开题报告-伸缩式露台雨棚设计.doc

毕业设计（论文）开题报告课 题 名 称 ： 伸缩式露台雨棚的设计 学 院 ： 机械工程学院 专 业 ： 幕墙工程与机械 姓 名 ： 学 号 ： 指 导 教 师 ： 二零一 六 年 三 月 五 日目录第1节 课题背景21.1 研究背景21.2 研究意义2第2节 文献调研3第3节 课题目标3第4节 课题内容3 4.1 课题内容介绍3 4.2 技术路线4 4.3 可行性分析54.4 雨棚载荷计算分析5第5节 与课题相关工作基础和条件.7第6节 日程安排.8参考文献. 81 课题背景1.1 研究背景露台，指的是一种特殊的阳台。是指房屋的屋顶平台或者是由于当时建筑设计的需要而在不同的楼层规划出来的大阳台。由这里就可以得到一个结果，那就是露台其实就是一种比较特殊的阳台，它一般具备比较大的面积，而且在其上面不具备屋顶，因此这种特殊的阳台又被称之为露台。像露台这种特殊的阳台，一般装饰得比较清新，给人的感觉非常舒服，通常用来做休闲休息之用。既然露台是没有屋顶的，在雨雪天气里就有可能积而影响我们的生活乐趣。那么我们可不可以设计一种雨棚，让它在晴天里伸缩起来，不影响我们在露台沐浴阳光，惬意享受生活；在雨雪天气里展开，为我们挡风遮雨呢？因此，在露台上设计一个可伸缩的雨棚对我们的优质生活有着重要的意义。1.2 研究意义 露台是敞开的阳台，所以在晴朗的天气则需要伸缩折叠，不占用空间。当遇到雨雪天气的时候，又可以伸展开来保持地面的干净清洁。所以雨棚的结构设计不仅要可以实现可伸缩，还需要在展开时的面积恰好或者稍微超出露台总占地面积，这就要求在收缩起来的时候实现不占用空间，而在伸展开来的时候不仅实现最大面积的保护露台，而且在雨雪天气里各个伸缩部分的连接部位结实牢靠，保证足够大的支撑力为露台挡风遮雨。2 文献调研 幕墙工程中有很多种类，其中玻璃幕墙是我们见得最为广泛。玻璃作为一种古老的建筑材料, 从诞生的那天起,就是最重要的建筑构成元素之一。在古代 ,人们只是把玻璃作为采光窗;到了中世纪,工匠们通过彩色玻璃进行建筑空间和立面的塑造;19 世纪, 由于花房的大量兴建, 玻璃建筑几乎成了一种时尚;20世纪中期, 现代义大师们重新定义了玻璃在建筑中的地位和作用 ,使玻璃幕墙建筑几乎一度成为现代主义建筑的代名词。当然玻璃结构的形式和应用十分广泛，它几乎深入到建筑的每一个角落。从结构上来看，就分为玻璃幕墙、屋顶玻璃、玻璃栏杆、玻璃地板以及其他存在的玻璃结构。 从设计施工来看，涉及到玻璃幕墙的建筑施工时，不管是明框还是隐框，玻璃幕墙必须要有额外支撑，比如固定支撑，弹性支撑，球铰支撑。其中这些支撑按结构分又有钢结构、木结构、索结构等。就以点支式幕墙为例。点支式玻璃幕墙系指幕墙的钢化玻璃面板通过不锈钢爪件连接到支承结构上。与单元式玻璃幕墙不同 ,点支式玻璃幕墙具有独立的支承体系 。由于幕墙的钢化玻璃面板与支承结构通过不锈钢爪件分离开来 ,钢化玻璃面板之间只有防水胶,没有铝合金框架。因此具有其他形式不可替代的优点 更通透 、更安全、更灵活 ,使建筑的现代工艺美、技术美等得以尽情地渲泻。但这种方式的玻璃幕墙不仅需要分析设计好它的支撑结构。当设计好结构之后，还需要讨论支撑结构体系的优化和预应力问题、风振和地震响应问题。 总的来说，作为现代的建筑，它也应当考虑到节能因素。如今建筑节能工作已在全国启动 ,节能住宅也是一项正在兴起的事业 。我们必须跟随世界和中国建筑节能发展的大趋势和大潮流 ,抓住机遇 ,迎接挑战、开拓进取, 搞好建筑屋面的节能 ,改善市内热环境, 促进建筑技术和建筑产业的发展, 为合理利用资源、保护生态环境 、提高人民生活质量而努力。3 课题目标1) 调研相关研究方法，收集与课题相关资料，并认真阅读理解。通过对相关材料的理解对课题进行更深的理解认识。2) 整理认识幕墙行业的工程技术规范，特别是玻璃幕墙。然后通过参考各类文献，研究分析出总体结构。3) 完成调研，对城市的标志性建筑以及施工工地走访观察，学会建立模型及一些关键数据的校核。