本課程設(shè)計(jì)計(jì)算書主要針對18米跨廠房的普通鋼屋架進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)廠房的尺寸和結(jié)構(gòu)要求，確定屋架的基本參數(shù)，包括跨度、高度、材料類型等。根據(jù)荷載要求，對屋架進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算，以確保其能夠滿足使用要求。在設(shè)計(jì)過程中，需要考慮各種荷載因素，如風(fēng)荷載、雪荷載、地震荷載等，并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行組合計(jì)算。還需考慮屋架的制造工藝、運(yùn)輸安裝等因素，以確保設(shè)計(jì)的合理性和可行性。通過本課程設(shè)計(jì)計(jì)算書，可以得出合理的設(shè)計(jì)方案，為實(shí)際工程提供參考依據(jù)。

以下是一份18m跨廠房普通鋼屋架設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書的基本內(nèi)容：

一、設(shè)計(jì)資料

1. 廠房概況
   • 某廠房跨度為18m，總長度90m，柱距6m。廠房內(nèi)設(shè)有兩臺300/50kN中級工作制橋式吊車，地區(qū)計(jì)算溫度高于 - 20°C，無侵蝕性介質(zhì)，地震設(shè)防烈度為6度。屋架下弦標(biāo)高為18m，兩端鉸支在鋼筋混凝土柱上，混凝土柱上柱截面尺寸為400x400mm，混凝土強(qiáng)度等級為C30，屋面坡度$i = 1/10$ 。
2. 屋架形式及選材
   • 屋架采用梯形鋼屋架，屋架采用的鋼材為Q235B，焊條為E43型 。
3. 屋面各構(gòu)造層荷載標(biāo)準(zhǔn)值
   • 三氈四油（上鋪綠豆砂）防水層；120mm厚珍珠巖（$r = 350kg/m^3$）的保溫層；20mm厚水泥砂漿找平層。鋼材采用3號鋼（Q235B）。
   • 屋架自重和支撐自重按經(jīng)驗(yàn)公式（跨18m）$P=(0.12 + 0.011\times18)kg/m^2= 0.32kg/m^2$ 。
   • 屋面雪荷載等可變荷載按照規(guī)范取值。

二、荷載計(jì)算

1. 永久荷載
   • 計(jì)算各屋面構(gòu)造層產(chǎn)生的荷載，如三氈四油防水層、保溫層、找平層等重量產(chǎn)生的面荷載，再根據(jù)屋架間距換算為節(jié)點(diǎn)荷載。
   • 加上屋架自重和支撐自重產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)荷載。
2. 可變荷載
   • 屋面活荷載和雪荷載根據(jù)所在地區(qū)的荷載規(guī)范取值，同樣換算為節(jié)點(diǎn)荷載。
   • 考慮荷載組合，永久荷載可變荷載為主要荷載組合時(shí)，計(jì)算屋架上弦節(jié)點(diǎn)荷載$F$。例如$F = 1\times(\text{永久荷載}+\text{可變荷載})$（根據(jù)具體公式計(jì)算） 。

三、內(nèi)力計(jì)算

1. 桁架桿件內(nèi)力系數(shù)確定
   • 根據(jù)屋架形式、幾何尺寸及內(nèi)力系數(shù)（可通過附圖獲取），在單位力作用下確定各桿件的內(nèi)力系數(shù)。
2. 桿件內(nèi)力計(jì)算
   • 利用內(nèi)力系數(shù)和節(jié)點(diǎn)荷載，計(jì)算各桿件在荷載作用下的內(nèi)力值。例如，某桿件內(nèi)力$N=\text{內(nèi)力系數(shù)}\times\text{節(jié)點(diǎn)荷載}$，可以采用圖解法（如在單位力作用下用圖解法求得內(nèi)力值并列表表示） 。

四、桿件設(shè)計(jì)

1. 上弦桿設(shè)計(jì)
   • 根據(jù)上弦桿的內(nèi)力大小、計(jì)算長度（屋架平面內(nèi)和平面外計(jì)算長度不同，需分別確定）。
   • 選擇合適的截面形式，如選用兩個(gè)不等肢角鋼2L100x80x6，長肢水平。計(jì)算截面幾何特性，如截面面積$A$、回轉(zhuǎn)半徑$i$等。
   • 進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算，保證桿件在受力情況下滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求。
2. 下弦桿設(shè)計(jì)
   • 下弦桿內(nèi)力計(jì)算后，同樣確定其計(jì)算長度（屋架平面內(nèi)和平面外）。
   • 選擇截面，可與上弦桿相同截面形式（如以最大軸力桿件來選擇），計(jì)算其截面幾何特性并進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算。
3. 腹桿設(shè)計(jì)（包括端斜桿、豎桿等）
   • 計(jì)算各腹桿內(nèi)力，確定計(jì)算長度。
   • 根據(jù)內(nèi)力大小選擇合適的角鋼截面，如等肢角鋼組成T形截面，計(jì)算截面特性并進(jìn)行截面驗(yàn)算。

五、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

1. 下弦節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
   • 計(jì)算腹桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫尺寸。
   • 按比例繪出節(jié)點(diǎn)板形狀和尺寸，然后驗(yàn)算下弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫。確定焊縫的抗拉、抗壓和抗剪的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，根據(jù)腹桿內(nèi)力計(jì)算所需焊縫長度（肢背和肢尖焊縫長度分別計(jì)算），并驗(yàn)算下弦與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫應(yīng)力。
2. 上弦節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
   • 類似下弦節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，考慮上弦桿與腹桿連接的焊縫尺寸計(jì)算、節(jié)點(diǎn)板形狀確定和連接焊縫驗(yàn)算。
3. 屋脊節(jié)點(diǎn)、支座節(jié)點(diǎn)等特殊節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
   • 對于屋脊節(jié)點(diǎn)，考慮屋架在屋脊處的構(gòu)造要求、桿件連接方式和受力特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
   • 支座節(jié)點(diǎn)需根據(jù)屋架與柱的連接形式（鉸支）、支座反力大小等進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

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