鋼結(jié)構(gòu)屋架的計(jì)算是一個(gè)系統(tǒng)性工程，需要遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范和力學(xué)原理。核心流程如下，結(jié)合工程實(shí)踐與規(guī)范要求：

一、確定荷載及荷載組合 1

1. 永久荷載
   屋面自重（壓型鋼板、保溫層、防水層）、屋架自重、懸掛設(shè)備（燈具、管道）等。
2. 可變荷載
   • 活荷載：檢修荷載（通常≥0.5kN/m2）、雪荷載（按地區(qū)50年一遇取值）；
   • 風(fēng)荷載：需計(jì)算正風(fēng)壓（下壓力）和負(fù)風(fēng)壓（上吸力），考慮體型系數(shù)和高度變化系數(shù)；
   • 地震作用：高烈度區(qū)需進(jìn)行抗震驗(yàn)算。
3. 荷載組合
   按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009）進(jìn)行基本組合、標(biāo)準(zhǔn)組合及偶然組合。

二、確定計(jì)算簡(jiǎn)圖 4

1. 幾何建模
   • 簡(jiǎn)化屋架為鉸接平面桁架模型，節(jié)點(diǎn)視為理想鉸接；
   • 標(biāo)注跨度、高度、節(jié)點(diǎn)間距及桿件傾角。
2. 邊界條件
   支座通常簡(jiǎn)化為固定鉸支座（限制平動(dòng)）或滑動(dòng)鉸支座（允許溫度變形）。

三、內(nèi)力分析（關(guān)鍵步驟）4

1. 計(jì)算方法
   • 靜力法：節(jié)點(diǎn)法（適用于簡(jiǎn)單桁架）或截面法（求指定桿件內(nèi)力）；
   • 有限元法：復(fù)雜屋架采用軟件（如Midas、SAP2000）建模，考慮節(jié)點(diǎn)剛度影響。
2. 輸出結(jié)果
   獲得所有桿件的軸力（拉力或壓力），標(biāo)注內(nèi)力圖。

四、構(gòu)件設(shè)計(jì) 23

1. 桿件截面選擇
   • 拉桿：按強(qiáng)度控制$N / A_n \leq f$N/An?≤f（$A_n$An?為凈截面面積，$f$f為鋼材抗拉強(qiáng)度）；
   • 壓桿：按穩(wěn)定性控制$N / (\varphi A) \leq f$N/(φA)≤f（$\varphi$φ為穩(wěn)定系數(shù)，查表確定）。
2. 長(zhǎng)細(xì)比限值
   • 主要壓桿（弦桿、端斜桿）：$\lambda \leq 150$λ≤150；
   • 次要腹桿：$\lambda \leq 200$λ≤200。

五、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 45

1. 連接方式
   • 焊接節(jié)點(diǎn)：驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度（正應(yīng)力與剪應(yīng)力）；
   • 螺栓節(jié)點(diǎn)：驗(yàn)算螺栓抗剪、承壓及桿件凈截面強(qiáng)度。
2. 節(jié)點(diǎn)板計(jì)算
   • 尺寸按桿件夾角和螺栓布置確定；
   • 驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)板抗剪、抗拉及穩(wěn)定性。
3. 疲勞驗(yàn)算
   頻繁振動(dòng)荷載環(huán)境（如工業(yè)廠房）需按規(guī)范進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。

六、穩(wěn)定性與構(gòu)造要求 23

1. 整體穩(wěn)定性
   設(shè)置水平支撐、垂直支撐及系桿，形成空間穩(wěn)定體系。
2. 局部構(gòu)造
   • 受壓桿件避免單角鋼，優(yōu)先采用雙角鋼十字形或T形截面；
   • 最小角鋼尺寸≥∟45×4或∟56×36×4（避免失穩(wěn)）。
3. 防腐與防火
   按環(huán)境等級(jí)設(shè)計(jì)防銹涂層（如熱浸鍍鋅），耐火時(shí)間≥15分鐘時(shí)需涂刷防火涂料。

注意事項(xiàng)

1. 遵循規(guī)范
   主依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50017）、《門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB 51022）等。
2. 軟件輔助
   復(fù)雜屋架建議采用專(zhuān)業(yè)軟件（如3D3S、PKPM）校核手算結(jié)果。
3. 經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)化
   通過(guò)調(diào)整桿件截面、節(jié)點(diǎn)形式控制用鋼量（一般輕型屋架用鋼量8~15kg/m2）。