4) 着手露台雨棚的总体设计、载荷计算、关键结构设计、伸缩驱动部分设计、零件强度和刚度的校核等工作。5) 整理文档，撰写说明书。4 课题内容4.1 课题内容介绍 4.1.1 雨棚整体结构设计通过调研得知，根据大部分露台的面积取平均值可得露台面积平均值为长*宽=3*2=6平方米。考虑到雨棚需要将整个露台遮住，通过研究计算，将可伸缩式雨棚分为3个单元，其中每个单元面积分别为长*宽=3.16*0.8=2.528平方米, 长*宽=3.08*0.8=2.464平方米 ,长*宽=3.00*0.8=2.40平方米（备注：由于滚槽的设计所以导致单元雨棚的长度不一致）。然后每个单元采用滚槽与小滚轮实现伸展与收缩，在雨雪天气里各单元雨棚通过各单元雨棚的滚轮在各自滚槽像外滚动伸展开来，在晴天通过各滚轮在各自滚槽像里滚动由外向里收缩成单元雨棚大小。4.1.2 雨棚的材料选择及单元雨棚伸展时候连接处设计a) 材料选择考虑到适用性，在防水的同时又能承受一定强度的载荷，我选择用玻璃雨棚。其中玻璃具有具有有刚性好、抗冲击性、耐低温性、机械强度好，便于加工，加工尺寸稳定与表面光泽度高等优点。b)单元雨棚连接处设计在靠里的单元雨棚下表面靠外端合适位置设置一个与雨棚板平行的凹槽，并在靠外的单元雨棚上表面靠里端设置一个凸槽，并保证使凹槽与凸槽能完美结合，并在结合处放置防水垫圈。4.1.3 滚槽与滚轮的设计 在单元雨棚的下表面两端固定好平行的滚槽，并在两端固定可滚动的滚轮。通过单元雨棚的滚轮在上一单元雨棚的滚槽里滚动实现露台雨棚整体的伸展与收缩。4.2 技术路线绪论提出课题 幕墙的介绍调研分析幕墙设计与施工整体设计理论基础材料选用与数据计算结构分析研究分析载荷计算单元雨棚设计与连接处设计运动仿真结构设计伸缩机构：滚槽与滚轮设计结构上的修改结构优化总结结构优化方案设计结构上的修改3D模型设计与图纸测绘研究结果及后续改进总结 4.3 可行性分析利用所学的机械设计、材料力学的知识以及图书馆查阅资料等途径设计出结构，在设计过程并完成强度刚度校核。不断提出问题自己尽力解决并及时询问指导老师，我认为该课题能完成。4.4 雨棚载荷计算分析4.4.1雨棚所在地区： 上海地区；4.4.3雨篷荷载计算1) 玻璃雨篷的荷载作用说明：玻璃雨篷承受的荷载包括：自重、风荷载、雪荷载以及活荷载。(1)自重：包括玻璃、杆件、连接件、附件等的自重，可以按照400N/m2估算：(2)雪荷载：是指雨篷水平投影面上的雪荷载，按GB50009采用； 5 与课题相关工作基础和条件5.1 相关工作的基础和条件所属学院：东华大学机械工程学院幕墙工程属于一个新兴的专业，东华大学机械工程学院近几年开办了幕墙工程与机械这个专业。在学院开办的基础课程中，我们学习了很多机械方面的知识。在机械原理的学习中，我们了解到了机械的神奇之处，哪怕是一个小小的齿轮，也能成为一个大型机械传送动力必不可少的工具。从机械设计中我们了解到，要学好机械，光了解理论知识是远远不够的，还需要我们能够实际操作设计机械的各种系统，什么动力系统、传动装置等等，我们如果单一的从课本上去了解是肯定不能够把上面的知识运用自如的。当然还有材料力学、工程材料，让我们了解了不同的材料有不同的性能，不同的性能可以有很多不同的益处。小到微观世界，大到整个宇宙。当然作为幕墙工程与机械专业，机械必不可少，当然也巧妙的成为我们专业学习幕墙工程中的一个特别好的工具，在学习机械的过程中了解到很多知识能够运用到幕墙工程中去。在幕墙专业课程的学习中，我们在理论上认识了幕墙，了解了幕墙对建筑的功用，以及幕墙建设的规范。当然纸上得来终觉浅，老师还孜孜不倦的带领我们去外面的幕墙建筑、幕墙建设工地考察学习，让我们立体全方位的认识了这个专业，学到了很多知识。 6 日程安排 序号设计（论文）各阶段名称日期备注1英文资料的收集与翻译12月18日-1月8日2开题报告的书写1月18日-1月18日3总体计算2月21日-2月28日4载荷的计算3月1日-3月15日5雨棚结构的设计3月16日-3月31日6 伸缩驱动部分的设计4月1日-4月14日7主要零件的强度和刚度校核4月15日-4月30日8毕业设计说明书的书写5月1日-5月15日9答辩准备5月15日-5月20日参考文献1罗忆，张芹，刘忠伟.