梯形鋼屋架設計計算書是一份詳細指導如何設計和計算梯形鋼屋架的文檔。在這份書中，首先會介紹梯形鋼屋架的基本概念和設計原理，包括其結構特點、受力分析以及與其他結構形式的比較等。將詳細說明梯形鋼屋架的設計步驟，包括確定尺寸、選擇材料、進行力學分析和優化等。還會提供一些具體的計算公式和圖表，以幫助設計師理解和應用這些理論。會給出一些設計示例，以便讀者更好地理解梯形鋼屋架的設計過程和應用。

以下是一份梯形鋼屋架設計計算書的主要內容：

一、設計資料

1. 建筑概況
   • 梯形鋼屋架跨度、長度、縱向柱距等基本尺寸需明確。例如在某設計中梯形鋼屋架跨度18m，屋架長度90m，縱向柱距6m 。
   • 屋面材料類型及其相關特性，如采用1.5×6預應力混凝土板等 。
   • 屋面坡度，如i = 1800/10等情況 。
   • 地區的計算溫度、是否有侵蝕性介質、地震設防烈度等環境條件。像某設計中地區計算溫度高于某值，無侵蝕性介質，地震設防烈度為8度等 。
   • 廠房內設備情況，例如有2臺中級工作制橋式吊車、2臺5t鍛錘等 。
2. 材料選擇
   • 鋼材的型號，如Q235鋼材常用于鋼屋架設計，焊條采用E43型等 。對于不同的設計要求，也可能選用Q345 - B鋼材，焊條用E50系列型等 。

二、結構形式與選型

1. 屋架形式及幾何尺寸
   • 確定屋架的形狀為梯形，并且明確其幾何尺寸的確定依據和具體數值。這通常與跨度、屋面坡度等因素相關。
2. 支撐布置
   • 橫向支撐
     • 上弦橫向支撐的設置對于保證上弦桿的側向穩定性十分重要。根據房屋的跨度、高度、內部設備等情況決定是否設置下弦平面橫向支撐。例如，當跨度小于24m且室內無懸掛吊車時，可不設下弦平面橫向支撐。橫向支撐一般設置在房屋兩端的第一個柱間內，間距不宜超過60m，如果房屋總長超過60m，則需在跨中增設一道橫向水平支撐 。
   • 縱向支撐
     • 若房屋有特殊要求，如在有較大震動設備（如鍛壓車間）時，對房屋整體剛度要求較高，應設置縱向水平支撐 。
   • 垂直支撐
     • 為增加屋架的整體性，垂直支撐應布置在跨中及屋架的兩端。同時在屋脊和兩個支座處設置縱向剛性系桿，其余可設置為柔性系桿 。

三、屋架節點荷載計算

1. 荷載類型及取值
   • 永久荷載
     • 包括屋面各層材料（如三氈四油防水層、水泥砂漿找平層、保溫層、一氈二油隔氣層、水泥砂漿找平層、預應力混凝土屋面板、屋架和支撐自重等）的重量。計算時需按照水平投影面計算（屋面坡度較小時），將各部分重量相加得到永久荷載總和 。
   • 可變荷載
     • 屋面活荷載和屋面積灰荷載。需要注意的是，當屋面活荷載大于雪荷載時，取屋面活荷載進行計算。荷載組合時要考慮不同的控制情況，如由可變荷載控制的組合和由永久荷載效應控制的組合，分別計算節點荷載設計值 。

四、屋架桿件內力計算

1. 計算原則
   • 對于跨度中央腹桿，按壓桿控制其長細比，不考慮半跨荷載作用情況，只計算全跨滿載時的桿件內力。并且要明確各桿件在單位荷載作用下的內力計算方法和結果表示形式，如繪制內力圖等。
2. 桿件內力分析
   • 根據不同桿件（上弦桿、下弦桿、斜腹桿、豎桿等）在屋架結構中的位置和受力特點分別進行內力計算。例如，上弦桿整個采用等截面、不等邊軋制角鋼，按最大內力計算，需要考慮回轉半徑等因素來選擇合適的角鋼型號；下弦桿同樣根據受力情況進行計算，要滿足相關的強度和穩定性要求等 。

五、桿件截面選擇

1. 上弦桿
   • 采用等截面、不等邊軋制角鋼。根據最大內力計算所需的截面積和回轉半徑等參數，查附表選擇合適的角鋼型號，如2∟短肢相并的角鋼。對于繞截面對稱軸失穩時，應考慮彎扭曲影響，用換算長細比代替，然后根據相關規范判斷是否滿足要求 。
2. 下弦桿
   • 整個下弦采用等截面、不等邊軋制角鋼，按照受力情況計算并驗證所選角鋼是否滿足強度和穩定性要求，如對其長細比等參數進行計算和校驗 。
3. 斜腹桿
   • 不同位置的斜腹桿（如aB桿、Bc桿、De桿等）根據其受力特點（拉力或壓力）、可能產生的內力變號情況等來選擇合適的角鋼型號，并進行相關的強度和穩定性計算。例如，aB桿選用2∟長肢相接的角鋼，計算其肢背和肢尖焊縫所需長度等 。
4. 豎桿
   • 各豎桿（如Gg桿、Aa桿、Cc桿、Ee桿等）根據受力情況選用合適的角鋼型號，像Gg桿選用2∟十字相連的角鋼，同時要進行相關的穩定性計算，避免軸心壓桿發生扭轉屈曲等情況 。

六、節點設計

1. 下弦節點
   • 以某下弦節點“c”為例，采用E50型焊條，設所有焊縫均為側面角焊縫，角焊縫的抗拉和抗壓、抗剪強度設計值為一定數值（如160）。對于與節點相連的桿件（如“Bc”桿、“cD”桿等），根據其內力計算肢背和肢尖焊縫所需的長度，同時確定節點板的尺寸。還要計算下弦與節點板連接焊縫所受的力，并校驗焊縫強度是否滿足要求 。
2. 上弦節點
   • 對于上弦節點，如節點“B”，與節點相連桿件（如“aB”桿等）的焊縫尺寸計算方法與下弦節點類似，根據桿件內力確定肢背和肢尖焊縫的長度等參數。

梯形鋼屋架設計計算書