.wen.Cold—formedsteeldesign[M].Newyork: Wiley,1985.
[3]TarpyT·S·Shear resistanee of steel stud wanll Panels. Proe Seventh Int SPeeialty Confon Cold Formed Steel Struetures,1984:203~248.
房屋鋼結構設計論文范文6
1.課題名稱:
鋼筋混凝土多層、多跨框架軟件開發
2.項目研究背景:
所要編寫的結構程序是混凝土的框架結構的設計,建筑指各種房屋及其附屬的構筑物。建筑結構是在建筑中,由若干構件,即組成結構的單元如梁、板、柱等,連接而構成的能承受作用(或稱荷載)的平面或空間體系。
編寫算例使用建設部最新出臺的《混凝土結構設計規范》gb50010-xx,該規范與原混凝土結構設計規范gbj10-89相比,新增內容約占15%,有重大修訂的內容約占35%,保持和基本保持原規范內容的部分約占50%,規范全面總結了原規范實施以來的實踐經驗,借鑒了國外先進標準技術。
3.項目研究意義:
建筑中,結構是為建筑物提供安全可靠、經久耐用、節能節材、滿足建筑功能的一個重要組成部分,它與建筑材料、制品、施工的工業化水平密切相關,對發展新技術。新材料,提高機械化、自動化水平有著重要的促進作用。
由于結構計算牽扯的數學公式較多,并且所涉及的規范和標準很零碎。并且計算量非常之大,近年來,隨著經濟進一步發展,城市人口集中、用地緊張以及商業競爭的激烈化,更加劇了房屋設計的復雜性,許多多高層建筑不斷的被建造。這些建筑無論從時間上還是從勞動量上,都客觀的需要計算機程序的輔助設計。這樣,結構軟件開發就顯得尤為重要。
一棟建筑的結構設計是否合理,主要取決于結構體系、結構布置、構件的截面尺寸、材料強度等級以及主要機構構造是否合理。這些問題已經正確解決,結構計算、施工圖的繪制、則是另令人辛苦的具體程序設計工作了,因此原來在學校使用的手算方法,將被運用到具體的程序代碼中去,精力就不僅集中在怎樣利用所學的結構知識來設計出做法,還要想到如何把這些做法用代碼來實現,
4.文獻研究概況
在不同類型的結構設計中有些內容是一樣的,做框架結構設計時關鍵是要減少漏項、減少差錯,計算機也是如此的。
建筑結構設計統一標準(gbj68-84)該標準是為了合理地統一各類材料的建筑結構設計的基本原則,是制定工業與民用建筑結構荷載規范、鋼結構、薄壁型鋼結構、混凝土結構、砌體結構、木結構等設計規范以及地基基礎和建筑抗震等設計規范應遵守的準則,這些規范均應按本標準的要求制定相應的具體規定。制定其它土木工程結構設計規范時,可參照此標準規定的原則。本標準適用于建筑物(包括一般構筑物)的整個結構,以及組成結構的構件和基礎;適用于結構的使用階段,以及結構構件的制作、運輸與安裝等施工階段。本標準引進了現代結構可靠性設計理論,采用以概率理論為基礎的極限狀態設計方法分析確定,即將各種影響結構可靠性的因素都視為隨機變量,使設計的概念和方法都建立在統計數學的基礎上,并以主要根據統計分析確定的失效概率來度量結構的可靠性,屬于“概率設計法”,這是設計思想上的重要演進。這也是當代國際上工程結構設計方法發展的總趨勢,而我國在設計規范(或標準)中采用概率極限狀態設計法是迄今為止采用最廣泛的國家。
結構的作用效應常見的作用效應有:
1.內力。
軸向力,即作用引起的結構或構件某一正截面上的法向拉力或壓力;
