1.1課題研究的目的與意義
建筑是人類最早的生產活動之一，是在一定的歷史條件下，隨著社會生產力發(fā)展而形成發(fā)展的。由于經濟的發(fā)展、土地的減少，現(xiàn)代建筑趨向于多高層建筑，而砌體結構存在自重大、砌筑工作相當繁重、抗拉抗彎性能低、粘土磚用量很大，往往占用農田，影響農業(yè)生產等缺點，現(xiàn)代建筑多采用框架結構、框剪結構、框筒結構等結構體系。而框架結構是多高層建筑的一種主要結構形式。框架結構有鋼筋混凝土框架和鋼框架，而隨著我國建筑業(yè)的快速發(fā)展，建筑設計理念的不斷更新，鋼框架結構建筑體系作為一種新型的產業(yè)體系集合了房地產業(yè)、建筑業(yè)、冶金業(yè)正在華夏大地迅速崛起。鋼框架結構由于其抗震性能好、建筑自重輕、房屋利用率高、工業(yè)化程度高、施工周期短、綠色環(huán)保、科技含量高適用范圍廣等特點，成為當今應用最為廣泛的結構之一。大力發(fā)展和積極推廣能抗震抗災的適用建筑，對于我國國民抵御自然災害、保障生命安全具有重要的現(xiàn)實意義。
多層鋼框架結構雖然已經非常流行，但是結構的合理與否依舊影響著用戶的滿意度及開發(fā)商的經濟效益。不斷地優(yōu)化，在兩者之間取得一個平衡是我們結構設計工作者的追求目標。此次設計的任務是對吉林省某四層鋼框架辦公樓結構及制造工藝設計，設計過程中會涉及到結構力學、材料力學、鋼結構設計原理、多層建筑鋼結構設計、鋼結構焊接制造及安裝、鋼結構涂裝等大學所學的專業(yè)知識，通過本次設計有利于使所學的知識系統(tǒng)化，提高我們對知識的綜合應用能力，使我能夠在指導老師的指導下，比較獨立地完成辦公樓的設計，可以熟悉相關的設計規(guī)范、手冊、標準圖集，掌握AutoCAD、Office、PKPM等辦公軟件技術，為將來走向工作崗位打下堅實的基礎。畢業(yè)設計是我們在畢業(yè)前最后的學習和綜合訓練的實踐性學習環(huán)節(jié)，是深化、拓寬、綜合學習的重要過程，是學習、研究與實踐成果的全面總結；是學生綜合素質與實踐能力培養(yǎng)效果的全面檢驗。所以我們都應該認真完成自己的畢業(yè)設計，使自己成為社會所需要的人才。
1.2文獻綜述（相關課題國內外研究的現(xiàn)狀）
1.2.1 國內鋼結構發(fā)展現(xiàn)狀
我國建筑工程領域中已經出現(xiàn)了產品結構新的調整，鋼結構以其自身的優(yōu)越性，正在工程中得到越來越廣泛的、合理的應用[6]。目前鋼框架在我國的應用還不多。隨著我國鋼材產量的迅速增加，品種增多，鋼結構設計和施工技術的不斷提高，鋼框架的運用將有良好的的前景[11]。多層框架一般層數(shù)不超過10層，否則宜按高層建筑考慮。多層框架鋼結構應根據生產工藝的特點，采取相應的措施，以滿足GBJ16-87《建筑設計防火規(guī)范》[5]。
近幾年，鋼結構建筑相比于磚混結構建筑在環(huán)保、節(jié)能、高效、工廠化生產等方面具有明顯優(yōu)勢。深圳高 325米的地王大廈、上海浦東高421米的金茂大廈、北京的京廣中心等大型建筑都采用了鋼結構，北京、上海、山東等省市已開始進行鋼結構住宅試點，其中，北京金宸公寓已被列為建設部住宅鋼結構體系示范工程。高層鋼結構建筑屢見不鮮。人們預料21世紀是金屬結構的世紀，鋼結構將成為新建筑時代的脊梁。人類自 17世紀70年代開始使用生鐵，19世紀初開始使用熟鐵建造橋梁和房屋，鋼結構發(fā)展的歷史要比鋼筋混凝土結構發(fā)展的歷史悠久，它的生命力也是越來越強。在美國，低層建筑如兩層樓以下的非居住型建筑市場已有70％以上是建筑金屬制品；而在我國早期多層鋼結構只見于個別工業(yè)廠房的一部分，在民用建筑中仍然為空白。