玻璃幕墙设计与施工，中国建筑出版社，20052何小柏.机械设计.北京：高等教育出版社，19943沈小峰.玻璃结构的发展和应用，世界建筑，2002（1）：17-224徐灏.机械设计手册.北京：机械工业出版社，19945谢志诚主编.材料力学.北京：清华大学出版社，19936中国工程建设标准化协会.点支式玻璃幕墙工程技术规范.20017中华人民共和国行业标准.玻璃幕墙工程技术规范.20048龙驭球、包世华主编，结构力学教程（I），高等教育出版社，北京：2012 年8 月第三版9 洪天华, 李宏男. 风荷载作用下点支式玻璃幕墙的动力性能研究,大连理工大学，200710 宋秋芝, 刘志海. 我国玻璃幕墙发展现状及趋势. 玻璃深加工,200911 马眷荣,刘海波. 风荷载作用下隐框玻璃幕墙力学行为研究, 中国建筑材料科学研究总院,201112 黄宝锋, 卢文胜,曹文清. 建筑幕墙抗震性能指标探讨, 结构工程 （2009年09期）13 张超. 上海市既有建筑节能改造示范项目调研分析, 住宅科技 , Housing Science,2015年12期14 冯雪雁. 建筑抗震设计中建筑设计的作用分析, 建材与装饰 ,Construction Materials & Decoration, 2015年49期15 康小军，赵潇，韩彬彬. BIM技术在城市综合体中的实践应用, 建筑设计管理 , Architectural Design Management,2015年12期16 王万祯,马宏伟,张振涛. 剖分T型钢轴压杆件的腹板宽厚比限值研究J. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2001(02)17 潘海宏. 玻璃幕墙技术及其在设计中的若干问题A. 中国金属学会第一届青年学术年会论文集C. 200218 邓晓蔚,石永久,王元清,徐悦. 驳接式玻璃幕墙及其工程应用A. 钢结构工程研究（五）中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会2004年学术交流会论文集C. 200419 黄小坤. 玻璃幕墙及采光顶结构设计若干问题探讨A. 2008年全国铝门窗幕墙行业年会论文集C. 200820 孙巍,翟国芳,吕国龙. SMC快速成型模具技术A. 第二十届全国玻璃钢/复合材料学术交流会暨中国玻璃钢/复合材料学科建设、学术发展40年回顾与展望活动论文集C. 201421 刘宝臣,杨柏,唐黔,张晨富,罗东生. 峰林岩溶区危岩失稳模式分析A. 工业建筑2015年增刊C. 201522 张战廷. 钢筋、混凝土本构关系及数值模拟A. 工业建筑2015年增刊C. 201523 柳锦春,于润清. 基于等效荷载GFPM法的玻璃承载能力分析A. 全国第二届防灾减灾工程学术会议论文集C. 201324 孙伟,柳锋,王竹雪,田璐,徐扬. 高层建筑外套玻璃幕墙结构性能分析A. 庆贺刘锡良教授执教六十周年暨第十一届全国现代结构工程学术研讨会论文集C. 201125 杨健,王星尔,王瞳,张杨梅,赵世伟. 建筑玻璃抗冲击性能研究A. 第24届全国结构工程学术会议论文集（第册）C. 201526 马启元. 浅析建筑幕墙玻璃粘接结构可靠性A. 北京粘接学会第二十四届学术年会暨粘接剂、密封剂技术发展研讨会论文集C. 201527 Hui, S. C. M., 2001. Low energy building design in high density urban cities, Renewable Energy, 24 (3-4): 627-640.28 Hachem C., A. Athienitis, P. Fazio, 2012. Design of roofs for increa