剪力,即作用引起的結構或構件某一截面上的切向力;
彎矩,即作用引起的結構或構件某一截面上的內力矩;
扭矩,即作用引起的結構或構件某一截面上的剪力構成的力偶矩。
2.應力。如正應力、剪應力、主應力等。
5.變形。作用引起的結構或構件中各點間的相對位移。變形分為彈性變形和塑性變形。
6.應變:如線應變、剪應變和主應變等。
極限狀態整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態就不能滿足設計規定的某一功能要求,此特定狀態稱為該功能的極限狀態。極限狀態可分為兩類:
1.承載能力極限狀態。結構或結構構件達到最大承載能力或達到不適于繼續承載的變形的極限狀態:
(1)整個結構或結構的一部分作為剛體失去平衡(如傾覆等);
(2)結構構件或連接因材料強度被超過而破壞(包括疲勞破壞),或因過度的塑性變形而不適于繼續承載;(3)結構轉變為機動體系;
(4)結構或結構構件喪失穩定(如壓屈等)。
2.正常使用極限狀態。結構或結構構件達到使用功能上允許的某一限值的極限狀態。出現下列狀態之一時,即認為超過了正常使用極限狀態:
(1)影響正常使用或外觀的變形;
(2)影響正常使用或耐久性能的局部損壞(包括裂縫);
(3)影響正常使用的振動;(4)影響正常使用的其它特定狀態。
結構設計的基本任務,是在結構的可靠與經濟之間選擇一種合理的平衡,力求以最低的代價,使所建造的結構在規定的條件下和規定的使用期限內,能滿足預定的安全性、適用性和耐久性等功能要求。為達到這個目的,人們采用過多種設計方法。以現代觀點看,可劃分為定值設計法和概率設計法兩大類。
1.定值設計法。將影響結構可靠度的主要因素(如荷載、材料強度、幾何參數、計算公式精度等)看作非隨機變量,而且采用以經驗為主確定的安全系數來度量結構可靠性的設計方法,即確定性方法。此方法要求任何情況下結構的荷載效應s(內力、變形、裂縫寬度等)不應大于結構抗力r(強度、剛度、抗裂度等),即s≤r。在20世紀70年代中期前,我國和國外主要都采用這種方法。2.概率設計法:將影響結構可靠度的主要因素看作隨機變量,而且采用以統計為主確定的失效概率或可靠指標來度量結構可靠性的設計方法,即非確定性方法。此方法要求按概率觀念來設計結構,也就是出現結構荷載效應3大于結構抗力r(s>r)的概率應小于某個可以接受的規定值。這種方法是20世紀40年代提出來的,至70年代后期在國際上已進入實用階段。我國自80年代中期,結構設計方法開始由定值法向概率法過渡。
面向對象編程
使創建windows程序較為容易的關鍵技術是面向對象編程,或oop。這種技術可以創建可重用組建,它是程序的組成模塊。
幾個定義
控件提供程序可見界面的可重用對象。控件的示例有文本框、標簽和命令按鈕。
事件由用戶或操作系統引發的動作。事件的示例有擊鍵、單擊鼠標、一段時間的限制,或從端口接收數據。
方法嵌入在對象定義中的程序代碼,它定義對象怎樣處理信息并響應某事件。例如,數據庫對象有打開紀錄集并從一個記錄移動到另一個記錄的方法。
對象程序的基本元素,它含有定義其特征的屬性,定義其任務和識別它可以響應的事件的方法??丶痛绑w是visualbasic中所有對象的示例。
過程為完成任務而編寫的代碼段。過程通常用于響應特定的事件。
屬性對象的特征,如尺寸、位置、顏色或文本。屬性決定對象的外觀,有時也決定對象的行為。屬性也用于為對象提供數據和從對象取回信息。
5.設計主要內容
