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21米跨度梯形鋼屋架課程設(shè)計要點

一、設(shè)計資料與結(jié)構(gòu)形式

• ?廠房參數(shù)?：單跨21米，柱距6米，總長90-144米，屋檐標(biāo)高15.7-18米。
• ?結(jié)構(gòu)形式?：鋼筋混凝土柱（截面400×400mm，C30混凝土），梯形鋼屋架鉸支于柱頂，屋面坡度1:10。
• ?荷載條件?：
  • ?恒載?：三氈四油防水層（0.4 kN/m2）、水泥砂漿找平層（0.4 kN/m2）、保溫層（0.35 kN/m2）、預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板（1.4 kN/m2）。
  • ?活載?：雪荷載（0.35 kN/m2）、積灰荷載（0.6 kN/m2）、施工活荷載（0.7 kN/m2，取較大值）。
  • ?其他?：吊車荷載（2臺150/30t中級工作制）、風(fēng)荷載（0.5 kN/m2）。

二、屋架設(shè)計核心步驟

1. ?屋架形式與選材?

   • 采用梯形鋼屋架，鋼材選用Q235-B或Q345，焊條為E43型（手工焊）。
   • 幾何尺寸：跨度21m，端部高度2m，中部高度3.05m，上弦節(jié)間長度3m（配合1.5m寬屋面板）。

2. ?荷載計算與內(nèi)力分析?

   • ?恒載計算?：按構(gòu)造層疊加（如防水層+找平層+保溫層+屋面板），屋架自重經(jīng)驗公式：$q = 0.12 + 0.011L$q=0.12+0.011L（L為跨度，單位m）。
   • ?活載組合?：雪荷載與施工活荷載取較大值，積灰荷載需單獨驗算。
   • ?內(nèi)力系數(shù)?：參考全跨/半跨單位荷載作用下的桿件內(nèi)力值（如節(jié)點荷載P=1.0時）。

3. ?桿件截面選擇?

   • 根據(jù)內(nèi)力分析結(jié)果，選用角鋼或組合截面（如L100×10、L90×8等），需滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定性和長細(xì)比要求。
   • 示例截面：
     • 上弦桿：受壓為主，選雙角鋼組合截面。
     • 下弦桿：受拉為主，選單角鋼或圓鋼。
     • 腹桿：斜桿和豎桿根據(jù)受力選單角鋼。

4. ?節(jié)點設(shè)計?

   • 節(jié)點類型：支座節(jié)點（A）、屋脊節(jié)點（H）、上弦節(jié)點（B/D/F）、下弦節(jié)點（C/E/G）。
   • 設(shè)計要點：
     • 支座節(jié)點：傳遞豎向力，需設(shè)置加勁肋。
     • 屋脊節(jié)點：承受屋架分力，采用板節(jié)點或角鋼連接。

5. ?支撐布置?

   • 橫向水平支撐：每4-6個柱距設(shè)一道，端部第二柱間設(shè)置。
   • 垂直支撐：跨中及兩端共設(shè)四道，確保平面外穩(wěn)定性。
   • 系桿：上弦剛性系桿（第一柱間），下弦柔性系桿（跨中）。

三、設(shè)計注意事項

• ?規(guī)范遵循?：需滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50017-2017）及抗震設(shè)防要求（7度，0.1g加速度）。
• ?經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化?：通過調(diào)整桿件截面和支撐布置，減少用鋼量。
• ?施工圖繪制?：包括屋架布置圖、節(jié)點詳圖、材料表及設(shè)計說明。

四、常見問題與建議

• ?問題?：節(jié)點連接復(fù)雜，易忽略局部穩(wěn)定。
  ?建議?：采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點圖集，重點驗算焊縫和螺栓承載力。
• ?問題?：活載組合漏項。
  ?建議?：明確雪荷載、積灰荷載與施工活荷載的取大原則。

五、參考文獻(xiàn)與工具

• ?參考文獻(xiàn)?：
  • 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50017-2017）
  • 《21m跨度鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計》（百度文庫）
  • 《梯形鋼屋架設(shè)計（21m跨）》（人人文檔）
• ?計算工具?：PKPM、MTS或手算（內(nèi)力系數(shù)法）。

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