普通梯形鋼屋架設(shè)計計算書》是一本從理論到實踐全面解析的專業(yè)資料。，書中首先闡述了梯形鋼屋架設(shè)計的理論基礎(chǔ)，包括結(jié)構(gòu)力學(xué)原理、鋼材性能等相關(guān)知識，為后續(xù)設(shè)計計算提供理論支撐，接著詳細介紹了設(shè)計計算的流程與方法，如根據(jù)荷載情況確定屋架的內(nèi)力分析，通過合理的力學(xué)模型計算出各桿件的受力大小，在實踐環(huán)節(jié)，結(jié)合具體案例展示如何將理論知識運用到實際工程設(shè)計中，包括對節(jié)點設(shè)計、構(gòu)件選型等方面的實際操作，還涉及相關(guān)規(guī)范標準的解讀與應(yīng)用，確保設(shè)計符合安全與功能要求。

梯形鋼屋架設(shè)計概述

梯形鋼屋架作為工業(yè)廠房、倉庫等大跨度建筑中常見的結(jié)構(gòu)形式，因其施工便捷、經(jīng)濟性好、承載能力高等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用，本文將詳細介紹普通梯形鋼屋架的設(shè)計計算全過程，包括荷載計算、內(nèi)力分析、桿件設(shè)計、節(jié)點連接等關(guān)鍵環(huán)節(jié),為工程技術(shù)人員提供一份完整的設(shè)計參考。

設(shè)計基本參數(shù)

1. 屋架跨度：根據(jù)實際工程需求確定，常見跨度為18m、24m、30m等
2. 屋架間距：通常為6m，也可根據(jù)實際情況調(diào)整為4.5m或7.5m
3. 屋面坡度：梯形鋼屋架坡度一般為1/10~1/12
4. 鋼材牌號：Q235B或Q345B，根據(jù)受力情況選擇
5. 屋面材料：彩鋼板、夾芯板等輕型屋面材料

荷載計算

1 永久荷載（恒載）

1. 屋面自重：包括屋面板、保溫層、防水層等
   • 彩鋼板：0.10~0.15 kN/m2
   • 夾芯板：0.15~0.25 kN/m2
2. 屋架自重：初步估算可按0.3~0.5 kN/m2考慮
3. 吊頂荷載：如有吊頂，需考慮0.2~0.5 kN/m2

2 可變荷載（活載）

1. 屋面活荷載：0.5 kN/m2（按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009取值）
2. 雪荷載：根據(jù)工程所在地的雪壓值計算
3. 風(fēng)荷載：按規(guī)范計算風(fēng)壓標準值，考慮正負風(fēng)壓作用

3 荷載組合

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009,采用以下基本組合進行設(shè)計：

1. 2×恒載 + 1.4×活載
2. 2×恒載 + 1.4×風(fēng)載
3. 2×恒載 + 1.4×0.7×活載 + 1.4×0.6×風(fēng)載
4. 0×恒載 + 1.4×風(fēng)載（用于驗算抗風(fēng)穩(wěn)定性）

內(nèi)力分析

1 計算簡圖

將梯形鋼屋架簡化為平面桁架進行計算，節(jié)點假定為鉸接，各桿件僅承受軸向力，根據(jù)屋架跨度、高度和節(jié)間劃分,建立計算模型。

2 內(nèi)力計算方法

1. 節(jié)點法：通過節(jié)點平衡條件求解各桿件內(nèi)力
2. 截面法：通過截面平衡條件求解指定桿件內(nèi)力
3. 圖解法：利用力多邊形求解內(nèi)力（適用于簡單桁架）
4. 有限元法：采用結(jié)構(gòu)分析軟件進行精確計算

3 內(nèi)力組合

將各種荷載工況下的內(nèi)力進行組合，得到各桿件的設(shè)計內(nèi)力（軸力N、彎矩M等）。

桿件設(shè)計

1 桿件截面選擇

1. 上弦桿：一般采用雙角鋼組成的T形截面，受壓為主
2. 下弦桿：采用雙角鋼組成的T形截面或H型鋼，受拉為主
3. 腹桿：單角鋼或雙角鋼，根據(jù)受力情況選擇