本軟件適用于現澆鋼筋混凝土多層、多跨的框架的設計。畢業設計要完成的工作包括:
1.平面鋼架分析程序的改造
對結構力學教研室版平面鋼架分析程序進行修改和補充。要求:
(1)編寫自動生成節點坐標和單元節點編號的程序,或以圖形方式輸入計算簡圖。
(2)修改程序,使之適合多工況內力計算;(3)根據輸入、輸出數據的特點,設計適當的人機界面。輸出應可選的顯示各構件端力和內力圖。
2.編寫鋼筋混凝土多層多跨框架機構的構件設計程序
(1)根據有關的規范,應明確計算的各種荷載(恒載、樓屋面活載、風荷載和地震作用等)的計算方法,在次基礎上編寫自動生成各種荷載作用下的結點荷載和單元荷載的程序。
地震作用按底部剪力法確定。自振周期用經驗公式確定。
(2)計算各種荷載單獨作用時框架各桿件的內力。計算結構存放在各自的桿端力(隨機)文件中。
對豎向荷載下的梁端彎距進行塑性調幅。
(3)在(2)中產生的桿端力文件基礎上,分別計算各種可能的荷載組合下,梁、柱控制截面的內力。計算結果存放在適當的文件中。
(4)從(3)生成的文件中選出最不利組合,同時給出截面配筋。
梁、柱截面配筋的確定應考慮抗震設計的要求。
3.位移。作用引起的結構或構件中某點位變(線位移)或某線段方向的改變(角位移)。
4.撓度。構件軸線或中面上某點在彎短作用平面內垂直于軸線或中面的線位移。
(5)部分編程較熟練的同學可根據計算結果和構造規定,用auto-cadvba繪制梁、柱配筋圖。
5.成果形式
本畢業設計的成果應包括:
1.可運行的、并能給出正確計算結果的源程序
在存放源程序的軟盤中,應至少有一個算例的數據文件,可在基本不需另外鍵入數據的前提下,顯示正確地運行結果。
2.軟件使用手冊
這是為用戶準備的關于軟件使用方法、操作步驟和其他必要的文字材料。
3.軟件說明書
這是軟件作者的工作檔案,是軟件維護的基本資料。其中應包括:
(1)軟件所依據的工作檔案、力學和工程結構模型的較為詳細的描述,主要的計算公式及其使用的符號的含義,重要算法的文字說明:
(2)程序的結構:模塊的劃分的情況、各模塊相互之間的關系及各模塊的功能;
(3)帶有較為詳細的注釋的源程序文本。其中應注明各標識符的含義(盡可能的采用通用公式中的符號)。各程序段的功能、相應的數學公式和特殊算法的說明;(4)為使他人根據軟件說明書讀懂你的程序所必需的其他資料。
(5)部分編程較熟練的同學可遞交梁、柱配筋圖紙一張。
4.對自己所編程序的評價
(1)對算例計算結果的合理性進行必要的分析;
(2)總結軟件設計過程中的經驗和及教訓,提出設計改進意見。
以上各項資料處源程序文本以軟盤形式提交外,其余均用計算機打印。
6.進度計劃
第一周畢業實習,參觀工程,收集資料。
第二周需求分析:描述計算機模型,編些初步的軟件說明書。
第三周軟件設計:選擇模塊劃分的方案
第四周模塊設計:數據輸入界面設計(梁柱截面數據)
或數據輸入界面設計(可視化圖形輸入)
第五周數據輸入界面設計(框架數據、附加荷載)
第六周模塊設計:荷載計算(恒載、活載),相應的內力計算
第七周荷載計算(風荷載、地震作用),相應的內力計算
第八周模塊設計:梁配筋計算
第九周梁荷載組合,確定梁配筋
第十周梁荷載組合,確定梁配筋
第十一周模塊設計:柱配筋計算
第十二周柱荷載組合,確定柱配筋
第十三周柱荷載組合,確定柱配筋
第十四周軟件測試或用autocadvba繪制梁、柱配筋圖;
第十五周軟件測試
第十六周整理源程序,編寫軟件說明數和用戶手冊