我國二十世紀初建造的松花江鋼桁橋、黃河大橋、上海國際飯店等就采用了鋼結構；新中國成立后，我國鋼結構建筑發(fā)展速度進一步加快。如2008年奧運場館國家大劇院、鳥巢、水立方等；隨著2010年上海世博會的到來，鋼結構場館的建設更是達到了一個空前的高度。全國上百個大小機場都將設計采用鋼結構，以加快建設速度和增大空間。我國多層民用鋼結構房屋才僅僅出現(xiàn)十幾年，仍處在初期階段，但是各地陸續(xù)建造了數(shù)百萬平方米的多層鋼結構民用房屋，取得了顯著地成績。如中國工商銀行總行營業(yè)辦公樓、北京市亦莊青年公寓、北京金宸公寓、上海現(xiàn)代集團在新疆庫爾勒建造的8層鋼結構住宅、天津市麗苑小區(qū)11層鋼結構住宅、杭州天成6層鋼結構綜合樓、山東萊鋼鋼結構住宅小區(qū)、山東建筑工程學院土木館、長沙遠大集成住宅樓、河北唐山的幾幢3~5層鋼結構住宅、福建師大學生公寓、武漢國際會展中心、四川攀枝花市迎賓苑小區(qū)鋼結構住宅等等。
目前，國內高層鋼結構鋼材幾乎都從國外進口，工程總承包由國外承擔，制造和安裝則由國內廉價勞動力承包，這種局面應從速扭轉，因為這與我國產鋼大國的地位很不相稱。大跨度鋼結構鋼材不象高層鋼結構那樣突出，但設計方案（包括建筑和結構）經常國外中標，這種局面與中央強調建立我們自己的科技創(chuàng)新體系的號召相距甚遠，應該引起我國建筑界的關注，是水平低還是其它原因，值得我們深思。
1.2.2 國外鋼結構發(fā)展現(xiàn)狀
發(fā)達的歐美國家，鋼結構早在30年代就迅速發(fā)展，他們工效比我們高，他們的工人收入在鋼結構行業(yè)是我國工人收入的40倍。美國金屬建筑的主要市場分布：工業(yè)（生產用廠房、倉庫及輔助設施等）、商業(yè)（商場、旅館、展覽館、醫(yī)院、辦公大樓等）、社區(qū)（私有及公有社區(qū)活動中心及建筑如學校、體育館、圖書館 、教堂等）、綜合等方面，分別占到46%、31%、14%和9%的份額。在美國，低層建筑中采用鋼結構還是很普遍的。美國鋼結構學會和金屬房屋制造協(xié)會（AISC 和MBMA）聯(lián)合編制了低層建筑的設計指南。所謂低層建筑是指層高低于18m，層數(shù)不超過5層的工業(yè)廠房、倉庫、辦公室及其他的辦公和社區(qū)建筑等，其中兩層以下的非居住用樓房建筑占70%。
從美國、日本、歐洲一些發(fā)達國家的經驗看，建筑業(yè)即將成為鋼材應用的主要市場。而目前我國與之相比還有差距。因此我國的高層建筑鋼材到目前為止還都從國外進口，特別是大于50mm 的厚鋼板，國產產品的Z向性能尚達不到要求。國外不僅鋼板厚度較大，而且可以滿足各種性能要求。如日本已經能夠生產的100mm的厚鋼板，具有以下類型：
①、有高強度低預熱型（以前預熱75℃，現(xiàn)在預熱50℃）的厚鋼板590N/mm2級（HT590級）；②、抗地震的厚鋼板，主要有低屈服比高強度鋼材（HT590～HT780級）和低屈服點鋼板，這種鋼材日本重點生產，用于次要結構上，當?shù)卣饡r這種材料先屈服，保證主要 結構減少地震損失；
�、邸⒎阑鸷皲摪�。有400N/mm2及490N/mm2，當其在600℃ 時屈服強度還能達到常溫下的2/3；
④、裝飾用的奧氏體不銹鋼板及鐵素體不銹鋼板（沿海用，優(yōu)于前者 ）。