2 桿件計算長度

1. 平面內(nèi)計算長度：取節(jié)點中心間距
2. 平面外計算長度：根據(jù)支撐布置情況確定

3 桿件穩(wěn)定性驗算

1. 受壓桿件：按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準》GB50017進行穩(wěn)定性驗算
   • 強度驗算：σ = N/A ≤ f
   • 穩(wěn)定性驗算：σ = N/(φA) ≤ f
2. 受拉桿件：僅需進行強度驗算

節(jié)點設(shè)計

1 節(jié)點板設(shè)計

1. 節(jié)點板厚度：一般不小于8mm，根據(jù)受力確定
2. 節(jié)點板尺寸：滿足桿件連接和焊縫布置要求

2 連接計算

1. 焊縫連接：計算角焊縫或?qū)雍缚p的承載力
   • 角焊縫：N ≤ βf·ffw·he·lw
   • 對接焊縫：N ≤ fw·t·lw
2. 螺栓連接：計算高強螺栓或普通螺栓的承載力
   • 抗剪承載力：N ≤ nv·(πd2/4)·fvb
   • 承壓承載力：N ≤ d·Σt·fcb

3 節(jié)點構(gòu)造要求

1. 桿件軸線應(yīng)匯交于節(jié)點中心
2. 焊縫布置應(yīng)避免應(yīng)力集中
3. 節(jié)點板邊緣與桿件夾角不宜小于15°

設(shè)計實例

以24m跨梯形鋼屋架為例,簡要說明設(shè)計過程：

1. 幾何參數(shù)：

   • 跨度L=24m
   • 端部高度h0=2.0m
   • 中部高度h=3.0m
   • 節(jié)間長度d=3.0m（8個節(jié)間）

2. 荷載計算：

   • 恒載：0.3 kN/m2（屋面）+0.4 kN/m2（屋架估算）=0.7 kN/m2
   • 活載：0.5 kN/m2
   • 節(jié)點荷載：P=(1.2×0.7+1.4×0.5)×3×6=31.32 kN

3. 內(nèi)力分析：

   • 上弦桿最大壓力：N=-280 kN
   • 下弦桿最大拉力：N=+260 kN
   • 斜腹桿最大壓力：N=-120 kN

4. 桿件設(shè)計：

   • 上弦桿：選用2L125×80×8，A=31.98 cm2，ix=3.98 cm，iy=5.61 cm λx=300/3.98=75.4，φx=0.715 σ=280×103/(0.715×3198)=122 N/mm2 < 215 N/mm2（滿足）
   • 下弦桿：選用2L90×56×6，A=17.12 cm2 σ=260×103/1712=152 N/mm2 < 215 N/mm2（滿足）

5. 節(jié)點設(shè)計：

   • 上弦節(jié)點板厚度取10mm
   • 采用角焊縫連接，焊腳尺寸hf=6mm
   • 焊縫長度lw=120mm

施工圖繪制要點

1. 繪制屋架幾何尺寸圖，標注主要尺寸
2. 繪制各桿件截面及連接詳圖
3. 標注焊縫尺寸及形式
4. 編制材料表，列出所有桿件、節(jié)點板規(guī)格尺寸
5. 注明防腐防火要求

梯形鋼屋架設(shè)計是一個系統(tǒng)的工程，需要綜合考慮結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟合理、施工方便等因素，通過科學(xué)的計算和合理的構(gòu)造設(shè)計，可以確保屋架在各種荷載作用下的安全性和適用性，設(shè)計人員應(yīng)嚴格按照規(guī)范要求進行計算，并重視構(gòu)造細節(jié)的處理,才能保證鋼結(jié)構(gòu)屋架的工程質(zhì)量。