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(xì)介紹了設(shè)計計算的流程與方法，如根據(jù)荷載情況確定計算簡圖，運用合理的力學(xué)模型進行內(nèi)力分析，精準(zhǔn)計算各桿件的軸力、彎矩等，在節(jié)點設(shè)計方面，對不同類型節(jié)點的構(gòu)造要求和計算要點進行了細(xì)致講解，確保屋架連接的可靠性，還結(jié)合實際工程案例，展示了如何將理論知識應(yīng)用于具體設(shè)計中，

在現(xiàn)代建筑領(lǐng)域,鋼結(jié)構(gòu)因其高強度、輕質(zhì)、施工速度快等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用，梯形屋架作為一種常見的鋼結(jié)構(gòu)形式，廣泛應(yīng)用于工業(yè)廠房、倉庫、體育館等大跨度建筑中，本文將系統(tǒng)介紹鋼結(jié)構(gòu)梯形屋架的設(shè)計計算流程，包括荷載計算、內(nèi)力分析、構(gòu)件設(shè)計等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為工程技術(shù)人員提供一份實用的設(shè)計參考。

設(shè)計基本參數(shù)

1. 工程概況：某單層工業(yè)廠房，跨度24m，柱距6m，屋面坡度1:10，采用梯形鋼屋架結(jié)構(gòu)。

2. 材料選用：

   • 鋼材：Q345B
   • 焊條：E50型
   • 高強度螺栓：10.9級

3. 設(shè)計規(guī)范：

   • 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50017-2017)
   • 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 50009-2012)
   • 《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB 50205-2020)

荷載計算

永久荷載(恒載)

• 屋面壓型鋼板及保溫層：0.35 kN/m2
• 屋架自重估算：0.15 kN/m2
• 吊頂及管線：0.20 kN/m2
• 合計恒載：0.70 kN/m2

可變荷載(活載)

• 屋面活荷載：0.50 kN/m2
• 雪荷載(按當(dāng)?shù)?0年一遇)：0.45 kN/m2
• 風(fēng)荷載(基本風(fēng)壓0.45kN/m2)：根據(jù)規(guī)范計算
• 控制荷載組合：1.2恒載+1.4活載=1.2×0.7+1.4×0.5=1.54 kN/m2

屋架幾何尺寸確定

1. 跨度：24m
2. 高度：端部高度1.8m，脊部高度3.0m，形成梯形輪廓
3. 節(jié)間劃分：將半跨分為6個節(jié)間，每個節(jié)間水平投影長度2m
4. 屋面坡度：1:10(約5.71°)

內(nèi)力計算

計算簡圖

將屋架簡化為鉸接桁架模型,節(jié)點荷載按影響面積法計算：

節(jié)點荷載P=1.54×6×2=18.48 kN

內(nèi)力分析方法

采用節(jié)點法和截面法相結(jié)合的方式進行內(nèi)力計算。

主要桿件內(nèi)力

通過計算得到各桿件內(nèi)力如下表所示：

桿件截面設(shè)計

上弦桿設(shè)計

• 計算長度：lox=2.0m，loy=4.0m(考慮檁條支撐)
• 選用截面：HW150×150×7×10
• 截面特性：A=40.55cm2，ix=6.47cm，iy=3.82cm
• 穩(wěn)定驗算：λx=200/6.47=30.9，λy=400/3.82=104.7
• 查表得φy=0.523
• 承載力驗算：N/(φA)=285.6×103/(0.523×40.55×102)=134.8MPa<310MPa(滿足)

下弦桿設(shè)計

• 選用截面：HN200×100×5.5×8
• 強度驗算：N/A=270.4×103/27.16×102=99.6MPa<310MPa(滿足)

腹桿設(shè)計

• 壓力腹桿：選用□100×100×4方管
• 拉力腹桿：選用L70×5角鋼

節(jié)點設(shè)計

支座節(jié)點

采用平板式支座,設(shè)置加勁肋：

• 底板尺寸：400×300×20mm
• 錨栓：4M24
• 加勁肋厚度：12mm

上弦節(jié)點

采用節(jié)點板連接,節(jié)點板厚度12mm：

• 焊縫計算：采用角焊縫，焊腳尺寸hf=6mm
• 螺栓連接：采用10.9級M20高強度螺栓

撓度驗算

按標(biāo)準(zhǔn)組合計算屋架撓度：

• 計算撓度：f=35mm
• 允許撓度：[f]=L/400=24000/400=60mm
• 35mm<60mm，滿足要求

抗震設(shè)計

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》進行抗震驗算：

• 設(shè)防烈度：7度(0.10g)
• 計算地震作用下的桿件內(nèi)力
• 驗算桿件承載力是否滿足要求

防腐防火設(shè)計

1. 防腐處理：

   • 表面噴砂除銹至Sa2.5級
   • 涂裝環(huán)氧富鋅底漆(60μm)+環(huán)氧云鐵中間漆(80μm)+聚氨酯面漆(60μm)

2. 防火設(shè)計：

   • 耐火極限：1.5小時
   • 采用厚型防火涂料,厚度25mm

施工圖繪制要點

1. 屋架幾何尺寸詳圖
2. 桿件截面及材料表
3. 節(jié)點構(gòu)造詳圖
4. 焊縫及螺栓連接詳圖
5. 防腐防火要求說明

鋼結(jié)構(gòu)梯形屋架設(shè)計是一個系統(tǒng)性的工作,需要綜合考慮力學(xué)性能、經(jīng)濟性、施工便利性等多方面因素，本文通過實例詳細(xì)介紹了設(shè)計計算的全過程，但實際工程中還需結(jié)合具體情況進行調(diào)整，設(shè)計人員應(yīng)嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)范，確保結(jié)構(gòu)安全可靠，同時兼顧經(jīng)濟合理，隨著BIM技術(shù)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計正向數(shù)字化、智能化方向邁進，這將進一步提高設(shè)計效率和質(zhì)量。